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Wie kann man die Batterielebensdauer mit den richtigen Lademethoden verlängern?

4,353 Veröffentlicht von BSLBATT Oktober 30,2019

Das Laden und Entladen von Batterien ist eine chemische Reaktion, aber Li-Ionen sollen die Ausnahme sein. Batteriewissenschaftler sprechen von Energien, die als Teil der Ionenbewegung zwischen Anode und Kathode in die Batterie hinein und aus ihr heraus fließen. Diese Behauptung hat ihre Vorzüge, aber wenn die Wissenschaftler völlig Recht hätten, würde die Batterie für immer leben. Sie beschuldigen die Kapazität, dass Ionen gefangen werden, aber wie bei allen Batteriesystemen spielen innere Korrosion und andere degenerative Effekte, die auch als parasitäre Reaktionen auf den Elektrolyten und die Elektroden bezeichnet werden, eine Rolle.

Lithium-Ionen-Batterien gelten als weitaus besser als andere Batteriechemien, aber genauso wie alle anderen Batterien. Sie können sich der Tatsache nicht entziehen, dass sie nicht den ganzen Tag bleiben können, um stark genutzte Geräte oder Geräte mit Strom zu versorgen. Diese Batterien müssen irgendwann aufgeladen werden, was für Benutzer sehr frustrierend sein kann. Was mehr, wenn das Ladegerät fehlt oder defekt ist? Hier erhalten Sie eine Anleitung zum Laden eines Lithium-Ionen-Akkus ohne Ladegerät.

Lassen Sie uns also nicht länger warten! Schauen Sie sich die Liste der Alternativen an, die Sie zum Laden eines Lithium-Ionen-Akkus benötigen.

Alternativen zum Laden von Lithium-Ionen-Akkus ohne Ladegerät

1. Nutzung der elektronischen Geräte mit USB-Anschlüssen

2. Laden eines Li-Ionen-Akkus mit einem Clip-Ladegerät

3. Verwenden verschiedener Ladegeräte, die unterschiedliche Energiequellen verwenden

Dies ist eine Spannungsbegrenzungsvorrichtung, die Ähnlichkeiten mit dem Blei-Säure-System aufweist. Die Unterschiede zu Li-Ionen liegen in einer höheren Spannung pro Zelle, engeren Spannungstoleranzen und dem Fehlen von Erhaltungsladung oder Erhaltungsladung bei voller Ladung. Während Blei-Säure eine gewisse Flexibilität hinsichtlich der Spannungsabschaltung bietet, sind die Hersteller von Li-Ionen-Zellen bei der richtigen Einstellung sehr streng, da Li-Ionen keine Überladung akzeptieren können. Das sogenannte Wunderladegerät, das verspricht, die Akkulaufzeit zu verlängern und mit Impulsen und anderen Spielereien zusätzliche Kapazität zu gewinnen, gibt es nicht. Li-Ion ist ein „sauberes“ System und nimmt nur das auf, was es aufnehmen kann.

Die empfohlene Laderate einer Energiezelle liegt zwischen 0.5 ° C und 1 ° C. Die gesamte Ladezeit beträgt ca. 2–3 Stunden. Hersteller dieser Zellen empfehlen das Laden bei 0.8 ° C oder weniger, um die Batterielebensdauer zu verlängern. Die meisten Power Cells können jedoch mit wenig Stress eine höhere Ladungs-C-Rate aufnehmen. Die Ladeeffizienz beträgt etwa 99 Prozent und die Zelle bleibt während des Ladevorgangs kühl.

Bei einigen Li-Ionen-Packs kann es bei Erreichen der vollen Ladung zu einem Temperaturanstieg von etwa 5 ° C kommen. Dies kann an der Schutzschaltung und / oder einem erhöhten Innenwiderstand liegen. Verwenden Sie den Akku oder das Ladegerät nicht mehr, wenn die Temperatur bei mäßigen Ladegeschwindigkeiten um mehr als 9 ° C steigt.

Die volle Ladung erfolgt, wenn die Batterie die Spannungsschwelle erreicht und der Strom auf 3 Prozent des Nennstroms abfällt. Ein Akku gilt auch dann als voll aufgeladen, wenn der Strom abfällt und nicht weiter sinken kann. Eine erhöhte Selbstentladung kann die Ursache für diesen Zustand sein.

Das Erhöhen des Ladestroms beschleunigt den Vollladezustand nicht wesentlich. Obwohl die Batterie die Spannungsspitze schneller erreicht, dauert die Sättigungsladung entsprechend länger. Bei einem höheren Strom ist Stufe 1 kürzer, aber die Sättigung während Stufe 2 dauert länger. Eine Hochstromladung füllt den Akku jedoch schnell zu etwa 70 Prozent.

Li-Ionen müssen nicht vollständig geladen sein, wie dies bei Blei-Säure der Fall ist, und es ist auch nicht wünschenswert, dies zu tun. In der Tat ist es besser, nicht vollständig aufzuladen, da eine hohe Spannung die Batterie belastet. Die Wahl eines niedrigeren Spannungsschwellenwerts oder die vollständige Beseitigung der Sättigungsladung verlängert die Batterielebensdauer, verringert jedoch die Laufzeit. Ladegeräte für Konsumgüter bieten maximale Kapazität und können nicht angepasst werden. Eine verlängerte Lebensdauer wird als weniger wichtig empfunden.

Einige kostengünstigere Verbraucherladegeräte verwenden möglicherweise die vereinfachte „Charge-and-Run“ -Methode, mit der ein Lithium-Ionen-Akku in einer Stunde oder weniger aufgeladen wird, ohne zur Sättigungsladung der Stufe 2 zu wechseln. "Bereit" wird angezeigt, wenn die Batterie in Stufe 1 die Spannungsschwelle erreicht. Der Ladezustand (SoC) liegt zu diesem Zeitpunkt bei etwa 85 Prozent, ein Wert, der für viele Benutzer ausreichend sein kann.

Bestimmte Industrieladegeräte stellen die Ladespannungsschwelle absichtlich niedriger ein, um die Batterielebensdauer zu verlängern. Tabelle 2 zeigt die geschätzten Kapazitäten beim Laden auf verschiedene Spannungsschwellen mit und ohne Sättigungsladung.

Lithium-basierte Batterien werden aufgeladen

Wenn der Akku zum ersten Mal aufgeladen wird, steigt die Spannung schnell an. Dieses Verhalten kann mit dem Heben eines Gewichts mit einem Gummiband verglichen werden, was zu einer Verzögerung führt. Die Kapazität wird schließlich aufgeholt, wenn der Akku fast vollständig aufgeladen ist (Abbildung 3). Diese Ladeeigenschaft ist typisch für alle Batterien. Je höher der Ladestrom ist, desto größer ist der Gummibandeffekt. Kalte Temperaturen oder das Laden einer Zelle mit hohem Innenwiderstand verstärken den Effekt.

Das Schätzen des SoC durch Ablesen der Spannung einer Ladebatterie ist unpraktisch. Die Messung der Leerlaufspannung (OCV) nach einigen Stunden Ruhezeit der Batterie ist ein besserer Indikator. Wie bei allen Batterien beeinflusst die Temperatur das OCV, ebenso wie das aktive Material des Li-Ions. Der SoC von Smartphones, Laptops und anderen Geräten wird durch Coulomb-Zählung geschätzt.

Li-Ionen können keine Überladung absorbieren. Bei voller Ladung muss der Ladestrom abgeschaltet werden. Eine kontinuierliche Erhaltungsladung würde das Plattieren von metallischem Lithium verursachen und die Sicherheit beeinträchtigen. Um Stress zu minimieren, halten Sie den Lithium-Ionen-Akku so kurz wie möglich am Spitzenwert.

Sobald der Ladevorgang beendet ist, beginnt die Batteriespannung abzufallen. Dies erleichtert die Spannungsbelastung. Mit der Zeit wird die Leerlaufspannung zwischen 3.70 V und 3.90 V / Zelle liegen. Beachten Sie, dass ein Li-Ionen-Akku, der eine vollständig gesättigte Ladung erhalten hat, die Spannung länger erhöht hält als ein Akku, der keine Sättigungsladung erhalten hat.

Wenn Lithium-Ionen-Akkus für die Betriebsbereitschaft im Ladegerät verbleiben müssen, wenden einige Ladegeräte eine kurze Nachfüllladung an, um die geringe Selbstentladung des Akkus und seinen Schutzstromkreis zu kompensieren. Das Ladegerät kann einschalten, wenn die Leerlaufspannung auf 4.05 V / Zelle abfällt und sich bei 4.20 V / Zelle wieder ausschaltet. Ladegeräte, die für die Betriebsbereitschaft oder den Standby-Modus ausgelegt sind, lassen die Batteriespannung häufig auf 4.00 V / Zelle abfallen und laden sich nur auf 4.05 V / Zelle anstelle der vollen 4.20 V / Zelle auf. Dies reduziert die spannungsbedingte Belastung und verlängert die Batterielebensdauer.

Lithium-basierte Batterien

Einige tragbare Geräte befinden sich in einer Ladeschale in der EIN-Position. Der durch das Gerät gezogene Strom wird als parasitäre Last bezeichnet und kann den Ladezyklus verzerren. Batteriehersteller raten beim Laden von parasitären Belastungen ab, da sie Minizyklen auslösen. Dies kann nicht immer vermieden werden, und ein an die Wechselstromversorgung angeschlossener Laptop ist ein solcher Fall. Der Akku wird möglicherweise auf 4.20 V / Zelle aufgeladen und dann vom Gerät entladen. Die Belastung der Batterie ist hoch, da die Zyklen an der Hochspannungsschwelle auftreten, häufig auch bei erhöhten Temperaturen.

Ein tragbares Gerät sollte während des Ladevorgangs ausgeschaltet sein. Dadurch kann die Batterie den eingestellten Spannungsschwellenwert und Stromsättigungspunkt ungehindert erreichen. Eine parasitäre Last verwirrt das Ladegerät, indem sie die Batteriespannung senkt und verhindert, dass der Strom in der Sättigungsstufe durch Ziehen eines Leckstroms niedrig genug abfällt. Ein Akku ist möglicherweise vollständig aufgeladen, aber die vorherrschenden Bedingungen führen zu einer weiteren Aufladung, was zu Stress führt.

Einfache Richtlinien zum Aufladen Lithium-basierte Batterien

  • Schalten Sie das Gerät aus oder trennen Sie die geladene Last, damit der Strom während der Sättigung ungehindert abfällt. Eine parasitäre Last verwirrt das Ladegerät.
  • Bei mäßiger Temperatur aufladen. Nicht bei Gefriertemperatur aufladen. 
  • Lithium-Ionen müssen nicht vollständig aufgeladen sein. eine Teilladung ist besser.
  • Nicht alle Ladegeräte laden voll auf, und der Akku ist möglicherweise nicht vollständig aufgeladen, wenn das Signal „Bereit“ angezeigt wird. Eine 100-prozentige Aufladung einer Tankanzeige kann eine Lüge sein.
  • Verwenden Sie das Ladegerät und / oder den Akku nicht mehr, wenn der Akku übermäßig warm wird.
  • Laden Sie eine leere Batterie vor dem Lagern auf (40–50 Prozent SoC sind ideal).

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