Apakah metode pengisian daya cepat LiFePO4 bebas-TI TI mengurangi masa pakai sel?

TI mengklaim bahwa Anda dapat mengisi sel LiFePO4 dengan pengisian CC (arus konstan) seperti biasa tetapi ke tegangan yang lebih tinggi dari biasanya (mis. 3.7V daripada 3.6V biasa untuk LiFePO4) dan kemudian melangkah transisi ke tegangan float yang lebih rendah tanpa NO perantara CV. mode.

IC bq25070 mereka mengimplementasikan metode ini seperti yang dijelaskan dalam lembar data bq25070 .

Ini bertentangan dengan SEMUA saran lainnya, spesifikasi IC, dan sirkuit pengisi daya yang telah saya lihat.

Melakukan ini dengan Vcv <= 3.6V cukup baik - dengan atau tanpa tahap CV. Tegangan ekstra dan tidak ada mode CV yang radikal. Implikasi atau pernyataan dari semua sumber lain adalah bahwa melebihi Vmax normal dari 3.6V untuk LiFePO4 bahkan dalam jumlah kecil dapat merusak atau fatal.

Apakah TI benar-benar gila & tidak bertanggung jawab atau apakah ini cara baru yang fantastis untuk mengisi daya sel Lithium Ferro Phosphate?

Sejauh ini, jawaban saya adalah, saya tidak tahu tetapi TI biasanya adalah orang-orang yang sangat solid yang cenderung tidak berkeliling membuat IC yang berjalan di sisi gelap - karena ini merupakan penerapan yang signifikan bagi saya dan saya memiliki aplikasi di mana itu dari potensi relevansi langsung ini perlu penyelidikan lebih lanjut.

Berikut ini adalah awal perjalanan saya - lebih banyak deskripsi masalah dan penyelidikan parameter daripada jawaban yang tepat. Saya akan memposting SEMUA ini sebagai bagian dari pertanyaan, tetapi memutuskan bahwa itu lebih baik termasuk dalam jawaban.

Saya menyadari belakangan bahwa saya mendapatkan beberapa tegangan LiFePO4 dan LiIon yang agak tercampur dalam pengembaraan saya. Saya akan kembali dan merapikannya, tetapi saya berharap ini cukup jelas bagi siapa saja yang mungkin tertarik.

Rangkuman: TI mengklaim bahwa Anda dapat mengisi daya sel LiFePO4 dengan pengisian CC ke tegangan yang lebih tinggi dari biasanya (mis. 3.7V daripada 3.6V biasa untuk LiFePO4) dan kemudian melangkah transisi ke tegangan float yang lebih rendah dengan mode CV tidak perantara. Tampak logis bahwa ini mungkin berlaku untuk LiIon juga, tetapi TI tidak menawarkan IC untuk LiIon yang bekerja dengan cara ini.

Ini bertentangan dengan SEMUA saran lainnya, spesifikasi IC, dan sirkuit pengisi daya yang telah saya lihat.

Melakukan ini dengan Vcv <= 3.6V cukup baik - dengan atau tanpa tahap CV. Tegangan ekstra dan tidak ada mode CV yang radikal. Implikasi atau pernyataan dari semua sumber lain adalah bahwa melebihi Vmax normal 4.2V untuk LiIon atau 3.6V untuk LiFePO4 bahkan dalam jumlah kecil pun dapat merusak atau fatal.

TI memiliki sejumlah IC pengisi daya untuk LiIon dengan spesifikasi, pinout, dan penggunaan target yang serupa. Mereka hanya memiliki beberapa yang cocok untuk LiFePO4.
TIDAK ADA pengisi daya spesifik LiIon / LiPo menggunakan metode ini.
Mereka mungkin tergantung pada matriks Olivine di LiFePO4 yang memberikan kekasarannya (dan secara kebetulan mengurangi kepadatan energi), untuk memberikan perlindungan yang cukup terhadap ekses dari metode ini.

Metode pengisian Lithium Chemistry yang biasa adalah mengisi pada CC (arus konstan) hingga Vmax tercapai dan kemudian menahan sel di Vmax sementara arus menurun secara non li
near mode di bawah kontrol kimiawi sel hingga beberapa target% usia Imax tercapai.

Klaim metode TI (menggunakan spesifikasi LiIon yang diubah jika diperlukan)

• Biaya 100% pada 1 jam
• dibandingkan dengan 85% pada 3,6 V
• kenaikan 15% dari total kapasitas baterai
• atau sekitar 18% lebih banyak kapasitas relatif terhadap 3.6V (100/85% = ~ 1.18)

Kerusakan?

• Apakah itu menghasilkan 100% dalam satu jam?
• Apakah itu merusak baterai.

Lihat "Peringatan universitas baterai" di akhir.

TI "klaim" dalam bentuk "tersulit" mungkin - tidak hanya di atas kertas tetapi di Silicon IC kontrol baterai. BQ 25070, lembar data di sini: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq25070.pdf

Dikatakan dalam lembar datanya, bertanggal Juli 2011:

• Algoritma pengisian daya LiFePO4 menghilangkan kontrol mode tegangan konstan yang biasanya ada dalam siklus pengisian baterai Li-Ion.

• Alih-alih, baterai cepat dibebankan ke tegangan pengisian daya yang berlebihan dan kemudian dibiarkan rileks ke ambang batas tegangan pengisian daya rendah.

Penghapusan kontrol tegangan konstan mengurangi waktu pengisian secara signifikan.

Selama siklus pengisian, loop kontrol internal memonitor suhu persimpangan IC dan mengurangi arus pengisian jika ambang batas suhu internal terlampaui.

Tingkat daya pengisi daya dan fungsi indera pengisian daya saat ini sepenuhnya terintegrasi. Fungsi pengisi daya memiliki loop pengaturan arus dan tegangan dengan akurasi tinggi, dan tampilan status pengisian daya.

Apakah mereka gila?

Tabel ini didasarkan pada tabel 2 dari universitas baterai di http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_lithium_ion_batteries

Ini untuk LiIon dan bukan LiFePO4. Tegangan lebih tinggi dengan Vmax biasa = 4.2V dibandingkan dengan 3.6V untuk LiFePO4. Harapan dan harapan saya bahwa prinsip-prinsip umum cukup mirip untuk menjadikan ini berguna. Turunkan ke tegangan LiFePO4 pada waktunya.

Kolom yang dikepalai BU ada di aslinya. Kolom menuju RMc ditambahkan oleh saya. Baris untuk 4.3, 4.4, 4.5 V ditambahkan oleh saya.

Meja mereka mengatakan itu

• Jika Anda mengisi daya pada arus konstan hingga Voltage Vcv tercapai

• Kemudian% kapasitas penuh di kolom 2 tercapai. (% tutup pada akhir CC)

• Dan kemudian, jika Anda menahan tegangan pada Vcv sampai Ibat turun menjadi sekitar 5% jika Icc (biasanya 5% jika C / 1 = C / 20)

• Kemudian kapasitas pada kolom 4 akan tercapai. (Cap sat penuh)

• Mereka mengatakan total waktu pengisian dalam menit ada di kolom 3

Penambahan saya tidak terlalu mendalam, dan membuat beberapa asumsi yang mungkin tidak valid.

5 Menit CC: Saya berasumsi bahwa kapasitas mode CC awal meningkat secara linear seiring waktu. Ini mungkin sangat mendekati kenyataan untuk kapasitas saat ini dan karena pada tahap awal Vcg relatif konstan, mungkin asumsi yang memadai untuk kapasitas energi juga.

6 Waktu dalam CV = 3 - 5.

7. Nilai rata-rata dalam CV = (100 - col.2) / ((col.3 - col.5) / 60) Ini hanya untuk memberi saya perasaan tentang seberapa cepat keseimbangan mode post CC perlu dibuat. Jika tidak ada posting CC CV-mode maka itu harus nol dan pada kenyataannya itu telah jatuh ke &% dari tingkat CC pada saat Vcv = 4.2V.

Sementara TI menggunakan 3.7V untuk Vovchg (sebagai lawan dari 3.6V biasa) untuk trik sulap mereka, ekstrapolasi tabel tampaknya menyarankan bahwa sekitar 4.5V akan dibutuhkan untuk panggilan LiIon dan mungkin sekitar 3,8V untuk sel LiFePO4 ..

Namun mungkin hal-hal penting mulai terjadi tepat di atas 3.6V / 4.2V dan bahwa 0.1V tambahan yang diperlukan untuk menaikkan tingkat dengan (100 -85) / 55 = 28% dibandingkan dengan tingkat CC yang berakhir pada 4.2V.

Agar ini benar maka 15% muatan perlu terjadi s Vbat naik 0,1 V, ini terjadi dalam sekitar 9 menit (60 - col5.4.2V entri baris) sehingga tingkat pengisian delta adalah 15% / (9/60) jam = 15 % / 15% = 100% = C / 1 rate - yang seharusnya. ["Kebetulan" ini terjadi karena 15% dari kapasitas masih harus dipasok ketika 15% dari satu jam tersisa.].

Saya telah menambahkan metode crash charge TI ke tabel pada baris 4.3V.

Tabel yang lebih baik untuk diikuti:

Peringatan dan komentar Battery University dari halaman referensi di atas:

Ini baik-baik saja - Anda "baru" kehilangan 15% kapasitas pelat muka sekitar 18% lebih sedikit dari kapasitas yang Anda bisa miliki

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.

Ini lebih memprihatinkan

Li-ion tidak dapat menyerap harga berlebih, dan ketika terisi penuh arus muatan harus diputus.

Tetesan tetesan yang terus menerus akan menyebabkan pelapisan logam lithium, dan ini bisa membahayakan keselamatan.

Untuk meminimalkan stres, pertahankan baterai lithium-ion pada tegangan puncak 4.20V / sel sesingkat mungkin.

TI bq25070 mengapung baterai pada 3,5V - di bawah kisaran "aman" - yaitu sangat aman sehingga sedikit kehilangan kapasitas seiring waktu.

Setelah muatan diakhiri, tegangan baterai mulai turun, dan ini memudahkan tegangan tegangan. Seiring waktu, tegangan rangkaian terbuka akan mengendap di antara 3,60 dan 3,90V / sel. Perhatikan bahwa baterai Li-ion yang menerima muatan penuh jenuh akan menjaga tegangan lebih tinggi lebih lama dari yang diisi cepat dan berakhir pada ambang tegangan tanpa muatan saturasi.

Terkait:

lembar data bq25070

   http://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq25070.pdf

& http://www.ti.com/lit/ds/slusa66/slusa66.pdf

bq20z80-V101 "Pengukur gas"

  http://cs.utsource.net/goods_files/pdf/12/121917_TI_BQ20Z80DBTR.pdf

bq25060 LiIon charger IC

  http://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq25060.pdf

Saya telah menemukan sejumlah "titik data" terkait. Tidak ada yang menunjukkan dengan pasti bahwa ini adalah metode penagihan yang dapat diterima secara universal dengan LiFePO4, tetapi indikasinya adalah bahwa itu mungkin, dengan "peringatan" tertentu. Tingkat penerimaan akan tergantung pada banyak faktor seperti tingkat tegangan lebih, kondisi pengisian daya, laju pengisian daya, waktu yang dipegang pada voltase berlebih, konstruksi baterai khusus, dan lainnya. Saya akan menambahkan yang berikut ini saat saya belajar lebih banyak.

(1) A123 adalah salah satu produsen baterai LiFePO4 terkemuka. Kesengsaraan finansial besar mereka baru-baru ini bukan karena kesalahpahaman tentang teknologi, tetapi karena masalah teknik yang menyebabkan penarikan produk yang sangat mahal. Hal serupa terjadi pada Sony dalam pembuatan baterai LiIon mereka - tetapi Sony memiliki 'kantong yang jauh lebih dalam'.

Berikut ini secara spesifik berkaitan dengan produk A123 dan mungkin hanya sebagian dari produk tersebut. Perpanjangan metode ini ke merek lain berisiko bagi pengguna:

Divisi Enerland dari A123 menghasilkan selebaran berjudul "Operasi yang tepat dari kit Pengembang A123 Racing NanoPhosphate". Ini terkait dengan sel A123 26660 (26mm dia x 66.5mm) LiFePO4 2300 mAh.

Mereka menggunakan biaya CC CV untuk "pengisian normal" dan biaya kecelakaan gratis CV untuk pengisian cepat.
Pengisian normal adalah 3A (sekitar 1,333C) hingga 3,6V, tahan pada 3,6V hingga I_bat turun menjadi 0,05 IChg dan kemudian mengambang pada 3,45V.

Namun, metode pengisian cepat mereka adalah:

Isi daya di Imax hingga Vmax tercapai.
Tahan pada Vmax sampai T_fast_charge tercapai.
Kapasitas adalah 90> = 96% SOC.
AND - drum roll - Vmax = 4.2V - wow.

Mereka mengatakan bahwa waktu pengisian cepat adalah 15 menit!
Perhatikan bahwa ini hanya dicapai di Imax yang jauh lebih tinggi dari Ichg normal.
Jadi, untuk melakukan tindakan ini untuk sel tertentu, Anda perlu menetapkan arus muatan lebih tinggi dari biasanya, tegangan muatan maks lebih tinggi dari biasanya dan batas waktu untuk menahan sel pada tegangan maksimum untuk.

Di atas tidak identik dengan apa yang IC TI lakukan - kesamaan utama lebih tinggi dari tegangan endpoint biasa. Untuk IC bq25070 arus adalah arus pengisian standar, Vmax dinaikkan dan waktu tahan di Vmax adalah nol

Saya belum menemukan indikasi tentang efek pada siklus hidup dari metode pengisian cepat ini.

(2) Untuk mengikuti ...

Tambang Emas Bonus:

A123 unduhan - baru ditemukan.
Belum dieksplorasi.
Terlihat sangat berguna.