Berapa saya bisa membayar terlalu mahal untuk LiPo 4.35V?

9

Saya sedang membangun pengisi daya untuk satu set sel LiPo. Sirkuit saya perlu memastikan mereka terisi penuh ke level maksimum 4.35V. Pada saat yang sama, sirkuit harus melindungi sel dari harga yang terlalu mahal. Pengisian berhenti ketika level 4.35V tercapai.

Toleransi pada komponen dapat menyebabkan biaya terlalu kecil, misalnya 10mV. Apakah ini dapat merusak baterai?

Dari tegangan lebih apa baterai rusak?

K. Mullier
sumber
9
Mengisi daya baterai Li + atau LiPo secara berlebihan dapat mengarah pada teknik kembang api yang spektakuler dengan sedikit (apa) baterai yang digantung dengan energi yang signifikan.
Peter Smith
4
Persis. Itu sebabnya saya ingin tahu berapa banyak toleransi milivolt yang dapat saya terima pada sirkuit pengukuran saya (yang melindungi baterai saya).
K.Mulier
5
Oke, tapi anggap itu untuk alasan apa pun, saya benar-benar menerapkan tegangan 4,351 V, bukan 4,350 V. Apakah akan meledak? Mungkin tidak. Tetapi bagaimana jika saya menerapkan 4,352 V. Apakah itu akan meledak? Biasanya tidak. Tetapi bagaimana jika ... Anda mengerti intinya? Hingga tingkat mana sel dapat berjalan dengan aman?
K.Mulier
1
+1. Saya pikir ini adalah pendekatan rekayasa yang sehat untuk mengetahui margin yang diperbolehkan untuk semua komponen. Sebagian besar jawaban / komentar hanya menyebarkan rasa takut tanpa data pendukung.
Ale..chenski

Jawaban:

14

Level tegangan pengisian (penghentian) baterai Li-ion ditentukan oleh pabrik. Spesifikasi didasarkan pada jumlah siklus yang dapat diterima secara wajar ("masa pakai baterai") yang dapat ditahan oleh baterai, katakanlah, 500, atau 1000. Parameter ini tergantung pada kimia sel tertentu, konstruksi internal, arus pengisian, dan diambil oleh pabrikan untuk nilai jual terbaik.

Tegangan pengisian yang lebih tinggi menyebabkan sedikit peningkatan kapasitas baterai, tetapi mempersingkat masa pakai baterai. Tegangan yang direkomendasikan pabrikan adalah trade-off antara dua parameter ini.

Berlawanan dengan mitos urban tentang baterai "rusak", ketergantungan "masa pakai baterai" pada tegangan pengisian adalah kurva kontinu yang mulus. Tentu saja ketergantungan seumur hidup berakhir pada titik tertentu dengan kegagalan katastropik, tetapi kekhawatiran pengisian berlebihan 10 mV terlalu dibesar-besarkan. Namun, 100 mV lebih dari 4,35 V (untuk baterai Li-Po) dapat menyebabkan masalah, lihat, misalnya, publikasi ini dari Texas Instruments , halaman 3-5. masukkan deskripsi gambar di sini

Jadi, pengisian berlebih dari 150 mV di atas nominal 4,2 V menghasilkan sekitar 10% lebih banyak kapasitas untuk 50-100 siklus pertama, tetapi masa pakai menyusut dari 500-1000 siklus menjadi sekitar 200. Ekstrapolasi, 100 mV lainnya akan menghasilkan sekitar 30 -50 siklus hidup. Ini berarti bahwa 50 mV lebih dari spesifikasi tidak akan membunuh baterai.

Halaman 3-7 juga cukup informatif. Dikatakan bahwa 70-80% kapasitas akan datang selama tahap CC, sementara ekor (tahap CV) hanya mencapai 20-30% dari kapasitas, jadi tidak ada banyak alasan untuk menunggu hingga 0.03C. Sebagian besar pengisi daya TI default ke 256 mA untuk mengakhiri proses pengisian.

Untuk wawasan lebih lanjut dan penerapan pengisi daya yang benar, orang mungkin ingin memeriksa materi lain sebagai SATU INI .

Ale..chenski
sumber
12

Mengisi daya Li-Poly dan Li-Ion tidak sesederhana memompa tegangan saja. Ini adalah operasi dua tahap yang melibatkan arus dan tegangan konstan.

  1. Terapkan arus konstan (katakanlah) 1C (jadi untuk baterai 1.200 mAh yang 1.2A) sampai tegangan naik ke 4.35V
  2. Beralihlah ke tegangan konstan dengan menerapkan 4,35V hingga arus mendatar (biasanya sekitar 0,03C).

Berikut kurva biaya dari baterai 1200mAh yang saya terisi kemarin menggunakan catu daya bangku saya:

masukkan deskripsi gambar di sini

Seperti yang Anda lihat sebagian besar waktu menunggu arus turun. Semakin lama Anda menunggu dengan tegangan konstan semakin besar kapasitasnya. Saya menunggu sampai tepat 0,03C.

Meningkatkan tegangan melebihi dan di atas tegangan muatan tidak akan memaksa lagi ke dalam sel. Menunggu lebih lama untuk kurva saat ini menjadi lebih datar adalah apa yang Anda minati.

Mengoperasikan perangkat apa pun di luar spesifikasi yang dipublikasikan dapat menyebabkan hasil yang tidak ditentukan. Saat mengoperasikan sesuatu yang berpotensi meledak seperti baterai di luar parameter yang dipublikasikan dapat menyebabkan hasil yang eksplosif.

Jika aman untuk mengisi dengan tegangan di atas spesifikasi, spesifikasi akan menunjukkan itu. Biasanya dalam bentuk spesifikasi maksimum absolut .

Majenko
sumber
2
Terima kasih, ini sangat menarik. Tetapi berapa banyak millivolt yang dapat "voltase konstan" lebih tinggi dari spesifikasi? Spesifikasi untuk baterai saya adalah 4,35 V, untuk baterai Anda 4,20V.
K.Mulier
3
Anda tidak boleh melebihi tegangan muatan terukur. Mustahil untuk mengatakan berapa banyak kelebihan yang bisa Anda peroleh sebelum meledak - itu bisa 1pV atau 250mV. Apa pun yang dinilai memiliki potensi berbahaya.
Majenko
3
Ya poin bagus: ikuti instruksi / spesifikasi - itu sebabnya mereka disediakan.
Solar Mike
2
Catatan: lembar data Anda untuk baterai harus memberi Anda spesifikasi yang tepat untuk apa baterai dibuat.
Cort Ammon
1
Lihat, bu! Troll! Bisakah saya memberinya makan? Bisakah saya?
Majenko
2

Pada cutoff 4,35 V, baterai sudah rusak untuk sel LiCoO2 biasa. Anda harus memotong pada 4,15 V atau maksimum 4,2 V.

Jumlah kapasitas energi antara 4,1 dan 4,2 V hanya 1,2% dari total kapasitas energi. Antara 4,2 V dan 4,3 V itu bahkan lebih kecil lagi, mungkin 0,6% dari total kapasitas. Tidak ada gunanya naik di atas 4,2 V, mengingat Anda hanya meningkatkan kandungan energi sebesar 0,6% dan itu akan dengan cepat dan permanen mengurangi kapasitas energi sel, bahkan jika Anda tidak sering siklus sel Anda.

Tranceducer
sumber
Seperti dapat dilihat dari bagan TI dalam Jawaban di atas, kapasitas penyimpanan yang diperoleh 0,1 V tambahan setelah 150 hingga 200 siklus menjadi diabaikan. Yang terbaik adalah menjaga batas tegangan menjadi 4,2 (santai saya percaya) jika Anda berencana untuk menggunakan sel selama lebih dari 150 siklus. Ini juga berlaku untuk kehidupan kalender selain siklus hidup.
Tranceducer
2
ada berbagai penggunaan baterai. Katakanlah, dalam kompetisi RC (mobil balap, pesawat terbang, atau apa pun), dengan arus pelepasan 100-200 A, baterai mungkin hanya digunakan beberapa kali, dan kapasitas pengisian yang dimaksimalkan mungkin menentukan apakah Anda menang atau kalah.
Ale..chenski
Saat ini, beberapa baterai LiPo mengklaim beroperasi pada 4,35 V, menggunakan teknologi khusus. Apakah ini benar-benar berarti masa hidup mereka sangat singkat?
K.Mulier
Ini disebut LiHV, lihat perbandingan dan tes ini: oscarliang.com/lihv-lipo-drone-battery-hvli
Mark
2

skema

mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab

Ini adalah desain tegangan konstan arus konstan sederhana menggunakan 2 LM317. Saya harus membuatnya sendiri karena sangat sulit untuk membeli pengisi daya 4,35V di pasaran. Sirkuit terlalu sederhana, jangan lupa untuk menambahkan tutup dan dioda perlindungan.

Atur output U2 ke 4.35V selama tanpa beban menggunakan pot R3 sebelum mengisi daya. Dengan muatan penuh tidak akan melebihi 4.35V. Juga periksa spesifikasi pabrik pada baterai, saya menyebutkan 4.35V + - 0.03V tegangan pengisian.

Jason Han
sumber
0

Pergantian arus konstan ke tegangan konstan dan kemudian mati pada 4.2, saat charger berfungsi, tidak perlu. Yang terpenting adalah Anda tidak memasukkan terlalu banyak ampli pada suatu waktu dan tidak naik atau di bawah tegangan. Bahkan ampli yang bisa kamu pasang dengan aman bisa sangat bervariasi tergantung pada soc. Jika mulai hangat, pengisian kembali dan akan bertahan lebih lama. Ironisnya peledakan dengan arus yang sangat tinggi sebenarnya dapat menyembuhkan sel-sel yang meningkatkan kepadatan energi dan menghancurkan dendrit berbahaya. Tapi itu melangkah lebih jauh.

hummina
sumber
Tetapi jika Anda memiliki sel-sel tegangan yang lebih tinggi tentu maka Anda bisa naik tegangan yang lebih tinggi.
hummina
@Hummina terima kasih. Sepertinya Anda memiliki beberapa sel baterai latar belakang. Apakah Anda bekerja di bidang ini?
K.Mulier