Obnova lithium-iontové baterie

Přes všechny výhody Li-ion baterií mají stále slabá místa. V první řadě je to citlivost na přebití a hluboké vybití. Deska BMS chrání baterie před takovými podmínkami: při napětí nad 4,2 V na 1 článek odpojí baterii od nabíječky a při poklesu pod 2,5 V ji odpojí od zátěže.

Vybité baterie potřebují dobít a čím dříve k tomu dojde, tím lépe. Pokud jsou mrtvé Li-ion články skladovány po dlouhou dobu bez dobíjení, jejich napětí se kriticky sníží v důsledku samovybíjení. Úroveň samovybíjení lithiových baterií je nízká – asi 5% za měsíc, takže několik dní bez nabíjení pro ně není kritických. Ale pokud je skladován po delší dobu s nízkou úrovní nabití, může být napětí nižší než 2 V na článek.

Při takto hlubokém vybití dochází k nevratným chemickým změnám ve struktuře baterií a ochranná deska z bezpečnostních důvodů neumožňuje nabíjení baterie. Takové baterie nelze obnovit a musí být zlikvidovány nebo odeslány k recyklaci.

V jakých případech je možné baterii obnovit?

Zotavení lithium-iontové baterie a baterie je možné ve 3 případech:

1. Pokud jsou vybity na úroveň ≈2,5 V na prvek a ochranná deska je zablokována. Baterii můžete zkusit nabít „push“ – primární nabití až 3,1 V. Pokud je ale vybití hlubší než 2 V na 1 článek, je na obnovu Li-ion baterií pozdě.
2. Pokud se lithiová baterie vybije za studena. Při záporných teplotách se tok chemických procesů zpomaluje, takže kapacita baterie je dočasně snížena, jsou pozorovány poklesy napětí a klesá proudový výstup. Snižuje se také životnost baterie – baterie se rychle vybíjí a zdá se být vadná. Když se ale dostane do komfortních teplotních podmínek a postupně se zahřeje na teploty nad nulou, opět se zprovozní.
3. Pokud baterie selhala a ještě nevyčerpala svou životnost (≈1000 cyklů). Možná obsahoval prvky s různým stupněm výkonu a některé z nich se staly nepoužitelnými. V tomto případě, abyste obnovili kapacitu lithium-iontové baterie, musíte vyměnit „slabé články“. K tomu jsou měřeny provozní parametry každého článku a vadné prvky jsou nahrazeny novými.

<img src=”https://virtustec.ru/image/catalog/novaya/defektivnieakkum.png” />Kdy není zotavení možné?

Pokud jsou baterie staré, mají již vybitou životnost, jsou oteklé, vykazují známky poškození nebo jiné závady, nebudou obnoveny. Pokud je prvek rozbitý nebo zkratovaný, jeho obnova je také nemožná a v případě vnitřního zkratu je to také nebezpečné.

I při přísných podmínkách skladování podléhají Li-ion baterie „stárnutí“. Postupně podléhají chemické degradaci – pomalý tok proudu, dendritický růst a postupné snižování počáteční kapacitní rezervy – až o 5 % ročně. Pokud jsou baterie používány v drsných podmínkách, v horku nebo chladu, s častými vybíjeními na nulu a rychlým dobíjením vysokými proudy, urychluje se jejich přirozené opotřebení.

Jak funguje ochranná deska?

Řídicí jednotka nebo ochranná deska je speciální elektronický obvod, který zabraňuje přebití a kritickému vybití baterie. Typicky se jedná o 2prahový komparátor DW01-P s dvojicí výkonných MOSFET tranzistorů. Takovými obvody jsou vybaveny lithiové baterie všech tvarů a velikostí.

Jakmile napětí klesne pod nastavenou minimální prahovou hodnotu (2,4 nebo 2,5 V), komparátor uzavře tranzistor a odpojí baterii od zátěže. Protože 2. tranzistor zůstává otevřený, lze baterii nabíjet. Ale „chytré“ nabíječky často odmítají nabíjet takové baterie, protože tento proces považují za nebezpečný.

Jakmile napětí překročí spodní práh, otevře se i 1. tranzistor. Když napětí dosáhne horní prahové hodnoty 4,2 V, komparátor uzavře 2. tranzistor, čímž zabrání přebití baterie. Některé ochranné desky mají navíc vstup s připojeným teplotním čidlem. Pokud se prvek zahřeje na nastavenou mez (42–45 ° C), mikroobvod uzavře tranzistory a otevře je pouze tehdy, když se teplota vrátí k normálu.