Cum se încarcă o baterie Li-Ion?

Bateriile Li-ion sunt utilizate pe scară largă în electronice portabile, echipamente medicale, dispozitive industriale, trackere GPS, instrumente portabile și instrumente alimentate cu baterii. Cu toate acestea, acestea trebuie încărcate cu echipamente și setări care se potrivesc cu chimia, tensiunea, capacitatea și sistemul de protecție a bateriei.

Metoda corectă de încărcare nu este doar o chestiune de conectare a unei surse de alimentare la bornele pozitive și negative. Un încărcător adecvat trebuie să controleze tensiunea și curentul de încărcare, să urmeze profilul de încărcare corespunzător și să oprească sau să reducă încărcarea atunci când bateria atinge limita aprobată.

Acest ghid explică cum să încărcați o baterie Li-ion în siguranță, ce echipament este necesar, cum funcționează procesul de încărcare și ce semne de avertizare ar trebui să oprească procesul de încărcare.

Răspuns rapid: Cum se încarcă o baterie Li-Ion?

Pentru a încărca în siguranță o baterie Li-ion:

1. Verificați chimia bateriei, tensiunea, capacitatea și cerințele de încărcare.

2. Utilizați un încărcător proiectat pentru acel tip de baterie cu litiu specific.

3. Confirmați că tensiunea încărcătorului se potrivește cu configurația bateriei.

4. Confirmați că curentul de încărcare este în limitele bateriei și BMS.

5. Inspectați bateria pentru umflare, fisuri, scurgeri sau alte daune.

6. Conectați încărcătorul cu polaritatea și conectorul corecte.

7. Lăsați încărcătorul să urmeze profilul de încărcare cu curent constant/tensiune constantă.

8. Monitorizați bateria pentru căldură anormală, miros, deformare sau alte semne de avertizare.

9. Deconectați bateria după finalizarea ciclului de încărcare dacă sistemul nu gestionează automat încărcarea.

Nu utilizați o sursă de alimentare nereglementată sau un încărcător incompatibil pur și simplu pentru că ștecherul său se potrivește bateriei.

De ce aveți nevoie pentru a încărca o baterie Li-Ion?

O configurație de încărcare sigură include în mod normal:

• O baterie Li-ion compatibilă

• Un încărcător de baterie cu litiu sau un circuit de încărcare aprobat

• O sursă de alimentare adecvată

• Conectorul corect

• Un sistem de gestionare a bateriei sau un circuit de protecție, acolo unde este necesar

• Un loc de încărcare stabil, neinflamabil

Încărcătorul trebuie să se potrivească cu configurația reală a bateriei. Este posibil ca un încărcător pentru o singură celulă litiu-ion să nu fie potrivit pentru un acumulator cu mai multe celule. În mod similar, un încărcător pentru o chimie de litiu poate să nu fie potrivit pentru altul.

Înainte de încărcare, confirmați:

• Chimia bateriei

• Tensiune nominală

• Tensiune maximă de încărcare

• Curent de încărcare recomandat

• Capacitatea bateriei

• Număr de celule și configurație serie/paralelă

• Polaritatea conectorului

• Cerințe pentru BMS sau placa de protecție

• Temperatura de încărcare permisă

Pentru un acumulator personalizat, aceste cerințe ar trebui confirmate ca parte a specificațiilor bateriei, mai degrabă decât ghicite din aspectul fizic al bateriei.

Ce ar trebui să verificați înainte de a încărca?

Inspectați starea bateriei

Nu încărcați o baterie care arată:

• Umflare

• Crăpături

• Puncturi

• Scurgeri de electrolit

• Golituri severe

• Urme de arsuri

• Fire deteriorate

• Terminale libere

• Miros neobișnuit

• Căldură anormală

O baterie deteriorată fizic poate avea probleme interne care nu sunt vizibile din exterior. Nu perforați, deschideți, comprimați sau încercați să reparați o baterie umflată.

Verificați eticheta bateriei

Eticheta bateriei sau fișa de date pot furniza informații despre:

• Tensiune nominală

• Tensiune maximă de încărcare

• Capacitate

• Curent de încărcare recomandat

• Configurația celulei

• Polaritate

• Numărul modelului

• Cerințe de protecție

Nu utilizați tensiunea nominală ca singură referință de încărcare. O baterie descrisă ca o baterie Li-ion de 3,7 V poate necesita o tensiune de încărcare mai mare sub profilul de încărcare aprobat.

Verificați încărcătorul

Încărcătorul trebuie să fie conceput pentru configurația chimică a bateriei și a tensiunii.

Verifica:

• Tensiunea de ieșire a încărcătorului

• Curent maxim de ieșire

• Profil de încărcare

• Tip conector

• Polaritate

• Metoda de terminare a taxei

• Compatibilitate cu BMS-ul bateriei

Un conector compatibil fizic nu dovedește compatibilitatea electrică.

Cum funcționează metoda de încărcare CC/CV?

Majoritatea bateriilor reîncărcabile Li-ion utilizează un proces de încărcare bazat pe două etape principale:

• Curent constant

• Tensiune constantă

Etapa de curent constant

În timpul etapei de curent constant, încărcătorul furnizează un curent controlat bateriei. Tensiunea bateriei crește treptat pe măsură ce bateria acceptă încărcarea.

Această etapă furnizează de obicei cea mai mare parte a energiei de încărcare. Curentul de încărcare rămâne relativ stabil în timp ce tensiunea bateriei se apropie de limita superioară.

Etapă de tensiune constantă

Când bateria atinge limita de tensiune specificată, încărcătorul menține tensiunea aproape de acel nivel. Curentul de încărcare scade treptat pe măsură ce bateria se apropie de încărcarea completă.

Acesta este motivul pentru care ultima parte a încărcării durează adesea mai mult decât prima parte.

Încetarea taxei

Încărcarea se termină atunci când curentul scade sub pragul de terminare a încărcătorului sau când sistemul de gestionare a bateriei oprește ciclul de încărcare.

Tensiunea exactă și condițiile de terminare depind de:

• Chimia bateriei

• Designul celulei

• Numărul de celule

• Design încărcător

• Setări BMS

• Cerințele producătorului

Detaliat Procesul de încărcare CC/CV trebuie confirmat din specificațiile producătorului bateriei.

Cum încărcați o singură celulă Li-Ion?

Pentru a încărca o singură celulă Li-ion:

1. Confirmați chimia celulei și tensiunea maximă de încărcare.

2. Confirmați curentul de încărcare recomandat.

3. Utilizați un încărcător special conceput pentru acel tip de celulă.

4. Inspectați celula înainte de a o introduce în încărcător.

5. Instalați celula cu polaritatea corectă.

6. Începeți ciclul de încărcare.

7. Monitorizați încărcătorul și starea celulei.

8. Lăsați încărcătorul să finalizeze procesul normal de terminare.

9. Scoateți celula dacă încărcătorul nu asigură gestionarea automată a încărcării.

O singură celulă cilindrică, cum ar fi o baterie 18650, trebuie să fie încărcată cu un încărcător proiectat pentru chimia și configurația corectă a celulei litiu-ion.

Nu așezați o celulă de litiu goală într-un suport improvizat conectat direct la un adaptor de alimentare. Încărcătorul trebuie să regleze tensiunea și curentul și trebuie să poată gestiona ciclul de încărcare.

Cum se încarcă un acumulator Li-Ion?

Un pachet de baterii poate conține mai multe celule conectate în serie, paralel sau o combinație a ambelor.

Înainte de a încărca un pachet, confirmați:

• Numărul total de celule

• Configurație în serie și paralelă

• Tensiunea nominală a pachetului

• Tensiunea maximă de încărcare a pachetului

• Curent de încărcare recomandat

• Configurare BMS sau PCM

• Conector de încărcare

• Cerințe de încărcare a soldului

Pentru un pachet cu celule conectate în serie, încărcătorul trebuie să suporte tensiunea totală a pachetului. Tensiunea de încărcare nu trebuie selectată numai din tensiunea unei celule.

Un pachet cu mai multe celule poate necesita, de asemenea:

• Monitorizarea individuală a celulelor

• Echilibrarea celulelor

• Protecție la supraîncărcare

• Protecție la supradescărcare

• Protecție la supracurent

• Sentirea temperaturii

• Comunicare între pachet și încărcător

Conectorul de încărcare poate include atât contacte de alimentare, cât și contacte de semnal. Nu presupuneți că fiecare pin este destinat încărcării directe.

Pentru echipamentele OEM, Soluțiile pentru acumulatori cu litiu trebuie specificate împreună cu încărcătorul, BMS, conectorul și dispozitivul gazdă.

Cum ar trebui să conectați încărcătorul?

Secvența de conectare depinde de încărcătorul și designul bateriei, dar următoarele verificări sunt importante:

• Confirmați polaritatea pozitivă și negativă.

• Confirmați că conectorul este așezat complet.

• Verificați dacă cablul nu este deteriorat.

• Păstrați conectorul uscat și curat.

• Preveniți ca obiectele conductoare să atingă bornele.

• Nu forțați un conector în mufa greșită.

• Păstrați bateria stabilă în timpul încărcării.

Dacă bateria este instalată în interiorul unui dispozitiv, utilizați portul de încărcare sau sistemul de încărcare aprobat al dispozitivului. Nu ocoliți circuitul de încărcare intern al dispozitivului decât dacă bateria și sistemul au fost special concepute pentru încărcare externă.

Dacă un acumulator are conectori de încărcare și descărcare separati, utilizați interfața corectă pentru fiecare funcție.

Cât timp durează încărcarea unei baterii Li-Ion?

O estimare de bază a timpului de încărcare poate fi calculată cu:

Timp ideal de încărcare = Capacitatea bateriei ÷ Curent de încărcare

De exemplu, o baterie de 2.000 mAh încărcată la 1.000 mA are un timp ideal de încărcare de:

2.000 mAh ÷ 1.000 mA = 2 ore

Timpul efectiv de încărcare poate fi mai lung, deoarece:

• Curentul scade în timpul etapei de tensiune constantă.

• BMS poate limita curentul de încărcare.

• Bateria poate începe încărcarea la o stare de încărcare parțială.

• Încărcătorul poate reduce curentul din cauza temperaturii.

• Dispozitivul poate consuma energie în timpul încărcării.

• Este posibil ca bateria să aibă o rezistență internă îmbătrânită sau crescută.

Pentru o încărcare parțială, calculați numai capacitatea care trebuie completată. Încărcarea unei baterii de la 30% la 80% necesită mai puțin timp decât încărcarea acesteia de la 0% la 100%.

Prin urmare, timpul de încărcare ar trebui descris împreună cu:

• Starea de pornire de încărcare

• Starea țintă de încărcare

• Curent de încărcare

• Capacitatea bateriei

• Model de încărcător

• Temperatura de încărcare

• Starea de funcționare a dispozitivului

Puteți încărca o baterie Li-Ion în timp ce se află în dispozitiv?

Multe dispozitive sunt concepute pentru a încărca bateria în timp ce aceasta este instalată. În aceste produse, dispozitivul conține în mod normal un circuit integrat de încărcare, un sistem de protecție sau un circuit de gestionare a puterii.

Sistemul de încărcare poate gestiona:

• Tensiunea bateriei

• Curent de încărcare

• Temperatură

• Încetarea taxei

• Distribuția puterii între baterie și dispozitiv

• Se încarcă în timp ce dispozitivul funcționează

Cu toate acestea, nu toate dispozitivele acceptă încărcarea și funcționarea în același timp.

Operarea dispozitivului în timpul încărcării poate:

• Măriți timpul de încărcare

• Creșteți temperatura bateriei

• Reduceți curentul disponibil pentru încărcare

• Creați cerințe suplimentare de gestionare a energiei

• Afectează durata de utilizare a bateriei

Pentru un produs OEM, încărcarea trebuie testată împreună cu bateria finală, încărcătorul și dispozitivul.

Care este diferența dintre un încărcător și o sursă de alimentare?

O sursă de alimentare oferă ieșire electrică. Un încărcător de baterie este conceput pentru a gestiona procesul de încărcare.

Un încărcător adecvat pentru baterii cu litiu controlează în mod normal:

• Tensiune de încărcare

• Curent de încărcare

• Etape de încărcare

• Încetarea taxei

• Interacțiunea protecției bateriei

• Răspunsul la temperatură acolo unde este cazul

Este posibil ca o sursă de alimentare generală să nu ofere profilul de încărcare sau funcțiile de protecție necesare. Chiar dacă tensiunea sa pare adecvată, este posibil să nu încarce bateria în siguranță.

Acest lucru este deosebit de important pentru:

• Celulele goale

• Pachete cu mai multe celule

• Baterii fără electronică de încărcare integrată

• Pachete de baterii de mare capacitate

• Sisteme de baterii personalizate

• Dispozitive cu interfețe separate de încărcare și descărcare

Încărcătorul trebuie selectat în funcție de sistemul complet de baterii, nu doar de eticheta de ieșire a adaptorului.

Poate fi încărcată o baterie Li-Ion cu orice port USB?

Un port USB poate servi ca sursă de alimentare pentru un circuit de încărcare proiectat corespunzător, dar un port USB în sine nu este automat un încărcător de baterie Li-ion.

Un sistem sigur de încărcare USB poate include:

• Intrare USB

• IC de încărcare a bateriei cu litiu

• Reglarea tensiunii

• Controlul curentului

• Încetarea taxei

• Circuit de protectie

• Conector corect al bateriei

Sursa de alimentare USB și circuitul de încărcare a bateriei îndeplinesc diferite funcții.

Nu conectați o celulă Li-ion goală direct la un cablu USB. Este posibil ca ieșirea USB să nu ofere controlul tensiunii, controlul curentului sau comportamentul de terminare cerut de baterie.

Întrebarea specifică a utilizării USB cu baterii 18650 ar trebui tratată separat, deoarece răspunsul depinde dacă conexiunea USB alimentează un modul de încărcare 18650 adecvat sau este conectată direct la celulă.

Ce temperatură de încărcare este potrivită?

Temperatura de încărcare ar trebui să respecte specificațiile producătorului bateriei.

Evitați încărcarea când bateria este:

• Înghețat sau foarte rece

• Fierbinte de la utilizarea recentă la sarcină mare

• Expus la lumina directă a soarelui

• În interiorul unei incinte slab ventilate

• Aproape de o componentă care produce căldură

Încărcătorul poate reduce sau opri curentul de încărcare atunci când temperatura este în afara intervalului permis.

Pentru un dispozitiv OEM, evaluați:

• Temperatura normală de încărcare

• Temperatura maxima de incarcare

• Temperatura minima de incarcare

• Căldura generată de încărcător

• Căldura generată de electronicele din apropiere

• Ventilatie incinta

• Condiții termice din compartimentul bateriei

Temperatura de încărcare și temperatura de funcționare nu sunt întotdeauna aceleași. O baterie poate avea un interval permis pentru încărcare și altul pentru descărcare.

Care sunt principalele reguli de siguranță pentru încărcarea bateriilor Li-Ion?

Urmați aceste precauții de bază:

• Utilizați un încărcător de baterie cu litiu compatibil.

• Nu depășiți tensiunea de încărcare specificată.

• Nu depășiți curentul de încărcare recomandat.

• Confirmați polaritatea înainte de conectare.

• Nu încărcați o baterie umflată sau deteriorată.

• Țineți bateria departe de materiale inflamabile.

• Nu acoperiți încărcătorul sau bateria în timpul încărcării.

• Păstrați zona de încărcare uscată și ventilată.

• Opriți încărcarea dacă bateria devine anormal de fierbinte.

• Opriți încărcarea dacă există fum, miros, umflare sau zgomot neobișnuit.

• Nu modificați bateria și nu ocoliți sistemul de protecție.

• Nu lăsați o baterie necunoscută sau deteriorată încărcată nesupravegheată.

Siguranța bateriei cu litiu-ion trebuie tratată ca o cerință de sistem. Celula bateriei, BMS, încărcătorul, conectorul, carcasa și dispozitivul contribuie toate la comportamentul final de încărcare.

Cum ar trebui echipele OEM să valideze încărcarea bateriei Li-Ion?

Pentru un produs OEM, încărcarea trebuie validată folosind configurația finală a bateriei.

Procesul de validare poate include:

Verificări electrice

• Tensiune de încărcare

• Curent de încărcare

• Durata încărcării

• Încetarea taxei

• Tensiunea bateriei

• Polaritatea pachetului

• Curent pe partea bateriei

• Răspuns de protecție BMS

Verificări termice

• Temperatura bateriei

• Temperatura BMS

• Temperatura conectorului

• Temperatura cablului

• Temperatura încărcătorului

• Temperatura din interiorul carcasei

Verificări la nivel de dispozitiv

• Se încarcă cu dispozitivul oprit

• Încărcare în modul de așteptare

• Încărcarea în timpul funcționării normale

• Încărcarea în timpul sarcinii de vârf

• Pornirea dispozitivului în timpul încărcării

• Dispozitivul se oprește după încărcare

• Timp de funcționare după un ciclu complet de încărcare

Verificări mecanice

• Potrivire conector

• Dirijarea cablurilor

• Reținerea bateriei

• Spațiul liber al incintei

• Presiune asupra bateriei

• Acces pentru service și înlocuire

Timpul final de încărcare trebuie măsurat cu bateria, încărcătorul și dispozitivul destinat producției. O estimare de laborator bazată numai pe capacitatea nominală poate să nu reprezinte performanța reală pe teren.

Greșeli frecvente de încărcare Li-Ion

Folosind un încărcător numai pentru că ștecherul se potrivește

Forma conectorului nu confirmă tensiunea, polaritatea sau compatibilitatea cu profilul de încărcare.

Conectarea unei baterii direct la un adaptor de alimentare

Este posibil ca un adaptor de alimentare să nu controleze etapele de încărcare sau să nu oprească încărcarea corect.

Încărcarea unei baterii deteriorate

Umflarea, înțepăturile, scurgerile și adânciturile severe pot indica deteriorarea internă. Astfel de baterii nu trebuie încărcate.

Presupunând că toate bateriile cu litiu folosesc aceleași setări

Diferitele chimie și configurații pot necesita limite diferite de tensiune și curent de încărcare.

Ignorând BMS

BMS poate limita curentul, poate opri încărcarea sau poate necesita conexiuni de semnal specifice.

Încărcarea într-o locație fierbinte sau închisă

Căldura poate crește stresul de încărcare și poate face ca încărcătorul să reducă curentul sau să se oprească.

Ne așteptăm la curentul maxim al încărcătorului în orice moment

Bateria, dispozitivul sau BMS pot reduce curentul, mai ales aproape de încărcarea completă sau când temperatura crește.

FAQ

Care este cel mai sigur mod de a încărca o baterie Li-Ion?

Utilizați un încărcător proiectat pentru chimia, tensiunea și configurația bateriei. Confirmați polaritatea, inspectați bateria înainte de încărcare și respectați cerințele producătorului privind tensiunea, curentul și temperatură.

Pot încărca o baterie Li-Ion cu o sursă de alimentare obișnuită?

Nu neapărat. Este posibil ca o sursă de alimentare obișnuită să nu ofere profilul de încărcare cu curent constant/tensiune constantă sau controlul de terminare a încărcării necesare. Utilizați un încărcător de baterie cu litiu aprobat sau un circuit de încărcare.

Ar trebui să încarc o baterie Li-Ion la 100% de fiecare dată?

Nivelul de încărcare necesar depinde de aplicație. O încărcare completă poate fi necesară pentru o durată maximă de funcționare, în timp ce unele produse folosesc un nivel țintă mai scăzut pentru a gestiona căldura sau pentru a reduce stresul bateriei. Urmați specificațiile produsului sau ale bateriei.

De ce bateria mea Li-Ion se încălzește în timpul încărcării?

O anumită creștere a temperaturii poate apărea în timpul încărcării, dar căldura anormală sau în creștere rapidă este un semn de avertizare. Opriți încărcarea și verificați bateria, încărcătorul și conexiunile dacă bateria devine excesiv de fierbinte.

Pot încărca o baterie Li-Ion în timp ce folosesc dispozitivul?

Unele dispozitive acceptă funcționarea și încărcarea simultană, în timp ce altele nu. Circuitul de încărcare al dispozitivului, bateria, cererea de putere și designul termic trebuie să accepte acest mod de funcționare.

Pot încărca o baterie Li-Ion fără BMS?

Sistemul de protecție necesar depinde de configurația și aplicația celulei. Pachetele cu mai multe celule necesită în mod normal monitorizare și protecție adecvată. Producătorul bateriei ar trebui să definească arhitectura de protecție corectă.

Concluzie

Pentru a încărca o baterie Li-Ion în siguranță, utilizați un încărcător de baterie cu litiu compatibil care se potrivește cu chimia, tensiunea, curentul și configurația bateriei.

Încărcătorul trebuie să controleze procesul de încărcare, în mod normal prin etape de curent constant și tensiune constantă, și ar trebui să oprească sau să reducă încărcarea atunci când bateria atinge limita aprobată.

Inspectați întotdeauna bateria înainte de încărcare, confirmați polaritatea și compatibilitatea conectorului, controlați temperatura de încărcare și opriți imediat dacă bateria prezintă umflare, scurgere, căldură anormală sau alte semne de avertizare.

Pentru dispozitivele OEM, încărcarea trebuie validată cu acumulatorul, încărcătorul și dispozitivul care funcționează împreună.

Dacă proiectul dvs. necesită capacitate, dimensiuni, BMS, conector sau configurație de încărcare personalizate, contactați ZENE pentru soluții personalizate de baterii cu litiu.