Показать больше о перезарядка литий-ионной батареи

Большинство из нас пользуются литий-ионными аккумуляторами . Теперь они повсюду в смартфонах, плеерах, ноутбуках и даже в электромобилях. Литий-ионные батареи - самый эффективный тип батарей. Они компактны и обладают высокой плотностью энергии. Однако есть один недостаток. Литиевые батареи могут перегреться, загореться и взорваться, если они будут подвергаться перезарядке, перегреву или неправильному использованию. В этой статье будет обсуждаться поведение при перезарядке и соображения защиты литий-ионных аккумуляторов.

Каковы меры защиты от перезарядки литий-ионных аккумуляторов?

Перезарядка может привести к перегреву литиевых батарей, взрыву и возникновению опасности возгорания. Даже небольшая перезарядка может снизить разрядную емкость элемента и привести к переразряду. Кроме того, это приводит к тепловыделению, сопротивлению и сокращению срока службы элемента.

Чтобы предотвратить эту проблему, производители используют специальные схемы внутри литиевого блока питания. Литий-ионные аккумуляторные батареи должны использоваться со схемой защиты для защиты элемента от таких событий, как чрезмерная разрядка или чрезмерная зарядка. Обычно микросхемы защиты батарей используются для защиты литий-ионных батарей. Аккумуляторные ИС имеют два основных параметра, известных как порог перенапряжения и порог пониженного напряжения. Эти цифры представляют собой уровни напряжения для их верхнего и нижнего пределов. В случае, если ячейка перезаряжается, ИС должна оптимизировать ее. Ключевой компонент микросхем защиты батареи, известный как MOSFET, облегчает перемещение ячеек в схему и из нее.

· Защита от перезарядки

Поскольку литий-ионные батареи не допускают перезарядки, особенно важно определить полностью заряженное состояние. Многие ориентированные на пользователя литий-ионные батареи обычно заряжаются до напряжения 4,2 В на элемент с допустимым пределом ± 50 мВ на элемент. Любая зарядка, превышающая предел, превышающий период времени задержки перезарядки (TOC), может вызвать стресс ячейки и привести к окислению ячейки, что в конечном итоге приведет к снижению эффективности и емкости. Тем не менее, это также может вызвать проблемы с безопасностью. Однако переключатель MOSFET гарантирует, что зарядка за пределами диапазона больше не будет.

· Температурная защита

Батарейный блок также поставляется с термистором для контроля температуры. Если аккумулятор перегревается, термистор выдает предупреждение. В случае многоэлементных аккумуляторных блоков есть функция, называемая обнаружением обрыва цепи / провода (OCD), которая представляет собой метод отслеживания схем и напряжений отдельных ячеек для обеспечения балансировки ячеек. В конечном итоге это улучшает производительность и срок службы батареи.

· Порог защиты от перенапряжения

Литий-ионные батареи безопасно работают при указанных рабочих напряжениях. Однако аккумулятор становится нестабильным, если он по ошибке заряжен сверх указанного предельного напряжения. Их можно безопасно заряжать максимум до 4,1 В или 4,2 В на элемент, но это не выходит за рамки этого.

По словам производителей, литий-ионные аккумуляторы следует заряжать до 4,1 В в течение каждого цикла зарядки, что означает, что зарядку следует останавливать, когда они почти полностью заряжены. Эти батареи могут иметь более длительный срок службы, если зарядка зарезервирована до 4,1 В. Выбирая порог напряжения перезаряда, вы должны поддерживать баланс между его долговечностью и зарядом на элемент.

Поскольку литий-ионные батареи оснащены встроенной схемой защиты от перезаряда и используют переключатели MOSFET для контроля путей заряда и разряда. Он также отключает цепи при превышении указанных пороговых значений.

· Порог защиты от чрезмерного разряда

Если литий-ионные аккумуляторы разряжаются ниже определенного порога, который составляет около 5% от общей емкости, их производительность может быть навсегда нарушена. Обычно литий-ионные батареи могут безопасно работать до 2,75 на элемент. Однако, когда напряжение становится ниже, чем напряжение защиты от чрезмерной разрядки (VOCP), разряд останавливается путем выключения MOSFET управления разрядом.

Когда вы используете защищенный литиевый элемент, он не представляет опасности и не влияет на срок службы. Это связано с тем, что защищенная батарея разработана с некоторым дополнительным буфером, позволяющим отключать батарею в диапазоне от 2,2 до 2,9 В / элемент. Таким образом схема защиты защищает литий-ионные аккумуляторы от неправильного использования.

Какая реакция на перезаряд литий-ионных аккумуляторов?

Избыточный заряд литий-ионного аккумулятора является результатом химической реакции между электролитом и электродами. Эта химическая реакция приводит к выделению газов и тепла внутри батареи. Следовательно, батарея расширяется внутри, вызывая раскол корпуса.

Что происходит, когда вы заряжаете литий-ионный аккумулятор (рассчитанный на 4,20 В на элемент) выше 4,30 В? Итак, осаждение металлического лития происходит на аноде. С другой стороны, делитированный катодный материал теряет стабильность, становится окислителем и выделяет CO2 в результате быстрой экзотермической реакции. Если давление в элементе продолжает расти и зарядка не прекращается, устройство прерывания тока (CID), которое отвечает за безопасность элемента, начнет отключаться при 1000–1,380 кПа (145–200 фунтов на квадратный дюйм). Если давление превышает 200 фунтов на квадратный дюйм, это приводит к разрыву предохранительной мембраны при давлении около 3450 кПа (500 фунтов на квадратный дюйм), и в конечном итоге ячейка может испускать пламя. Согласно исследованию Такахиса Осаки, во время реакции перезарядки выделялись различные газы, такие как CO2, CO, H2, CH4, C2H6 и C2H4. Чем выше температура, тем больше газов выделяется.

Что делать с перезарядкой литий-ионных аккумуляторов?

Литиевые батареи демонстрируют преимущество высокой плотности энергии, что означает, что они могут хранить много энергии в компактном объеме. Однако они требуют бдительного обращения, чтобы избежать рисков. Есть бесконечные возможности, которые могут вызвать вздутие литий-ионного аккумулятора. Наиболее частая причина - перезарядка. Когда дело доходит до обращения с перезаряженными батареями, вы должны следовать приведенным ниже инструкциям.

● Всегда выбирайте подходящее зарядное устройство. Используйте зарядные устройства высшего качества от популярных брендов.

● Не подключайте устройства постоянно.

● Обязательно заряжайте при умеренной температуре. Избегайте зарядки при температуре ниже нуля.

● Литий-ионные аккумуляторы не нужно заряжать полностью. Пойдите для частичной зарядки.

● Убедитесь, что ваши устройства выключены во время зарядки.

● Избегайте глубоких разрядов, что означает разрядку аккумулятора до 5–20% и последующую зарядку. Такая практика может значительно сократить срок службы батареи.

Заключение

Избегайте перезарядки литий-ионных аккумуляторов, поскольку это представляет значительную угрозу безопасности. Найдите и выберите специальный предохранитель для литий-ионного аккумулятора.