Bagaimana mungkin mengisi penuh baterai Li-Ion dalam 35 menit?

Saya kebetulan memiliki bor daya / driver yang beroperasi dengan baterai Li-Ion dan dikirimkan dengan pengisi daya yang mengisi penuh dalam 35 menit dan mengklaim untuk mengisi daya hingga 70% dalam 15 menit.

Menurut jawaban atas pertanyaan ini , arus pengisian tertinggi untuk baterai Li-Ion adalah sekitar 1C yang dengan kerugian diperhitungkan berarti bahwa waktu pengisian harus setidaknya lebih dari satu jam. Ini sesuai dengan pengalaman saya menggunakan perangkat lain seperti ponsel - mereka membutuhkan waktu sekitar 1,5 jam untuk terisi penuh.

Bagaimana cara mengisi baterai Li-Ion dalam waktu sekitar 35 menit?

Bagaimana itu mungkin? Setiap produsen baterai Li di bawah matahari ingin membuat baterai yang cepat diisi, jadi ini adalah topik penelitian yang panas.

Artikel ini dari tahun 2007 memberi penjelasan tentang masalah internal sel LiIon cepat:

Tidak ada definisi standar untuk sel-sel dengan drainase tinggi, tetapi pedoman desain dasar menentukan bahwa sel berbasis kobal-oksida standar dapat mendukung 2-C atau mungkin laju 3-C, arus kontinu. Sel-sel dengan drainase tinggi berdasarkan pada cobalt-oxide mendukung kira-kira dua kali lipat dari arus tersebut, tetapi hanya selama beberapa detik. Sel-sel saluran tinggi baru mendukung 20 C kontinu.

Mengingat bahwa sel dengan laju pengosongan tinggi dapat mendukung pelepasan arus tinggi selama periode yang sangat singkat, secara teori, pengisi daya baterai dapat mengisi penuh sel tersebut dalam waktu yang sama singkatnya. Tetapi untuk memanfaatkan kemungkinan ini, desain pengisi daya baterai konvensional harus dimodifikasi. Demi kesederhanaan, perubahan ini dapat diilustrasikan dengan contoh pengisi daya satu rongga yang mendukung paket baterai sel tunggal.

Karakteristik sel

Di permukaan, sel-sel Li-ion pengisian cepat tampak langsung. Tampaknya seseorang hanya dapat meningkatkan arus yang dikirimkan selama fase arus-konstan dari siklus pengisian. Namun, seperti yang ditunjukkan dalam tabel, waktu pengisian keseluruhan tidak berkurang secara signifikan saat arus dinaikkan dari 1 C ke tingkat yang lebih tinggi.

Perbedaan waktu pengisian dengan laju 2-C versus laju 3-C hanya sekitar satu menit, terlepas dari vendor sel. Pada dasarnya, sel-sel hanya akan mencapai cutoff tegangan-atas lebih cepat, tetapi waktu dalam mode pengisian tegangan-konstan akan jauh lebih lama. Jelas, ini meningkatkan potensi kerusakan pada baterai karena tegangan lebih. Resistensi sel Li-ion tradisional akan menyebabkan mereka lebih panas selama pengisian lebih cepat, sehingga sel-sel akan mulai rusak. Pengisian cepat secara signifikan mengurangi siklus masa pakai baterai.

Merancang sel yang dapat mengakomodasi laju pengeluaran tinggi dan laju pengisian tinggi adalah upaya untuk mengurangi panjang jalur dan ketahanan untuk pengangkutan ion dan elektron. Gambar 1 menunjukkan penampang sel silinder khas Li-ion. Perubahan dimulai dengan bahan aktif baterai. Sel Li-ion tradisional didasarkan pada senyawa katoda litium-kobalt-oksida (LiCoO2). Dalam bahan ini, ion-ion Li, yang berdifusi masuk dan keluar dari katoda, hanya dapat dimasukkan melalui jalur 2-D dalam struktur kristal.

Panjang jalur dapat diperpendek dengan mengubah morfologi fisik bahan aktif baterai atau mengubah struktur kimia bahan, atau dengan melakukan keduanya. Salah satu pendekatan untuk mengatasi masalah secara fisik adalah dengan mengurangi ukuran partikel bahan menjadi sekecil skala nano. Kimia baru seperti mangan spinel (LiMn2O4) menawarkan jalur 3-D untuk penyisipan ion.

Selain perubahan ini, resistensi sel harus diturunkan dengan menggunakan bahan tipis, meningkatkan jumlah kolektor saat ini, dan meningkatkan konsentrasi elektrolit dan mengurangi viskositasnya dengan pelarut. Banyak dari perubahan ini menunjukkan bahwa sel-sel Li-polimer, yang bisa sangat tipis, cocok untuk digunakan dalam merancang untuk tingkat tinggi.

Pabrik sel Li-ion telah bereksperimen dengan formulasi mereka untuk menerapkan desain khusus untuk aplikasi tingkat tinggi. Beberapa produsen telah memberikan solusi. E-One Moli Energy memperkenalkan sel dengan laju pengosongan tinggi berdasarkan bahan katoda mangan-spinel untuk peralatan listrik tanpa kabel.

Sangat mudah untuk membuat baterai Li-Ion tampak terisi dalam waktu kurang dari satu jam meskipun sebenarnya tidak. Setelah mencapai tegangan muatan yang diinginkan (garis vertikal putus-putus pertama), sel akan tetap menerima arus dan dapat diisi lebih lanjut. Jika langkah ini ditinggalkan, sel akan tampak terisi penuh jika diukur langsung setelah pengisian, tetapi tegangan akan turun secara signifikan nanti.

Beberapa pengisi daya konsumen berbiaya lebih rendah dapat menggunakan metode “charge-and-run” yang disederhanakan yang mengisi baterai lithium-ion dalam satu jam atau kurang tanpa masuk ke biaya saturasi Tahap 2. "Ready" muncul ketika baterai mencapai ambang tegangan pada Tahap 1. Karena status pengisian daya (SoC) pada saat ini hanya sekitar 85 persen, pengguna dapat mengeluh runtime pendek, tidak mengetahui bahwa pengisi baterai yang harus disalahkan. . Banyak baterai garansi diganti karena alasan ini, dan fenomena ini sangat umum di industri seluler.

Untuk mengetahui apakah ini yang terjadi dengan pengisi daya Anda, ukur tegangan dan arus dari waktu ke waktu saat mengisi daya dan bandingkan pengukuran Anda dengan diagram di atas. Jika Anda memberikan data itu, harus jelas apa yang sebenarnya terjadi. Saat ini kami tidak memiliki data kecuali klaim pengisi daya, sehingga setiap jawaban akan bersifat spekulatif.

untuk info lebih lanjut lihat:

http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_lithium_ion_batteries

Saya kebetulan memiliki bor daya / driver yang beroperasi dengan baterai Li-Ion dan dikirimkan dengan pengisi daya yang mengisi penuh dalam 35 menit dan mengklaim untuk mengisi daya hingga 70% dalam 15 menit.

Menurut jawaban atas pertanyaan ini , arus pengisian tertinggi untuk baterai Li-Ion adalah sekitar 1C yang dengan kerugian diperhitungkan berarti bahwa waktu pengisian harus setidaknya lebih dari satu jam. Ini sesuai dengan pengalaman saya menggunakan perangkat lain seperti ponsel - mereka membutuhkan waktu sekitar 1,5 jam untuk terisi penuh.

Bagaimana cara mengisi baterai Li-Ion dalam waktu sekitar 35 menit?

Saya menulis jawaban panjang untuk pertanyaan sebelumnya.
Baterai dan pengisi daya bor Anda sangat mungkin menggabungkan beberapa aspek yang saya jelaskan di sana yang dapat memungkinkan pengisian daya yang cepat atau tampaknya cepat .

Pertama saya katakan:

• Baterai LiIon dapat dengan aman (cukup) diisi dengan tarif yang disarankan oleh pabriknya. Lebih cepat mungkin dan mungkin "aman" tetapi semua jaminan tidak aktif dan hidup lebih pendek atau instan sangat pendek adalah pilihan yang pasti.

dan

• Spesifikasi standar adalah biaya maks 1C.

Artinya, praktik industri adalah mengenakan biaya pada 1C maks TAPI produsen individu bebas untuk menekan batas. Masalahnya adalah termal, mekanis, dan kimia (setidaknya). Seperti yang saya katakan - masa pakai baterai lebih rendah dapat terjadi.

Saya juga bilang

• Ada kimia berbasis litium baru dan pengaturan mekanis baru yang memungkinkan sel berbasis litium dibebankan pada laju yang lebih cepat. Jika pabrikan mengatakan itu memang demikian mungkin terjadi. Saya telah melihat sel-sel LiIon standar dengan peringkat muatan 2C tetapi normanya adalah 1C maks. (Lihat di atas)

Itulah yang Anda laporkan - sepenuhnya konsisten dengan jawaban sebelumnya - hanya bukan standar industri dan ini menunjukkan bahwa Anda mungkin mendapatkan siklus hidup pendek atau lebih rendah dari kapasitas yang diharapkan.

TAPI

Alasan utama mungkin bahwa pabrikan sebenarnya memperpanjang umur sel dengan memberi peringkat sel pada kapasitas yang lebih rendah dari standar dan tidak mengisi penuh. Jika mereka menilai sekitar 60% dari yang sebenarnya, maka:

Katakanlah kapasitas penuh adalah 1 Ah untuk menyederhanakan perhitungan. Kapasitas apa pun menghasilkan hasil yang sama.

60% kapasitas = 0,6 Ah.

Muatan pada konstan 1C = 1A.

Waktu untuk mencapai 0,6C pada tingkat 1C = 0,6 jam = 40 menit (Diklaim 35)

Waktu untuk mencapai 70% = 0,7 x 0,6 x 60 menit = 25 menit (diklaim 15)

Jadi mari kita berani dan mengisi daya pada 1.6C selama 15 menit pertama ketika kapasitas rendah. Pada level ini tegangan delta antara Vin dan Vcell lebih kecil dan kehilangan panas lebih rendah. Jika kami mengelola kapasitas 70% dalam 15 menit, kami perlu menambahkan 30% dalam (35-20) = 15 menit. 15m adalah 15/35 = 43% dari total waktu pengisian 35 menit tetapi kami hanya perlu menambahkan 30% dari biaya sehingga tingkat di bawah 1C dapat diterima untuk bagian terakhirnya.

Dalam prakteknya beberapa campuran di atas mungkin digunakan

• Turunkan baterai untuk mengatakan 75% hingga 80% dari kapasitas penuh yang mungkin.

• Isi daya pada> 1C untuk 70% pertama dari arus pengisian daya di bawah pengisi daya dan bukan kontrol baterai sehingga turun ke di bawah 1C di katakanlah 70% dari kapasitas baterai. Dengan demikian, baterai diisi dengan keras ketika pada kapasitas rendah dan pada tingkat yang menurun dengan tingkat pengisian daya dan tidak pernah diisi. Hasil akhirnya mungkin merupakan siklus hidup yang diperpanjang.

Atau mereka dapat melakukan sesuatu yang sangat berbeda :-).

Salah satu cara untuk mengurangi Waktu Pengisian adalah meningkatkan kimia sel untuk mengurangi ESR, tetapi tentu saja pencocokan sel menjadi penting dengan arus shunt untuk menormalkan transfer daya per sel. Kenaikan suhu adalah faktor penuaan yang sangat dipercepat. Saya tahu Mac AIR saya hanya memiliki daya tahan baterai 1000 jam, jadi saya menggunakan charger sebanyak mungkin dan mencoba untuk menghindari kenaikan suhu yang berlebih.

Pergi beli baterai cadangan.