چگونه باتری لیتیومی را شارژ کنیم

در این مطلب از دیجیتالیا برای شما طریقه شارژ باتری لیتیومی را آموزش میدهیم .

باتری های لیتیوم یون بالاترین درجه از کارایی را دارند که برای استفاده از آن باید به نحو صحیح شارژ شوند.در صورتیکه شارژکردن باتری لیتیوم یون به درستی انجام نشود به کارکرد باتری صدمه رسیده و حتی ممکن است کاملاً خراب شود، بنابراین اینکار با دقت کافی و به درستی باید انجام شود.شارژ صحیح باتری های لیتیوم یون باعث کارایی بهتر و طول عمر بیشینه این نوع باتری ها می شود. در نتیجه، شارژ صحیح توسط سیستم مدیریت باتری (BMS) انجام میگیرد. که نحوه شارژ شدن ، تخلیه شدن و سرعت شارژ و دشارژ را کنترل میکند.

 

اساس شارژ و دشارژ باتری لیتیوم یون

نحوه شارژ شدن باتری های لیتیوم یون نسبت به باتری های نیکل متال هایبرید و یا نیکل کادمیوم بسیار متفاوت است. شارژ کردن باتری های لیتیوم یون بیشتر به ولتاژ شارژ شدن حساس هستند تا جریان آن و بیشتر شبیه شارژ کردن باتری های سرب اسید است.

اولین تفاوت در بالاتر بودن ولتاژ هر سلول است. همچنین نیازمند ولتاژ شارژ با دامنه خطای خیلی پایین تری برای شارژ کامل هستند و نیازمند شارژ شناور نیستند. و مهمترین مسئله تشخیص زمان دقیق شارژ کامل است چراکه باتری های لیتیوم یون به هیچ وجه نباید بیش از اندازه شارژ شوند چرا که بسیار خطرناک است.

اکثر سلول های باتری لیتیوم یونی که به دست مشتریان می رسد تا ولتاژ۴.۲ ولت شارژ میشوند که ضریب خطای آن ۵۰ میلی ولت به ازای هر سلول است، که شارژ بیشتر آن باعث وارد شدن فشار به سلول و در نتیجه اکسیداسیون و کاهش طول عمر و ظرفیت میشود، همچنین امکان انفجار سلول نیز وجود دارد.

 

نحوه شارژ باتری لیتیوم یون

شارژ شدن باتری لیتیوم یون اساساً دو مرحله دارد:

شارژ با جریان ثابت: در مرحله اول شارژشدن باتری یاسلول لیتیوم یون، جریان شارژ کنترل میشود، که باید بین (۰.۵-۱C) باشد برای مثال برای باتری ۲۰۰۰ میلی آمپر ساعت اگر جریان ۲۰۰۰ میلی آمپر باشد ۱C خواهد بود. که این جریان برای باتری های مختلف با تولید کنندگان متفاوت از ۰.۵ تا ۱ C متغییر است .
در این مرحله ولتاژ سلول ها به خاطرشارژ با جریان ثابت افزایش پیدا میکند، که حدود یک ساعت طول میکشد.

ارژ اشباع کننده: پس از اینکه ولتاژسلول ها به ۴.۲ ولت رسید شارژ شدن به مرحله دوم خود یعنی شارژ اشباع کننده وارد میشود که در نتیجه آن ولتاژ بر روی ۴.۲ ولت ثابت باقی می ماند و جریان شروع به افت کردن میکند که این مرحله تا زمانی که جریان شارژ به ۱۰% جریان اولیه شارژ شدن برسد ادامه دارد که بسته به نوع تولید کننده و نوع سلول ها حدود ۲ ساعت طول خواهد کشید.
بازده شارژ ، یعنی میزان شارژ ذخیره شده در مقابل شارژ وارد شده به باتری بیشتر باشد. عموماً بازده شارژ بین ۹۵% تا ۹۹% خواهد بود. که نشان دهنده افزایش نسبتاً کم دمای سلول هاست.

اقدامات احتیاطی برای شارژ کردن باتری های لیتیوم یون

با توجه به مقدار انرژی ذخیره شده در باتری های لیتیوم یون و ماهیت آنها (واکنش های شیمیایی که باعث ذخیره انرژی میشود) شارژ کردن صحیح آنها با استفاده از ابزار درست از اهمیت بسزایی برخوردار است.

شارژر های باتری لیتیوم یون و یا پک باتری لیتیوم یون از مکانیزم مقابله با خطرات و یا آسیب ها برخوردار است، که عموماً این مکانیزم ها در داخل پک باتری قرار دارند، که در نتیجه شارژر ساده تری برای شارژ کردن مورد نیاز خواهد بود.

 

مکانیزم های لازم برای شارژ و دشارژ باتری های لیتیوم یون:

جریان شارژ: جریان شارژ باید محدود شود که ماکسیمم جریان نباید از ۱C بیشتر باشد که عموماً ۰.۵C توصیه میشود برای افزایش طول عمر سلول ها البته برخی سلول ها از قابلیت شارژ سریع برخوردارند که داستان متفاوتی دارد.
دمای شارژ: دمای شارژ شدن باتری ها باید بررسی شود . سلول ها نباید در دمای کمتر از ۰ درجه سانتیگراد و بیشتر از ۴۵ درجه سانتی گراد شارژ شوند.
جریان دشارژ: مکانیزم محافظت جریان دشارژ برای مقابله با آسیب دیدن سلول و یا انفجار آن بر اثر اتصال کوتاه بسیار ضروری است.
ولتاژ بیش از حد: مکانیزم محافظت از ولتاژبیش از حد در هنگام شارژ شدن برای مقابله با اعمال ولتاژ بیش از حد مجاز برای شارژ کردن باتری بسیار ضروری است.
حفاظت از شارژ شدن بیش از حد: این مکانیزم حفاظتی برای زمانی است که ولتاژ سلول ها از ۴.۳ ولت فراتر رود که باعث توقف پروسه شارژ شدن میشود.
حفاظت قطب معکوس: این سیستم برای شارژ نشدن سیستم در زمانی که قطب های مثبت و منفی شارژر و باتری برعکس به هم متصل شده اند وجود دارد چراکه در غیر اینصورت موجب صدمه جدی و حتی انفجار سلول ها میشود.
دشارژ بیش از حد مجاز: این سیستم برای حفاظت از باتری ها برای زمانی که ولتاژ آنها از حدود ۲.۳ ولت (بسته به تولید کننده) پایین تر می آید وجود دارد که روند دشارژ را متوقف میکند.
دمای بالا: برای مقابله با افزایش دمای بیش از حد باتری ، افزایش دمای بیش از ۱۰۰ درجه سانتی گراد صدمات جبران ناپذیر به سلول ها وارد میکند.
زمانی که از باتری لیتیوم یون استفاده میکنید، بسیار ضروری است که از شارژر توصیه شده توسط تولید کننده باتری استفاده کنید چرا که سیستم های حفاظتی در تولید کنندگان مختلف متفاوت است.

 

خصوصیات شارژ و دشارژ لیتیوم یون

این خصوصیات نشان دهنده توانایی بالاتر این نوع باتری از دیگر انواع باتری هاست، به عنوان مثال باتری های لیتیوم یون پس از ۱۰۰۰ بار شارژ و دشارژ قابلیت نگهداری ۸۰% ظرفیت خود را دارا میباشند، در صورتی که نیکل کادمیوم بسته به نوع استفاده تا ۵۰۰ بار قابل استفاده است که با استفاده غیر صحیح ممکن است تا ۵۰ بار نیز برسد و یا نیکل متال هایبرید از این نیز ضعیف تر است.

نجوه شارژ و دشارژ باتری های لیتیوم یون کلید طول عمر و بازدهی آنهاست. عموماً مکانیزم های محافظتی درون پک باتری نصب شده اند که باعث محافظت از سلول ها در مقابل شارژ و دشارژ غیر صحیح میشوند که در این صورت است که میشود شارژر را به باتری متصل نمود و مطمئن بود که پس از پر شدن روند متوقف می شود و نیازی به جدا کردن شارژر در زمان به خصوصی نیست و همچنین سیستم محافظت باتری از تخلیه بیش از حد سلول ها جلوگیری میکند و مسئله مهم اطمینان حاصل کردن از این مسئله است که سیستم مدیریت باتری مناسب پک باتری باشد.