Quanto posso sovraccaricare un LiPo da 4,35 V?

Sto costruendo un caricabatterie per un set di celle LiPo. Il mio circuito deve assicurarsi che si ricarichino completamente al loro livello massimo di 4,35 V. Allo stesso tempo, il circuito dovrebbe proteggere le celle dal sovraccarico. La carica si interrompe quando viene raggiunto il livello di 4,35 V.

Le tolleranze sui componenti possono causare un sovraccarico eccessivo, ad esempio 10mV. Questo può essere dannoso per la batteria?

Da quale sovratensione viene danneggiata la batteria?

Il livello di tensione di carica (terminazione) delle batterie agli ioni di litio è specificato dal produttore. Le specifiche si basano su un numero di cicli ragionevolmente accettato ("durata della batteria") che una batteria può sopportare, per esempio, 500 o 1000. Questo parametro dipende dalla chimica delle celle, dalla costruzione interna, dalla corrente di carica e viene raccolto dal produttore per il miglior valore negoziabile.

Una tensione di carica più elevata comporta un leggero aumento della capacità della batteria, ma riduce la durata della batteria. La tensione raccomandata dal produttore è un compromesso tra questi due parametri.

Contrariamente ai miti urbani delle batterie "danneggiate", la dipendenza della "durata della batteria" dalla tensione di carica è una curva continua regolare. Certamente la dipendenza della vita finisce ad un certo punto con un fallimento catastrofico, ma i timori di sovraccarico di 10 mV sono gravemente sopravvalutati. Tuttavia, 100 mV su 4,35 V (per batteria Li-Po) potrebbero causare problemi, vedere, ad esempio, questa pubblicazione di Texas Instruments , pagina 3-5.

Quindi, un sovraccarico di 150 mV sopra i 4,2 V nominali porta a circa il 10% in più di capacità per i primi 50-100 cicli, ma la durata si riduce da 500-1000 cicli a circa 200. Estrapolando, gli altri 100 mV comporteranno forse 30 -50 cicli di vita. Ciò significa che 50 mV oltre le specifiche non uccideranno la batteria.

La pagina 3-7 è anche abbastanza istruttiva. Dice che il 70-80% della capacità sta arrivando durante la fase CC, mentre la coda (fase CV) rappresenta solo il 20-30% della capacità, quindi non c'è motivo di attendere fino a 0,03C. La maggior parte dei caricabatterie TI si imposta automaticamente su 256 mA per terminare il processo di carica.

Per ulteriori approfondimenti e la corretta applicazione dei caricabatterie, si potrebbe voler esaminare altri materiali come QUESTO .

Caricare Li-Poly e Li-Ion non è così semplice come semplicemente pompare una tensione attraverso di esso. È un'operazione a due stadi che coinvolge sia corrente costante che tensione costante.

1. Applicare una corrente costante di (diciamo) 1C (quindi per una batteria da 1200mAh che è 1,2A) fino a quando la tensione sale a 4,35 V
2. Passare alla tensione costante applicando 4,35 V fino a quando la corrente non si appiattisce (di solito intorno a 0,03 C).

Ecco la curva di carica di una batteria da 1200 mAh che ho caricato l'altro giorno usando l'alimentatore da banco:

Come puoi vedere la maggior parte del tempo, sta aspettando che la corrente cada. Più a lungo aspetti con tensione costante maggiore è la capacità. Ho aspettato fino a 0,03 ° C.

Aumentare la tensione oltre la tensione di carica non forzerà più nella cella. Aspettare più a lungo che la curva attuale diventi più piatta è ciò che ti interessa.

L'uso di qualsiasi dispositivo al di fuori delle specifiche pubblicate può portare a risultati indefiniti. Quando si utilizza qualcosa di potenzialmente esplosivo come una batteria al di fuori dei parametri pubblicati può portare a risultati esplosivi.

Se fosse sicuro caricare con una tensione superiore alle specifiche, le specifiche lo dimostrerebbero. Di solito sotto forma di una specifica massima assoluta .

Al taglio di 4,35 V, la batteria è già danneggiata per una normale cella LiCoO2. È necessario tagliare a 4,15 V o 4,2 V massimo.

La quantità di capacità energetica tra 4,1 e 4,2 V è solo l'1,2% della capacità energetica totale. Tra 4,2 V e 4,3 V è ancora meno, probabilmente lo 0,6% della capacità totale. Non ha davvero senso andare oltre i 4,2 V, dato che aumenti solo il contenuto di energia dello 0,6% e ridurrà rapidamente e permanentemente la capacità energetica della cellula, anche se non la cicli spesso.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Questo è un semplice design a tensione costante di corrente costante che utilizza 2 LM317. Devo costruirne uno da solo perché è molto difficile acquistare un caricabatterie da 4,35 V sul mercato. Il circuito è troppo semplificato, ricordati di aggiungere i cappucci e il diodo di protezione.

Impostare l'uscita U2 su 4,35 V senza carico utilizzando il potenziometro R3 prima di caricare. A piena carica non supererà i 4,35 V. Controlla anche le specifiche del produttore sulla batteria, menziona la tensione di carica di 4,35 V + - 0,03 V.

Non è necessario passare dalla corrente costante alla tensione costante e poi spegnerlo a 4.2, mentre i caricabatterie funzionano. Tutto ciò che conta è che non si inseriscono troppi amplificatori alla volta e non si va in sovra o sotto tensione. Anche gli amplificatori che puoi inserire in sicurezza possono variare notevolmente a seconda della soc. Se si sta riaccendendo la ricarica calda e durerà più a lungo. Ironia della sferzata di corrente molto elevata può effettivamente curare le cellule aumentando la densità di energia e distruggendo pericolosi dendriti. Ma questo è un ulteriore passo avanti.