Phương pháp sạc nhanh không có CV của LiFePO4 có làm giảm tuổi thọ của tế bào không?


11

TI tuyên bố rằng bạn có thể sạc các tế bào LiFePO4 bằng cách sạc CC (dòng không đổi) như bình thường nhưng với điện áp cao hơn bình thường (ví dụ 3.7V thay vì 3.6V thông thường cho LiFePO4) và sau đó chuyển sang điện áp thả nổi thấp hơn mà không có CV trung gian chế độ.

IC bq25070 của họ thực hiện phương pháp này như được mô tả trong biểu dữ liệu bq25070 .

Điều này đi ngược lại TẤT CẢ lời khuyên khác, thông số kỹ thuật IC và mạch sạc mà tôi đã thấy.

Làm điều này với Vcv <= 3.6V là đủ tốt - có hoặc không có giai đoạn CV. Đó là điện áp phụ và không có chế độ CV nào triệt để. Hàm ý hoặc tuyên bố từ tất cả các nguồn khác là vượt quá Vmax bình thường 3,6V đối với LiFePO4 dù chỉ một lượng nhỏ cũng có thể gây tổn hại hoặc gây tử vong.

TI đã phát điên hoàn toàn & vô trách nhiệm hay đây là một cách mới tuyệt vời để sạc các tế bào Phosphate Lithium Ferro?


4
Hừm. Tôi đã không biết về TI IC đó và tôi chưa bao giờ nghe về phương thức sạc đó trước đây. Tôi đã làm việc trên một bộ điều khiển dự phòng pin cho một công ty lớn mà bạn có thể đã nghe nói đến và họ đã liên lạc thường xuyên với các kỹ sư pin tại A123. Giới hạn điện áp trên không cứng và nhanh, đó là sự đánh đổi với tuổi thọ. Họ đã có đồ thị cho điều này. Tuy nhiên, về cơ bản, họ (A123) đề xuất một điện áp tối đa hoặc sơ đồ hiện tại, tùy theo mức nào thấp hơn. Đây là sau khi ra khỏi khu vực điện áp thực sự thấp. Chúng tôi đã có một số linh hoạt về điện áp tối đa để đánh đổi với tuổi thọ.
Olin Lathrop

Câu trả lời:


7

Cho đến nay, câu trả lời của tôi là, tôi không biết nhưng TI thường là những người rất kiên định, những người có xu hướng không đi xung quanh để tạo ra các IC đi trên mặt tối - vì đây là ứng dụng quan trọng đối với tôi và tôi có một ứng dụng. liên quan tiềm năng ngay lập tức điều này cần điều tra thêm.

Sau đây là khởi đầu của tôi trên hành trình - nhiều hơn một mô tả vấn đề và điều tra tham số hơn là một câu trả lời thích hợp. Tôi sẽ đăng TẤT CẢ điều này như một phần của câu hỏi, nhưng quyết định rằng nó tốt hơn thuộc về một câu trả lời.

Tôi nhận ra muộn rằng tôi có một số điện áp LiFePO4 và LiIon có phần xen kẽ trong những chuyến lang thang của tôi. Tôi sẽ quay lại và dọn dẹp cái này NHƯNG tôi hy vọng nó đủ rõ ràng cho bất cứ ai có thể quan tâm.


Tóm tắt: TI tuyên bố rằng bạn có thể sạc các tế bào LiFePO4 bằng cách sạc CC lên điện áp cao hơn điện áp thông thường (ví dụ 3.7V thay vì 3.6V thông thường cho LiFePO4) và sau đó chuyển sang điện áp thả nổi thấp hơn với chế độ CV trung gian. Nó hợp lý rằng điều này cũng có thể áp dụng cho LiIon nhưng TI không cung cấp IC cho LiIon hoạt động theo cách này.

Điều này đi ngược lại TẤT CẢ lời khuyên khác, thông số kỹ thuật IC và mạch sạc mà tôi đã thấy.

Làm điều này với Vcv <= 3.6V là đủ tốt - có hoặc không có giai đoạn CV. Đó là điện áp phụ và không có chế độ CV nào triệt để. Hàm ý hoặc tuyên bố từ tất cả các nguồn khác là vượt quá Vmax bình thường là 4.2V đối với LiIon hoặc 3.6V đối với LiFePO4 dù chỉ một lượng nhỏ cũng có thể gây tổn hại hoặc gây tử vong.

TI có một số IC sạc cho LiIon với thông số kỹ thuật, sơ đồ chân và mục đích sử dụng tương tự. Họ chỉ có một số ít phù hợp với LiFePO4.
Không có bộ sạc cụ thể LiIon / LiPo sử dụng phương pháp này.
Chúng có thể phụ thuộc vào ma trận Olivin trong LiFePO4 mang lại cho nó độ chắc chắn (và giảm mật độ năng lượng một cách ngẫu nhiên), để cung cấp đủ khả năng bảo vệ chống lại sự dư thừa của phương pháp này.

Phương pháp sạc pin hóa học thông thường là sạc ở CC (dòng không đổi) cho đến khi đạt được Vmax và sau đó giữ tế bào ở Vmax trong khi dòng điện giảm xuống một cách không
gần thời gian dưới sự kiểm soát hóa học tế bào cho đến khi đạt được %% mục tiêu của Imax đạt được

Yêu cầu phương thức TI (sử dụng thông số kỹ thuật LiIon đã sửa đổi khi cần)

  • Sạc 100% sau 1 giờ
  • so với 85% ở 3,6 V
  • tăng 15% tổng dung lượng pin
  • hoặc tăng thêm khoảng 18% công suất so với 3,6V (100/85% = ~ 1,18)

Hư hại?

  • Nó sản xuất 100% trong một giờ?
  • Có làm hỏng pin không.

Xem "Cảnh báo đại học pin" ở cuối.


"Yêu cầu" TI ở dạng "khó nhất" có thể - không chỉ trên giấy mà còn ở Silicon của IC kiểm soát pin. BQ 25070, bảng dữ liệu tại đây: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq25070.pdf

Nói trong bảng dữ liệu của nó, ngày tháng 7 năm 2011:

  • Thuật toán sạc LiFePO4 loại bỏ điều khiển chế độ điện áp không đổi thường có trong các chu kỳ sạc pin Li-Ion.

  • Thay vào đó, pin được sạc nhanh đến điện áp quá tải và sau đó được phép thư giãn đến ngưỡng điện áp sạc thấp hơn.

Việc loại bỏ điều khiển điện áp không đổi làm giảm đáng kể thời gian sạc.

Trong chu kỳ sạc, vòng điều khiển bên trong sẽ theo dõi nhiệt độ tiếp giáp IC và giảm dòng sạc nếu vượt quá ngưỡng nhiệt độ bên trong.

Các giai đoạn năng lượng sạc và chức năng cảm giác hiện tại sạc được tích hợp đầy đủ. Chức năng của bộ sạc có các vòng điều chỉnh dòng điện và điện áp có độ chính xác cao và hiển thị trạng thái sạc.


Họ có điên không?

Bảng này dựa trên bảng 2 từ trường đại học pin tại http://batteryuniversity.com/learn/article/chargeing_lithium_ion_b Pin

Đây là cho LiIon chứ không phải LiFePO4. Điện áp cao hơn với Vmax thông thường = 4.2V so với 3.6V đối với LiFePO4. Đó là hy vọng và kỳ vọng của tôi rằng các nguyên tắc chung là đủ tương tự để làm cho điều này hữu ích. Giảm quy mô xuống điện áp LiFePO4 trong khóa học do.

Cột đứng đầu BU là trong bản gốc. Cột đứng đầu RMc đã được tôi thêm vào. Hàng cho 4.3, 4.4, 4.5 V đã được tôi thêm vào.

Bàn của họ nói rằng

  • Nếu bạn sạc ở dòng điện không đổi cho đến khi đạt được điện áp Vcv

  • Sau đó,% công suất đầy đủ trong cột 2 đạt được. (% cap ở cuối CC)

  • Và sau đó, nếu bạn giữ điện áp ở Vcv cho đến khi Ibat giảm xuống còn khoảng 5% nếu Icc (thường là 5% nếu C / 1 = C / 20)

  • Sau đó, công suất trong cột 4 sẽ đạt được. (Mũ đầy đủ)

  • Họ nói tổng thời gian tính phí tính bằng phút là ở cột 3

Bổ sung của tôi không quá sâu sắc, và đưa ra một vài giả định có thể không hợp lệ.

5 phút CC: Tôi giả sử rằng trong chế độ CC ban đầu, công suất tăng tuyến tính theo thời gian. Điều này có lẽ rất gần với sự thật đối với công suất hiện tại và vì trong giai đoạn đầu Vcg tương đối ổn định, nó có lẽ là một giả định đầy đủ cho công suất năng lượng.

6 Thời gian trong CV = 3 - 5.

  1. Tỷ lệ trung bình trong CV = (100 - col.2) / ((col.3 - col.5) / 60) Đây chỉ là để cho tôi cảm nhận về việc cân bằng chế độ bài CC cần được tạo ra nhanh như thế nào. Nếu không có chế độ CV CV bài thì nó cần phải bằng 0 và trên thực tế, nó đã giảm xuống &% tỷ lệ CC vào thời điểm Vcv = 4.2V.

Trong khi TI sử dụng 3.7V cho Vovchg (trái ngược với 3.6V thông thường) cho trò ảo thuật của họ, phép ngoại suy của bảng dường như gợi ý rằng khoảng 4,5V sẽ cần cho một cuộc gọi LiIon và có lẽ khoảng 3,8V cho một tế bào LiFePO4 ..

Tuy nhiên, có thể những điều quan trọng bắt đầu xảy ra chỉ trên 3,6V / 4.2V và thêm 0,1V là tất cả những gì nó cần để tăng tỷ lệ (100 -85) / 55 = 28% so với tỷ lệ CC chấm dứt tại 4.2V.

Để điều này trở thành sự thật thì phí 15% cần phải xảy ra khi Vbat tăng 0,1V, điều này xảy ra trong khoảng 9 phút (nhập hàng 60 - col5.4.2V) vì vậy tỷ lệ phí delta là 15% / (9/60) hr = 15 % / 15% = 100% = C / 1 tỷ lệ - mà nó sẽ phải như vậy. ["Sự trùng hợp ngẫu nhiên" này xảy ra vì 15% công suất vẫn được cung cấp khi còn lại 15% trong một giờ.].

Tôi đã thêm phương thức tính phí sự cố của TI vào bảng trên hàng 4.3V.

Bảng tốt hơn để làm theo:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Cảnh báo và bình luận của Đại học Pin từ trang tham chiếu ở trên:

Điều này là tốt - bạn "chỉ" mất 15% công suất tấm mặt với dung lượng ít hơn khoảng 18% so với bạn có thể có

Một số bộ sạc dành cho người tiêu dùng có chi phí thấp hơn có thể sử dụng phương pháp sạc và chạy đơn giản, có thể sạc pin lithium-ion trong một giờ hoặc ít hơn mà không cần đến sạc bão hòa Giai đoạn 2. Sẵn sàng xuất hiện khi pin đạt đến ngưỡng điện áp ở Giai đoạn 1. Vì trạng thái sạc (SoC) tại thời điểm này chỉ khoảng 85 phần trăm, người dùng có thể phàn nàn về thời gian chạy ngắn, không biết rằng bộ sạc sẽ bị đổ lỗi . Nhiều pin bảo hành đang được thay thế vì lý do này, và hiện tượng này đặc biệt phổ biến trong ngành công nghiệp di động.

Đây là mối quan tâm nhiều hơn

Li-ion không thể hấp thụ quá mức và khi được sạc đầy, dòng sạc phải bị cắt.

Một điện tích nhỏ giọt liên tục sẽ gây ra hiện tượng mạ lithium kim loại và điều này có thể ảnh hưởng đến sự an toàn.

Để giảm thiểu căng thẳng, hãy giữ pin lithium-ion ở điện áp cực đại 4,20V / cell trong thời gian ngắn nhất có thể.

TI bq25070 nổi pin ở mức 3,5V - dưới mức "an toàn" - tức là rất an toàn đến mức hơi mất công suất theo thời gian.

Khi quá trình sạc kết thúc, điện áp pin bắt đầu giảm và điều này giúp giảm bớt căng thẳng điện áp. Theo thời gian, điện áp mạch mở sẽ ổn định trong khoảng từ 3,60 đến 3,90V / cell. Lưu ý rằng pin Li-ion nhận được điện tích bão hòa hoàn toàn sẽ giữ cho điện áp cao hơn lâu hơn so với pin được sạc nhanh và chấm dứt ở ngưỡng điện áp mà không cần sạc bão hòa.


Liên quan:

bảng dữ liệu bq25070

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

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

"Máy đo khí" bq20z80-V101

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

IC sạc bq25060 LiIon

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

3
Tôi nghĩ rằng để có được một câu trả lời thẳng thắn, bạn cần phải hỏi cụ thể điều này của một công ty pin FAE. Sau đó, đừng coi câu trả lời ban đầu của anh ấy là có ý nghĩa gì, và nhấn mạnh vào một hộp thoại thích hợp với các kỹ sư tại nhà máy. Có rất nhiều thông số kỹ thuật mà các công ty pin có hơn những gì họ chắt lọc vào datasheets. Tôi biết điều đó bởi vì tôi đã thấy một số trong số đó từ một công ty pin LiFePo4. Nếu bạn là một khách hàng lớn, bạn có thể nhận được tất cả các loại dữ liệu thú vị. Tôi mong đợi TI đã liên hệ chặt chẽ với các kỹ sư pin khi thiết kế chip này. Có thể không áp dụng cho tất cả các thương hiệu pin.
Olin Lathrop

1
Tôi nghĩ rằng giả định của bạn rằng các chất hóa học Lithium polymer và Lithium Ferpy Phosphate hoạt động giống nhau là sai. Cách duy nhất để biết chắc chắn là hỏi các kỹ sư pin, mặc dù. Có lẽ bạn có thể tự làm một số thí nghiệm; lấy một vài que LiFePO4 và áp dụng thuật toán sạc này cho chúng qua một số chu kỳ và xem điều gì xảy ra? (trong môi trường phòng thí nghiệm an toàn không có gì dễ cháy gần đó :-)
Jon Watte

2

Tôi đã phát hiện ra một số "điểm dữ liệu" liên quan. Không ai cho thấy chắc chắn rằng đây là một phương thức tính phí được chấp nhận rộng rãi với LiFePO4, nhưng các dấu hiệu cho thấy có lẽ là như vậy, với một số "cảnh báo" nhất định. Mức độ chấp nhận sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mức độ quá điện áp, trạng thái sạc, tốc độ sạc, thời gian giữ ở mức quá điện áp, cấu tạo pin cụ thể và hơn thế nữa. Tôi sẽ thêm vào những điều sau đây khi tôi tìm hiểu thêm.


(1) A123 là một trong những nhà sản xuất pin LiFePO4 hàng đầu. Khủng hoảng tài chính lớn gần đây của họ là do sự hiểu lầm về công nghệ mà do các vấn đề kỹ thuật dẫn đến việc thu hồi sản phẩm rất tốn kém. Những điều tương tự đã xảy ra với Sony hàng đầu trong sản xuất pin LiIon của họ - nhưng Sony có 'túi sâu hơn nhiều'.

Những điều sau đây đặc biệt liên quan đến các sản phẩm A123 và có lẽ chỉ liên quan đến một tập hợp con trong số đó. Mở rộng phương pháp này cho các thương hiệu khác có nguy cơ của người dùng:

Bộ phận Enerland của A123 đã sản xuất một tài liệu có tên "Hoạt động đúng của bộ phát triển A123 Racing NanoPhosphate". Điều này liên quan đến một tế bào LiFePO4 2300 mAh A123 26660 (26mm dia x 66,5mm).

Họ sử dụng sạc CC CV để "sạc bình thường" và sạc không có CV miễn phí để sạc nhanh.
Sạc bình thường là 3A (khoảng 1.333C) đến 3.6V, giữ ở 3.6V cho đến khi I_bat giảm xuống 0,05 IChg và sau đó nổi ở 3,45V.

Tuy nhiên, phương pháp sạc nhanh của họ là:

Sạc tại Imax cho đến khi đạt Vmax.
Giữ ở Vmax cho đến khi đạt được T_fast_charge.
Công suất là 90> = 96% SOC.
VÀ - trống cuộn - Vmax = 4.2V - wow.

Họ nói rằng thời gian sạc nhanh là 15 phút!
Lưu ý rằng điều này chỉ đạt được tại Imax, cao hơn đáng kể so với Ichg bình thường.
Vì vậy, để thực hiện hành động này cho một ô đã cho, bạn cần xác định mức sạc cao hơn dòng điện thông thường, cao hơn điện áp sạc tối đa thông thường và giới hạn thời gian để giữ ô ở mức điện áp tối đa.

Ở trên không giống với những gì TI IC đang làm - điểm chung chính là cao hơn điện áp điểm cuối thông thường. Đối với IC bq25070, dòng điện là dòng sạc tiêu chuẩn, Vmax được nâng lên và thời gian giữ tại Vmax bằng không

Tôi chưa tìm thấy bất kỳ dấu hiệu nào về ảnh hưởng đến vòng đời của phương pháp sạc nhanh này.

(2) Theo dõi ...


Tiền thưởng Goldmine:

Tải xuống A123 - vừa được phát hiện.
Chưa khám phá.
Nhìn chịu trách nhiệm là rất hữu ích.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.