hirdetés

Akkumulátor Akadémia 1. Hogyan töltsük akkumulátorainkat?

Molnár Sándor - 2007. május 9. | 13:50

Olvasóink több fórumon is kérdeztek minket a telefonok - és más készülékek - akkumulátorainak töltésével, a töltés szabályaival kapcsolatban. Nagyon jó, szakmailag megalapozott írásra akadtunk, mely tudományosan magyarázza, mit-hogyan tegyünk. A kapcsolódó weblapon mindent megtudhatunk az akkumulátorok "lelki világáról", az élettartam növeléséről, a töltőkről és még sok mindenről. Angolul és/vagy németül tudóknak mindenképpen ajánljuk az oldal gyakori böngészését!

Szponzorált hirdetések

Olvasóink több fórumon is kérdeztek minket a telefonok - és más készülékek - akkumulátorainak töltésével, a töltés szabályaival kapcsolatban. Nagyon jó, szakmailag megalapozott írásra akadtunk, mely tudományosan magyarázza, mit-hogyan tegyünk. A kapcsolódó weblapon mindent megtudhatunk az akkumulátorok "lelki világáról", az élettartam növelésérõl, a töltõkrõl és még sok mindenrõl. Angolul és/vagy németül tudóknak mindenképpen ajánljuk az oldal gyakori böngészését!

Olvasóink tájékozódását megkönnyítendõ, több részletben lefordítjuk a tudnivalókat. Íme az elsõ adag, az egyre több készülékben használt, de kevéssé ismert lítium-ion akkumulátorokról:

liion1.jpg

liion2.jpg

Lítium-ion akkumulátorok töltése

Egyetlen módszer van a lítium-bázisú akkumulátorok töltésére. Az úgynevezett "csoda-töltõk", melyek az akkumulátorok feljavítását illetve élettartamuk megnövelését ígérik, a lítium-kémiában nem léteznek, ahogyan a szuper gyorstöltõk sem. A lítiom-ion akkumulátort elõállítók használati utasításai határozottak, szigorúak, a töltést ezek szerint kell végezni. A lítium-ion nagyon tiszta technológia, így semmi szükség nincs az úgynevezett "formázásra", amit a korábban használatos nikkel-bázisú akkumulátoroknál végre kellett hajtanunk. Az elsõ töltés semmiben nem külömbözik az ötödiktõl, vagy akár az ötvenediktõl. A forgalmazók azt tanácsolják, hogy elsõ alkalommal töltsük az akkumulátort 8 órán át, de ez a tévhit még a nikkeles idõkbõl maradt fenn. A töltõ 3-4 óra után automatikusan kikapcsol...

A legtöbb cellát 4,2 Volttal kell tölteni, +- 0,05 Volt ingadozást tolerálnak. Ha 4,1 Volttal töltünk, az csökkenti a kapacitást, de 10%-kal növeli az élettartamot. Az újabb cellák már 4,2 Volttal való töltés esetén is jó élettartammal bírnak. Az ábra a lítium-ion cella viselkedését mutatja a töltés folyamán:

elettartam.jpg

Folyamatos vonallal a cellákra vezetett feszültséget ábrázolták, míg a szaggatott vonal az aktuális töltést mutatja. Az ábrán látszik, hogy a cellákat elõször nagy töltõárammal és viszonylag gyorsan emelkedõ feszültséggel töltik (ez a töltés elsõ órája), majd a feszültség szintentartása, illetve kismértékű emelése mellett, de egyre kevesebb bevezetett árammal töltik (ez a maradék 2-3 órában jellemzõ).

A legtöbb töltõnél a töltési idõ 3-4 óra. A kisebb akkumulátorokat, melyeket a mobiltelefonokban használnak 1 C-vel töltik, míg például a laptopokban használt akkumulátorokat 0,8 C-vel. (A C egy töltés/merítési arányszám, 1000 mAh-ás akkumulátor esetén az 1C 1000 mA-t jelent, tehát 1 C-vel töltve egy akkumulátor alig több, mint 1 óra alatt töltõdik fel, míg 1C-vel ugyanez az akkumulátor pontosan egy óra alatt merül le.)


Az akkumulátor 99,9%-ra töltõdik fel, a töltés alatt nem melegszik. A teljes töltést a töltõáram folyamatos csökkentése mellett érik el. A töltés mértékének növelése nem nagyon befolyásolja a teljes feltöltéshez szükséges idõt, ezt az ábra is mutatja. A feszültség maximumának eléréséig az akkumulátor megkapja a töltés nagyrészét, a maximum töltöttség elérése lassú folyamat.
Bizonyos gyorstöltõknél azt ígérik, hogy a lítium-ion akkumulátort 1 óra alatt feltöltik. Ilyenkor az történik, hogy az akkumulátor-töltõ elérve a maximum feszültséget "kész" állapotot jelez, valójában a töltöttség ilyenkor az elérhetõ 70%-a csak. A maradék 30% nagyjából kétszer ennyi ideig tart.

A csepptöltést a lítium-ion akkumulátorok nem tolerálják, mert nem tűrik a túltöltést. Ha mégis töltõn hagyjuk az akkumulátort, és a töltõ 4,05 Volt/cellával tölti, az lítium-darabkák leválását eredményezheti, ami instabilitáshoz vezet, és ez veszélyes. Ezzel szemben ajánlatos az ábrán is bemutatott töltési forma használata, ami az utolsó szakaszban az akkumulátor kis mértékű önkisülését is kompenzálja. A teljes töltést javasolt 20 naponta végrehajtani. Mi történik, ha figyelmetlenségbõl mégis túltöltjük az akkumulátort? A lítium-ion rendszert úgy tervezték, hogy tökéletesen működjön alacsony töltöttségi szint mellett is, de nem bírja a túltöltést. Ha mégis 4,3 Volt/cellával töltjük, az anódon lítium-darabkák csapódnak ki, a katód oxigént bocsát ki. Ez az akkumuláor olyan mértékű melegedéséhez vezethet, melynek eredményeképpen ki is gyulladhat.

Tehát fokozott figyelmet kell fordítsunk mind a túltöltés, mind a csepptöltés elkerülésére. A kereskedelmi forgalomban kapható akkumulátorokba védelmi áramköröket építenek, melyek maximalizálják a töltési feszültséget 4,3 Volt/cella határértéken, emellett hõérzékelõket is építenek be, melyek leválasztják az akkumulátort a töltõrõl, ha hõmérséklete eléri a 90 °C-t. Emellett mechanikai érzékelõket is tartalmaznak, melyek biztonságos nyomás alatt tartják az akkumulátorok belsejét. Ez alól kivételek azok a kisméretú akkumulátorok, amelyek egy, vagy két kisebb cellából állnak.

Mivel a túlmerítést is meg kell akadályozni, a beépített áramkör akkor is leold, ha a terheletlen feszültség kevesebb, mint 2,5 Volt/cella. Ilyen értékeknél már olyan mértékben kisült az akkumulátor, amirõl hagyományos töltõvel már nem hozható vissza. Vannak biztonsági megoldások a túlmerülés megelõzésére, például elektromosan szét kell választani a cellákat ha a cellafeszültség a 2,7-3,0 Volt/cella alá csökken. Az akkumulátor gyártók általában 40%-os töltöttségi szinttel bocsátják ki a termékeiket, azért, hogy megakadályozzák az önkisülés miatti túlmerülést. A fejlettebb akkumulátorokban van egy ébresztõ áramkör, ami csak akkor engedi az akkumulátor töltését, ha az az elõírásoknak megfelelõ módon történik.

Minden megelõzõ intézkedés ellenére a túlmerítés és a túltöltés mégis elõfordul. A fejlett akkumulátor töltõknek van rásegítõ funkciója, amivel képesek gyengéden feléleszteni az túlmerült cellákat, ezután teljes töltés-elemzést, regenerálást hajtanak végre. Ha a cellák mégis néhány napra 1,5 Volt/cella alá kerülnek az újratöltés szinte lehetetlenné válik. Ilyenkor rövidzárlat keletkezik a cellák belsejében, melytõl instabillá válnak. Ha mégis megkíséreljük a töltést az akkumulátor túlmelegszik, ami veszélyeztei a biztonságot.

Az akkumulátor szakértõk egyetértenek abban, hogy a lítium-ion akkumulátorok töltése egyszerűbb, mint a nikkel alapú rokonaiké. Azzal együtt, hogy a feszültségingadozást nem tolerálják, a töltési folyamat jobban áttekinthetõ. Mégha a teljes töltési folyamatot figyelemmel is kell kísérni, ez sokkal egyszerűbb feladat, mint a nikkel-fém-hidrid termékek bonyolult kémiai folyamatainak kezelése. A töltõáram megválasztása és változtatása nem túl bonyolult, alacsony töltõáram is feltöltheti az akkumulátort, legfeljebb hosszabb idõ alatt. A csepptöltés és a teljes töltés mellõzése egyszerűbbé teszi a töltõket.

A lítium-ion-polimer akkumulátorok töltése nagyban hasonlít a lítium-ionoséhoz. Az akkumulátorban zselés elektrolit van, ezzel javítják a vezetõképességet. Legtöbb esetben a töltõ is ugyanaz.

A lítium-ion akkumulátorok elõkészítése a használatra:

A nikkel akkumulátoroktól eltérõen a lítium-ion akkumulátorok nem igényelnek teljes töltés-kisütési ciklusokat. A formázás is nagyban eltér, hiszen az akkumulátor maximum kapacitása a használatbavételtõl kezdve elérhetõ. A teljes kisütés nem javítja az akkumulátor kapacítását, a töltési ciklus betartásával maximum az akkumulátor kiszámíthatóságát tudjuk helyreállítani.

A töltöttségi állapot kijelzése

A terhelés nélküli feszültség értéke tájékoztatást adhat az akkumulátor várható kimerülésének idejérõl lítium-, alkáli- (alkaline) és ólom-alapú akkumulátorok esetében, de ez a nikkeles akkumulátoroknál nem használható módszer. A lítium-ion akkumulátor esetében a 3,8 Volt/cella feszültség a töltöttség 50%-os voltát feltételezi. Persze a feszültség mérése önmagában nem ad tájékoztató adatot, hiszen gyártóktól is függ az akkumulátor viselkedése, ami egy bonyolult elektrokémiai folyamat eredménye. A hõmérséklet változása is adhat téjékoztató adatot a töltöttségrõl, azaz minél magasabb a hõmérséklet, annál kisebb a töltöttség.

Tanácsok az akkumulátor élettartamának növelésére

  • Csökkenteni kell azt a periódust, amikor az akkumulátor 4,20 Volt/cella feszültséget kap. Az elnyújtott magas feszültségű töltés elõsegíti a korróziót, fõleg magasabb hõmérsékleten.
  • 3,92 Volt/cella a legjobb a cobalt-alapú lítium-ion akkumulátoroknak. Az ezen a feszültségen töltött akkumulátorok élettartama nagyjából duplára növekszik. Negatívum a kisebb kapacitás.
  • A lítium-ion akkumulátorok névleges töltõáramát ajánlatos alacsonyan tartani ( 0,5 C körül). Az alacsonyan tartott töltõáram azt eredményezi, hogy a 4,2 Volt/cella tartományban kevesebb idõt tölt az akkumulátor, a töltési idõhöz ez nem tesz sokat hozzá, hiszen a töltési idõ nagy része az ezen kívül lévõ tartományba esik.

Ezeket az alapelveket az akkumulátorhoz, illetve a készülékhez kapott automata töltõk betartják.

Folytatása következik...

Szponzorált hirdetések

- cikk vége -

Hozzászólások a(z) "Akkumulátor Akadémia 1. Hogyan töltsük akkumulátorainkat?" című cikkhez


hirdetés
hirdetés


hirdetés

Legfrissebb hírek a címlapról