作者johnson35762 (哈棒魯夫)
看板Electronics
標題Re: 鋰離子電池充電問題
時間Tue Jun 8 19:44:51 2021
※ 引述《RedJackson (洪傑克★花花一生推)》之銘言:
: 各位先進好,我目前正在做鋰離子電池充電的裝置,利用buck converter將12V的電壓降
: 為4.2V對鋰離子電池充電。
: 我在網路上看的資料是鋰離子電池充電不得超過4.2V,但是一直找不到這個4.2V是指
: 對鋰離子電池的充電電壓還是指電池本身的電壓?
: 如果是鋰離子電池不得超過4.2V,是不是表示我在對電池以CC-CV模式充電時,還得同
: 時計算本身的電壓來進行模式切換的判斷?
: 目前測試結果,當電池電壓3.8V時,我用4.2V充電可得1A的充電電流,但要達到電池
: 廠給的1.75A最大充電電流,充電電壓就勢必得高於4.2V。
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: Sent from JPTT on my iPad
小弟實驗室剛好是研究鋰電池的,我想大大應該是在想充電器輸出端buck電壓是不是只能固定在4.2吧?
先說我的結論:不一定。
其實鋰電池充電法有很多,最常見的就是CCCV,也就是定電流定電壓充電法,這種方法最簡單,就像網友說的只要電源供應器設定電壓4.2V ,而限流在datasheet上會寫,一般會建議0.5C,可是較貴的電芯可以快充,所以電流可以大到1C或1.5C,你的case是1.75A。
電芯在短時間的大電壓下是不會立即損壞的,有些充電法是低電量時故意超壓充電(Boost charging),當充到一定電量再轉回普通CCCV。但這種方法充電電壓值也不能太高,頂多就4.35V,讓電流可以大一點,但是有可能會對電芯有負面影響,如溫升、壽命下降等等取決於電池製程。
然後大大第二個問題問是不是充電過程中要一直監測電池電壓,來讓充電模式轉態?
如果你要做最佳化電池充電,就必須要知道當下電池電量,可以用庫倫積分法或者找對應的OCV Table(開路端電壓與電池容量對應表)來決定你要轉態的時機。如果沒有,用個比較器量電池電壓跟參考電壓,再看要不要轉CV就好。
最後,大大的實驗結果很合理,因為沒有把線阻壓降算進去,電供給4.2實際上進到電池可能只有4V,然後電池端電壓會隨時間上升,兩端電壓差越來越小,充電電流也會越來越小。而在這過程電池內阻也會影響到充電電流,電池內阻會隨電池剩餘容量(SOC)改變,有些進階充電法會連電池電化學狀態都考慮進去,進行最佳化充電。但這再深入下去就變得很複雜,我想大大應該只是要做應用而已。
以上如有錯誤也請業界大佬指教
畢竟碩士才剛讀一年
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1F:推 fragmentwing: 我記得不是說因為充電效率的問題 充電的方式有分兩 06/09 09:35
2F:→ fragmentwing: 階段進行嗎? 一個是定電流一個是定電壓 06/09 09:35
3F:→ fragmentwing: 還是這個就是定電流定電壓法? 06/09 09:35
4F:→ johnson35762: 只用定電流的話,電池最後會虛飽,意思就是端電壓好 06/09 14:20
5F:→ johnson35762: 像到4.2,但休息一陣子電壓會自己降下來變成4.1之類 06/09 14:20
6F:→ johnson35762: 的。只用定電壓充電初期電流會太大,所以最廣泛運用 06/09 14:20
7F:→ johnson35762: 的就是定電流定電壓(CCCV)常見模組如TP4056就是CCCV 06/09 14:20
8F:→ johnson35762: 的實作 06/09 14:20
9F:推 mmonkeyboyy: 其實通常寫在手冊上的那兩個數字都是最好不要超過的 06/09 23:50
10F:→ mmonkeyboyy: 一般會有留一點空間 但那個不是給你用來超過用的 06/09 23:51
11F:→ mmonkeyboyy: 主要還有物理和化學上極限的存在 廠商一般會不太解 06/09 23:52
12F:→ mmonkeyboyy: 釋理由(算機密) 所填上該有的參考數字 06/09 23:53
13F:→ mmonkeyboyy: 那些數字只是供瞬間變化用的 06/09 23:53
14F:推 mmonkeyboyy: 你要用什麼奇怪的方法在那裡切來切去的也可以 06/09 23:57
15F:→ mmonkeyboyy: 但成本很高就是了 XD 06/09 23:57
16F:→ mmonkeyboyy: 你可以看看什麼pulse charing add-on charing switch 06/09 23:59
17F:→ mmonkeyboyy: 等等東西 06/09 23:59
18F:推 RedJackson: 感謝詳細解說,我也是在實驗室做的,只是前面學長沒有 06/10 23:29
19F:→ RedJackson: 做過鋰離子充電,所以在這一塊並不熟悉,我才上來詢問 06/10 23:29
20F:→ RedJackson: 我有想過是線材的壓降,但是沒想過會有這麼多的差距 06/10 23:30
21F:→ RedJackson: 實際量測充電端跟電池端確實有0.4V的壓降。 06/10 23:31
22F:→ RedJackson: 最佳化充電是後續要研究的,還是感謝提供資訊! 06/10 23:32
23F:→ RedJackson: 目前的想法是建置一套完整的CC-CV鋰離子電池充電系統 06/10 23:32
24F:→ RedJackson: 從電路到控制程式都從零開始寫,雖然我知道CC-CV充電 06/10 23:33
25F:→ RedJackson: 法已經是很久的充電法,但是我希望能完整理解他的運作 06/10 23:34
26F:→ RedJackson: 邏輯,這樣未來學弟們要做的時候也有個依據 06/10 23:34
27F:→ RedJackson: 我目前的測試結果是當電池電量到達59%的時候充電電壓 06/10 23:34
28F:→ RedJackson: 就已經上升到4.2V,我必須得切換為CV充電來保護電池 06/10 23:35
29F:→ RedJackson: 而這時候電池兩端電壓僅有3.8V,所以造成充電時長會來 06/10 23:35
30F:→ RedJackson: 到將近四個小時,所以目前我正在想辦法改進,並縮短充 06/10 23:36
31F:→ RedJackson: 電時長,感謝您的回文 06/10 23:36
32F:推 jeffic0730: 回樓上,回授偵測點,也就是固定4.2V的點,看能不能 06/11 07:57
33F:→ jeffic0730: 另外拉細絞線到電池正負端,這樣就解決了 06/11 07:57
34F:→ jeffic0730: 只是你的充電系統可能會需要輸出到4.2+0.4V以上的電 06/11 07:58
35F:→ jeffic0730: 壓! 06/11 07:58
36F:→ jeffic0730: 來補線損 06/11 07:59