Какое минимальное напряжение требуется для зарядки литий-ионного аккумулятора 3,7 В?

Технически минимальное напряжение 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 примерно при 4,2 ± 0,05 В на элемент, за исключением «военного долгого срока службы», который использует 3,92 В для продления срока службы батареи. Большинство схем защиты отключаются, если напряжение превышает 4,3 В или температура превышает 90 °C. При напряжении ниже 2,50 В/ячейка схема защиты аккумулятора может сделать аккумулятор непригодным для зарядки с помощью обычного зарядного оборудования. Большинство аккумуляторных цепей останавливаются на уровне 2,7–3,0 В на элемент.

Таким образом, для достижения полного состояния заряда вы обычно стремитесь к 4,2 В. На практике безопасная и эффективная зарядка Li-Ion включает в себя довольно много шагов, поэтому вы можете взглянуть на специальный чип зарядного устройства. Вам нужно будет проверить таблицы данных на предмет интереса, но многие из них будут нормально работать при напряжении питания лишь немного выше 4,2 В.

3,7 В выше звучит как номинальное напряжение, которое представляет собой область, в которой батарея будет проводить большую часть своего времени во время цикла заряда-разряда. Но они начнутся с напряжения около 4,2 В и упадут до напряжения ниже этого. Слишком сильное падение напряжения вызовет проблемы, но вы также получите срок службы ниже 3,7 В.

Чтобы безопасно зарядить ионно-литиевый аккумулятор, необходимо следовать правильной процедуре 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 будете заряжать аккумулятор быстрее, чем он рассчитан.

Например, вот таблица данных для одной конкретной модели литий-ионного аккумулятора. Чтобы полностью зарядить аккумулятор, нужно в итоге довести его до 4,2 В. Но если вы просто приложите к нему 4,2 В, когда он полностью разряжен, вы получите 4,2–2,75 В = 1,45 В при импедансе 130 мОм. Это означает, что зарядный ток будет порядка 10 ампер, что намного выше, чем рассчитано на батарею. Он указан с максимальной скоростью зарядки «1С» или током, достаточным для полной зарядки аккумулятора за один час, что в данном случае составляет 1,1 А.

Вам необходимо активно ограничивать зарядный ток, снижая напряжение, пока батарея не будет достаточно заряжена для самоограничения. Если вы не можете найти спецификацию для конкретной модели батареи, которую вы используете, вам следует проявить осторожность и заряжать ее очень медленно. Литий-ионные аккумуляторы могут загореться или взорваться при неправильном обращении.

У меня нет большого опыта в этой области, но я думаю, что это зависит от внутреннего сопротивления батареи.

Вы можете попробовать подать небольшое зарядное напряжение на аккумулятор, сколь угодно маленькое, а затем измерить, какой ток протекает в аккумуляторе. 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 аккумулятор, будет зависеть от того, насколько уже заряжен аккумулятор. Т.е. если батарея полностью разряжена, вероятно, ее можно зарядить очень маленьким напряжением, а если она почти полностью заряжена, то потребуется большее напряжение. Моя интуиция подсказывает мне, что вам придется подать как минимум 3,7 В, если вы хотите полностью зарядить аккумулятор.

Опять же, я не эксперт в этой области, так что все вышеизложенное является лишь моим предположением. :)

Принимая во внимание другие ответы, я ограничусь только ответами на ОП-вопросы. 1 - Да, вы правильно поняли.
2 - Минимальное напряжение, необходимое для зарядки литий-ионного аккумулятора 3,7 В (до 3,7 В), составляет 3,7 В. Более практичным было бы напряжение 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 3,7В. Это значение напряжения при гораздо меньшей емкости. 3,7 В мало что значит. Это значение, при котором батарея наиболее стабильна, но фактическое значение при полной зарядке составляет 4,2 В, поэтому зарядное устройство должно обеспечить более высокое значение, 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 обычных приложений, для которых они были разработаны.

Минимальное напряжение для зарядки стандартного Li-Ion составляет 4,201 В. Но, учитывая сопротивление зарядного устройства и элемента, большинство зарядных устройств имеют 4,25 или даже 4,3 В при работе вхолостую (не подключенном к элементу).

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

Поэтому в экстренных случаях перезарядите их до 4,3 В, и у вас будет дополнительная емкость для работы, и если вы хотите, чтобы ячейка работала очень долго, пусть она заряжается только до 4 В, но это обеспечит только ~ 80% от заявленной мощности.

Возвращаясь к зарядным устройствам, я бы спроектировал свое зарядное устройство следующим образом:

Вариант 1: 4,0 В — безопасный режим — для безопасной зарядки и длительного срока службы, а также для восстановления переразряженных/плохих элементов.

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

Вариант 3: 4,32 В - overpower - режим перезарядки (более низкий срок службы элемента, очень высокая опасность для элементов с уменьшенной емкостью)