Lượt xem: 0 Tác giả: Nhóm nội dung kỹ thuật về pin ZERNE Thời gian xuất bản: 2026-09-01 Xuất xứ: Địa điểm
Pin Li-ion được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử cầm tay, thiết bị y tế, thiết bị công nghiệp, thiết bị theo dõi GPS, thiết bị đeo và các công cụ chạy bằng pin. Tuy nhiên, chúng phải được sạc bằng thiết bị và cài đặt phù hợp với thành phần hóa học, điện áp, công suất và hệ thống bảo vệ của pin.
Phương pháp sạc đúng không chỉ đơn giản là kết nối nguồn điện với cực dương và cực âm. Bộ sạc phù hợp phải kiểm soát điện áp và dòng điện sạc, tuân theo cấu hình sạc thích hợp và dừng hoặc giảm sạc khi pin đạt đến giới hạn được phê duyệt.
Hướng dẫn này giải thích cách sạc pin Li-ion một cách an toàn, những thiết bị cần thiết, cách thức hoạt động của quy trình sạc và những dấu hiệu cảnh báo nào sẽ dừng quá trình sạc.
Để sạc pin Li-ion một cách an toàn:
Kiểm tra các yêu cầu về hóa học, điện áp, dung lượng và sạc của pin.
Sử dụng bộ sạc được thiết kế cho loại pin lithium cụ thể đó.
Xác nhận rằng điện áp của bộ sạc phù hợp với cấu hình pin.
Xác nhận rằng dòng sạc nằm trong giới hạn của pin và BMS.
Kiểm tra pin xem có bị phồng, nứt, rò rỉ hoặc hư hỏng khác không.
Kết nối bộ sạc với đúng cực và đầu nối.
Cho phép bộ sạc tuân theo cấu hình sạc dòng điện không đổi/điện áp không đổi.
Theo dõi pin để phát hiện nhiệt độ bất thường, mùi, biến dạng hoặc các dấu hiệu cảnh báo khác.
Ngắt kết nối pin sau khi chu kỳ sạc hoàn tất nếu hệ thống không tự động quản lý việc sạc.
Không sử dụng nguồn điện không được kiểm soát hoặc bộ sạc không tương thích chỉ vì phích cắm của nó phù hợp với pin.
Thiết lập sạc an toàn thường bao gồm:
Pin Li-ion tương thích
Bộ sạc pin lithium hoặc mạch sạc được phê duyệt
Nguồn điện phù hợp
Đầu nối chính xác
Hệ thống quản lý pin hoặc mạch bảo vệ khi cần thiết
Vị trí sạc ổn định, không cháy nổ
Bộ sạc phải phù hợp với cấu hình thực tế của pin. Bộ sạc dành cho một cell lithium-ion có thể không phù hợp với bộ pin nhiều cell. Tương tự, bộ sạc cho một loại hóa chất lithium có thể không phù hợp với loại hóa chất khác.
Trước khi sạc, hãy xác nhận:
Hóa học pin
Điện áp danh định
Điện áp sạc tối đa
Dòng sạc khuyến nghị
Dung lượng pin
Số lượng tế bào và cấu hình chuỗi/song song
cực kết nối
Yêu cầu về BMS hoặc bảng bảo vệ
Nhiệt độ sạc cho phép
Đối với bộ pin tùy chỉnh, những yêu cầu này phải được xác nhận như một phần của thông số kỹ thuật của pin thay vì được đoán từ hình dáng bên ngoài của pin.
Không sạc pin có biểu hiện:
Sưng tấy
vết nứt
thủng
Rò rỉ chất điện phân
Vết lõm nghiêm trọng
Vết cháy
Dây điện bị hư hỏng
Thiết bị đầu cuối lỏng lẻo
Mùi bất thường
Nhiệt độ bất thường
Pin bị hỏng vật lý có thể có vấn đề bên trong mà nhìn từ bên ngoài không thể nhìn thấy được. Không chọc thủng, mở, nén hoặc cố gắng sửa chữa pin bị phồng.
Nhãn pin hoặc bảng dữ liệu có thể cung cấp thông tin về:
Điện áp danh định
Điện áp sạc tối đa
Dung tích
Dòng sạc khuyến nghị
Cấu hình ô
Phân cực
Số mô hình
Yêu cầu bảo vệ
Không sử dụng điện áp danh định làm tham chiếu sạc duy nhất. Pin được mô tả là pin Li-ion 3,7 V có thể yêu cầu điện áp sạc cao hơn theo cấu hình sạc được phê duyệt.
Bộ sạc phải dành cho cấu hình hóa học và điện áp của pin.
Kiểm tra:
Điện áp đầu ra của bộ sạc
Dòng điện đầu ra tối đa
Hồ sơ sạc
Kiểu kết nối
Phân cực
Phương pháp chấm dứt phí
Khả năng tương thích với BMS của pin
Đầu nối tương thích vật lý không chứng minh được khả năng tương thích về điện.
Hầu hết pin sạc Li-ion đều sử dụng quy trình sạc dựa trên hai giai đoạn chính:
Dòng điện không đổi
Điện áp không đổi
Trong giai đoạn dòng điện không đổi, bộ sạc cung cấp dòng điện được điều khiển cho pin. Điện áp pin tăng dần khi pin chấp nhận sạc.
Giai đoạn này thường cung cấp phần lớn năng lượng sạc. Dòng sạc vẫn tương đối ổn định trong khi điện áp pin đạt đến giới hạn trên.
Khi pin đạt đến giới hạn điện áp quy định, bộ sạc sẽ giữ điện áp ở gần mức đó. Dòng sạc giảm dần khi pin gần được sạc đầy.
Đây là lý do tại sao phần cuối cùng của quá trình sạc thường mất nhiều thời gian hơn phần đầu tiên.
Quá trình sạc kết thúc khi dòng điện giảm xuống dưới ngưỡng kết thúc của bộ sạc hoặc khi hệ thống quản lý pin dừng chu kỳ sạc.
Điện áp chính xác và điều kiện kết thúc phụ thuộc vào:
Hóa học pin
Thiết kế tế bào
Số lượng tế bào
Thiết kế bộ sạc
cài đặt BMS
Yêu cầu của nhà sản xuất
Chi tiết Quá trình sạc CC/CV phải được xác nhận từ thông số kỹ thuật của nhà sản xuất pin.
Để sạc một pin Li-ion:
Xác nhận hóa học tế bào và điện áp sạc tối đa.
Xác nhận dòng sạc được đề xuất.
Sử dụng bộ sạc được thiết kế đặc biệt cho loại tế bào đó.
Kiểm tra tế bào trước khi đặt nó vào bộ sạc.
Lắp pin vào đúng cực.
Bắt đầu chu kỳ sạc.
Theo dõi tình trạng bộ sạc và tế bào.
Cho phép bộ sạc hoàn tất quá trình chấm dứt thông thường.
Tháo pin nếu bộ sạc không cung cấp tính năng quản lý sạc tự động.
Một ô hình trụ đơn, chẳng hạn như pin 18650, phải được sạc bằng bộ sạc được thiết kế cho cấu hình pin và hóa học lithium-ion chính xác.
Không đặt pin lithium trần trong một giá đỡ ngẫu hứng được kết nối trực tiếp với bộ đổi nguồn. Bộ sạc phải điều chỉnh điện áp, dòng điện và phải có khả năng quản lý chu kỳ sạc.
Một bộ pin có thể chứa nhiều ô được mắc nối tiếp, song song hoặc kết hợp cả hai.
Trước khi sạc một gói, hãy xác nhận:
Tổng số tế bào
Cấu hình nối tiếp và song song
Đóng gói điện áp danh định
Điện áp sạc gói tối đa
Dòng sạc khuyến nghị
Cấu hình BMS hoặc PCM
Đầu nối sạc
Yêu cầu sạc cân bằng
Đối với gói có các ô được kết nối nối tiếp, bộ sạc phải hỗ trợ tổng điện áp của gói. Điện áp sạc không được chỉ được chọn từ điện áp của một ô.
Gói đa ô cũng có thể yêu cầu:
Giám sát tế bào riêng lẻ
Cân bằng tế bào
Bảo vệ quá tải
Bảo vệ quá xả
Bảo vệ quá dòng
Cảm biến nhiệt độ
Giao tiếp giữa gói và bộ sạc
Đầu nối sạc có thể bao gồm cả tiếp điểm nguồn và tín hiệu. Đừng cho rằng mọi chân cắm đều được thiết kế để sạc trực tiếp.
Đối với thiết bị OEM, Các giải pháp bộ pin lithium phải được chỉ định cùng với bộ sạc, BMS, đầu nối và thiết bị chủ.
Trình tự kết nối phụ thuộc vào thiết kế bộ sạc và pin, nhưng việc kiểm tra sau đây rất quan trọng:
Xác nhận cực dương và cực âm.
Xác nhận rằng đầu nối đã được lắp hoàn toàn.
Kiểm tra xem cáp có bị hỏng không.
Giữ đầu nối khô và sạch.
Ngăn chặn các vật dẫn điện chạm vào thiết bị đầu cuối.
Không buộc đầu nối vào sai ổ cắm.
Giữ pin ổn định trong quá trình sạc.
Nếu pin được lắp bên trong thiết bị, hãy sử dụng cổng sạc hoặc hệ thống sạc được phê duyệt của thiết bị. Không bỏ qua mạch sạc bên trong của thiết bị trừ khi pin và hệ thống được thiết kế đặc biệt để sạc bên ngoài.
Nếu bộ pin có đầu nối sạc và xả riêng biệt, hãy sử dụng đúng giao diện cho từng chức năng.
Ước tính thời gian sạc cơ bản có thể được tính bằng:
Thời gian sạc lý tưởng = Dung lượng pin ÷ Dòng sạc
Ví dụ: pin 2.000 mAh được sạc ở dòng điện 1.000 mA có thời gian sạc lý tưởng là:
2.000 mAh 1.000 mA = 2 giờ
Thời gian sạc thực tế có thể lâu hơn vì:
Dòng điện giảm trong giai đoạn điện áp không đổi.
BMS có thể hạn chế dòng sạc.
Pin có thể bắt đầu sạc ở trạng thái sạc một phần.
Bộ sạc có thể giảm dòng điện do nhiệt độ.
Thiết bị có thể tiêu thụ điện năng trong quá trình sạc.
Pin có thể đã cũ hoặc tăng điện trở trong.
Khi sạc một phần, chỉ tính dung lượng cần bổ sung. Sạc pin từ 30% đến 80% cần ít thời gian hơn so với sạc từ 0% đến 100%.
Do đó, thời gian sạc phải được mô tả cùng với:
Trạng thái bắt đầu sạc
Trạng thái sạc mục tiêu
Dòng sạc
Dung lượng pin
Mẫu sạc
Nhiệt độ sạc
Tình trạng hoạt động của thiết bị
Nhiều thiết bị được thiết kế để sạc pin trong khi lắp đặt. Trong các sản phẩm này, thiết bị thường chứa IC sạc, hệ thống bảo vệ hoặc mạch quản lý nguồn.
Hệ thống sạc có thể quản lý:
Điện áp pin
Dòng sạc
Nhiệt độ
Chấm dứt phí
Phân phối điện năng giữa pin và thiết bị
Sạc trong khi thiết bị đang hoạt động
Tuy nhiên, không phải thiết bị nào cũng hỗ trợ sạc và hoạt động cùng lúc.
Vận hành thiết bị trong khi sạc có thể:
Tăng thời gian sạc
Tăng nhiệt độ pin
Giảm dòng điện có sẵn để sạc
Tạo các yêu cầu quản lý năng lượng bổ sung
Ảnh hưởng đến thời gian sử dụng của pin
Đối với sản phẩm OEM, việc sạc phải được kiểm tra bằng pin, bộ sạc và thiết bị cuối cùng cùng nhau.
Một nguồn điện cung cấp đầu ra điện. Bộ sạc pin được thiết kế để quản lý quá trình sạc.
Bộ sạc pin lithium phù hợp thường điều khiển:
Điện áp sạc
Dòng sạc
Giai đoạn sạc
Chấm dứt phí
Tương tác bảo vệ pin
Phản ứng nhiệt độ nếu có
Nguồn điện thông thường có thể không cung cấp cấu hình sạc hoặc chức năng bảo vệ cần thiết. Ngay cả khi điện áp của nó có vẻ phù hợp, nó có thể không sạc pin một cách an toàn.
Điều này đặc biệt quan trọng đối với:
Tế bào trần
Gói đa bào
Pin không tích hợp thiết bị điện tử sạc
Bộ pin dung lượng cao
Hệ thống pin tùy chỉnh
Các thiết bị có giao diện sạc và xả riêng biệt
Bộ sạc phải được chọn theo hệ thống pin hoàn chỉnh, không chỉ nhãn đầu ra của bộ chuyển đổi.
Cổng USB có thể đóng vai trò là nguồn điện cho mạch sạc được thiết kế phù hợp, nhưng bản thân cổng USB không tự động là bộ sạc pin Li-ion.
Hệ thống sạc USB an toàn có thể bao gồm:
Đầu vào USB
IC sạc pin lithium
điều chỉnh điện áp
Kiểm soát hiện tại
Chấm dứt phí
Mạch bảo vệ
Đầu nối pin đúng
Nguồn điện USB và mạch sạc pin thực hiện các chức năng khác nhau.
Không kết nối trực tiếp tế bào Li-ion trần với cáp USB. Đầu ra USB có thể không cung cấp khả năng điều khiển điện áp, điều khiển dòng điện hoặc hoạt động chấm dứt theo yêu cầu của pin.
Câu hỏi cụ thể về việc sử dụng USB với pin 18650 phải được xử lý riêng vì câu trả lời phụ thuộc vào việc kết nối USB đang cấp nguồn cho mô-đun sạc 18650 thích hợp hay được kết nối trực tiếp với tế bào.
Nhiệt độ sạc phải tuân theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất pin.
Tránh sạc khi pin:
Đông lạnh hoặc rất lạnh
Nóng do sử dụng ở mức tải cao gần đây
Tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời
Bên trong một khu vực thông gió kém
Gần bộ phận sinh nhiệt
Bộ sạc có thể giảm hoặc dừng dòng sạc khi nhiệt độ nằm ngoài phạm vi cho phép.
Đối với thiết bị OEM, hãy đánh giá:
Nhiệt độ sạc bình thường
Nhiệt độ sạc tối đa
Nhiệt độ sạc tối thiểu
Nhiệt do bộ sạc tạo ra
Nhiệt sinh ra bởi các thiết bị điện tử gần đó
Thông gió bao vây
Điều kiện nhiệt ngăn chứa pin
Nhiệt độ sạc và nhiệt độ hoạt động không phải lúc nào cũng giống nhau. Pin có thể có một phạm vi cho phép để sạc và một phạm vi khác để xả.
Thực hiện theo các biện pháp phòng ngừa cơ bản sau:
Sử dụng bộ sạc pin lithium tương thích.
Không vượt quá điện áp sạc được chỉ định.
Không vượt quá dòng sạc được đề nghị.
Xác nhận cực tính trước khi kết nối.
Không sạc pin bị sưng hoặc hư hỏng.
Giữ pin tránh xa các vật liệu dễ cháy.
Không che bộ sạc hoặc pin trong khi sạc.
Giữ khu vực sạc khô ráo và thông thoáng.
Ngừng sạc nếu pin nóng bất thường.
Ngừng sạc nếu có khói, mùi hôi, sưng tấy hoặc tiếng ồn bất thường.
Không sửa đổi pin hoặc bỏ qua hệ thống bảo vệ của nó.
Không để pin sạc không xác định hoặc bị hư hỏng không được giám sát.
Sự an toàn của pin lithium-ion phải được coi là một yêu cầu của hệ thống. Pin, BMS, bộ sạc, đầu nối, vỏ và thiết bị đều góp phần vào hoạt động sạc cuối cùng.
Đối với sản phẩm OEM, việc sạc phải được xác thực bằng cách sử dụng cấu hình pin đã hoàn thiện.
Quá trình xác nhận có thể bao gồm:
Điện áp sạc
Dòng sạc
Thời gian sạc
Chấm dứt phí
Điện áp pin
gói phân cực
Dòng điện ở phía pin
Phản hồi bảo vệ BMS
Nhiệt độ pin
nhiệt độ BMS
Nhiệt độ đầu nối
Nhiệt độ cáp
Nhiệt độ sạc
Nhiệt độ bên trong vỏ bọc
Sạc khi thiết bị đã tắt nguồn
Sạc ở chế độ chờ
Sạc trong quá trình hoạt động bình thường
Sạc trong thời gian tải cao điểm
Khởi động thiết bị trong khi sạc
Tắt thiết bị sau khi sạc
Thời gian chạy sau một chu kỳ sạc hoàn chỉnh
Đầu nối vừa vặn
Định tuyến cáp
Giữ pin
Giải phóng mặt bằng bao vây
Áp lực lên pin
Truy cập dịch vụ và thay thế
Thời gian sạc cuối cùng phải được đo bằng pin, bộ sạc và thiết bị dành cho mục đích sản xuất. Ước tính của phòng thí nghiệm chỉ dựa trên công suất danh nghĩa có thể không thể hiện hiệu suất thực tế tại hiện trường.
Hình dạng đầu nối không xác nhận khả năng tương thích về điện áp, cực tính hoặc cấu hình sạc.
Bộ đổi nguồn có thể không kiểm soát được các giai đoạn sạc hoặc ngừng sạc đúng cách.
Sưng, thủng, rò rỉ và vết lõm nghiêm trọng có thể cho thấy hư hỏng bên trong. Những loại pin như vậy không nên sạc.
Các chất hóa học và cấu hình khác nhau có thể yêu cầu giới hạn dòng điện và điện áp sạc khác nhau.
BMS có thể hạn chế dòng điện, ngừng sạc hoặc yêu cầu kết nối tín hiệu cụ thể.
Nhiệt có thể làm tăng áp lực sạc và có thể khiến bộ sạc giảm dòng điện hoặc dừng.
Pin, thiết bị hoặc BMS có thể giảm dòng điện, đặc biệt là khi gần sạc đầy hoặc khi nhiệt độ tăng.
Sử dụng bộ sạc được thiết kế phù hợp với đặc tính hóa học, điện áp và cấu hình của pin. Xác nhận cực tính, kiểm tra pin trước khi sạc và tuân theo các yêu cầu về điện áp, dòng điện và nhiệt độ của nhà sản xuất.
Không nhất thiết phải như vậy. Nguồn điện thông thường có thể không cung cấp cấu hình sạc dòng điện/điện áp không đổi cần thiết hoặc điều khiển ngắt sạc. Sử dụng bộ sạc pin lithium hoặc mạch sạc đã được phê duyệt.
Mức phí yêu cầu tùy thuộc vào ứng dụng. Có thể cần sạc đầy để có thời gian chạy tối đa, trong khi một số sản phẩm sử dụng mức mục tiêu thấp hơn để quản lý nhiệt hoặc giảm căng thẳng cho pin. Thực hiện theo thông số kỹ thuật của sản phẩm hoặc pin.
Nhiệt độ có thể tăng lên một chút trong quá trình sạc, nhưng nhiệt độ tăng bất thường hoặc tăng nhanh là một dấu hiệu cảnh báo. Dừng sạc và kiểm tra pin, bộ sạc và các kết nối nếu pin trở nên quá nóng.
Một số thiết bị hỗ trợ hoạt động và sạc đồng thời, trong khi một số khác thì không. Mạch sạc, pin, nhu cầu điện năng và thiết kế nhiệt của thiết bị phải hỗ trợ chế độ hoạt động này.
Hệ thống bảo vệ cần thiết phụ thuộc vào cấu hình và ứng dụng của tế bào. Gói đa bào thường yêu cầu giám sát và bảo vệ thích hợp. Nhà sản xuất pin phải xác định cấu trúc bảo vệ chính xác.
Để sạc pin Li-Ion một cách an toàn, hãy sử dụng bộ sạc pin lithium tương thích phù hợp với thành phần hóa học, điện áp, dòng điện và cấu hình của pin.
Bộ sạc phải kiểm soát quá trình sạc, thông thường thông qua các giai đoạn dòng điện và điện áp không đổi, đồng thời phải chấm dứt hoặc giảm mức sạc khi pin đạt đến giới hạn được phê duyệt.
Luôn kiểm tra pin trước khi sạc, xác nhận cực tính và khả năng tương thích của đầu nối, kiểm soát nhiệt độ sạc và dừng ngay lập tức nếu pin có biểu hiện sưng, rò rỉ, nóng bất thường hoặc các dấu hiệu cảnh báo khác.
Đối với các thiết bị OEM, quá trình sạc phải được xác thực khi bộ pin, bộ sạc và thiết bị đã hoàn thiện hoạt động cùng nhau.
