Combien puis-je surcharger un LiPo 4,35 V?

Je construis un chargeur pour un ensemble de cellules LiPo. Mon circuit doit s'assurer qu'ils sont complètement chargés à leur niveau maximum de 4,35 V. Dans le même temps, le circuit doit protéger les cellules contre les surcharges. La charge s'arrête lorsque le niveau de 4,35 V est atteint.

Les tolérances sur les composants peuvent provoquer une minuscule surcharge, par exemple 10 mV. Cela peut-il être nocif pour la batterie?

De quelle surtension la batterie est-elle endommagée?

Le niveau de tension de charge (terminaison) des batteries Li-ion est spécifié par le fabricant. La spécification est basée sur le nombre raisonnablement accepté de cycles («durée de vie de la batterie») qu'une batterie peut supporter, disons, 500 ou 1000. Ce paramètre dépend de la chimie particulière de la cellule, de la construction interne, du courant de charge et est repris par le fabricant pour la meilleure valeur marchande.

Une tension de charge plus élevée entraîne une légère augmentation de la capacité de la batterie, mais elle raccourcit la durée de vie de la batterie. La tension recommandée par le fabricant est un compromis entre ces deux paramètres.

Contrairement aux mythes urbains des batteries «endommagées», la dépendance de la «durée de vie de la batterie» à la tension de charge est une courbe continue lisse. Certes, la dépendance à vie se termine à un moment donné par une défaillance catastrophique, mais les craintes d'une surcharge de 10 mV sont largement surestimées. Cependant, 100 mV sur 4,35 V (pour la batterie Li-Po) peuvent provoquer un problème, voir, par exemple, cette publication de Texas Instruments , page 3-5.

Ainsi, une surcharge de 150 mV par rapport à la valeur nominale de 4,2 V entraîne une augmentation de la capacité d'environ 10% pour les premiers 50-100 cycles, mais la durée de vie passe de 500-1000 cycles à environ 200. En extrapolant, les 100 mV supplémentaires entraîneront peut-être 30 -50 cycles de vie. Cela signifie que 50 mV au-dessus de la spécification ne tuera pas la batterie.

La page 3-7 est également assez informative. Il indique que 70 à 80% de la capacité vient pendant l'étape CC, tandis que la queue (étape CV) ne représente que 20 à 30% de la capacité, il n'y a donc pas beaucoup de raison d'attendre jusqu'à 0,03 ° C. La plupart des chargeurs TI prennent par défaut 256 mA pour terminer le processus de charge.

Pour plus d' idées et l' application correcte des chargeurs, on pourrait vouloir examiner d' autres matériaux tels que CE UN .

Charger Li-Poly et Li-Ion n'est pas aussi simple que de simplement pomper une tension aux bornes. Il s'agit d'une opération en deux étapes impliquant à la fois un courant constant et une tension constante.

1. Appliquez un courant constant de (disons) 1C (donc pour une batterie de 1200mAh qui est de 1,2A) jusqu'à ce que la tension monte à 4,35V
2. Passez à une tension constante en appliquant 4,35 V jusqu'à ce que le courant se stabilise (généralement autour de 0,03 C).

Voici la courbe de charge d'une batterie de 1200mAh que j'ai chargée l'autre jour en utilisant mon alimentation de banc:

Comme vous pouvez le voir la plupart du temps, il attend que le courant baisse. Plus vous attendez avec une tension constante, plus la capacité est grande. J'ai attendu exactement 0,03 ° C.

L'augmentation de la tension au-delà de la tension de charge ne va plus forcer dans la cellule. Attendre plus longtemps que la courbe actuelle devienne plus plate est ce qui vous intéresse.

L'utilisation d'un appareil en dehors des spécifications publiées peut entraîner des résultats indéfinis. Lorsque vous utilisez quelque chose d'aussi potentiellement explosif qu'une batterie en dehors des paramètres publiés, cela peut entraîner des résultats explosifs.

S'il était sûr de charger avec une tension supérieure aux spécifications, les spécifications le montreraient. Habituellement sous la forme d'une spécification maximale absolue .

À une coupure de 4,35 V, la batterie est déjà endommagée pour une cellule LiCoO2 ordinaire. Vous devez couper à 4,15 V ou 4,2 V maximum.

La quantité de capacité énergétique comprise entre 4,1 et 4,2 V ne représente que 1,2% de la capacité énergétique totale. Entre 4,2 V et 4,3 V, c'est encore moins, probablement 0,6% de la capacité totale. Il n'y a vraiment pas de raison d'aller au-dessus de 4,2 V, étant donné que vous n'augmentez que le contenu énergétique de 0,6% et que cela réduira rapidement et définitivement la capacité énergétique de la cellule, même si vous ne faites pas souvent de cycle avec votre cellule.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Il s'agit d'une conception simple à tension constante et à courant constant utilisant 2 LM317. Je dois en construire un moi-même car il est très difficile d'acheter un chargeur 4.35V sur le marché. Le circuit est trop simplifié, n'oubliez pas d'ajouter les bouchons et la diode de protection.

Réglez la sortie U2 sur 4,35 V sans charge en utilisant le pot R3 avant de charger. À pleine charge, elle ne dépassera pas 4,35 V. Vérifiez également les spécifications du fabricant sur la batterie, la mienne mentionne une tension de charge de 4,35 V + - 0,03 V.

Une commutation à courant constant à une tension constante, puis un arrêt à 4,2, lorsque les chargeurs fonctionnent, ne sont pas nécessaires. Tout ce qui compte, c'est de ne pas mettre trop d'ampères à la fois et de ne pas dépasser ou sous tension. Même les amplis que vous pouvez installer en toute sécurité peuvent varier considérablement selon le soc. S'il commence à se recharger et durera plus longtemps. Ironiquement, le dynamitage avec un courant très élevé peut en fait guérir les cellules en augmentant la densité d'énergie et en détruisant les dendrites dangereuses. Mais cela va encore plus loin.