TI的LiFePO4无CV快速充电方法会缩短电池寿命吗?


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TI声称您可以像往常一样通过CC(恒定电流)充电给LiFePO4电池充电,但是充电电压要比通常的电压高(例如,对于LiFePO4,可以是3.7V而不是通常的3.6V),然后通过无中间CV逐步过渡到较低的浮动电压模式。

他们的bq25070 IC实现了bq25070数据表中所述的方法。

这与我见过的所有其他建议,IC规格和充电器电路背道而驰。

在Vcv <= 3.6V的情况下执行此操作就足够了-带有或不带有CV级。根本的原因是额外的电压和无CV模式。所有其他来源的暗示或声明是,即使对于LiFePO4而言,超过正常的3.6V Vmax(即使是很小的量)也可能会造成损坏或致命。

TI完全不负责任地发疯了,还是这是一种为磷酸铁锂电池充电的绝佳新方法?


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嗯 我以前没有那个TI IC,也从未听说过这种充电方法。我为您可能听说过的一家大公司设计了备用电池控制器,他们一直与A123的电池工程师保持联系。电压上限不是一成不变的,而是长寿的权衡。他们为此有图表。但是,他们(A123)基本上建议采用最大电压或电流方案,以较低者为准。这是在脱离真正的低压区域之后。我们在最大电压上有一定的灵活性,可以在使用寿命上进行权衡。
奥林·拉斯洛普

Answers:


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到目前为止,我的答案是,我不知道,但是TI通常是非常扎实的人,他们往往不会四处走动以制造走在黑暗面的IC-因为这对我而言具有重大的适用性,而我在哪里具有直接潜在的相关性,这需要进一步调查。

以下是我的旅程起点-更多的是问题描述和参数调查,而不是正确的答案。我本来打算将所有这些都发布为问题的一部分,但是我决定最好把它归为答案。

我后来才意识到,我的漂移中混入了一些LiFePO4和LiIon电压。我会再整理一下,但我希望对任何有兴趣的人都足够清楚。


简介: TI声称您可以通过CC充电到比平时更高的电压(例如,对于LiFePO4来说是3.7V而不是通常的3.6V)对LiFePO4电池充电,然后在没有中间CV模式的情况下逐步过渡到较低的浮置电压。逻辑上这也可能适用于LiIon,这是合乎逻辑的,但TI不提供以这种方式工作的LiIon IC。

这与我见过的所有其他建议,IC规格和充电器电路背道而驰。

在Vcv <= 3.6V的情况下执行此操作就足够了-带有或不带有CV阶段。根本的原因是额外的电压和无CV模式。来自所有其他来源的暗示或陈述是,对于锂离子而言,超出正常的Vmax(4.2V)或对于LiFePO4超出正常的3.6V甚至会造成伤害或致命。

TI有许多用于LiIon的充电器IC,具有相似的规格,引脚排列和目标用途。他们只有一些适用于LiFePO4。
LiIon / LiPo专用充电器中没有一个使用此方法。
它们可能取决于LiFePO4中的橄榄石基质,使其具有坚固性(并偶然降低了能量密度),以提供足够的保护,以防止这种方法的过度使用。

常规的锂化学充电方法是在CC(恒定电流)充电直至达到Vmax,然后将电池保持在Vmax,同时
在电池化学控制下以几乎不降低的方式降低电流,直到达到Imax的某个目标百分比到达了。

TI方法声明(在需要时使用经过修改的LiIon规范)

  • 1小时充电100%
  • 相比于3.6 V时为85%
  • 电池总容量增加15%
  • 或相对于3.6V(100/85%=〜1.18)多约18%的容量

损伤?

  • 一小时内能产生100%吗?
  • 它会损坏电池吗?

请参阅最后的“电池大学警告”。


TI的“主张”是可能的“最艰巨”形式-不仅在纸上,而且在电池控制IC的硅中。BQ 25070,此处的数据表:http : //www.ti.com/lit/ds/symlink/bq25070.pdf

在其2011年7月的数据表中说:

  • LiFePO4充电算法消除了通常在锂离子电池充电周期中存在的恒定电压模式控制。

  • 取而代之的是,将电池快速充电至过充电电压,然后放松至较低的浮动充电电压阈值。

取消恒定电压控制可显着减少充电时间。

在充电周期内,如果超过内部温度阈值,则内部控制环路会监控IC结温度并降低充电电流。

充电器功率级和充电电流检测功能完全集成。充电器功能具有高精度的电流和电压调节环路,以及充电状态显示。


他们生气了吗?

该表基于电池大学的表2,网址http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_lithium_ion_batteries

这是用于LiIon而非LiFePO4。Vmax通常为4.2V时,电压更高,而LiFePO4的电压为3.6V。我希望并期望这些通用原理足够相似,以使其有用。在适当的时候缩小到LiFePO4电压。

BU列为原始列。我添加了标题为RMc的列。我添加了4.3、4.4、4.5 V的行。

他们的桌子上说

  • 如果您以恒定电流充电直到达到电压Vcv

  • 然后,达到第2列中满容量的百分比。(CC末尾的上限百分比)

  • 然后,如果将电压保持在Vcv,直到Ibat下降到5%(如果Icc)(通常,如果C / 1 = C / 20,则为5%)

  • 然后将达到第4列的容量。(上限坐满)

  • 他们说以分钟为单位的总充电时间在第3列中

我的添加内容并不过分深刻,并做了一些可能无效的假设。

5分钟CC:我假设在初始CC模式下,容量随时间线性增加。对于当前容量,这可能非常接近真实,并且由于在早期阶段Vcg相对恒定,因此对于能量容量也可能是适当的假设。

6 CV时间= 3-5。

  1. CV中的平均速率=(100-第2列)/((第3-第5列)/ 60)这只是让我感觉到需要多少后CC模式平衡。如果没有后CC CV模式,则它必须为零,并且实际上在Vcv = 4.2V时已降至CC速率的&%。

TI为Vovchg使用3.7V(而不是常规的3.6V)进行魔术时,表的外推似乎表明LiIon呼叫大约需要4.5V,LiFePO4电池大约需要3.8V。

但是,可能会在3.6V / 4.2V以上刚开始发生重大变化,而与终止于CC速率的CC速率相比,额外的0.1V就是将速率提高了(100 -85)/ 55 = 28% 4.2V。

为此,Vbat上升0.1V时需要发生15%的电荷,这大约发生在9分钟内(60-col5.4.2V行输入),因此增量充电率是15%/(9/60)hr = 15 %/ 15%= 100%= C / 1比率-必须如此。[发生这种“巧合”是因为,当剩余一小时的15%时,仍有15%的容量需要供应。

我已经在4.3V行的表中添加了TI的崩溃充电方法。

更好的表格:

在此处输入图片说明

来自以上引用页面的Battery University警告和评论:

很好-您“仅”损失了15%的面板容量,比原先的容量少了约18%

一些低成本的充电器可能会使用简化的“充电并运行”方法,该方法可在一个小时或更短的时间内为锂离子电池充电,而无需进行第二阶段的饱和充电。当电池在阶段1达到电压阈值时,将显示“就绪”。由于此时的充电状态(SoC)仅为大约85%,因此用户可能会抱怨运行时间短,却不知道应该归咎于充电器。由于这个原因,许多保修电池被更换了,这种现象在蜂窝行业尤为普遍。

这更值得关注

锂离子不能吸收过充电,当充满电时,必须切断充电电流。

连续trick流充电会导致金属锂电镀,这可能会损害安全性。

为了最大程度地减少压力,请尽可能短地将锂离子电池的峰值电压保持在4.20V /电池。

TI bq25070使电池以3.5V的电压浮动-低于“安全”范围-即非常安全,以至于随着时间的流逝会稍微失去容量。

充电终止后,电池电压开始下降,从而减轻了电压应力。随着时间的流逝,开路电压将稳定在3.60至3.90V /电池之间。请注意,接收到完全饱和电荷的锂离子电池将保持比在没有饱和电荷的情况下快速充电并终止于电压阈值的电压更长的电压。


有关:

bq25070数据表

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

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

bq20z80-V101“气压计”

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

bq25060锂离子充电器IC

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

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我想得到一个直接的答案,您需要具体询问电池公司FAE。然后,不要以他的最初答案有任何意义,而是坚持与工厂工程师进行适当的对话。电池公司拥有的规格要比他们提炼到数据表中的规格更多。我知道这是因为我已经从一家LiFePo4电池公司看到了其中的一些。如果您是大型客户,则可以获得各种有趣的数据。我希望TI在设计此芯片时与电池工程师保持密切联系。可能不适用于所有电池品牌。
奥林·拉斯罗普

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我认为您关于锂聚合物和磷酸亚铁化学性质相同的假设是错误的。不过,唯一可以肯定的方法是询问电池工程师。也许您可以自己做一些实验;取几根LiFePO4,并在一定数量的循环中对其应用该充电算法,看看会发生什么?(在安全的实验室环境中,附近没有可燃物:-)
乔恩·瓦特

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我发现了许多相关的“数据点”。没有人能确定地证明这是LiFePO4的一种普遍接受的充电方法,但有迹象表明它可能带有某些“凹穴”。可接受程度将取决于许多因素,例如过电压程度,充电状态,充电速率,过电压保持时间,特定的电池构造等。当我了解更多信息时,我将添加以下内容。


(1)A123是LiFePO4电池的主要生产商之一。他们最近的主要财务困境不是由于对技术的误解,而是由于工程问题导致了昂贵的产品召回。索尼在其锂离子电池制造领域中也曾发生过类似的事情-但索尼“财力雄厚”。

以下内容专门涉及A123产品,可能仅涉及其中的一部分。将此方法扩展到其他品牌的风险由用户承担:

A123的Enerland部门制作了一份题为“ A123 Racing NanoPhosphate Developer kit的正确操作”的讲义。这涉及A123 26660(直径26mm x长66.5mm)LiFePO4 2300 mAh电池。

他们使用CC CV充电进行“正常充电”,并使用CV无碰撞充电进行快速充电。
正常充电为3A(约1.333C)至3.6V,保持在3.6V,直到I_bat降至0.05 IChg,然后以3.45V浮动。

但是,他们的快速充电方法是:

以Imax充电直到达到Vmax。
保持在Vmax直到达到T_fast_charge。
容量为90> = 96%SOC。
AND-鼓声-Vmax = 4.2V-哇。

他们说快速充电时间是15分钟!
注意,只有在Imax高于正常Ichg时才能实现这一点。
因此,要对给定的电池执行此操作,您需要定义一个高于通常的充电电流,高于通常的最大充电电压和一个将电池保持在最大电压的时间限制。

以上内容与TI IC的工作方式不同-主要的共同点是高于正常的端点电压。对于bq25070 IC,电流为标准充电电流,Vmax升高且Vmax的保持时间为零

我还没有发现任何迹象表明这种快速充电方法会对循环寿命产生影响。

(2)遵循...


奖励金矿:

A123下载 -刚刚发现。
尚未探索。
看起来很有用。

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