리튬 전지를 충전하는 방법

이미지 출처: 펙셀

리튬 셀을 안전하게 충전하려면 CC(정전류) 및 CV(정전압) 프로필을 따르는 전용 리튬 충전기를 사용해야 합니다. 잘못된 충전기나 설정을 사용하면 실제 위험이 발생합니다. 과충전 셀당 4.2V에서는 양극에 리튬 도금이 발생하여 단락 및 과열이 발생할 수 있습니다.

권장 전압 범위를 벗어나 리튬 이온 배터리를 작동하면 심각한 안전 위험이 발생할 수 있습니다. 과충전 또는 완전 방전은 과열, 용량 저하를 초래할 수 있으며, 극단적인 경우에는 열 폭주 - 배터리가 과열되어 화재가 발생할 수 있는 상태입니다.

두 가지 황금률을 따르십시오. 셀당 최대 전압인 4.2V를 초과하지 마십시오. 납산 충전기를 사용하지 마십시오. 이 가이드에서는 충전 단계, 충전기 선택, 장수를 위한 안전 관행 등 리튬 셀을 올바르게 충전하는 방법을 설명합니다.

주요 시사점

• 항상 다음과 같은 특수 리튬 충전기를 사용하십시오. CC/CV 방식 으로 안전한 충전이 가능합니다.

• 각 셀에 대해 4.2V를 초과하지 마십시오. 너무 많이 충전하면 리튬 도금 및 단락이 발생할 수 있습니다.

• 납산 충전기를 사용하지 마십시오. 플로트 모드는 리튬 셀을 과충전하여 화재를 일으킬 수 있습니다.

• 온도가 0°C~45°C 사이에서만 리튬 셀을 충전하십시오. 이렇게 하면 손상을 방지하고 정지할 수 있습니다. 열 폭주.

• 리튬 셀을 40~50% 충전 상태로 유지하면 배터리 수명을 연장하고 용량을 유지할 수 있습니다.

리튬 셀 충전 방법: CC/CV 프로필

이미지 출처: 펙셀

CC/CV 프로파일은 정전류 및 정전압을 나타냅니다. 이 2단계 프로세스는 안전한 리튬 충전의 기초입니다. 두 단계를 모두 이해해야 합니다. 셀을 올바르게 충전하십시오 . 충전기는 자체적으로 단계를 전환하지만 프로세스를 알면 더 현명한 결정을 내리는 데 도움이 됩니다. 각 단계를 살펴보겠습니다.

정전류(CC) 스테이지

그만큼 CC 단계는 셀에 꾸준한 전류를 보냅니다. 이 전류는 셀이 전류에 도달할 때까지 고정된 속도로 흐릅니다. 최대 전압 . 표준 리튬 이온 셀의 경우 최대 전압은 셀당 4.2V입니다. 허용 오차는 ±50mV입니다. 충전기는 이 단계에서 최대 전류를 적용합니다. 셀이 전하를 수용함에 따라 전압은 꾸준히 상승합니다.

다음은 표준 리튬 이온 전지의 주요 매개변수 :

배터리 화학에 맞는 올바른 전류 속도를 선택해야 합니다. 화학물질마다 다른 충전율이 필요합니다. 아래 표에는 일반 및 최대 속도가 나와 있습니다.

휴대용 장치에 사용되는 대부분의 소형 배터리는 충전을 1C로 제한합니다 . 특정 셀에 대해서는 항상 제조업체 지침을 따라야 합니다. CC 단계는 전압이 4.2V에 도달하면 종료됩니다. 그 시점에서 충전기는 CV 단계로 전환됩니다. 이 전환은 적절한 리튬 충전기에서 자동으로 발생합니다.

정전압(CV) 단계 및 종단

CV 스테이지는 4.2V에서 전압을 일정하게 유지합니다. 그런 다음 충전기는 점차적으로 전류를 줄입니다. 이는 셀이 최대 용량에 도달하는 동안 과충전을 방지합니다. 셀이 가득 차면 전류가 떨어집니다. 이 단계에서는 충전 속도가 느려지는 것을 확인할 수 있습니다.

충전이 완료되면 알아야 합니다. 충전기는 CV 단계 동안 전류를 모니터링합니다. 전류가 특정 임계값으로 떨어지면 충전이 종료됩니다. 이 임계값을 종료 전류라고 합니다.

종단 전류 임계값(ITERM): 일반적으로 다음으로 설정됩니다. 0.1 × C (즉, 0.1C)로 리튬 이온 충전의 정전압(CV) 단계를 종료합니다. 이는 배터리가 완전히 충전되는 시기를 결정하는 데 사용되는 업계 표준 값입니다.

따라서 2000mAh 셀의 경우 전류가 200mA로 떨어지면 충전이 중지됩니다. 이를 용량의 0.1배로 계산합니다. 이렇게 하면 과충전 없이 셀이 완전히 충전됩니다. 이 시점에서 충전기는 전원을 차단합니다. 이제 셀을 사용할 준비가 되었습니다.

LiFePO4 배터리의 경우 3단계 접근 방식이 일반적입니다. 1단계에서는 0.1C~0.3C의 낮은 전류 속도를 사용하는 경우가 많습니다. 이렇게 부드럽게 시작하면 화학물질을 보호하는 데 도움이 됩니다. 나머지 프로세스는 비슷한 패턴을 따르지만 전압 제한이 다릅니다. LiFePO4 셀은 일반적으로 셀당 최대 전압이 약 3.65V로 더 낮습니다.

안전한 충전을 위해서는 CC/CV 프로파일을 이해하는 것이 필수적입니다. 리튬 셀을 올바르게 충전하는 방법을 알면 과충전 위험을 피할 수 있습니다. CC 단계는 대부분의 에너지를 전달합니다. CV 단계는 셀에서 안전하게 마무리됩니다. 종단 전류를 통해 적시에 정지할 수 있습니다.

항상 이 프로필을 따르는 충전기를 사용하십시오. 전용 리튬 충전기는 두 단계를 자동으로 처리합니다. 올바른 전압 및 전류 제한을 설정하기만 하면 됩니다. 충전기가 나머지 작업을 수행합니다. 이 접근 방식은 세포를 안전하게 유지하고 수명을 연장합니다. 이제 적절한 단계를 사용하여 리튬 셀을 충전하는 방법을 알았습니다. 다음으로, 특정 배터리에 적합한 충전기를 선택하는 방법을 알아야 합니다.

올바른 충전기 및 설정 선택

리튬 전용 충전기를 사용하는 이유는 무엇입니까?

리튬화학용으로 제작된 충전기를 사용해야 합니다. 납산 충전기는 다르게 작동합니다. 많은 단계를 사용하며 부동 모드가 있습니다. 플로트 모드는 배터리가 가득 찬 후에도 계속해서 작은 전류를 보냅니다. 리튬 셀의 경우 이러한 안정된 전류로 인해 과충전이 발생합니다. 과충전은 세포 내부에 수상돌기를 생성합니다. 수상돌기는 분리기를 뚫을 수 있는 작은 금속 스파이크입니다. 이로 인해 단락이 발생합니다. 그 결과 열 폭주, 화재 또는 폭발이 발생할 수 있습니다.

아래 표에는 주요 차이점이 나와 있습니다..

납산 충전기에는 탈황 모드도 있습니다. 사이에 고전압 펄스를 보냅니다. 16V 및 20V . 이러한 펄스는 배터리의 BMS를 소진시킬 수 있습니다. BMS가 살아남더라도 펄스는 수상돌기 성장을 강제합니다. 이로 인해 내부 단락 및 폭발이 발생합니다.

알고리즘 불일치는 또 다른 위험입니다. 납산 충전기는 리튬 셀이 언제 가득 차 있는지 알 수 없습니다. 과충전을 강제합니다. 이로 인해 영구적인 손상이 발생합니다. 열이 쌓입니다. 온도 상승은 열 폭주를 유발할 수 있습니다.

에이 리튬 전용 충전기는 이러한 모든 문제를 방지합니다. 화학 유형을 선택할 수 있습니다. 이를 통해 최상의 전압과 충전 프로필이 설정됩니다. 셀이 가득 차면 자동으로 꺼집니다. 플로트 스테이지가 없습니다. 과방전된 배터리를 복구하는 웨이크업 기능이 있습니다. 0.05V 이하의 오차로 엄격한 전압 정밀도를 유지합니다.

전압 및 전류 제한 설정

충전기 설정을 배터리의 화학적 성질과 용량에 맞춰야 합니다. 전압 제한은 가장 중요한 설정입니다. 표준 리튬 이온 셀은 셀당 4.2V까지 충전됩니다. NMC 셀도 4.2V를 사용합니다. LFP 셀은 더 낮은 최대값을 사용합니다. 3.65V . 고전압 NMC 셀은 4.35V까지 올라갈 수 있습니다. 제조업체의 데이터시트를 확인하세요. 지정된 전압을 초과하지 마십시오.

충전 전압은 용량에 직접적인 영향을 미칩니다.

4.10V로 충전하면 약 90%의 용량이 제공됩니다. 이는 시간이 덜 걸리고 세포에 가해지는 스트레스를 줄여줍니다. 많은 사람들이 배터리 수명을 연장하기 위해 이것을 선택합니다.

충전 전류도 중요합니다. 에너지 셀의 권장 온도는 0.5C~1C입니다. 제조사에서는 0.8C 이하를 권장합니다. 이것은 리튬 전지를 올바르게 충전하는 방법 . 전압이 임계값에 도달하고 전류가 정격 전류의 3%로 떨어지면 완전 충전이 발생합니다. CC에서 CV로의 전환은 전압 임계값에서 정확하게 발생해야 합니다. 이는 리튬 도금을 방지합니다.

온도도 중요합니다. 0°C 이하에서는 절대 충전하지 마세요. 일반 충전은 0°C~45°C에서 이루어집니다. 50°C 이상에서는 충전이 중단됩니다. CC 단계 동안 셀 온도는 45°C 미만으로 유지되어야 합니다. 냉충전은 리튬 도금 위험을 증가시킵니다.

귀하의 충전기는 다음 사항에 의존합니다. 배터리 관리 시스템(BMS)입니다 . 배터리의 BMS는 전압을 모니터링하고 과충전을 방지합니다. 모든 것을 안전하게 유지하려면 충전기가 BMS와 함께 작동해야 합니다.

이제 리튬 셀을 올바르게 충전하는 방법을 알았습니다. 귀하는 리튬 전용 충전기의 중요성을 이해하고 있습니다. 정확한 전압 및 전류 제한을 알고 있습니다. 이러한 지식을 통해 배터리를 안전하게 보호하고 수명을 연장할 수 있습니다.

안전, 과방전 및 온도

과방전된 셀 되살리기

2.5V 이하로 방전된 셀은 매우 위험합니다. 전압이 약 2.0V 이하로 떨어지면 양극의 구리박이 녹기 시작합니다 . 재충전할 때 이 구리는 무작위 방식으로 다시 도금됩니다. 내부 단락이 발생할 수 있습니다. 이러한 반바지는 열 폭주로 이어질 수 있습니다. 내부 저항도 0 충전 근처에서 급격하게 상승합니다. 이로 인해 충전을 시도할 때 빠르게 가열됩니다.

일반 충전기로 깊게 방전된 셀을 충전하지 마십시오. 대신 일반적으로 0.1C 미만의 매우 작은 전류를 보내는 복구 모드를 사용하십시오. 이 부드러운 방법은 손상된 세포에 가해지는 스트레스를 줄여줍니다. 복구 프로세스는 세 단계로 구성됩니다 .

1. 감지 : 충전기는 배터리 상태를 확인하기 위해 저전류 프로브를 보냅니다. 스마트 회로는 셀을 저장할 수 있는지 또는 실패했는지 여부를 알려줍니다.

2. 부드러운 활성화 : 셀이 정상이면 충전기는 작은 충전 전류를 적용합니다. 이렇게 하면 과열이나 영구적인 손상을 방지할 수 있습니다.

3. 일반 충전으로 전환 : 전압이 안전한 수준을 통과하면 충전기가 표준 CC/CV 모드로 전환됩니다.

복구를 시도하기 전에 육안으로 세포를 확인하십시오. 당신이 본다면 부기, 누수, 균열, 구멍이 있는 경우 즉시 재활용하세요. 안전 장비를 갖춘 개방된 공간에서 작업하십시오. 소화기를 가까이에 두십시오. 배터리가 응답하지 않는 경우 30분 이내에 중지하고 재활용하십시오.

과방전으로 손상된 셀은 결코 정상으로 돌아오지 않습니다. 성공적으로 복구한 후에도 그대로 유지됩니다. 영구적으로 약화되어 평생 동안 면밀한 관찰이 필요합니다. 제조업체는 복구된 모든 셀이 모든 기능을 갖춘 BMS가 감시하는 팩의 일부가 될 것으로 기대합니다.

충전 온도 및 안전 예방조치

온도는 안전한 충전을 제어합니다. 충전에 대한 하드 한도는 다음과 같습니다. 0°C ~ 45°C(32°F ~ 113°F) . 가장 좋은 범위는 10°C~40°C입니다. 0°C 이하에서는 절대로 충전하지 마십시오 . 영하의 온도에서는 양극에서의 확산 속도가 느려져 금속 리튬 도금이 발생합니다. 이로 인해 지속적인 손상과 단락 위험이 발생합니다.

45°C 이상에서 충전하면 전해질이 파손되고 가스가 축적되며 부풀어오르는 현상이 발생합니다. 이러한 문제는 열 폭주 위험을 증가시킵니다. 일부 특수 셀은 영하에서 더 느린 충전을 허용하지만 일반 셀은 그렇지 않습니다.

다음을 따르세요 안전 단계 : 충전 시

• 충전 장치는 바닥에 놓아두세요 .타는 물건에서 멀리 떨어진

• 충전기를 연장 코드가 아닌 벽면 콘센트에 직접 연결하십시오.

• 침실이나 출구 근처에서는 절대 충전하지 마세요.

• 배터리에 냄새, 모양 변화, 누출 또는 이상한 소리가 있는지 확인하세요.

• 이러한 경고 표시가 있는 배터리는 사용을 중지하십시오.

장시간의 고전압 부동 충전을 피하십시오. 이러한 관행은 셀에 해를 끼치고 용량 손실을 가속화합니다. 리튬 셀을 안전하게 충전하는 방법을 아는 것은 전압 제한과 온도 제한을 모두 준수한다는 의미입니다. 귀하의 관심이 위험한 실패를 예방합니다.

보관 및 수명에 대한 모범 사례

리튬 셀을 보관하는 방법은 충전하는 방법만큼 중요합니다. 올바른 보관 습관은 용량 손실을 방지하고 배터리의 유효 수명을 연장합니다. 당신은 이미 리튬전지를 안전하게 충전하는 방법을 알고 있습니다. 이제 스토리지를 마스터해야 합니다.

최적의 스토리지 충전 상태

보관 시 충전 상태에 따라 유지되는 용량이 결정됩니다. 완전 충전 상태로 보관하면 셀에 스트레스가 가해집니다. 고전압은 배터리 내부의 화학 반응을 가속화합니다. 이러한 반응은 에너지를 저장하는 활성 물질을 소비합니다.

리튬 기반 배터리의 경우 권장되는 보관 충전 상태는 다음과 같습니다. 40% . 이 수준(실온에서 약 3.82V/셀)은 대부분의 리튬 이온 시스템에 놀라운 수명을 제공합니다.

아래 데이터는 이 조언을 무시하면 어떤 일이 발생하는지 보여줍니다.

100% 충전 상태로 보관하면 객실 용량의 16%가 소모됩니다. 온도 . 40°C에서는 손실이 20%로 증가합니다. 열과 완전 충전이 함께 발생하면 배터리 수명이 단축됩니다.

일반 리튬 이온은 오랜 시간 동안 4.20V/셀의 고전압 상한선에 남아 있어서는 안 됩니다. 배터리를 고온에 노출시키고 장시간 완전 충전 상태로 유지하는 것은 사이클링보다 스트레스를 더 많이 받을 수 있습니다.

목표로하다 40~50% 충전하세요 . 장기간 보관하기 전에는 이 범위는 두 단자에 걸쳐 전자 분포의 균형을 맞춥니다. 이는 과방전의 위험을 피하면서 고전압의 스트레스를 방지합니다.

유지 관리 및 모니터링 팁

보관에는 주기적인 주의가 필요합니다. 배터리를 한쪽으로 치워두고 잊어버릴 수는 없습니다. 자가 방전은 시간이 지남에 따라 셀을 천천히 소모시킵니다. 개입하지 않으면 전압이 유해한 수준으로 떨어질 수 있습니다.

• 배터리를 대략적으로 충전 또는 방전하십시오. 용량의 50% . 저장 전

• 자체 방전을 보상하기 위해 최소 6개월에 한 번씩 50%까지 재충전하십시오.

• 배터리를 분리하여 제품과 별도로 보관하세요.

• 보관 온도를 5°C~20°C(41°F~68°F)로 유지합니다. 온도가 높을수록 보관 수명이 단축됩니다.

보관된 배터리를 정기적으로 검사하십시오. 부기, 누출, 균열 또는 기타 물리적 손상이 있는지 확인하십시오. 비전도성 용기를 사용하십시오 . 배터리를 금속 물체나 다른 물체로부터 멀리 두십시오. 축적된 열을 발산하기 위해 적절한 환기를 보장하십시오.

사이클 수명을 극대화하기 위한 최적의 충전 상태는 다음과 같습니다. 50% SoC . 이 수준에서 전자는 양극과 음극 단자에 균등하게 분포됩니다. 이 균형은 영구적인 용량 손실을 방지합니다. 장기적인 유지 관리를 위해 6~12개월마다 배터리를 순환합니다. 100% SoC로 충전하고 100% DoD로 방전한 다음 다시 50% SoC로 충전하여 보관합니다.

심한 방전과 극한의 온도를 피하십시오. 이 두 가지 요소는 무엇보다 사이클 수명을 단축시킵니다. 귀하의 세심한 보관 습관은 수년간 신뢰할 수 있는 서비스로 보답할 것입니다.

이제 리튬 셀을 안전하게 충전하는 방법을 알았습니다. 항상 리튬 전용 충전기를 사용하십시오. CC/CV 프로필을 따르세요. 셀당 4.2V의 전압 제한을 준수하십시오. 이 세 단계는 배터리가 손상되지 않도록 보호합니다.

납산 충전기를 사용하지 마십시오. 0°C 이하에서는 절대 충전하지 마세요. 충전을 플로팅하지 마십시오. 이러한 행동은 영구적인 피해를 입힙니다.

셀을 20~80% 충전된 상태로 보관하세요. 완전 방전을 피하십시오. 이러한 습관은 배터리 수명을 크게 연장합니다. 수년간 안정적인 서비스를 즐기실 수 있습니다.

다음 지침을 따르십시오. 리튬 전지를 안전하고 효율적으로 충전할 수 있습니다. 배터리는 제대로 작동하고 전체 수명 동안 안전하게 유지됩니다.

FAQ

휴대폰 충전기나 USB 포트를 사용하여 리튬 전지를 충전할 수 있나요?

아니요. 휴대폰 충전기와 USB 포트는 CC/CV 프로필을 따르지 않습니다. 전압 정밀도가 부족합니다. 충전을 올바르게 종료할 수 없습니다. 사용 전용 리튬 충전기 만 해당됩니다.

리튬 셀이 완전히 충전되었는지 어떻게 알 수 있나요?

충전기가 자동으로 중지됩니다. CV 단계 동안 전류를 모니터링합니다. 전류가 0.1C로 떨어지면 충전이 종료됩니다. 2000mAh 셀의 경우 이는 200mA를 의미합니다. 이 시점에서 충전기는 전원을 차단합니다.

리튬 배터리를 밤새 충전해 두어도 안전합니까?

아니요. 리튬 셀은 부동 충전을 허용하지 않습니다. 배터리를 연결해 놓으면 전압이 높게 유지됩니다. 이로 인해 셀에 스트레스가 가해지고 용량 손실이 발생합니다. 충전이 완료되면 충전기를 분리하세요. 충전하는 동안 배터리를 방치하지 마십시오.

부풀어 오른 리튬 배터리를 되살릴 수 있나요?

아니요. 부기는 내부 손상을 의미합니다. 셀은 전해질 분해로 인해 가스를 형성했습니다. 충전하지 마십시오. 구멍을 뚫지 마십시오. 즉시 재활용하십시오. 부풀어 오른 배터리는 화재 위험이 있습니다.