Как же правильно заряжать литиевые (литий-ионные), литий-полимерные и
литий-фосфатные (LiFePO) элементы? Можно ли использовать для этого зарядку от
свинцовых батарей? Что умеют зарядки, идущие в комплекте с аккумуляторами?
Не вдаваясь в тонкости химических различий между литий-ионными Li-Ion и
литий-полимерными LiPoly элементами (кому интересно, может прочитать об этом
хорошую статью на Википедии), в аспекте их правильной зарядки, все наши
рассуждения в равной степени относятся к литий-ионным и литий-полимерным
элементам. Их химия так близка, что метод зарядки литий-полимерных аккумуляторов
(в народе их называют просто "Липольками") может быть с успехом использован для
всех видов литий-ионных аккумуляторов.
На самом деле, для литий-железно-фосфатных элементов (LiFePO, в народе их чаще
всего называют "Фосфатами"), разница заключается только в уровнях напряжения
одного элемента - среднее 3,2 вольта, а максимальное - ограничено до 3,65 вольт.
Итак, как и любой аккумулятор, литий легко заряжается от любого источника
постоянного напряжения, но алгоритм безопасной зарядки достаточно хитрый!
Следует отметить, что в принципе и существует-то всего два способа зарядки, это
стабилизированным током или стабилизированным напряжением:
1. Для свинцовых автомобильных аккумуляторов в зарядных устройствах обычно
реализован алгоритм зарядки стабилизированным напряжением – к примеру, обычный
автомобильный стабилизатор пытается поддержать напряжение на выходе 13,6 вольт,
а ток ограничен "не специально", а самой конструкцией устройства (конкретно,
толщиной проволки в трансформаторе).
2. Для литиевых же элементов необходим режим зарядки стабилизированным током, а
напряжение в процессе такой зарядки будет постепенно расти! При этом, если
напряжение зарядки определить легко, то как узнать рекомендованный ток зарядки?!
Обычно, сам производитель предписывает зарядный ток (от 0.2 C до 0.7 C) в
зависимости от емкости аккумулятора (по-английски “Capacity”).
Про “Capacity” хочется объяснить подробнее, так как многие не понимают этот
вопрос: итак, если у меня батарейка на 36в 13Ач, то её емкость (“Capacity”)
какая? Емкость у неё, как я и сказал – 13 ампер*часов, т.е. ток 1С для неё будет
13 ампер. Или ток 1С = 13А, для этой моей батарейки!
А если вторая моя батарейка на 20Ач, то для неё 1С=20А….. понятно?
Ага, если понятно, то едем дальше! Для литиевых батареек, которые у нас
есть в
продаже, производитель рекомендует режим зарядки не более 0,5С – т.е. батареи
емкостью 13Ач следует заряжать током не более 6,5 ампер.
Но чем определяется окончание зарядки, и что должно происходить с током на
последнем этапе зарядки, когда на элементе уже получено максимально допустимое
напряжение? Наиболее распространены два алгоритма:
1. Базовый алгоритм зарядки рекомендует следующее: при достижении максимального
значения напряжения на элементе (обычно это 4,2 вольта на каждую ячейку),
система зарядки выходит из режима стабилизации тока и переходит в режим
стабилизации напряжения, на 10% ниже максимального значения (т.е. 4,2v – 10 % =
3,78v). Такое сложное действие не каждому понятно, а многие даже спрашивают, не
потечет ли в это время ток в обратную сторону?! Однако, всё верно, если
учитывать "химические" аспекты зарядки – при достижении 4,2 вольт, батарейка
вовсе не является полностью заряженной! Напротив, к этому моменту зарядились
только самые "плохие и слабые" элементы (которые и разрядятся в первую очередь),
а основная масса "хороших и емких" элементов продолжает заряжаться (просто,
делают они это медленнее "плохих")! Обычно, от 40 до 70% массы батареи
заряжается медленно…
2. Альтернативный алгоритм предписывает всю зарядку осуществлять
стабилизированным током 0,18С. А при достижении максимального напряжения (4,2
вольта на элемент), прекращать зарядку, т.к. к этому моменту уже все элементы
будут заряжены…..
Глядя на эти два способа, попытайтесь найти между ними разницу! Понятно, что
первый способ быстрый, а второй медленный! Резонно Вы можете спросить, а почему
бы не заряжать током 0,5С до максимального значения, а затем ещё пару часов так
на зарядке подержать? Получился бы общий для двух алгоритмов способ?
Конечно, же нет! Хотя, этим способом и происходит обычно зарядка лития от блока
питания для свинцовых батарей - такой источник дает ток в 0,5С – 2С и не имеет
самостоятельного выключения в конце зарядки! В специальной литературе указано,
что это приводит к ускоренному сокращению количества "медленных" частиц и,
соответственно, к потери общей емкости.
Важно! Если Вы собираетесь использовать зарядку от свинцовых аккумуляторов для
лития, то Вы должны выбрать зарядное устройство по току не более 0,2С и
останавливать зарядку но напряжению или хотя бы по времени!
К счастью, те литивые батареи, которые имеются у нас в продаже, всегда снабжены
оригинальным блоком зарядки, рекомендованным производителем! Это гарантирует
максимально возможный срок их службы и удобство эксплуатации. Расскажу для
примера, об источнике питания, который поставляется совместно с
литий-ионным
аккумулятором 36вольт 13 ампер-часов: вся индикация процесса зарядки построена
на одном светодиоде, который показывает следующие значения:
1. Красный – фаза зарядки стабилизированным током.
2. Мигающий фиолетовый – фаза зарядки стабилизированным напряжением.
3. Фиолетовый – зарядка окончена (режим стабилизированного напряжения,
потребление менее 0,1С)
Вероятно, в большинстве других источников для зарядки литиевых аккумуляторов
имеется схожий алгоритм индикации и эти сигналы могут быть Вам полезны, для
понимания процессов происходящих внутри батареи!
|
