有关能量储存的锂离子电池充电方法牙签机
福帆机械网 2022-10-09 19:34:22
锂离子与镍镉等旧技术相比,锂离子电池化学技术极大地提高了便携式设备的功率密度,并且随之而来的是单次充电时这些系统的正常运行时间。锂离子电池的自放电率为镍镉和镍金属氢化物的一半,这也有助于保质期,准许设备充电,以便客户在使用前不必购买。
与早期化学相比,锂离子的缺点是充电比旧技术更复杂。然而,可以采用谨慎的管理来最大化锂离子的功率输送,不仅为用户供应更好的体验,而且还准许缩小设计以使用更小的电池。由于电池在可穿戴设备的尺寸和重量中占很大比例,因此通过将一个充电电路替换为另一个充电电路可以实现的任何节省都是显着的。
锂离子电池的关键问题电池是因为它们对过度充电非常敏感,因为过高的电压会引起材料应力,从而缩短电池寿命。倘若充电超过每个电池4.2V的电压,它们也会带来安全风险。
低成本的充电电路可以戒备过度充电问题,因为电池没有达到实际极限。他们采用了所谓的充电和运行策略,这种策略具有看起来很快的优势。该策略利用了锂离子充电曲线的特性,可将其分为四个关键阶段。第一阶段使用恒定电流供给电池。随着电池充电,其电压或多或少线性新增。电压在峰值附近变平,此时充电器可以停止。但是,此时仅充电约85%,导致使用时间比理论上要低。
充电温度:-20~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃支持最大放电倍率:3C
-40℃ 3C放电容量保持率≥70%
此外,出于安全考虑,截止电压通常设置得低于最大电压,进一步降低了施加在电池上的最大电荷。截止电压为3.8V而不是4.2V的典型最大值,因此惟有60%的电池容量可用。充电的其余部分在饱和或恒定电压阶段期间执行。虽然快速充电器可以通过新增充电电流来减少达到饱和阶段所需的时间,但这具有延长饱和阶段的效果,要仔细和精确地管理饱和阶段以戒备过应力。
图1:锂离子电池的充电阶段,包括在高温条件下的热调节阶段。
很难测试到电池洋溢电,因此时间或电流水平用作代理,以指示电池已接近完全充电的程度。通常,饱和充电约莫要两个小时,从而供应合理的设按时间。在饱和充电期间,电流呈指数下降。当该电流达到第一阶段所用电平的约百分之三时,电池通常被认为是完全充电的并且该过程可以停止。饱和充电期间使用的电压要调节到百分之一或更好。执行饱和充电的电路可以使用电流测试和按时器来管理过程,以确保倘若传感器发生故障,电源将在一段时间后切断,并戒备金属锂积聚,从而导致火灾。
温度也在控制充电中起用途。在第一阶段,内阻相对较低,电池不会显着升温。一旦进入饱和阶段,电池就会变得更暖和。因此,温度传感器有关确保电池不会过热并存在安全风险非常紧要。电池制造商将为其产品规定安全温度限制,并且通常在电池包内供应可与充电器电路中的ADC或比较器电路一起使用的热敏电阻。
有关深度耗尽的电池,要在第一阶段之前进行充电过程。这使用涓流充电来恢复耗尽电池的电荷-测试到它们的电压将低于3V.一旦通过涓流过程供应足够的电荷,电压将升至3V以上并且正常的第一阶段充电过程可以接管。
充电温度:0~45℃
放电温度:-40~+55℃
比能量:240Wh/kg
-40℃放电容量保持率:0.5C放电容量≥60%