راه حل شارژ جدید باتری لیتیوم یون با عمر طولانی

نویسنده ：Iflowpower – تامین کننده نیروگاه های قابل حمل

باتری‌های لیتیوم یون دارای چگالی انرژی بالا، اندازه کوچک، وزن و مزایای دیگر هستند، در تلفن‌های همراه، بازارهای لپ‌تاپ به طور کامل جایگزین باتری‌های دیگر شده‌اند که تقریباً 100٪ است. در حال حاضر، باتری لیتیوم یونی به سرعت در حال گسترش به ابزارهای الکتریکی و سایر کاربردها است و چشم انداز بازار گسترده آن به طور فزاینده ای شناخته شده است. با این حال، در مقایسه با باتری‌های نیکلین، نیکل-کادمیم، سرب-اسید، لازم است کاربرد و توسعه باتری‌های لیتیوم یون سریع‌تر انجام شود و باید دائماً ایمنی و عمر مفید آن بهبود یابد.

در این مقاله نوع جدیدی از محلول شارژ از زاویه شارژر، برای افزایش ایمنی باتری های لیتیوم یون، افزایش عمر باتری و در عین حال کاهش هزینه شارژر مورد بحث قرار می گیرد. در فرآیند استفاده از باتری، اغلب جمله ای مانند صنعت باتری می شنویم: "در استفاده از باتری کمتر است، بیشتر متضاد است". با این جمله می توانیم بفهمیم که شرایط یا روش های شارژ نادرست به احتمال زیاد باعث آسیب رساندن به باتری و کاهش عمر باتری می شود.

به عنوان مثال یک باتری بدون لیتیوم کبالت 18650 را در نظر بگیرید، زمانی که شارژ بیش از حد دما است، در 70 ¡ã C، رابط الکترولیت (SEI) برای تجزیه و گرما استفاده می شود. 120 ¡ã C، الکترولیت، الکترود مثبت شروع به تجزیه حرارتی، باعث گاز و به سرعت در حال افزایش دما. حدود 260 ¡ã C: انفجار باتری. یا شارژ بیش از حد فشار، از نظر اضافه ولتاژ 5.5 ولت، آسان برای رسوب فلز لیتیوم، حلال اکسید شده، افزایش دما، گردش خون بدخیم، و یا حتی باتری، انفجار.

بنابراین برای نحوه شارژ موارد مهم زیر را با هم بررسی می کنیم. چرا می خواهید از قبل شارژ کنید؟ ولتاژ کار باتری از 2.5 ولت (باتری کربن منفی: 3 ولت، توان 0٪) به 4.

2 ولت (قدرت 100%). هنگامی که ولتاژ کمتر از 2.5 ولت است، تخلیه باتری پایان می یابد.

در عین حال، به دلیل بسته بودن حلقه تخلیه، تلفات جریان مدار حفاظت داخلی نیز به کمترین میزان کاهش می یابد. البته به دلیل مواد داخلی متفاوت، ولتاژ پایان تخلیه می تواند در محدوده 2.5V-3 باشد.

0 ولت به دلیل مواد داخلی مختلف. هنگامی که ولتاژ از 4.2 ولت بیشتر شود، حلقه شارژ برای محافظت از امنیت باتری خاتمه می یابد. و زمانی که ولتاژ کار سلول واحد به زیر 3 می رسد.

0V، می توانیم فکر کنیم که تخلیه خاتمه یافته است، حلقه تخلیه برای محافظت از ایمنی باتری خاتمه یافته است. بنابراین، هنگامی که باتری استفاده نمی شود، باتری باید 20٪ برق شارژ شود و سپس ذخیره سازی ضد رطوبت باشد. از آنجایی که باتری لیتیوم یونی نسبت انرژی بالاتری دارد، باید از شارژ بیش از حد و قرار گرفتن بیش از حد در طول عمر باتری جلوگیری کرد.

Overlant باعث ایجاد مشکلاتی در بازیابی مواد فعال می شود، اگر آنها مستقیماً به حالت برق سریع (جریان زیاد) بروند، به باتری آسیب می رساند و بر عمر مفید آن تأثیر می گذارد و بنابراین ممکن است خطرات ایمنی را به همراه داشته باشد. ابتدا جریان کوچک (C / 10) را به 2.5 ولت تا 3 شارژ کنید.

0V، و سپس تبدیل به شارژ سریع ضروری است. اگرچه باتری لیتیوم یون فعلی دارای یک برد محافظ در برنامه است، به طور کلی، احتمال همپوشانی کم خواهد بود، اما پیش شارژ اضافه نمی کند، در این دو مورد، وضعیت ممکن است خطر پنهان را نیز به همراه داشته باشد. اول، برد محافظ نامعتبر است، و دوم این است که (5٪ -10٪ در ماه) میزان تخلیه خود را قرار دهید.

بنابراین، پیش شارژ جریان کوچک می تواند به طور موثر مشکل شارژ سلول های تخلیه بیش از حد را حل کند. با این حال، جریان شارژ بزرگتر نیست، بهتر است. با در نظر گرفتن باتری لیتیوم یون مونومر به عنوان مثال، روش شارژ آن شامل جریان ثابت، فرآیند شارژ ولتاژ ثابت، ولتاژ ثابت معمولاً 4 است.

2 ولت (به عنوان مثال باتری LiCoO2)، مقدار تنظیم جریان ثابت 0.1c ~ 1c است. اگرچه شارژ جریان زیاد زمان شارژ را کوتاه می کند، اما باعث کاهش کوتاهی و ظرفیت چرخه عمر باتری نیز می شود، بنابراین باید مقدار جریان ثابت مناسب را برای شارژ انتخاب کنیم.

در زیر منحنی رابطه شارژ جریان مختلف و ظرفیت باتری سلول 4.2V / 900mAhlicoo2 (شکل 1) نشان داده شده است، می بینیم که ظرفیت باتری شارژ جریان کوچک به طور قابل توجهی بیشتر از ظرفیت باتری شارژ با جریان بالا پس از حدود 500 هزینه است. دقت ولتاژ شارژ ولتاژ ثابت نیاز به یک باتری با چگالی انرژی بالا دارد و تعمیر بیش از حد آسیب زیادی به باتری لیتیوم یونی وارد می کند و امکان گسترش نشتی یا حتی انفجار وجود دارد.

علاوه بر این، به آسانی باعث می شود که ماده الکترولیتی در باتری باعث افزایش عمر باتری شود و بنابراین مقدار دقیق ولتاژ ثابت برای عمر باتری لیتیوم یون مهم است. برای اینکه کاملاً شارژ شود، اطمینان حاصل شود که مقدار ولتاژ ثابت و دقت مقدار ولتاژ پایان در 1٪ است. با در نظر گرفتن باتری یونی بدون لیتیوم کبالت به عنوان مثال، بهتر است تا حد ممکن به 4 نزدیک باشید.

2 ولت، اما نه بیشتر از 4.2 ولت، این روش شارژ ولتاژ با دقت بالا می تواند انحلال کبالت را کاهش دهد، ساختار لایه ای LiCoO2 را تثبیت کند، باعث شود پوشش تغییر نکند، عملکرد چرخه را بهبود بخشد و ظرفیت بالا را حفظ کند. علاوه بر این، حتی اضافه ولتاژ جزئی دو پدیده را به همراه خواهد داشت، ظرفیت اولیه باتری کاهش می یابد و عمر چرخه باتری کاهش می یابد.

در مورد باتری یونی چند بالابر، به منظور اطمینان از حداکثر ظرفیت و عمر باتری، گاهی اوقات حتی دقت کمتر از 0.5٪ است. بنابراین، کنترل دقت ولتاژ شارژ یک فناوری کلیدی برای شارژرهای باتری لیتیوم یون است.

در حال حاضر، مردم چنین سوء تفاهمی در مورد ولتاژ شارژ باتری لیتیوم یون دارند. در نظر گرفته شده است که یک برد محافظ باتری وجود دارد. به دقت ولتاژ اهمیتی نمی دهد.

این توصیه نمی شود. از آنجایی که برد محافظ باتری برای محافظت به موقع در برابر حوادث احتمالی استفاده می شود، عوامل امنیتی بیشتری را در نظر می گیرد نه فاکتورهای عملکردی. به عنوان مثال، به عنوان مثال 4.

2 ولت، پارامتر حفاظت از اضافه ولتاژ صفحه محافظ 4.30 ولت است (برخی ممکن است 4.4 ولت باشند)، اگر هر بار پر باشد، با 4.

30 ولت به عنوان نقطه قطع شارژ، ظرفیت باتری بسیار سریعتر خواهد بود. چرا فروشنده شارژر دارید که بارها کاربر شارژر را لمس کرده اند تا برگرداند و می گویند شارژر خراب است چون یک روز باتری شارژ می شود، باتری پر نمی شود، شارژر چراغ را روشن نمی کند، همیشه چراغ قرمز است. وقتی سازنده واقعاً شارژر را اندازه گیری می کند، متوجه می شود که این شارژر طبیعی است و شرایط کارخانه را برآورده می کند.

این مشکل چیست؟ این مهم است زیرا این شارژر پیر شدن باتری را در نظر نمی گیرد. اگر جریان شارژ کشنده خیلی کم باشد باعث می شود باتری کهنه شده به نقطه تنظیم شارژ کامل نرسد به طوری که کاربر اشتباه قضاوت کرده و شارژر خراب تلقی می شود. هدف از پرس شارژ جلوگیری از آسیب دیدن یا چرخش بیش از حد باتری های لیتیوم یونی است، در قسمت غیر اختصاصی شارژ، به دلیل تخلیه خود به خود، ورود به حالت EOC (بالاتر از جریان قضاوتی)، از یک طرف برای کاربر مشکل است، از طرف دیگر، همچنین امکان افزایش شارژ بیش از حد باتری به دلیل گرم شدن بیش از حد باتری وجود دارد.

با توجه به این عوامل، تراشه شارژ باتری چند لیتیوم یونی OZ8981 که توسط فناوری ناهمواری (O2Micro) راه اندازی شده است، در حال حاضر یک راه حل عالی است. OZ8981 یک تراشه یکپارچه مدیریت شارژ اختصاصی با ولتاژ دقیق، خروجی جریان و حفاظت چندگانه است و حالت کنترل شارژ شش مرحله‌ای را با طراحی سیستم راحت و هزینه کم ارائه می‌کند. برای بسته های باتری چند لیتیوم یونی برای وسایل نقلیه الکتریکی سبک، دوچرخه های برقی و ابزار الکتریکی مهم است.

مقرون به صرفه و قابلیت اطمینان بالا OZ8981 حاوی کنترل کننده های شارژ یکپارچه تک تراشه ای است که خروجی تقویت کننده خطای کارآمد را به دست می آورد. از شارژ پالس 0 ولت، پیش شارژ، شارژ جریان ثابت، شارژ ولتاژ ثابت، مهلت و کنترل شارژ مجدد خودکار پشتیبانی می کند. کنترل هوشمند شارژ

از تنظیمات انعطاف پذیر برای ولتاژ راه اندازی از قبل شارژ شده، شارژ جریان ثابت، مقدار شارژ ولتاژ ثابت و مقدار جریان شارژ قطع شده پشتیبانی می کند. علاوه بر این، OZ8981 دارای ولتاژ شارژ با دقت بالا ("1%) و جریان ("5٪) خروجی است. با تنظیم مقاومت خارجی، دقت خروجی ولتاژ می تواند "0.5٪" باشد.

پشتیبانی از پرس شارژ دوگانه: پیش شارژ، شارژ ولتاژ ثابت به موقع است (حداکثر 5 ساعت، یا نه). پشتیبانی از حفاظت دمایی دوگانه: حفاظت از دمای داخلی (115 ¡ã C)، محافظت در دمای بالا خارجی (پیش‌فرض: 44 ¡ã C) و حفاظت در دمای پایین (پیش‌فرض: 2¡ã C). نقطه حفاظت دمای خارجی می تواند تنظیمات انعطاف پذیر خارجی باشد.

پشتیبانی از محافظت در برابر فشار بیش از حد شارژ، حفاظت از جریان اضافه، حفاظت از اتصال کوتاه. پشتیبانی از تشخیص دسترسی خودکار باتری، نمایشگر LED مستقیم برای وضعیت شارژ. دستگاه از بسته جهانی SOP16 استفاده می کند.

شکل 4 نموداری است که نمودار شارژ باتری لیتیوم یونی OZ8981 را نشان می دهد. با ترکیب با تراشه PWM جلویی، OZ8981 به کاربران کمک می کند تا به سرعت شارژر باتری لیتیوم یونی ایمن، کارآمد و کم هزینه را به دست آورند.