Як можливо зарядити літій-іонний акумулятор за 35 хвилин?

У мене трапляється силова дриль / драйвер, який працює на батареї Li-Ion і постачається із зарядним пристроєм, який заряджає його повністю за 35 хвилин і вимагає зарядити його до 70% за 15 хвилин.

Відповідно до відповідей на це питання, найвищий струм зарядки для літій-іонних батарей становить близько 1С, що з урахуванням втрат означає, що час зарядки повинен бути не менше однієї години. Це відповідає моєму досвіду використання інших пристроїв, таких як мобільні телефони - на повну зарядку потрібно близько 1,5 години.

Як заряджається батарея Li-Ion приблизно за 35 хвилин?

Як це можливо? Кожен виробник батарейок Li під сонцем хоче створити швидкозарядні акумулятори, тому це гаряча тема дослідження.

Ця стаття з 2007 року проливає деяке світло на предмет внутрішніх мереж швидкозарядних клітин LiIon:

Не існує стандартного визначення для клітин з високою швидкістю стоку, але основні керівні принципи проектування наказують, що стандартні клітини на основі кобальтового оксиду можуть підтримувати постійний струм 2-С або, можливо, 3-С. Клітини з високим стоком на основі оксиду кобальту приблизно вдвічі збільшують ці струми, але лише на секунди. Нові високоточні стійки підтримують 20 С безперервно.

Зважаючи на те, що камера з високим рівнем розряду може підтримувати розряди високого струму протягом дуже короткого періоду, теоретично зарядний пристрій може повністю зарядити цю камеру за однаково короткий проміжок часу. Але, щоб скористатися цією можливістю, звичайну конструкцію зарядного пристрою необхідно змінити. Заради простоти ці зміни можна проілюструвати на прикладі однозарядного зарядного пристрою, що підтримує одноклітинні акумуляторні батареї.

Характеристика клітин

На поверхні, літій-іонні клітини, що швидко заряджаються, здаються простими. Здається, що можна просто збільшити струм, поданий під час постійного струму фази зарядного циклу. Однак, як показано в таблиці, загальний час заряду суттєво не зменшується при збільшенні струму з 1 С до більш високих швидкостей.

Різниця в часі заряду зі швидкістю 2-С порівняно зі швидкістю 3-С становить лише близько однієї хвилини, незалежно від постачальника комірок. По суті, осередки просто досягають відключення верхньої напруги швидше, але час у режимі заряду постійної напруги буде набагато довшим. Очевидно, це збільшує ймовірність пошкодження акумулятора через перенапруги. Опір традиційних літій-іонних клітин змусить їх більше нагріватися під час більш швидких зарядів, тому клітини почнуть руйнуватися. Швидка зарядка значно скорочує термін служби акумулятора.

Проектування комірки, яка може вмістити великі швидкості розряду та швидкості заряду, є зусиллям для зменшення довжини шляху та опору для транспорту іонів та електронів. На рис. 1 показано перетин типової літій-іонної циліндричної комірки. Зміни починаються з активних матеріалів акумулятора. Традиційні літій-іонні клітини засновані на катодній сполуці літій-кобальт (LiCoO2). У цей матеріал, іони Li, які дифундують у катоді та виходять із них, можуть бути вставлені лише через 2-D шляхи в структуру кристала.

Довжину шляху можна скоротити, змінивши фізичну морфологію активного матеріалу батареї або змінивши хімічну структуру матеріалу, або виконавши те й інше. Один із підходів до вирішення проблеми фізичним шляхом - зменшити розмір частинок матеріалів до мінімальних наномасштабів. Нові хімічні речовини, такі як марганцевий шпінель (LiMn2O4), пропонують 3-D шляхи для введення іонів.

Крім цих змін, опір комірок необхідно знизити за допомогою тонких матеріалів, збільшуючи кількість колекторів струму, збільшуючи концентрацію електроліту та зменшуючи його в'язкість розчинниками. Багато з цих змін свідчать про те, що Li-полімерні клітини, які можуть бути дуже тонкими, піддаються застосуванню для проектування для високих показників.

Виробники літій-іонних клітин експериментують зі своїми рецептурами з метою втілення конструкцій, характерних для високошвидкісних застосувань. Кілька виробників придумали рішення. Компанія E-One Moli Energy представила камеру з високим рівнем розряду, засновану на катоді марганцево-шпінельного матеріалу для бездротових електроінструментів.

Це легко зробити акумулятор Li-Ion з'являються бути заряджена менш ніж за годину , незважаючи на це насправді немає. Після досягнення потрібної напруги заряду (перша пунктирна вертикальна лінія) комірка все одно прийме струм і може заряджатися далі. Якщо цього кроку не буде, клітинка виявиться повністю зарядженою, якщо її виміряти безпосередньо після зарядки, але напруга значно знизиться пізніше.

Деякі споживчі зарядні пристрої з нижчими витратами можуть використовувати спрощений метод "зарядки та запуску", який заряджає літій-іонний акумулятор протягом однієї години або менше, не переходячи на заряд насичення Етапу 2. "Готовий" з'являється, коли акумулятор досягає порогу напруги на етапі 1. Оскільки стан зарядження (SoC) в цей момент становить лише близько 85 відсотків, користувач може скаржитися на короткий час роботи, не знаючи, що винен зарядний пристрій . З цієї причини багато акумуляторних батарей замінюються, і це явище особливо поширене в стільниковій галузі.

Щоб дізнатись, чи це стосується вашого зарядного пристрою, вимірюйте напругу та струм протягом часу під час зарядки та порівняйте свої вимірювання з наведеною вище схемою. Якщо ви надаєте ці дані, повинно бути зрозуміло, що саме відбувається. Наразі у нас немає даних, окрім претензій до зарядного пристрою, тому кожна відповідь буде спекулятивною.

для отримання додаткової інформації див:

http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_lithium_ion_batteries

У мене трапляється силова дриль / драйвер, який працює на батареї Li-Ion і постачається із зарядним пристроєм, який заряджає його повністю за 35 хвилин і вимагає зарядити його до 70% за 15 хвилин.

Відповідно до відповідей на це питання, найвищий струм зарядки для літій-іонних акумуляторів становить близько 1С, що з урахуванням втрат означає, що час зарядки повинен бути не менше однієї години. Це відповідає моєму досвіду використання інших пристроїв, таких як мобільні телефони - на повну зарядку потрібно близько 1,5 години.

Як заряджається батарея Li-Ion приблизно за 35 хвилин?

Я написав довгу відповідь на попереднє запитання.
Ваша дриль-акумулятор і зарядний пристрій, можливо, поєднують декілька аспектів, які я описав там, які можуть забезпечити швидку або, очевидно, швидку зарядку.

По-перше, я сказав:

• Акумулятори LiIon можна безпечно (достатньо) зарядити за швидкістю, рекомендованою їх виробниками. Швидше це можливо і може бути "безпечним", але всі гарантії вимкнено, а коротший термін служби або миттєво дуже короткий термін життя - це певні варіанти.

і

• Стандартна специфікація - максимум заряду 1С.

Тобто галузева практика полягає в тому, щоб стягувати плату за 1С максимум, АЛЕ окремі виробники вільні просунути межі. Питання термічні, механічні та хімічні (принаймні). Як я вже говорив - це може призвести до зниження часу роботи акумулятора.

Я теж сказав

• Існують нові хімічні засоби на основі літію та нові механічні пристрої, що дозволяють заряджати клітини на основі літію з більш швидкими темпами. Якщо виробник каже, що так, то справді може бути. Я бачив, як правило, стандартні осередки LiIon з номіналом заряду 2С, але норма - 1С макс. (Дивись вище)

Це саме те, про що ви повідомляєте - цілком відповідає попередній відповіді - просто не галузевий стандарт, і це говорить про те, що ви можете отримати короткий термін служби або менший, ніж очікуваний потенціал.

АЛЕ

Основна причина може полягати в тому, що виробник насправді продовжує термін експлуатації стільникового пристрою, оцінюючи стільницю з меншою ємністю, ніж стандартна, і не заряджає її повністю. Якщо вони оцінюють приблизно 60% від фактичного, тоді:

Скажімо, повна потужність становить 1 Ач для спрощення розрахунків. Будь-яка ємність дає однакові результати.

60% місткість = 0,6 Ач.

Заряд при постійній 1С = 1А.

Час досягнення 0,6 ° С зі швидкістю 1С = 0,6 годин = 40 хвилин (претензія 35)

Час досягнення 70% = 0,7 х 0,6 х 60 хвилин = 25 хвилин (заявлено 15)

Тож давайте сміливо заряджатись та заряджатись за температури 1,6 градусів протягом перших 15 хвилин, коли ємність низька. На цьому рівні дельта напруга між Він і Vcell менша, а втрати тепла нижче. Якщо ми зможемо 70% потужності за 15 хвилин, нам потрібно додати 30% (35-20) = 15 хвилин. 15 м - це 15/35 = 43% від загального часу заряду 35 хвилин, але нам потрібно додати лише 30% заряду, щоб швидкість нижче 1С була прийнятною для його останньої частини.

На практиці, ймовірно, використовується деяка суміш з перерахованого вище. Скажіть

• Вимкніть акумулятор, наприклад 75% - 80% від усієї можливої ​​ємності.

• Заряджайте при> 1С для перших 70% струму зарядження під зарядним пристроєм, а не для управління батареєю, тому він опускається до 1С при 70% від ємності акумулятора. Таким чином, акумулятор сильно заряджається, коли працює на низькій ємності та знижується із рівнем заряду, і він ніколи не заповнюється. Кінцевим результатом цілком може бути продовжений термін експлуатації.

Або вони можуть зробити щось зовсім інше :-).

Одним із способів скоротити час зарядки є поліпшення хімії клітин для зменшення ШОЕ, але, звичайно, відповідність клітин стає критичною при шунтових струмах для нормалізації передачі енергії на осередок. Підвищення температури є дуже прискореним фактором старіння. Я зрозумів, що мій Mac AIR має лише 1000-годинний ресурс акумулятора, тому я максимально використовую зарядний пристрій і намагаюся уникнути надмірного підвищення темпу.

Ідіть придбайте запасний акумулятор.