Nowe rozwiązanie ładowania akumulatora litowo-jonowego o wydłużonej żywotności

Autor: Iflowpower – Dostawca przenośnych stacji energetycznych

Baterie litowo-jonowe charakteryzują się dużą gęstością energii, niewielkim rozmiarem i wagą oraz innymi zaletami. W telefonach komórkowych i na rynkach laptopów całkowicie zastąpiły inne baterie, stanowiąc prawie 100%. Obecnie akumulatory litowo-jonowe szybko znajdują zastosowanie w elektronarzędziach i innych zastosowaniach, a ich szerokie perspektywy rynkowe są coraz bardziej dostrzegane. Jednak w porównaniu z akumulatorami niklowymi, niklowo-kadmowymi i kwasowo-ołowiowymi, stosowanie i rozwój akumulatorów litowo-jonowych musi odbywać się szybciej, a ich bezpieczeństwo i żywotność muszą być stale poprawiane.

W tym artykule omówimy nowy typ rozwiązania ładowania z punktu widzenia ładowarki, aby zwiększyć bezpieczeństwo akumulatorów litowo-jonowych, wydłużyć żywotność akumulatorów, a jednocześnie obniżyć koszt ładowarki. W procesie użytkowania baterii często słyszymy zdanie, takie jak to, które stosuje się w branży baterii: „Mniej jest w użytkowaniu baterii, więcej jest kontrastu”. Z tego zdania możemy wywnioskować, że nieprawidłowe warunki lub metody ładowania mogą spowodować uszkodzenie akumulatora i skrócenie jego żywotności.

Weźmy na przykład baterię litowo-kobaltową 1,8650. Gdy ładunek osiągnie temperaturę 70 °C, interfejs elektrolitu (SEI) ulega rozkładowi i nagrzaniu; w temperaturze 120 °C elektrolit, elektroda dodatnia, rozpoczyna rozkład termiczny, powodując wydzielanie się gazu i gwałtowny wzrost temperatury; w temperaturze około 260 °C: wybuch baterii. Lub ładunek o ciśnieniu przekraczającym 5,5 V, łatwe wytrącanie się litu, utlenianie rozpuszczalnika, wzrost temperatury, złośliwe krążenie, a nawet baterie, wybuch.

Dlatego też, aby dowiedzieć się jak pobierać opłaty, omówimy wspólnie następujące ważne kwestie. Dlaczego chcesz wstępnie naładować? Napięcie robocze akumulatora od 2,5 V (akumulator węglowy ujemny: 3 V, moc 0%) do 4.

2V (moc 100%). Gdy napięcie spadnie poniżej 2,5 V, rozładowywanie akumulatora zostaje zakończone.

Jednocześnie, ponieważ pętla rozładowcza jest zamknięta, strata prądu w wewnętrznym obwodzie zabezpieczającym jest również zredukowana do minimum. Oczywiście, ze względu na różne materiały wewnętrzne, napięcie rozładowania może mieścić się w zakresie 2,5-3 V.

0 V ze względu na różnice w materiałach wewnętrznych. Gdy napięcie przekroczy 4,2 V, pętla ładowania zostanie przerwana w celu ochrony akumulatora; a także gdy napięcie robocze ogniwa jednostkowego spadnie poniżej 3 V.

0 V, możemy uznać, że rozładowanie jest zakończone, pętla rozładowania jest zakończona w celu ochrony bezpieczeństwa akumulatora. Dlatego, gdy akumulator nie jest używany, należy go naładować do 20% energii elektrycznej, a następnie przechowywać w miejscu zabezpieczonym przed wilgocią. Ponieważ akumulator litowo-jonowy ma wyższy współczynnik energii, należy zapobiegać przeładowywaniu i nadmiernemu wydłużeniu żywotności akumulatora.

Przeciążenie powoduje trudności w odzyskiwaniu substancji czynnych, jeżeli przejdą one bezpośrednio w tryb szybkiego zasilania (duży prąd), uszkodzi to akumulator, co wpłynie na jego żywotność i może stwarzać zagrożenie dla bezpieczeństwa. Najpierw naładuj małym prądem (C/10) do napięcia 2,5V–3.

0 V, a następnie konieczna jest konwersja na szybkie ładowanie. Chociaż współczesne akumulatory litowo-jonowe mają w swoich zastosowaniach płytkę ochronną, to generalnie prawdopodobieństwo nałożenia się będzie niewielkie, ale nie spowoduje to dodania wstępnego naładowania. W tych dwóch przypadkach sytuacja może również nieść ze sobą ukryte niebezpieczeństwo. Po pierwsze, tablica ochronna jest nieważna, a po drugie, należy ustalić (5% -10% / miesiąc) wskaźnik samorozładowania.

Dlatego wstępne ładowanie małym prądem może skutecznie rozwiązać problem ładowania ogniw nadmiernie rozładowanych. Jednak prąd ładowania nie jest większy, lecz lepszy. Biorąc za przykład monomerowy akumulator litowo-jonowy, jego metoda ładowania obejmuje stały prąd i stały proces ładowania napięciem stałym, a stałe napięcie wynosi zwykle 4.

2 V (na przykład bateria LiCoO2), wartość ustawienia stałego prądu wynosi 0,1 c ~ 1 c. Mimo że ładowanie dużym prądem skraca czas ładowania, powoduje także zmniejszenie pojemności i krótkotrwałości cyklu życia akumulatora, dlatego do ładowania należy wybrać odpowiednią stałą wartość prądu.

Poniżej znajduje się krzywa zależności między różnym natężeniem prądu ładowania a pojemnością akumulatora ogniwa 4,2 V / 900 mAh Li-Io2 (rysunek 1). Możemy zauważyć, że pojemność akumulatora przy ładowaniu małym prądem jest znacznie większa od pojemności akumulatora przy ładowaniu dużym prądem po około 500 ładowaniach. Dokładność napięcia przy ładowaniu stałym napięciem wymaga akumulatora o dużej gęstości energii, a nadmierne ładowanie może poważnie uszkodzić akumulator litowo-jonowy i doprowadzić do wycieku lub nawet wybuchu.

Co więcej, substancja elektrolityczna w akumulatorze może łatwo przyspieszyć jego żywotność, dlatego dokładna, stała wartość napięcia ma duże znaczenie dla żywotności akumulatora litowo-jonowego. Aby zapewnić pełne naładowanie, należy upewnić się, że stała wartość napięcia i dokładność wartości napięcia końcowego mieszczą się w granicach 1%. Biorąc za przykład akumulator litowo-kobaltowy, najlepiej jest ustawić go jak najbliżej wartości 4.

2 V, ale nie więcej niż 4,2 V, ta precyzyjna metoda ładowania napięciem może zmniejszyć rozpuszczanie kobaltu, stabilizować warstwową strukturę LiCoO2, sprawiać, że powłoka się nie zmienia, poprawia wydajność cyklu i utrzymuje wysoką pojemność. Ponadto nawet niewielkie przepięcie powoduje dwa zjawiska: zmniejszenie początkowej pojemności akumulatora i skrócenie cyklu życia akumulatora.

W przypadku akumulatorów jonowych wielopoziomowych, aby zapewnić maksymalną pojemność i żywotność akumulatora, czasami dokładność wynosi mniej niż 0,5%. Dlatego precyzyjna kontrola napięcia ładowania jest kluczową technologią w przypadku ładowarek akumulatorów litowo-jonowych.

Obecnie panuje błędne przekonanie co do napięcia ładowania akumulatora litowo-jonowego. Uważa się, że istnieje płytka zabezpieczająca baterię. Dokładność pomiaru napięcia nie ma dla niego znaczenia.

Nie jest to wskazane. Ponieważ płytka zabezpieczająca akumulator służy do zapewnienia szybkiej ochrony przed potencjalnymi wypadkami, bierze pod uwagę więcej czynników bezpieczeństwa, a nie czynników wydajnościowych. Na przykład, jako przykład 4.

2V, parametr zabezpieczenia przeciwprzepięciowego płytki ochronnej wynosi 4,30V (niektóre mogą wynosić 4,4V), jeśli za każdym razem jest pełna, przy 4.

30 V jako punkt odcięcia ładowania, pojemność akumulatora będzie znacznie szybsza. Dlaczego sprzedawca ładowarek wielokrotnie namawiał użytkowników do ich zwrotu, twierdząc, że ładowarka jest zepsuta, ponieważ bateria po naładowaniu pewnego dnia nie jest w pełni naładowana, ładowarka nie włącza światła, tylko świeci cały czas na czerwono. Kiedy producent faktycznie zmierzy ładowarkę, stwierdzi, że jest ona zgodna z wymaganiami fabrycznymi.

Jaki jest ten problem? Jest to ważne, ponieważ ta ładowarka nie bierze pod uwagę starzenia się baterii. Jeżeli prąd ładowania jest zbyt mały, starzejący się akumulator nie osiągnie ustawionego punktu ładowania, co spowoduje, że użytkownik źle oceni sytuację i uzna, że ​​ładowarka była uszkodzona. Celem prasy ładującej jest zapobieganie uszkodzeniom lub zbyt wielu cyklom akumulatorów litowo-jonowych. W wyłączonej sekcji ładowania, ze względu na samorozładowanie, trudno jest przejść w stan EOC (prąd wyższy niż oczekiwany), z jednej strony dla użytkownika, a z drugiej strony możliwe jest również przegrzanie akumulatora z powodu nadmiernego ładowania.

Mając na uwadze te czynniki, nowy układ ładowania akumulatorów litowo-jonowych OZ8981 wprowadzony na rynek przez firmę zajmującą się technologią nierównomiernego ładowania (O2Micro) jest już rozwiązaniem idealnym. OZ8981 to zintegrowany układ scalony do zarządzania ładowaniem z precyzyjnym napięciem, prądem wyjściowym i wieloma zabezpieczeniami, który zapewnia sześcioetapowy tryb sterowania ładowaniem, wygodną konstrukcję systemu i niskie koszty. Jest to istotne w przypadku akumulatorów litowo-jonowych przeznaczonych do lekkich pojazdów elektrycznych, rowerów elektrycznych i narzędzi elektrycznych.

Bardzo ekonomiczny i niezawodny układ OZ8981 zawiera zintegrowany kontroler ładowania na jednym układzie scalonym, który zapewnia wydajne wyjście wzmacniacza błędu. Obsługuje ładowanie impulsowe 0 V, ładowanie wstępne, ładowanie stałym prądem, ładowanie stałym napięciem, ładowanie terminowe i automatyczną kontrolę ładowania. Inteligentna kontrola ładowania.

Obsługuje elastyczne ustawienia napięcia początkowego ładowania, stałego prądu ładowania, stałej wartości napięcia ładowania i wartości prądu odcięcia ładowania. Ponadto OZ8981 charakteryzuje się wysoką precyzją napięcia ładowania („1%) i prądu („5%); dzięki zewnętrznej regulacji rezystancji dokładność napięcia wyjściowego może wynosić „0,5%).

Obsługa podwójnego ładowania: wstępne ładowanie, ładowanie stałym napięciem odbywa się w czasie (maksymalnie 5 godzin lub nie). Obsługa podwójnej ochrony temperaturowej: ochrona przed temperaturą wewnętrzną (115 ¡ã C), ochrona przed wysoką temperaturą zewnętrzną (domyślnie: 44 ¡ã C) i ochrona przed niską temperaturą (domyślnie: 2 ¡ã C). Punkt ochrony temperatury zewnętrznej może być elastycznym ustawieniem zewnętrznym.

Obsługuje zabezpieczenie przed nadmiernym ciśnieniem ładowania, zabezpieczenie nadprądowe i zabezpieczenie przed zwarciem. Obsługa automatycznego wykrywania dostępu do akumulatora, bezpośredni wyświetlacz LED pokazujący stan naładowania. Urządzenie wykorzystuje uniwersalną obudowę SOP16.

Figa. 4 to wykres pokazujący ładowanie akumulatora litowo-jonowego OZ8981. Dzięki połączeniu z układem PWM front-end, OZ8981 pomoże użytkownikom szybko uzyskać bezpieczną, wydajną i niedrogą ładowarkę akumulatorów litowo-jonowych.