Quanto posso sobrecarregar um LiPo de 4,35V?

Estou construindo um carregador para um conjunto de células LiPo. Meu circuito precisa garantir que eles sejam totalmente carregados até o nível máximo de 4,35V. Ao mesmo tempo, o circuito deve proteger as células contra sobrecarga. O carregamento para quando o nível de 4,35V é atingido.

Tolerâncias nos componentes podem causar uma pequena sobrecarga, por exemplo, 10 mV. Isso pode ser prejudicial para a bateria?

De que sobretensão a bateria é danificada?

O nível de voltagem da carga (terminação) das baterias de íons de lítio é especificado pelo fabricante. A especificação é baseada no número de ciclos razoavelmente aceito ("vida útil da bateria") que uma bateria pode suportar, digamos, 500 ou 1000. Esse parâmetro depende da química da célula, da construção interna, da corrente de carga e é escolhido pelo fabricante para o melhor valor comercializável.

Uma voltagem de carregamento mais alta leva a um leve aumento na capacidade da bateria, mas reduz a vida útil da bateria. A tensão recomendada pelo fabricante é uma compensação entre esses dois parâmetros.

Ao contrário dos mitos urbanos de baterias "danificadas", a dependência da "vida útil da bateria" na tensão de carga é uma curva contínua e suave. Certamente, a dependência da vida termina em algum momento com falha catastrófica, mas os medos de sobrecarga de 10 mV são excessivamente exagerados. No entanto, 100 mV acima de 4,35 V (para bateria Li-Po) podem causar problemas, consulte, por exemplo, esta publicação da Texas Instruments , página 3-5.

Portanto, a sobrecarga de 150 mV acima dos 4,2 V nominais leva a cerca de 10% mais capacidade nos primeiros 50-100 ciclos, mas a vida útil diminui de 500-1000 para cerca de 200. Extrapolando, os outros 100 mV resultarão em talvez 30 -50 ciclos de vida. Isso significa que 50 mV acima das especificações não matam a bateria.

A página 3-7 também é bastante informativa. Ele diz que 70-80% da capacidade está chegando durante o estágio CC, enquanto a cauda (estágio CV) representa apenas 20-30% da capacidade, portanto, não há muitas razões para esperar até 0.03C. A maioria dos carregadores de TI tem como padrão 256 mA para finalizar o processo de carregamento.

Para mais informações e aplicação correta dos carregadores, pode-se examinar outros materiais como ESTE .

Carregar Li-Poly e Li-Ion não é tão simples quanto apenas bombear uma tensão através dele. É uma operação de dois estágios envolvendo corrente constante e tensão constante.

1. Aplique uma corrente constante de (digamos) 1C (para uma bateria de 1200mAh de 1,2A) até que a tensão suba para 4,35V
2. Alterne para tensão constante aplicando 4,35 V até a corrente se achatar (geralmente em torno de 0,03C).

Aqui está a curva de carga de uma bateria de 1200mAh que eu carreguei outro dia usando minha fonte de alimentação de bancada:

Como você pode ver na maioria das vezes, aguarda a queda da corrente. Quanto mais você esperar com tensão constante, maior a capacidade. Eu esperei até exatamente 0,03C.

Aumentar a tensão acima e acima da tensão de carga não forçará mais a entrar na célula. Esperar mais tempo para que a curva atual fique mais plana é o que você está interessado.

A operação de qualquer dispositivo fora das especificações publicadas pode levar a resultados indefinidos. Ao operar algo tão potencialmente explosivo quanto uma bateria fora dos parâmetros publicados, pode resultar em resultados explosivos.

Se fosse seguro carregar com uma tensão acima das especificações, as especificações mostrariam isso. Geralmente na forma de uma especificação máxima absoluta .

Com um corte de 4,35 V, a bateria já está sendo danificada por uma célula comum de LiCoO2. Você precisa cortar em 4,15 V ou 4,2 V no máximo.

A quantidade de capacidade de energia entre 4,1 e 4,2 V é apenas 1,2% da capacidade total de energia. Entre 4,2 V e 4,3 V, é ainda menor, provavelmente 0,6% da capacidade total. Realmente não há razão para ir acima de 4,2 V, uma vez que você apenas aumenta o conteúdo de energia em 0,6% e isso reduzirá rápida e permanentemente a capacidade de energia da célula, mesmo se você não alternar sua célula com frequência.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Este é um projeto simples de tensão constante de corrente constante usando 2 LM317. Eu mesmo tenho que construir um, porque é muito difícil comprar um carregador de 4,35V no mercado. O circuito está simplificado, lembre-se de adicionar as tampas e o diodo de proteção.

Defina a saída U2 para 4,35V durante a carga sem o pote R3 antes de carregar. Com carga total, não excederá 4,35V. Verifique também as especificações do fabricante da bateria, as minhas mencionam a tensão de carregamento de 4,35V + - 0,03V.

A corrente constante alternando para tensão constante e, em seguida, desligando em 4.2, conforme os carregadores funcionam, não é necessária. O que importa é que você não use muitos amplificadores por vez e não fique acima ou abaixo da tensão. Até os amplificadores que você pode colocar com segurança podem variar muito, dependendo da sociedade. Se estiver esquentando, o carregamento voltará e durará mais. Ironicamente, explodir com uma corrente muito alta pode curar as células, aumentando a densidade de energia e destruindo dendritos perigosos. Mas isso está dando um passo adiante.