Dilihat: 0 Penulis: Tim Konten Teknis Baterai ZERNE Waktu Publikasi: 17-08-2026 Asal: Lokasi
Jika Anda bertanya, 'Berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mengisi baterai litium?' tidak ada jawaban pasti yang berlaku untuk setiap sel atau unit baterai. Waktu pengisian terutama bergantung pada kapasitas yang harus diganti, arus pengisian yang diizinkan, status awal pengisian, dan tahap tegangan konstan mendekati pengisian penuh.
Baterai kecil 2Ah yang diisi pada 1A mungkin memerlukan waktu lebih sedikit dibandingkan baterai 10Ah yang diisi pada arus yang sama. Namun, nilai keluaran pengisi daya bukanlah satu-satunya faktor. Bahan kimia baterai, model sel, suhu, batas BMS, desain pengisi daya, dan pengaturan terminasi juga memengaruhi hasil akhir.
Untuk proyek yang menggunakan sel 18650, Proses pengisian 18650 dan persyaratan keselamatan harus dievaluasi secara terpisah. Artikel ini berfokus pada metode penghitungan yang dapat diterapkan pada sel litium-ion dan paket baterai.
Perkiraan waktu pengisian dasar menggunakan kapasitas penggantian dibagi dengan arus pengisian.
Hasilnya hanyalah perkiraan arus konstan yang ideal.
Tahap tegangan konstan menambah waktu seiring dengan berkurangnya arus pengisian secara bertahap.
Kapasitas baterai harus dikonversi dari mAh ke Ah sebelum menghitung.
Pengisi daya dengan arus lebih tinggi tidak secara otomatis cocok untuk setiap baterai lithium-ion.
Tegangan baterai saja tidak menentukan waktu pengisian.
Untuk paket baterai, kapasitas paralel, konfigurasi seri, voltase pengisi daya, dan batas BMS harus dievaluasi bersama.
Waktu pengisian daya OEM akhir harus dikonfirmasi melalui tinjauan lembar data dan pengujian sampel.
Baterai lithium-ion mungkin memerlukan waktu kurang dari satu jam hingga lebih dari sepuluh jam untuk diisi, tergantung pada kapasitas dan arus pengisiannya. Perkiraan praktis dimulai dengan rumus ini:
Perkiraan waktu pengisian daya ≈ Kapasitas penggantian (Ah) ÷ Arus pengisian daya (A) + Waktu taper tegangan konstan
Misalnya, jika baterai 3Ah diisi dari 20% hingga 100%, maka sekitar 2,4Ah harus diganti:
3Ah × 80% = 2,4Ah
Dengan arus pengisian 1A, waktu arus konstan yang ideal adalah:
2,4Ah 1A = 2,4 jam
Siklus pengisian sebenarnya biasanya akan memakan waktu lebih lama karena pengisi daya mengurangi arus selama tegangan konstantagetage. Waktu terakhir juga dapat dipengaruhi oleh suhu, kondisi baterai, efisiensi pengisi daya, batas BMS, dan instruksi pengisian daya dari produsen sel.
Tegangan nominal baterai tidak memberikan informasi yang cukup untuk menghitung waktu pengisian. Baterai 3,7V, 1Ah dan baterai 3,7V, 5Ah memiliki tegangan nominal yang sama namun persyaratan pengisian dayanya sangat berbeda.
Titik awal yang paling berguna untuk menghitung waktu pengisian baterai adalah jumlah daya yang perlu diganti.
Rumus dasarnya adalah:
Waktu pengisian daya ≈ Kapasitas penggantian (Ah) ÷ Arus pengisian daya (A)
Rumus ini menjelaskan bagian arus konstan ideal dari siklus pengisian daya. Ini tidak termasuk:
Pengkondisian awal untuk baterai yang sangat kosong;
Tahap lancip tegangan konstan;
Kerugian pengisi daya;
penyeimbangan PASI;
Pengurangan arus terkait suhu;
Batasan arus yang ditentukan oleh sel atau baterai;
Waktu yang digunakan untuk penghentian pengisian daya.
Kapasitas baterai sering kali ditunjukkan dalam miliamp-jam, atau mAh, sedangkan arus pengisian daya biasanya ditunjukkan dalam amp.
Untuk mengubah mAh ke Ah:
Kapasitas (Ah) = Kapasitas (mAh) 1.000
Contoh:
2.000mAh = 2Ah;
3.000mAh = 3Ah;
3.500mAh = 3,5Ah;
5.000mAh = 5Ah.
Jika sel 3.000mAh diisi daya pada 1A dari keadaan kosong dalam kondisi arus konstan yang ideal, perhitungan dasarnya adalah:
3Ah 1A = 3 jam
Ini tidak berarti sel akan selalu terisi penuh dalam waktu tepat tiga jam. Pengisi daya lithium-ion biasanya mengurangi arus saat baterai mendekati tegangan pengisian maksimumnya.
Baterai jarang mulai mengisi daya tepat 0%. Besarnya biaya yang harus diganti tergantung pada keadaan awal biaya.
Misalnya, baterai 3Ah yang diisi dari 50% hingga 100% memerlukan sekitar 1,5Ah:
3Ah × 50% = 1,5Ah
Pada arus pengisian 1A:
1,5Ah 1A = 1,5 jam
Baterai yang terisi dari 20% hingga 100% memerlukan lebih banyak waktu:
3Ah × 80% = 2,4Ah
Pada arus 1A yang sama:
2,4Ah 1A = 2,4 jam
Angka-angka ini mewakili porsi muatan berbasis arus yang ideal. Tahap tegangan konstan masih perlu ditambahkan.
Kapasitas adalah salah satu faktor terpenting. Baterai yang lebih besar biasanya memerlukan lebih banyak daya untuk mencapai kapasitas penuh.
Misalnya, jika dua baterai diisi dengan arus yang sama:
Baterai 2Ah membutuhkan waktu lebih sedikit dibandingkan baterai 5Ah;
Baterai 5Ah membutuhkan waktu lebih sedikit dibandingkan baterai 10Ah;
Paket baterai dengan kapasitas paralel lebih banyak biasanya memerlukan waktu lebih lama dibandingkan paket baterai dengan sel paralel lebih sedikit.
Kapasitas tidak sama dengan tegangan. Tegangan menggambarkan potensi listrik baterai, sedangkan Ah menggambarkan seberapa besar daya yang dapat disimpan baterai.
Arus pengisian menentukan seberapa cepat baterai dapat menerima muatan selama tahap arus konstan.
Jika baterai 3Ah menerima 1A, waktu ideal berdasarkan arus untuk pengisian penuh adalah sekitar tiga jam. Jika baterai yang sama menerima 0,5A, waktu ideal adalah sekitar enam jam sebelum menambahkan tahap tegangan konstan.
Namun, arusnya harus tetap dalam spesifikasi pabrikan sel. Pengisi daya dengan rating 2A tidak berarti setiap baterai lithium-ion dapat menerima 2A dengan aman.
Arus yang diizinkan dapat bervariasi antara dua sel dengan ukuran fisik dan kapasitas yang sama. Untuk desain OEM, arus pengisian yang disarankan, arus pengisian maksimum, suhu pengoperasian, dan kondisi siklus hidup harus diambil dari lembar data sel yang dipilih.
Baterai litium-ion biasanya tidak diisi pada arus maksimum hingga baterainya penuh.
Selama tahap arus konstan, pengisi daya menyuplai arus yang terkendali. Ketika sel mencapai tegangan pengisian yang ditentukan, pengisi daya berubah ke kontrol tegangan konstan. Arus pengisian kemudian berkurang secara bertahap.
Tahap terakhir ini disebut tahap lancip. Ini adalah salah satu alasan utama mengapa waktu pengisian sebenarnya lebih lama dibandingkan perhitungan sederhana kapasitas dibagi dengan arus.
Pengontrol pengisi daya baterai biasanya menggunakan tahap prakondisi, arus konstan, tegangan konstan, dan terminasi.
Contoh berikut menunjukkan bagian perhitungan arus konstan yang ideal. Ini adalah contoh perencanaan, bukan spesifikasi waktu pengisian daya universal.
Kapasitas Baterai |
Mulai Status Tanggung Jawab |
Kapasitas untuk Mengganti |
Pengisian Saat Ini |
Waktu Arus Konstan yang Ideal |
|---|---|---|---|---|
2Ah |
50% |
1Ah |
1A |
1 jam |
3Ah |
20% |
2.4Ah |
1A |
2,4 jam |
3Ah |
20% |
2.4Ah |
0,5A |
4,8 jam |
5Ah |
20% |
4Ah |
2A |
2 jam |
paket 10Ah |
30% |
7Ah |
2A |
3,5 jam |
Waktu sebenarnya akan lebih lama jika voltase konstantagetage, efisiensi pengisi daya, batas suhu, dan perilaku terminasi disertakan.
Oleh karena itu, baterai 3Ah yang diisi pada 1A mungkin memerlukan sekitar tiga jam untuk fase pengisian utama dan waktu tambahan selama tahap lancip. Hasil pastinya bergantung pada model baterai dan kondisi penghentian pengisi daya.
Rumusnya berguna karena memberikan referensi perencanaan yang sederhana. Ini tidak boleh diperlakukan sebagai spesifikasi baterai yang lengkap.
Sebagian besar baterai mulai mengisi daya dengan sisa kapasitas. Mengisi daya dari 60% hingga 100% berbeda dengan mengisi daya dari 10% hingga 100%.
Perangkat yang mulai mengisi daya secara otomatis saat baterai mencapai ambang batas rendah mungkin memiliki siklus pengisian daya yang lebih pendek dibandingkan baterai yang sudah sangat kosong.
Pengisi daya dapat mengurangi arus karena:
Suhu baterai tinggi;
Suhu pengisi daya yang tinggi;
Batasan daya masukan;
Batas perlindungan baterai;
Profil pengisian daya yang konservatif;
Beban sistem beroperasi pada waktu yang sama.
Ketika arus berkurang, siklus pengisian membutuhkan waktu lebih lama.
Baterai litium-ion umumnya memerlukan kisaran suhu yang terkontrol selama pengisian daya. Jika baterai terlalu panas atau terlalu dingin, pengisi daya atau BMS dapat mengurangi arus atau menghentikan pengisian daya.
Artinya, dua baterai identik dapat memiliki waktu pengisian daya berbeda bila digunakan di lingkungan berbeda. Baterai yang diisi dayanya di ruangan sejuk dan berventilasi baik mungkin memiliki profil berbeda dari baterai yang dipasang di wadah kompak dengan pembuangan panas terbatas.
Baterai lama mungkin menerima daya secara berbeda dari baterai baru. Peningkatan resistansi internal dapat menghasilkan lebih banyak panas dan menyebabkan pengisi daya atau sistem proteksi mengurangi arus.
Baterai dengan kapasitas yang lebih kecil mungkin tampak terisi dengan cepat karena baterai menyimpan lebih sedikit energi dibandingkan saat masih baru. Oleh karena itu, waktu pengisian daya saja tidak dapat digunakan untuk menentukan kesehatan baterai.
Untuk paket baterai multi-sel, BMS dapat membatasi arus pengisian atau terus menyeimbangkan menjelang akhir siklus.
Jika salah satu kelompok seri mencapai batas tegangan atas lebih awal dari yang lain, BMS dapat mengurangi pengisian atau menghentikan proses. Oleh karena itu, paket dengan ketidakseimbangan sel mungkin memerlukan waktu lebih lama untuk mencapai status pengisian daya selesai dibandingkan paket yang cocok.
Waktu pengisian baterai tergantung pada bagaimana sel terhubung.
Sel-sel yang terhubung secara seri meningkatkan tegangan paket. Sel yang terhubung secara paralel meningkatkan kapasitas paket dan kemampuan saat ini. Untuk penghitungan waktu pengisian daya, kapasitas paralel sangatlah penting.
Misalnya, pertimbangkan paket 3S2P yang dibuat dari sel 3Ah:
Jumlah seri: 3;
Hitungan paralel: 2;
Kapasitas paket: 3Ah × 2 = 6Ah;
Arus pengisian ideal: 1A;
Waktu arus konstan yang ideal dari kosong: sekitar 6 jam.
Pengisi daya juga harus memberikan volume yang benartage untuk konfigurasi tiga seri. Pengaturan voltase tidak dapat dipilih hanya dari label pemasaran kemasan.
Untuk proyek paket, gunakan Kalkulator baterai 18650 untuk memperkirakan konfigurasi seri dan paralel terlebih dahulu. Perhitungan waktu pengisian kemudian dapat menggunakan kapasitas paket yang dihasilkan dan arus pengisian yang diizinkan.
Jumlah total sel suatu paket saja tidak menentukan waktu pengisian daya. Paket 3S1P dan paket 3S4P memiliki kelas tegangan seri yang sama, namun paket 3S4P memiliki kapasitas lebih besar dan biasanya memerlukan lebih banyak muatan untuk mencapai kapasitas penuh.
Untuk hubungan kapasitas dan energi yang lebih rinci, lihat Kapasitas paket baterai 18650 dan penghitungan waktu proses memberikan latar belakang yang diperlukan tanpa memperlakukan waktu proses dan waktu pengisian daya sebagai pengukuran yang sama.
Sel 18650 adalah format sel fisik, bukan spesifikasi listrik universal. Sel 18650 yang berbeda dapat memiliki kapasitas, arus pengisian daya, batas suhu, dan instruksi pengisian daya yang berbeda.
Misalkan sel 18650 3.000mAh dimulai dengan kondisi pengisian 20% dan diisi pada 1A.
Perkiraan kapasitas untuk mengganti adalah:
3Ah × 80% = 2,4Ah
Waktu arus konstan yang ideal adalah:
2,4Ah 1A = 2,4 jam
Waktu pengisian akhir akan lebih lama karena tegangan konstantagetage. Jika sel yang dipilih hanya mengizinkan arus pengisian yang lebih rendah, siklusnya akan memakan waktu lebih lama. Jika sel mengizinkan arus yang lebih tinggi, siklusnya mungkin lebih pendek, namun nilai yang lebih tinggi hanya boleh digunakan jika didukung oleh lembar data dan sistem pengisian daya yang lengkap.
Inilah sebabnya mengapa ungkapan “berapa lama mengisi baterai lithium ion” tidak dapat dijawab hanya dengan voltase saja. Kapasitas, arus, kimia, dan pengontrol muatan semuanya penting.
Untuk proyek OEM, waktu pengisian daya merupakan masukan desain, bukan perkiraan konsumen sederhana.
Tim pengembangan harus mendefinisikan:
Kapasitas baterai yang dibutuhkan;
Status awal dan target biaya;
Daya masukan yang tersedia;
Arus pengisian maksimum;
Jendela pengisian daya yang diperlukan;
Kimia baterai;
Konfigurasi seri dan paralel;
Batas arus pengisian BMS;
Peringkat pengisi daya dan konektor;
Suhu pengoperasian dan pengisian daya;
Kondisi termal di dalam selungkup;
Siklus hidup yang diperlukan.
Sebuah prototipe kemudian harus diuji dalam kondisi realistis. Tes harus mencatat:
Tegangan awal baterai dan status pengisian daya;
Mengisi arus seiring waktu;
Suhu baterai dan pengisi daya;
Waktu yang dihabiskan dalam pengisian arus konstan;
Waktu yang dihabiskan dalam pengisian tegangan konstan;
Perilaku penghentian;
Perbedaan tegangan antar kelompok seri;
Kapasitas akhir setelah pengisian.
Di ZERNE Battery, perkiraan waktu pengisian daya dapat digunakan sebagai salah satu bagian dari tinjauan spesifikasi paket baterai yang lebih luas. Perkiraan tersebut tidak boleh disajikan sebagai hasil yang dijamin sampai sel, pengisi daya, BMS, enclosure, dan kondisi pengoperasian yang dipilih telah divalidasi bersama.
Untuk tim OEM yang bekerja dengan Guangdong Zhaoneng Technology Co., Ltd., perhitungannya dapat mendukung perencanaan sampel sebelum beralih ke desain baterai yang disesuaikan. Baterai ZERNE kemudian dapat menyelaraskan konfigurasi paket dan antarmuka pengisian daya dengan voltase, kapasitas, ruang, dan kebutuhan produksi perangkat melalui solusi baterai khusus 18650.
Tegangan nominal baterai tidak menunjukkan berapa banyak daya yang disimpannya. Dua baterai dengan tegangan nominal yang sama dapat memiliki kapasitas yang sangat berbeda.
Kapasitas 3.000mAh bukan berarti baterai harus diisi 3.000mA. Kapasitas dan arus pengisian spesifikasinya berbeda.
Pengisi daya mungkin mampu menyuplai 2A, tetapi baterai hanya mengizinkan 1A. Lembar data sel dan batas BMS harus diprioritaskan.
Kapasitas dibagi arus memberikan perkiraan ideal berdasarkan arus. Ini tidak memperhitungkan pengurangan arus secara bertahap hingga mendekati muatan penuh.
Bahan kimia berbasis litium yang berbeda dapat memiliki batas voltase dan persyaratan pengisian daya yang berbeda. Profil lithium-ion standar tidak boleh secara otomatis diterapkan pada LiFePO4 atau bahan kimia lainnya.
Jumlah total sel tidak secara langsung menentukan waktu pengisian daya. Hitungan seri menentukan tegangan pengisian yang diperlukan, sedangkan hitungan paralel menentukan kapasitas paket dan mempengaruhi durasi pengisian yang diperlukan.
Baterai yang terisi dengan cepat mungkin kehilangan kapasitasnya. Baterai yang diisi dengan lambat mungkin memiliki arus pengisian yang rendah, resistansi tinggi, batasan suhu, atau batasan terkait BMS. Waktu pengisian harus dievaluasi bersama dengan kapasitas, perilaku tegangan, dan resistansi internal.
Jawaban untuk 'berapa lama waktu yang dibutuhkan baterai lithium untuk mengisi daya?' bergantung pada jumlah daya yang harus diganti dan arus yang dapat diterima oleh baterai.
Perhitungan dasarnya adalah:
Kapasitas penggantian (Ah) − Arus pengisian (A) + Waktu lancip tegangan konstan
Rumus ini berguna untuk perencanaan awal, namun ini bukan pengganti lembar data sel yang dipilih atau pengujian sistem pengisian daya yang lengkap.
Untuk sel tunggal, kapasitas dan arus pengisian adalah titik awal utama. Untuk paket baterai, konfigurasi seri, kapasitas paralel, tegangan pengisi daya, batas BMS, perilaku penyeimbangan, suhu, dan metode terminasi juga harus dipertimbangkan.
Oleh karena itu, spesifikasi waktu pengisian yang andal harus menggabungkan perhitungan, tinjauan lembar data, pengujian prototipe, dan validasi spesifik aplikasi.
Proses ini mungkin memakan waktu kurang dari satu jam atau lebih dari sepuluh jam, tergantung pada kapasitas baterai, arus pengisian daya, kondisi awal pengisian daya, dan profil pengisi daya. Tahap tegangan konstan biasanya menambah waktu di luar perhitungan arus kapasitas dasar.
Ubah kapasitas menjadi amp-jam, kalikan dengan pecahan kapasitas yang perlu diganti, dan bagi hasilnya dengan arus pengisian yang diizinkan. Tambahkan waktu ekstra untuk pengurangan tegangan konstan dan pengurangan arus apa pun.
Perkiraan kasarnya adalah kapasitas penuh baterai dalam Ah dibagi dengan arus pengisian yang diizinkan dalam A, ditambah tahap tegangan konstan. Baterai tidak boleh dengan sengaja dikosongkan hingga mencapai titik nol kecuali pabrikan secara khusus menetapkan kondisi tersebut sebagai kondisi yang dapat diterima.
Jawabannya tergantung pada kapasitas. Baterai 2Ah memerlukan waktu sekitar dua jam selama fase arus konstan yang ideal, sedangkan baterai 5Ah memerlukan waktu sekitar lima jam. Waktu sebenarnya akan lebih lama karena pengurangan dan batasan pengisian lainnya.
Mereka mungkin mengisi daya lebih cepat jika baterai, BMS, pengisi daya, konektor, dan sistem termal semuanya mendukung arus yang lebih tinggi. Pengisi daya dengan arus lebih tinggi tidak boleh digunakan hanya karena dapat mengurangi waktu pengisian yang dihitung.
Waktu pengisian daya baterai bergantung pada kapasitas paralelnya, arus pengisian daya, konfigurasi seri, batas BMS, perilaku penyeimbangan, dan status pengisian daya awal. Pengisi daya juga harus sesuai dengan voltase pengisian yang dibutuhkan paket.
Tegangan menentukan kisaran tegangan yang dibutuhkan pengisi daya, terutama untuk paket multi-sel, namun tegangan tidak menentukan waktu pengisian dengan sendirinya. Kapasitas dan arus pengisian yang diizinkan memiliki pengaruh yang lebih langsung pada perhitungan.
Tidak. Waktu pengisian daya saja tidak dapat memastikan kesehatan baterai. Pengujian kapasitas, perilaku tegangan, resistansi internal, self-discharge, suhu, dan kinerja beban juga harus dievaluasi.
