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如何通过正确的充电方法来延长电池的使用寿命?

5,088 由...出版 BSLBATT 2019年10月30日

电池充电和放电是一种化学反应,但锂离子电池据称是个例外。电池科学家谈论能量流入和流出电池作为阳极和阴极之间离子运动的一部分。这种说法有其道理,但如果科学家们完全正确,那么电池将永远存在。他们将容量衰减归咎于离子被捕获,但与所有电池系统一样,内部腐蚀和其他退化效应(也称为电解质和电极上的寄生反应)仍然会发挥作用。

锂离子电池被认为比其他化学电池要好得多,但与任何其他电池相同。他们无法逃避这样一个事实:他们无法整天呆在为频繁使用的小工具或设备供电。这些电池在某些时候需要充电,这可能会让用户感到非常沮丧。如果充电器丢失或损坏怎么办?在这里,我们将为您提供如何在没有充电器的情况下为锂离子电池充电的指南。

所以我们不会让您等待更长时间!查看锂离子电池充电替代方案列表。

无需充电器即可为锂离子电池充电的替代方案

1. 利用带有USB端口的电子设备

2. 使用夹式充电器给锂离子电池充电

3. 使用不同能源的各种充电设备

这是一种与铅酸系统相似的限压装置。与锂离子电池的区别在于每个电池的电压更高,电压容差更严格,并且在充满电时不存在涓流或浮充。虽然铅酸在电压切断方面提供了一定的灵活性,但锂离子电池制造商对正确设置非常严格,因为锂离子电池不能接受过度充电。承诺通过脉冲和其他花招延长电池寿命并获得额外容量的所谓奇迹充电器并不存在。锂离子电池是一种“清洁”系统,只吸收它能吸收的部分。

能量电池的建议充电速率在 0.5C 至 1C 之间;完整充电时间约为 2-3 小时。这些电池的制造商建议以 0.8C 或更低的电流充电,以延长电池寿命;然而,大多数电池可以承受更高的充电 C 速率而几乎没有压力。充电效率约为 99%,并且电池在充电过程中保持凉爽。

某些锂离子电池组在充满电时可能会出现约 5°C (9°F) 的温度上升。这可能是由于保护电路和/或内阻升高造成的。如果在中等充电速度下温度升高超过 10°C (18°F),请停止使用电池或充电器。

当电池达到电压阈值且电流降至额定电流的 3% 时,即完成充电。如果电流稳定并且不能进一步下降,则电池也被视为已充满。自放电升高可能是造成这种情况的原因。

增加充电电流并不会显着加速充满电状态。虽然电池达到电压峰值的速度较快,但饱和充电的时间也会相应延长。如果电流较高,第 1 阶段会更短,但第 2 阶段的饱和时间会更长。然而,高电流充电可快速将电池电量充至 70% 左右。

锂离子电池不需要像铅酸那样完全充电,也不希望这样做。事实上,最好不要完全充电,因为高电压会给电池带来压力。选择较低的电压阈值或完全消除饱和充电可以延长电池寿命,但这会缩短运行时间。消费类产品充电器为最大容量,不可调节;延长使用寿命被认为不太重要。

一些成本较低的消费类充电器可能会使用简化的“充电即运行”方法,在一小时或更短的时间内为锂离子电池充电,而无需进入第 2 阶段饱和充电。当电池达到第 1 阶段的电压阈值时,会显示“就绪”。此时的充电状态 (SoC) 约为 85%,这个水平对于许多用户来说可能就足够了。

某些工业充电器故意将充电电压阈值设置得较低,以延长电池寿命。表 2 说明了在饱和充电和不饱和充电的情况下充电至不同电压阈值时的估计容量。

Lithium-based Batteries charge

当电池第一次充电时,电压迅速升高。这种行为可以与用橡皮筋举起重物进行比较,从而导致滞后。当电池几乎充满电时,容量最终会赶上(图 3)。这种充电特性是所有电池的典型特征。充电电流越大,橡皮筋效应越大。寒冷的温度或给高内阻的电池充电会放大这种效应。

通过读取充电电池的电压来估计 SoC 是不切实际的;电池休息几个小时后测量开路电压 (OCV) 是一个更好的指标。与所有电池一样,温度会影响 OCV,锂离子的活性材料也会影响 OCV。智能手机、笔记本电脑和其他设备的 SoC 通过库仑计数来估算。

锂离子电池不能吸收过充电。充满电后,必须切断充电电流。连续的涓流充电会导致金属锂电镀并危及安全。为了最大限度地减少压力,请使锂离子电池的峰值截止时间尽可能短。

一旦充电终止,电池电压就开始下降。这减轻了电压应力。随着时间的推移,开路电压将稳定在 3.70V 至 3.90V/电池之间。请注意,完全饱和充电的锂离子电池比未饱和充电的锂离子电池保持电压升高的时间更长。

当锂离子电池必须留在充电器中以备运行时,一些充电器会进行短暂的最高充电,以补偿电池及其保护电路消耗的少量自放电。当开路电压降至 4.05V/cell 时,充电器可能会启动,并在 4.20V/cell 时再次关闭。为操作准备或待机模式而设计的充电器通常会让电池电压降至 4.00V/ 电池,然后再充电至 4.05V/ 电池,而不是满 4.20V/ 电池。这可以减少与电压相关的压力并延长电池寿命。

Lithium-based Batteries

某些便携式设备位于充电座中且处于打开位置。通过设备汲取的电流称为寄生负载,可能会扭曲充电周期。电池制造商建议充电时不要使用寄生负载,因为它们会引发小循环。这总是无法避免的,连接到交流电源的笔记本电脑就是这种情况。电池可能会充电至 4.20V/cell,然后由设备放电。电池上的应力水平很高,因为循环发生在高电压阈值下,而且通常也在高温下进行。

便携式设备充电期间应关闭。这使得电池能够不受阻碍地达到设定的电压阈值和电流饱和点。寄生负载会降低电池电压,并通过吸收漏电流来防止饱和阶段的电流降至足够低,从而使充电器感到困惑。电池可能已充满电,但当前的条件会促使继续充电,从而造成压力。

简单的充电指南 锂电池

  • 关闭设备或断开充电负载,使电流在饱和期间不受阻碍地下降。寄生负载会干扰充电器。
  • 在适中的温度下充电。请勿在冰冻温度下充电。
  • 锂离子不需要充满电;部分充电更好。
  • 并非所有充电器都采用完全顶充,当出现“就绪”信号时,电池可能尚未充满电;燃油表上显示的 100% 电量可能是谎言。
  • 如果电池过热,请停止使用充电器和/或电池。
  • 在存储之前对空电池进行一些充电(40-50% SoC 是理想的)。

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