Какое минимальное напряжение требуется для зарядки литий-ионной батареи 3,7 В?

У меня есть батарея сотового телефона, на которой написано следующее:

• 3,7 В 1000 мАч
• Ограниченное зарядное напряжение: 4,2 В

Я понимаю, что первая строка означает, что батарея всегда будет выдавать 3,7 В (по крайней мере, теоретически) на своей выходной клемме. Кроме того, батарея будет работать в течение 1 часа, если мобильная схема потребляет 1000 мА.

Вторая строка означает, что ни при каких обстоятельствах я не должен увеличивать входное зарядное напряжение выше 4,2 В, иначе это может повредить аккумулятор.

Правильно ли мое понимание? Если я прав, я хотел бы знать для этой батареи, какое минимальное требуемое напряжение для зарядки?

Технически минимальное количество напряжения для зарядки будет выше текущего уровня заряда. Но это, вероятно, не тот ответ, который вы ищете, от литий-ионной батареи в Википедии:

Литий-ионный заряжается при напряжении приблизительно 4,2 ± 0,05 В / элемент, за исключением «длительного срока службы», который использует 3,92 В для увеличения срока службы батареи. Большинство цепей защиты отключаются при достижении напряжения выше 4,3 В или при температуре выше 90 ° C. При напряжении ниже 2,50 В / элемент схема защиты аккумулятора может привести к разрядке аккумулятора с помощью обычного зарядного оборудования. Большинство цепей батареи останавливаются при 2,7–3,0 В / элемент.

Таким образом, чтобы достичь полного состояния заряда, вы обычно должны стремиться к 4,2 В. На практике безопасная и эффективная зарядка Li-Ion включает в себя довольно много шагов, поэтому вы можете посмотреть на специальный чип зарядного устройства. Вам нужно будет проверить таблицы данных на любой интересующий вас вид, но многие будут работать должным образом при напряжении питания чуть выше 4,2 В.

3,7 В выше походит на номинальное напряжение, которое является областью, где батарея будет проводить большую часть своего времени во время цикла зарядки-разрядки. Но они начнут на уровне около 4,2 В и упадут до напряжения ниже этого. Если вы допустите слишком низкое падение напряжения, это вызовет проблемы, но вы получите и полезный срок службы ниже 3,7В.

Чтобы безопасно зарядить литий-ионный аккумулятор, необходимо выполнить правильную процедуру зарядки , которая включает в себя фазу постоянного тока, за которой следует фаза постоянного напряжения. Если вы просто используете источник постоянного напряжения, вы в конечном итоге зарядите батарею быстрее, чем она рассчитана.

Например, вот таблица для одной конкретной модели литий-ионного аккумулятора. Чтобы полностью зарядить батарею, необходимо в конечном итоге зарядить ее до 4,2 В. Но если вы просто подадите на него 4,2 В, когда он полностью разряжен, вы приложите 4,2–2,75 В = 1,45 В к сопротивлению 130 мОм. Это означает, что зарядный ток будет порядка 10 А, что намного выше, чем рассчитано для аккумулятора. Он указан с максимальной скоростью зарядки «1C» или достаточным током для полной зарядки аккумулятора за один час, который в данном случае составляет 1,1А.

Вам необходимо активно ограничивать зарядный ток, уменьшая напряжение, пока батарея не зарядится достаточно для самоограничения. Если вы не можете найти таблицу данных для конкретной модели батареи, которую вы используете, вам следует соблюсти осторожность и заряжать ее очень медленно. Литий-ионные аккумуляторы подвержены возгоранию или взрыву при злоупотреблении.

Это не та область, в которой я имею большой опыт, но, думаю, это зависит от внутреннего сопротивления батареи.

Вы можете попытаться приложить небольшое зарядное напряжение к батарее, настолько маленькое, насколько вам нравится, а затем измерить, сколько тока течет в батарею. Если ток течет в аккумулятор, он должен заряжаться (за вычетом некоторого тока, который теряется в виде тепла в процессе зарядки).

Ток, которым вы можете зарядить батарею, будет зависеть от того, насколько уже заряжена батарея. Т.е., если батарея полностью разряжена, вы, вероятно, можете заряжать ее очень маленьким напряжением, но если она почти полностью заряжена, вам потребуется большее напряжение. Моя интуиция подсказывает мне, что вам придется подать напряжение не менее 3,7 В, если вы хотите полностью зарядить аккумулятор.

Опять же, я не эксперт в этой области, так что выше это только мои предположения. :)

Принимая во внимание другие ответы, я ограничусь тем, что просто отвечу на вопросы ОП. 1 - Да, ваше понимание верно.
2 - минимальное напряжение , необходимое для зарядки 3.7v литий-ионный аккумулятор (до 3,7), является 3.7v . Более практичное напряжение будет 4,0 В (3,7 <4,0 <4,2).
Более «реалистичным» примером второй части первого предложения будет 10 часов при 100 мА.

Нет, батарея постоянно не дает 3.7V. Это значение напряжения при меньшей емкости. 3.7V не значит много. Это значение, при котором аккумулятор наиболее стабилен, но фактическое значение при полной зарядке составляет 4,2 В, поэтому зарядное устройство должно обеспечивать более высокое значение, чем это, если вы хотите полностью зарядить его.

При напряжении 3,3 В стандартные литий-ионные элементы считаются разряженными, поскольку они больше не могут обеспечивать достаточный постоянный ток для средних применений, для которых они предназначены.

Минимальное напряжение для зарядки стандартного Li-Ion составляет 4.201. Но, учитывая импедансы зарядного устройства и элемента, большинство зарядных устройств имеют напряжение 4,25 или даже 4,3 В, когда они работают вхолостую (не подключенные к элементу).

Хотя эти значения были выбраны таким образом, они не похожи на 10 заповедей. Вы можете разрядить элемент до 3,3 В, но он будет обеспечивать меньший ток, и вы можете зарядить его даже до 4,3 + В, и он будет иметь более высокую емкость, но обе практики сократят срок его службы.

Так что в экстренных случаях перезарядите их до 4,3 В, и у вас будет дополнительная емкость для работы, и если вы хотите иметь очень длительное время для элемента, дайте ему заряжаться только до 4 В, но это даст только ~ 80% заявленной вместимости.

Возвращаясь к зарядным устройствам, я бы разработал свое зарядное устройство так:

Вариант 1: 4,0 В - безопасный режим - для безопасной зарядки и длительного срока службы и восстановления избыточной / плохой батареи.

Вариант 2: 4,21 В - стандартный - нормальный режим зарядки (плохие элементы с пониженной емкостью будут перегреваться при зарядке на стандартном уровне)

Вариант 3: 4,32 В - избыточная мощность - режим перезарядки (меньший срок службы элементов, очень высокая опасность для элементов пониженной емкости)