Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов – это источник стабильного напряжения, отдающий ток заряда величиной 30–100% от емкости АКБ (0,3С–1С). Правильный процесс подзарядки Li-ion батарей имеет особенности: вначале ток заряда не меняется, а по достижении максимального значения напряжения - близится к нулю. Напряжение аккумуляторной батареи зависит от количества последовательно соединенных ячеек в ее схеме.
Влияние степени заряда аккумулятора на его состояние
Основой процесса зарядки-разрядки литий-ионных аккумуляторов является миграция ионов Li от положительного электрода к отрицательному электроду и наоборот. Во время зарядки аккумуляторной батареи ионы лития мигрируют из кристалла LiFePO4 на поверхностное покрытие катода, выполненного из алюминиевой фольги. Откуда они под воздействием электрического поля попадают в раствор электролита, которым пропитан сепаратор. Таким образом, происходит преодоление барьера разделяющего катод и анод аккумулятора. Далее ионы лития притягиваются к поверхностному покрытию отрицательного электрода, выполненного из медной фольги, и проходят внутрь кристалла графита. Такая процедура превращает LiFePO4 в фосфат железа. В процессе разрядки ионы Li выделяются из кристалла графита, перемещаются через сепаратор, пропитанный электролитом, и оседают на поверхности катода с последующим внедрением в фосфат железа. Благодаря данному процессу происходит восстановление кристаллов LiFePO4.
Способы зарядки
Устройство аккумуляторных батарей LiFePO4 имеет свои особенности, которые следует учитывать при выполнении их подзарядки. Для безопасной зарядки данных устройств используется 4 основных способа:
- Использование постоянного напряжения при автоматическом регулировании тока зарядки. Данный метод позволяет выполнять полный заряд аккумулятора при минимальных выбросах газа и потерях электролита. Такой способ используется редко, так как величина тока, подаваемого в начале процесса, может быть значительно выше допустимого значения, что может привести к механическим повреждениям аккумулятора.
- Подача тока постоянной величины за счет регулирования выходного напряжения. При таком методе значительно снижается скорость зарядки. Способ отличается простотой и удобством реализации.
- Комбинация первых двух методов. Данный способ заключается в использовании на первом этапе постоянного тока зарядки, благодаря чему удается избежать возникновения повреждений в батарее. Далее на втором этапе заряда применяется метод, в котором используется постоянное напряжение. Такой способ позволяет полностью зарядить аккумулятор без возникновения повреждений.
- Зарядка по методу измельчителя, выполняется при постоянном токе с применением интервального подключения и выключения зарядного устройства. Таким образом, активируется процесс диффузии в самой батареи, благодаря чему достигается значительное увеличение срока службы аккумулятора.
Чтобы обеспечить длительный срок эксплуатации аккумуляторной батареи LiFePO4 производители рекомендуют использовать метод зарядки CC/CV (3 способ). Величина подаваемого тока при таком способе находится в пределах 0,3-1С. Рекомендуемое постоянное напряжение 3,65 В.