Снижает ли метод быстрой зарядки TI LiFePO4 без CV срок службы элемента?

До сих пор мой ответ: я не знаю, но TI, как правило, очень солидные люди, которые, как правило, не занимаются созданием ИС, которые ходят по темной стороне, поскольку это имеет важное значение для меня, и у меня есть приложение, где это возможно. немедленного потенциального значения, это требует дальнейшего изучения.

Ниже приводится мое начало пути - скорее описание проблемы и исследование параметров, чем правильный ответ. Я собирался опубликовать ВСЕ это как часть вопроса, но решил, что это лучше относится к ответу.

Я поздно понял, что в моих блужданиях я получил некоторые напряжения LiFePO4 и LiIon, несколько перемешанные. Я вернусь и приведу это в порядок, НО я ожидаю, что это будет достаточно ясно для всех, кто может быть заинтересован.

Резюме: TI утверждает, что вы можете заряжать элементы LiFePO4 с помощью CC-зарядки до более высокого, чем обычно, напряжения (например, 3,7 В вместо обычных 3,6 В для LiFePO4), а затем постепенно переходить к более низкому плавающему напряжению без промежуточного режима CV. КАЖЕТСЯ логичным, что это может относиться и к LiIon, но TI не предлагает ИС для LiIon, которые бы работали таким образом.

Это противоречит ВСЕМ другим советам, спецификациям микросхем и схемам зарядного устройства, которые я видел.

Выполнение этого с Vcv <= 3,6 В достаточно хорошо - с каскадом CV или без него. Радикальным является дополнительное напряжение и отсутствие режима CV. Подразумевается или утверждается из всех других источников, что превышение нормального Vmax 4,2 В для LiIon или 3,6 В для LiFePO4 даже на небольшую величину может привести к повреждению или смертельному исходу.

У TI есть несколько микросхем зарядных устройств для LiIon с аналогичными характеристиками, распиновкой и целевым назначением. Их всего несколько, которые подходят для LiFePO4.
Ни одно зарядное устройство для LiIon/LiPo не использует этот метод.
Они могут зависеть от матрицы оливина в LiFePO4, которая придает ему прочность (и, кстати, снижает плотность энергии), чтобы обеспечить достаточную защиту от излишеств этого метода.

Обычный метод зарядки Lithium Chemistry состоит в том, чтобы заряжать при CC (постоянный ток) до тех пор, пока не будет достигнуто Vmax, а затем удерживать элемент при Vmax, в то время как ток нелинейно снижается
под контролем химии элемента до некоторого целевого % возраста Imax. достигается.

Утверждения метода TI (с использованием измененных спецификаций LiIon, где это необходимо)

• 100% зарядка за 1 час
• по сравнению с 85% при 3,6 В
• прирост в 15% от общей емкости батареи
• или примерно на 18% больше емкости по сравнению с 3,6 В (100/85% = ~ 1,18)

Наносить ущерб?

• Он производит 100% за один час?
• Вредит ли это аккумулятору.

См. «Предупреждения о разрядке аккумулятора» в конце.

«Претензия» TI представлена ​​в самой «жесткой» форме — не только на бумаге, но и в кремнии микросхемы управления батареей. BQ 25070, техпаспорт здесь: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq25070.pdf

В своем паспорте от июля 2011 года говорится:

• Алгоритм зарядки LiFePO4 устраняет управление режимом постоянного напряжения, обычно присутствующее в циклах зарядки литий-ионных аккумуляторов.

• Вместо этого аккумулятор быстро заряжается до напряжения перезарядки, а затем ему позволяют расслабиться до более низкого порога напряжения плавающего заряда.

Отсутствие контроля постоянного напряжения значительно сокращает время зарядки.

Во время цикла заряда внутренний контур управления отслеживает температуру перехода ИС и снижает ток заряда, если превышено пороговое значение внутренней температуры.

Силовой каскад зарядного устройства и функции определения зарядного тока полностью интегрированы. Функция зарядного устройства имеет высокоточные контуры регулирования тока и напряжения, а также отображение состояния заряда.

Они сумасшедшие?

Эта таблица основана на таблице 2 Университета аккумуляторов по адресу http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_lithium_ion_batteries.

Это для LiIon, а не для LiFePO4. Напряжения выше при Vmax обычно = 4,2 В по сравнению с 3,6 В для LiFePO4. Я надеюсь и ожидаю, что общие принципы достаточно схожи, чтобы сделать это полезным. Со временем уменьшите напряжение до LiFePO4.

Столбцы с заголовком БУ в оригинале. Столбцы с заголовком RMc были добавлены мной. Ряды на 4,3, 4,4, 4,5 В добавлены мной.

Их таблица говорит, что

• Если вы заряжаете постоянным током до достижения напряжения Vcv

• Затем достигается % полной емкости в столбце 2. (% шапки в конце CC)

• И затем, если вы держите напряжение на Vcv, пока Ibat не упадет примерно до 5%, если Icc (обычно 5%, если C/1 = C/20)

• Тогда емкость в столбце 4 будет достигнута. (Крышка полностью села)

• Говорят, что общее время зарядки в минутах указано в столбце 3.

Мои дополнения не слишком глубоки и содержат несколько предположений, которые могут оказаться неверными.

5 минут CC: Я предполагаю, что в начальном режиме CC емкость увеличивается линейно со временем. Вероятно, это очень близко к истине для текущей мощности, и поскольку на ранних стадиях Vcg относительно постоянна, это, вероятно, также является адекватным предположением для энергетической емкости.

6 Время в CV = 3 - 5.

7. Средняя скорость в CV = (100 - столбец 2) / ( (столбец 3 - столбец 5) / 60) Это просто для того, чтобы дать мне представление о том, как быстро должен быть восполнен баланс после режима CC. Если после CC CV-режима нет, то он должен быть равен нулю, и фактически он упал до &% скорости CC к моменту Vcv = 4,2 В.

В то время как TI использует 3,7 В для Vovchg (в отличие от обычных 3,6 В) для своего фокуса, экстраполяция таблицы, похоже, предполагает, что около 4,5 В потребуется для вызова LiIon и, возможно, около 3,8 В для элемента LiFePO4.

Однако может случиться так, что важные вещи начинают происходить чуть выше 3,6 В / 4,2 В, и дополнительные 0,1 В — это все, что требуется для повышения скорости на (100 -85) / 55 = 28% по сравнению с частотой CC, которая заканчивается на 4,2 В.

Чтобы это было правдой, необходимо, чтобы произошло 15% заряда, когда Vbat повышается на 0,1 В, это происходит примерно за 9 минут (60 - столбец 5,4,2 В), поэтому скорость дельта-заряда составляет 15%/(9/60)ч = 15 %/15% = 100% = ставка C/1 - какой она должна быть. [Это «совпадение» происходит из-за того, что 15% мощности остается неподготовленной, когда остается 15% одного часа.].

Я добавил метод аварийной зарядки TI в таблицу в строке 4,3 В.

Лучшая таблица для подражания:

Предупреждения и комментарии Battery University со страницы, указанной выше:

Это нормально - вы «просто» теряете 15% емкости лицевой панели, что примерно на 18% меньше емкости, чем вы могли бы иметь.

Некоторые недорогие потребительские зарядные устройства могут использовать упрощенный метод «заряди и работай», при котором литий-ионный аккумулятор заряжается за один час или меньше, не переходя на второй этап заряда. «Готово» появляется, когда батарея достигает порога напряжения на Этапе 1. Поскольку состояние заряда (SoC) в этот момент составляет всего около 85 процентов, пользователь может жаловаться на малое время работы, не зная, что виновато зарядное устройство. . Многие аккумуляторы по гарантии заменяются по этой причине, и это явление особенно распространено в сотовой отрасли.

Это больше беспокоит

Li-ion не может поглощать перезаряд, и при полной зарядке ток заряда должен быть отключен.

Непрерывная струйная зарядка может привести к покрытию металлическим литием, что может поставить под угрозу безопасность.

Чтобы свести к минимуму стресс, держите литий-ионный аккумулятор при пиковом напряжении 4,20 В на элемент как можно меньше времени.

TI bq25070 поддерживает напряжение батареи на уровне 3,5 В — ниже диапазона «безопасного» — т.е. настолько безопасного, что со временем немного теряет емкость.

Как только зарядка прекращается, напряжение батареи начинает падать, и это ослабляет перенапряжение. Со временем напряжение холостого хода установится между 3,60 и 3,90 В на элемент. Обратите внимание, что литий-ионный аккумулятор, получивший полностью насыщенный заряд, будет поддерживать более высокое напряжение дольше, чем тот, который был быстро заряжен и отключился при пороговом напряжении без заряда насыщения.

Связанный:

техпаспорт bq25070

   http://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq25070.pdf

и http://www.ti.com/lit/ds/slusa66/slusa66.pdf

bq20z80-V101 "Датчик газа"

  http://cs.utsource.net/goods_files/pdf/12/121917_TI_BQ20Z80DBTR.pdf

ИС зарядного устройства bq25060 LiIon

  http://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq25060.pdf

Я обнаружил ряд связанных «точек данных». Никто не показывает с уверенностью, что это универсально приемлемый метод заряда с помощью LiFePO4, но есть указания на то, что это, вероятно, так, с некоторыми «предостережениями». Степень приемлемости будет зависеть от многих факторов, таких как степень перенапряжения, состояние заряда, скорость заряда, время пребывания при перенапряжении, конструкция батареи и многое другое. Я добавлю к следующему, как я узнаю больше.

(1) A123 входит в число ведущих производителей аккумуляторов LiFePO4. Их недавние серьезные финансовые проблемы были вызваны не непониманием технологии, а инженерными проблемами, которые привели к отзыву очень дорогих продуктов. Аналогичные вещи произошли с Sony в производстве литий-ионных аккумуляторов, но у Sony «гораздо более глубокие карманы».

Нижеследующее конкретно относится к продуктам A123 и, вероятно, только к их подмножеству. Использование этого метода для других марок осуществляется на риск пользователя:

Подразделение Enerland компании A123 выпустило раздаточный материал под названием «Правильная работа комплекта проявителя A123 Racing NanoPhosphate». Это относится к элементам A123 26660 (диаметр 26 мм и длина 66,5 мм) LiFePO4 2300 мАч.

Они используют зарядку CC CV для «нормальной зарядки» и зарядку без CV для быстрой зарядки.
Нормальная зарядка 3А (около 1,333С) до 3,6В, держать на 3,6В, пока I_bat не упадет до 0,05 IChg и потом плавать на 3,45В.

Однако их метод быстрой зарядки:

Заряжайте при Imax, пока не будет достигнуто значение Vmax.
Удерживайте на уровне Vmax, пока не будет достигнуто значение T_fast_charge.
Емкость составляет 90 >= 96% SOC.
И - барабанная дробь - Vmax = 4,2В - ничего себе.

Говорят, что время быстрой зарядки составляет 15 минут!
Обратите внимание, что это достигается только при Imax, который значительно выше нормального Ichg.
Таким образом, чтобы выполнить это действие для данной ячейки, вам необходимо определить более высокий, чем обычно, ток заряда, более высокое, чем обычно, максимальное напряжение заряда и ограничение времени, в течение которого ячейка будет удерживаться при максимальном напряжении.

Вышеупомянутое не идентично тому, что делает TI IC - основная общность заключается в более высоком, чем обычно, напряжении конечной точки. Для микросхемы bq25070 ток является стандартным током заряда, Vmax увеличивается, а время удержания на Vmax равно нулю.

Я еще не нашел каких-либо указаний на влияние этого метода быстрой зарядки на срок службы.

(2) Чтобы следовать...

Бонусная золотая жила:

Загрузки A123 - только что обнаружены.
Еще не исследовано.
Посмотрите может быть очень полезным.