長寿命リチウムイオン電池の新しい充電ソリューション

著者：Iflowpower – Lieferant von tragbaren Kraftwerken

リチウムイオン電池はエネルギー密度が高く、サイズが小さく、重量が軽いなどの利点があり、携帯電話、ノートパソコン市場では他の電池に完全に取って代わり、ほぼ100%を占めています。 現在、リチウムイオン電池は電動工具などの用途に急速に拡大しており、その幅広い市場の可能性がますます認識されています。 しかし、ニッケル水素、ニッケルカドミウム、鉛蓄電池と比較すると、リチウムイオン電池の応用と開発をより迅速に推進する必要があり、その安全性と耐用年数を継続的に向上させる必要があります。

この記事では、充電器の観点から、リチウムイオン電池の安全性を高め、電池寿命を延ばしながら、充電器のコストを削減する新しいタイプの充電ソリューションについて説明します。 バッテリーを使用する過程で、バッテリー業界のような「バッテリーの使用は少ないほど良い、対照的である」という言葉をよく耳にします。 この文章から、充電条件や充電方法が間違っていると、バッテリーが損傷し、バッテリーの寿命が短くなる可能性が高くなることがわかります。

1,8650リチウムコバルトフリー電池を例にとると、充電中に温度が上昇すると、70℃で電解質界面（SEI）が分解して発熱します。120℃で電解質の正極が熱分解し始め、ガスが発生して温度が急上昇します。約260℃で電池が爆発します。 あるいは、過圧充電、5.5V の過電圧に関しては、リチウム金属が沈殿しやすく、溶媒が酸化され、温度が上昇し、循環が悪くなり、さらには電池が爆発します。

そのため、課金方法については、以下の重要な事項について一緒に議論していきます。 なぜ事前充電するのですか? バッテリーの動作電圧は 2.5V (カーボンマイナスバッテリー: 3V、電力は 0%) から 4 です。

2V（100%電力）。 電圧が 2.5V 未満になると、バッテリーの放電は終了します。

同時に、放電ループが閉じられるため、内部保護回路の電流損失も最小限に抑えられます。 もちろん、内部材料の違いにより、放電終了電圧は2.5V～3の範囲になります。

内部材質が異なるため0Vとなります。 電圧が 4.2V を超えると、バッテリーの安全性を保護するために充電ループが終了し、ユニットセルの動作電圧が 3 を下回ると充電ループが終了します。

0V の場合、放電は終了し、放電ループは終了してバッテリーの安全が保護されると考えられます。 そのため、バッテリーを使用しないときは、バッテリーを 20% 充電してから、防湿保管する必要があります。 リチウムイオン電池はエネルギー比率が高いため、電池寿命内での過充電や過度の置きすぎを防ぐ必要があります。

過剰に充電すると活性物質の回収が困難になり、活性物質が直接高速電力モード（大電流）に入るとバッテリーが損傷し、耐用年数に影響を及ぼし、安全上の危険をもたらす可能性があります。 まず小電流（C / 10）で2.5Vから3まで充電します。

0Vにしてから急速充電に変換する必要があります。 現在のリチウムイオン電池には保護板が取り付けられていますが、一般的には重なる可能性は低いですが、プリチャージを追加しないと、この 2 つのケースでは、状況が隠れた危険をもたらす可能性もあります。 まず、保護板が無効であり、2番目は自己放電率（5％-10％/月）を配置することです。

したがって、小電流プリチャージは、過放電セルの充電問題を効果的に解決できます。 ただし、充電電流は大きくても良くなるわけではありません。 モノマーリチウムイオン電池を例にとると、その充電方法には定電流、定電圧充電プロセスが含まれ、定電圧は通常 4 です。

2V（LiCoO2電池の例）の場合、定電流設定値は0.1c～1cです。 大電流で充電すると充電時間は短縮されますが、電池寿命の短縮や容量の低下も引き起こすため、適切な定電流値を選択して充電する必要があります。

以下は、4.2V / 900mAhlicoo2セルの異なる電流充電とバッテリー容量の関係曲線です（図1）。約500回の充電後、小電流充電のバッテリー容量が大電流充電のバッテリー容量よりも大幅に大きいことがわかります。 定電圧充電の電圧精度には高エネルギー密度のバッテリーが必要であり、過充電はリチウムイオンバッテリーに大きな損害を与え、漏電を拡大したり、さらには爆発を引き起こす可能性があります。

また、電池内の電解質物質が電池寿命を早めることになりやすいため、正確な定電圧値はリチウムイオン電池の寿命にとって重要です。 より完全に充電するために、定電圧値と終了電圧値の精度が 1% 以内であることを確認します。 リチウムコバルトフリーイオン電池を例にとると、4 にできるだけ近い値が最適です。

2V、4.2V以下の高精度電圧充電方式により、コバルトの溶解が低減され、LiCoO2の層状構造が安定し、コーティングが変化せず、サイクル性能が向上し、高容量が維持されます。 さらに、わずかな過電圧でも、バッテリーの初期容量が減少し、バッテリーのサイクル寿命が低下するという 2 つの現象が発生します。

多段式イオン電池の場合、電池容量と寿命を最大限に確保するために、精度が 0.5% 未満になることもあります。 そのため、充電電圧の正確な制御はリチウムイオン電池充電器にとって重要な技術となります。

現在、リチウムイオン電池の充電電圧に関して、このような誤解をされている方がいます。 バッテリー保護基板があると思われます。 電圧精度は気にしません。

これはお勧めできません。 バッテリー保護ボードは、起こりうる事故に対してタイムリーに保護するために使用されるため、パフォーマンス要素ではなく、セキュリティ要素を重視します。 例えば、4の例として。

2V、保護プレートの過電圧保護パラメータは4.30V（一部は4.4V）で、毎回満タンの場合は4です。

30V を充電カットオフポイントとして、バッテリー容量は非常に速くなります。 なぜ充電器の販売業者は、ある日バッテリーを充電してもバッテリーが満充電されず、充電器のライトも点灯せず、常に赤ライトなので、充電器が壊れていると繰り返し充電器のユーザーに返品を勧めるのでしょうか。 メーカーが実際に充電器を測定すると、正常であり、工場の要件を満たしていることがわかります。

この問題は何ですか? この充電器はバッテリーの劣化を考慮していないため、これは重要です。 致命的な充電の電流が小さすぎると、老朽化し​​たバッテリーが充電完了の設定点に到達せず、ユーザーが誤った判断を下し、充電器が不良であると見なされることになります。 充電プレスの目的は、リチウムイオン電池の損傷や過度のサイクルを防止することです。充電の非特定区間では、自己放電により、EOC（判定電流以上）状態に入りにくくなり、一方ではユーザーに過充電による電池の過熱を拡大させる可能性もあります。

これらの要素をターゲットにして、凹凸テクノロジー（O2Micro）が発売した新しいマルチリチウムイオン電池充電チップOZ8981はすでに完璧なソリューションとなっています。 OZ8981 は、正確な電圧、電流出力、多重保護機能を備えた専用の充電管理統合チップであり、便利なシステム設計と低コストで 6 段階の充電制御モードを提供します。 軽電気自動車、電動自転車、電動工具などのマルチリチウムイオン電池パックに重要です。

コスト効率と信頼性に優れた OZ8981 には、効率的なエラー アンプ出力を実現するシングル チップ統合充電コントローラが搭載されています。 0Vパルス充電、プリチャージ、定電流充電、定電圧充電、期限、自動再充電制御をサポートします。 インテリジェントな充電制御。

プリチャージ起動電圧、定電流充電、定電圧充電値、カットオフ充電電流値の柔軟な設定をサポートします。 さらに、OZ8981 は高精度の充電電圧 (「1%」) と電流 (「5%」) 出力を備えており、外部抵抗調整により電圧出力精度は「0.5%」になります。

デュアル充電プレスのサポート：事前充電、定電圧充電は時間どおりに行われます（最大 5 時間、またはそれ以上）。 二重温度保護のサポート: 内部温度保護 (115 ℃)、外部高温保護 (デフォルト: 44 ℃)、および低温保護 (デフォルト: 2 ℃)。 外部温度保護ポイントは外部で柔軟に設定できます。

充電過圧保護、過電流保護、短絡保護をサポートします。 バッテリーの自動アクセス検出、充電状態の直接 LED 表示をサポートします。 このデバイスはユニバーサルパッケージSOP16を採用しています。

イチジク。 4はOZ8981リチウムイオン電池の充電グラフを示すグラフです。 OZ8981 は、フロントエンド PWM チップと組み合わせることで、ユーザーが安全で効率的かつ低コストのリチウムイオン電池充電器を迅速に実現するのに役立ちます。