شارژ باتری لیتیومی با شارژر اسید سرب: خطرات

وقتی صحبت از آن می شودشارژ باتری لیتیومی، ایمنی اولویت اول است. بسیاری از کاربران که به دنبال راحتی یا صرفه جویی در هزینه هستند، اغلب می پرسند:آیا می توانم باتری لیتیومی را با شارژر سرب-اسید شارژ کنم؟"

پاسخ یک نه قطعی است.در حالی که هر دو ممکن است مانند منبع تغذیه استاندارد به نظر برسند، الگوریتم‌های مورد نیاز برای شارژ باتری لیتیومی اساساً با الگوریتم‌های مورد استفاده در شیمی اسید سرب متفاوت است. استفاده از تجهیزات نامناسب نه تنها طول عمر باتری شما را کوتاه می کند، بلکه می تواند خطرات جدی آتش سوزی را نیز ایجاد کند.

برای اطمینان از ایمنی-چه از لیتیوم استاندارد- یا خاص استفاده کنیدباتری LiFePO4شارژ کردن-درک این شکاف های فنی بسیار مهم است. این راهنما به بررسی چرایی آن می پردازدسرب{0}}شارژرهای اسیدبرای باتری های لیتیومی کشنده هستند و به شما کمک می کنند راه حل مناسب شارژ را برای سیستم خود انتخاب کنید.

آیا می توان باتری لیتیومی را با شارژر سرب اسید شارژ کرد؟

انجام این کار مطلقاً توصیه نمی شود-بسیار خطرناک است!

اگرچه در برخی شرایط اضطراری ممکن است یک شارژر سرب{0}}اسید ظاهر شودباتری لیتیومی را شارژ کنید،الگوریتم های شارژو اصول فنی اساسی این دو کاملاً متفاوت است. با استفاده از aبنابراین، شارژر سرب-اسید باتری لیتیومی می‌تواند منجر به عواقب جدی شود.

1. عدم تطابق حالت شارژ (الگوریتم).

• باتری های لیتیومی:از پروفایل شارژ CC/CV (جریان ثابت / ولتاژ ثابت) استفاده کنید. هنگامی که باتری به ولتاژ از پیش تعیین شده رسید، جریان شارژ به سرعت کاهش می یابد و سپس برای محافظت از باتری متوقف می شود.
• باتری‌های سرب-اسید:شارژ به چند مرحله تقسیم می شود. خطرناک ترین بخش این است که شارژرهای سرب{1}}اسید معمولاً دارای مرحله "شارژ شناور" هستند. باتری‌های سرب{3}}اسیدی برای حفظ ولتاژ به جریان کم پیوسته نیاز دارند، اما باتری‌های لیتیومی نمی‌توانند این تنش ثابت را تحمل کنند، که می‌تواند منجر به شارژ بیش از حد سلول و آسیب شود.

2. مرگبار "حالت گوگرد زدایی"

این خطرناک ترین جنبه است. بسیاری از شارژرهای اسید سرب{1} مدرن مجهز به عملکرد گوگرد زدایی پالسی هستند که برای بازیابی باتری‌های سرب{5}اسید،-پالس‌های ولتاژ بالا (گاهی تا 15 تا 16 ولت یا بیشتر) ارسال می‌کند.

• این پالس‌های ولتاژ بالا می‌توانند فوراً از مدار حفاظتی BMS (سیستم مدیریت باتری) باتری لیتیومی عبور کنند و باعث سوختن قطعات الکترونیکی و رها کردن باتری بدون هیچ گونه عملکرد محافظتی شوند.

3. خطر فرار حرارتی (خطر ایمنی جدی)

از آنجایی که یک شارژر سربی{0}}اسید پس از شارژ کامل باتری لیتیومی به طور کامل خاموش نمی شود (در حالی که منتظر ورود به مرحله شارژ شناور است)، باتری برای مدت طولانی تحت ولتاژ بالا باقی می ماند. این می تواند باعث تشکیل دندریت لیتیوم در داخل باتری شود و در موارد شدید ممکن است باعث فرار حرارتی شود که به طور بالقوه منجر به آتش سوزی یا حتی انفجار می شود.

خلاصه و توصیه:

• همیشه از شارژر اختصاصی استفاده کنید:باتری های لیتیومی (مانند LiFePO4 یا لیتیوم سه تایی) باید با شارژری که به طور خاص برای شیمی لیتیوم طراحی شده شارژ شوند.
• بررسی رتبه های ولتاژ:حتی هنگام استفاده از شارژر لیتیومی، مطمئن شوید که ولتاژ شارژر دقیقاً با بسته باتری مطابقت دارد (مثلاً 12 ولت، 24 ولت، 36 ولت یا 48 ولت).

نکات:در برخی از پلتفرم‌ها، ممکن است همچنان برخی محصولات باتری سرب{0}اسیدی را مشاهده کنید که با عنوان "سازگار با باتری های لیتیومی" با این حال، این ادعا درست نیست.

باتری‌های سرب-اسید و لیتیوم اساساً در الگوریتم‌های شارژ، محدوده ولتاژ و استراتژی‌های حفاظتی متفاوت هستند. مخلوط کردن مستقیم آنها می تواند به راحتیمنجر به عدم تطابق پارامترهای شارژ می شود. چنین استفاده نادرستی یکی از دلایل اصلی قدیمی شدن یا از کار افتادن بسیاری از باتری های لیتیومی است!

CC/CV در مقابل چند مرحله-: درک الگوریتم‌های شارژ

CC/CV به طور خاص برای باتری‌های لیتیومی طراحی شده است، در حالی که شارژ چند مرحله‌ای برای باتری‌های سرب-اسید در نظر گرفته شده است.

اختلاط این دو مانند اتصال کامپیوتری است که به تنظیم دقیق ولتاژ نیاز دارد به یک منبع برق ناپایدار-ولتاژ بالا-این یک دستور العمل برای فاجعه است.

الگوریتم شارژ باتری لیتیومی: CC/CV (جریان ثابت / ولتاژ ثابت)

باتری های لیتیومی بسیار حساس هستند و نیاز به یک فرآیند شارژ بسیار دقیق دارند.

• مرحله CC (جریان ثابت):هنگامی که وضعیت شارژ باتری کم است، شارژر جریان ثابتی را ارسال می کند. در طول این مرحله، ولتاژ به تدریج افزایش می‌یابد-مانند پر کردن سریع یک سطل خالی با آب.
• مرحله CV (ولتاژ ثابت):هنگامی که ولتاژ باتری به حد بالایی خود می رسد (مثلاً 4.2 ولت در هر سلول)، شارژر افزایش ولتاژ را متوقف می کند و در عوض یک ولتاژ ثابت را حفظ می کند، در حالی که جریان شارژ به آرامی کاهش می یابد. هنگامی که جریان نزدیک به صفر کاهش می یابد، شارژ به طور کامل متوقف می شود.
• نکته کلیدی:پس از شارژ کامل باتری لیتیومی، باید از شارژ بیشتر جدا شود. اعمال ولتاژ مداوم مجاز نیست.

سرب-الگوریتم شارژ باتری اسیدی: شارژ چند مرحله ای-

باتری‌های سرب-اسید نسبتاً مقاوم هستند، اما از تخلیه{1} خود رنج می‌برند، به همین دلیل است که فرآیند شارژ پیچیده‌تر و چند مرحله‌ای برای تعمیر و نگهداری مورد نیاز است.

مرحله 1: انبوه (-شارژ فعلی بالا)

مشابه مرحله CC، این فاز باتری را تا حدود 80 درصد ظرفیت شارژ می کند.

مرحله 2: جذب

در مقایسه با مرحله CV، این مرحله به تدریج ظرفیت باقیمانده را افزایش می دهد.

مرحله 3: شناور - منبع خطر

این تفاوت کلیدی است. پس از شارژ شدن کامل باتری سرب{1}}، شارژر خاموش نمی شود. در عوض، ولتاژ کمتری را حفظ می کند و به تامین برق ادامه می دهد. این به عنوان شارژ شناور شناخته می شود که برای جبران خود{4}}تخلیه طبیعی باتری های سرب-اسید استفاده می شود.

مرحله 4: یکسان سازی (تعادل / گوگرد زدایی) - خطر مرگبار

برخی از شارژرها به‌طور دوره‌ای پالس‌های ولتاژ{0} بالا را برای حذف تجمع سولفات روی صفحات باتری اعمال می‌کنند.

تضاد اصلی: چرا آنها قابل تعویض نیستند

چرا حالت گوگرد زدایی در شارژرهای اسید سرب باتری های لیتیومی را از بین می برد؟

به زبان ساده، "حالت گوگرد زدایی" برای باتری‌های لیتیومی "قاتل" نامیده می‌شود، زیرا پالس‌های ولتاژ{{0} بالا را منتشر می‌کند که باتری‌های لیتیومی به سادگی قادر به تحمل آن نیستند.

1. حالت گوگرد زدایی چیست؟ («درمان» برای باتری‌های سرب-اسید)

با گذشت زمان، باتری‌های اسید{0}سرب، کریستال‌های سخت شده سولفات سرب را روی صفحات تولید می‌کنند (سولفاته)، که ظرفیت باتری را کاهش می‌دهد. برای رفع این مشکل، بسیاری از شارژرهای سرب{2}}اسید دارای حالت گوگرد زدایی یا تعمیر هستند.

• اصل:شارژر پالس‌های-بالا{1} ولتاژ با فرکانس بالا (گاهی اوقات با افزایش ولتاژ لحظه‌ای به 16 ولت، 20 ولت یا حتی بیشتر) در تلاش برای شکستن کریستال‌ها از طریق "ارتعاش الکتریکی" منتشر می‌کند.

2. چرا برای باتری های لیتیومی "سم" است؟

ساختار و شیمی باتری های لیتیومی آنها را به شدت نسبت به ولتاژ حساس می کند. حالت گوگرد زدایی می تواند باتری های لیتیومی را به دو طریق از بین ببرد:

A. خرابی فوری BMS (سیستم مدیریت باتری)

داخل هر باتری لیتیومی یک برد محافظ (BMS) وجود دارد. قطعات الکترونیکی روی BMS (مانند MOSFET) دارای یکحد ولتاژ نامی.

• نتیجه:پالس‌های ولتاژ بالا-از حالت گوگرد زدایی شارژر سرب-اسید بسیار بیشتر از تحمل BMS است. مانند یک لامپ با ولتاژ 220 ولت است که ناگهان در معرض 1000 ولت قرار گیرد{5}}BMS فوراً می سوزد. هنگامی که BMS از کار می‌افتد، باتری محافظت‌های{7}}شارژ بیش از حد و اتصال کوتاه خود را از دست می‌دهد و آن را به یک دستگاه خطرناک و بدون محافظت تبدیل می‌کند.

ب. آسیب اجباری به ساختار شیمیایی سلول

باتری های لیتیومی محدودیت های شارژ بسیار سختی دارند (به عنوان مثال، سلول های جداگانه نباید از 4.2 ولت یا 3.65 ولت تجاوز کنند).

• نتیجه:حتی اگر BMS به طور معجزه آسایی زنده بماند، پالس‌های ولتاژ بالا{0} یون‌های لیتیوم را مجبور می‌کنند تا با سرعت‌های غیرعادی به آند برخورد کنند و باعث تشکیلدندریت های لیتیوم (میخ های فلزی ریز). این میخ ها می توانند جداکننده بین آند و کاتد را سوراخ کرده و منجر به اتصال کوتاه داخلی شوند.که ممکن است خود{0}}اشتعال یا حتی انفجار را ایجاد کند.

بسیاری از کاربران فکر می کنند: "یه مدت شارژش کردم و باتریش منفجر نشد، پس باید خوب باشه، درسته؟"

حقیقت این است: آسیب اغلب غیر قابل برگشت و پنهان است.حالت گوگرد زدایی ممکن است قبلاً BMS را بسیار ناپایدار کرده باشد یا به سلول های داخلی آسیب رسانده باشد. فاجعه ممکن است فقط در هنگام شارژ بعدی یا در صورت ضربه زدن به باتری رخ دهد.

خطر "شارژ شناور" برای طول عمر باتری لیتیومی

شارژ شناوریک عملیات استاندارد برای شارژرهای سرب{0}اسید است، اما برای باتری‌های لیتیومی، مانند یک سم مزمن عمل می‌کند و اساساً طول عمر باتری را کوتاه می‌کند.

شارژ شناور چیست؟

باتری‌های سرب-اسید میزان تخلیه نسبتاً بالایی دارند. بنابراین، پس از شارژ کامل باتری، یک شارژر سربی{3}}اسید برق را قطع نمی‌کند. در عوض، a را حفظ می کندجریان کم و ولتاژ ثابتبرای اطمینان از ثابت ماندن باتری100% شارژ کامل.

چرا باتری های لیتیومی به شارژ شناور نیاز ندارند؟

باتری‌های لیتیومی دارای ترکیب شیمیایی بسیار پایدار و سرعت تخلیه خود{0} بسیار پایین هستند. پس از شارژ کامل، برای حفظ ظرفیت خود نیازی به جریان اضافی ندارند.

اصل لیتیوم: پس از پر شدن، شارژ را متوقف کنید (قطع-).

سه آسیب کلیدی شارژ شناور به باتری های لیتیومی

الف. تجزیه سریع الکترولیت (تجزیه شیمیایی)

باتری های لیتیومی در هنگام شارژ کامل (ولتاژ بالا) آسیب پذیرتر هستند. شارژ شناور باتری را مجبور می کند تا برای مدت طولانی در حداکثر ولتاژ قطع باقی بماند.

• نتیجه:این محیط ولتاژ{0} طولانی مدت باعث تجزیه شیمیایی الکترولیت داخلی باتری، تولید گاز و افزایش مقاومت داخلی می‌شود.به همین دلیل است که بسیاری از باتری‌های لیتیومی که با شارژر اشتباه استفاده می‌شوند، دچار تورم ("پفک") می‌شوند.

ب. رشد دندریت های لیتیوم

تحت فشار ثابت شارژ شناور، یون‌های لیتیوم ممکن است روی سطح آند جمع شوند و کریستال‌های فلزی سوزنی-معروف به «دندریت های لیتیوم."

• نتیجه:این کریستال های تیز می توانند به تدریج جداکننده داخلی باتری را سوراخ کنند. هنگامی که جداکننده شکسته می شود، اتصال کوتاه داخلی رخ می دهد که باعث فرار حرارتی می شود و به طور بالقوه باعث می شود باتریآتش بگیرد یا منفجر شود.

ج. کاهش عمر چرخه

طول عمر باتری لیتیومی با چرخه شارژ آن تعیین می شود. شارژ شناور باعث می شود که باتری به طور مکرر بین تخلیه های کوچک و شارژهای میکرو- چرخش کند.

• نتیجه:اگرچه هر شارژ جداگانه کوچک است،این نوسانات جزئی درازمدت-به تدریج مواد فعال در سلول ها را تخلیه می کند، منجر به از دست دادن سریع ظرفیت می شود. باتری‌هایی که در اصل برای 5 سال رتبه‌بندی شده بودند، ممکن است به دلیل شارژ طولانی مدت شناور، طی 1 تا 2 سال کاهش قابل توجهی را تجربه کنند.

تفاوت‌های فنی کلیدی بین شارژرهای باتری سرب-اسید و لیتیوم

پیامدهای خاص مخلوط کردن شارژرهای مختلف باتری

برای ایمنی باتری خود، فوراً به شارژر اختصاصی LiFePO₄ بروید. [برای مشاهده سریال اختصاصی Copow کلیک کنید]

آیا می توانید باتری lifepo4 را با شارژر باتری لیتیومی شارژ کنید؟

انجام این کار توصیه نمی شود؛ از مخلوط کردن شارژرها باید اجتناب شود.

هر چندباتری LiFePO4و باتری های لیتیوم استاندارد هر دو متعلق به خانواده باتری های لیتیومی هستند، ویژگی های ولتاژ آنها به طور قابل توجهی متفاوت است.استفاده از شارژر نامناسب می تواند باعث آسیب باتری یا جلوگیری از شارژ کامل آن شود.

1. قطع نشدن ولتاژ (مهمترین دلیل)

این دلیل مستقیم آسیب باتری است:

• باتری‌های لیتیوم استاندارد (یون لیتیوم سه‌گانه):ولتاژ شارژ کامل-در هر سلول معمولاً 4.2 ولت است.
• باتری های LiFePO4:ولتاژ شارژ کامل-در هر سلول معمولاً 3.65 ولت است.
• نتیجه:اگر از شارژر لیتیومی استاندارد استفاده می کنیدباتری LiFePO4 را شارژ کنید، شارژر سعی می کند ولتاژ را به 4.2 ولت برساند و باعث شارژ بیش از حد شدید شود. در حالی که LiFePO4 نسبتا ایمن است و مستعد آتش گرفتن نیست،شارژ بیش از حد می تواند منجر به تورم، کاهش سریع ظرفیت و حتی خرابی کامل باتری شود.

2. تفاوت های ساختاری در بسته های باتری 12 ولت

برای بسته های باتری معمولی 12 ولت، تنظیمات داخلی کاملاً متفاوت است:

• 12 ولت LiFePO4:معمولاً از 4 سلول به صورت سری (4S) با ولتاژ شارژ کامل 14.6 ولت تشکیل شده است.
• لیتیوم استاندارد 12 ولت (لی-):معمولاً از 3 سلول به صورت سری (3S) با ولتاژ شارژ کامل 12.6 ولت تشکیل شده است.

موقعیت های ناخوشایند هنگام مخلوط کردن شارژرها

• استفاده از شارژر 12.6 ولت روی باتری 14.6 ولت: باتری هرگز به طور کامل شارژ نمی شود، معمولاً تنها به حدود 20٪ تا 30٪ از ظرفیت خود می رسد.
• استفاده از شارژر 14.6 ولت روی باتری 12.6 ولت:باتری به شدت ولتاژ بیش از حد خواهد داشتو اگر BMS (سیستم مدیریت باتری) از کار بیفتد، خطر آتش سوزی بسیار زیاد است.

3. بار بر روی BMS (سیستم مدیریت باتری)

اگرچه باتری‌های با کیفیت-دارای BMS هستند که می‌تواند شارژ اضافه ولتاژ را به اجبار قطع کند،BMS به عنوان آخرین خط ایمنی عمل می کند و نباید به عنوان کنترل کننده شارژ روزانه استفاده شود.

• مجبور کردن شارژر برای "مبارزه کردن" با ولتاژ قطع BMS در طولانی مدت، پیر شدن اجزای برد محافظ را تسریع می کند.
• هنگامی که BMS از کار بیفتد و شارژر فاقد ولتاژ قطع صحیح باشد، عواقب آن می تواند فاجعه بار باشد.

مقاله مرتبط:

زمان پاسخگویی BMS توضیح داده شده: سریعتر همیشه بهتر نیست

سیستم مدیریت باتری LiFePO4 چیست؟

راهنمای جامع LiFePO4 در مقابل سرب-مشخصات شارژ اسید

خلاصه: چگونه شارژر باتری lifepo4 صحیح را انتخاب کنیم؟

برای اطمینان از ایمنیشارژ باتری های LiFePO4، انتخاب شارژر فقط به این نیست که آیا می تواند باتری را شارژ کند- بلکه به این موضوع مربوط می شودآیا مشخصات آن دقیق و سازگار است.

1. مطمئن شوید که الگوریتم شارژ CC/CV است

باتری های LiFePO4نیاز به منطق شارژ جریان ثابت / ولتاژ ثابت (CC/CV).

• مورد نیاز:شارژر باید بتواند پس از رسیدن به ولتاژ قطع، خروجی را به طور کامل قطع کند یا وارد حالت نگهداری بسیار کم شود. هرگز نباید پالس‌های «گوگرد زدایی» ولتاژ بالا یا مراحل «شارژ شناور» پیوسته مانند شارژر سرب-اسید باشد.

2. ولتاژ خروجی دقیق را بررسی کنید

• بسته باتری 12 ولت (4S): خروجی شارژر باید 14.6 ولت باشد
• بسته باتری 24 ولت (8S): خروجی شارژر باید 29.2 ولت باشد
• بسته باتری 36 ولت (12S): خروجی شارژر باید 43.8 ولت باشد
• بسته باتری 48 ولت (16S): خروجی شارژر باید 58.4 ولت باشد

توجه:حتی اختلاف 0.1 ولت در دراز مدت می تواند تأثیر بگذاردعمر باتری lifepo4، بنابراین ولتاژ باید دقیقاً مطابقت داشته باشد.

3. جریان شارژ مناسب (آمپراژ) را انتخاب کنید

سرعت شارژ بستگی به جریان دارد.توصیه می شود از دستورالعمل 0.2C تا 0.5C پیروی کنید.

• محاسبه:برای باتری با ظرفیت 100Ah، جریان شارژ توصیه شده 20A (0.2C) تا 50A (0.5C) است.
• نکته:جریان بیش از حد می تواند باعث گرم شدن بیش از حد و کاهش عمر باتری شود، در حالی که جریان بسیار کم باعث زمان شارژ بیش از حد طولانی می شود.

💡 3 نکته «تلهی-اجتناب از» هنگام خرید شارژر باتری Lifepo4

• برچسب را بررسی کنید:محصولاتی را ترجیح دهید که به وضوح به عنوان "شارژر LiFePO4" روی بدنه مشخص شده اند. از برچسب های عمومی "شارژر لیتیوم" خودداری کنید.
• دوشاخه و قطبیت را بررسی کنید:مطمئن شوید که کانکتور شارژر (به عنوان مثال، دوشاخه اندرسون، کانکتور هواپیما، گیره تمساح) با باتری شما مطابقت دارد و هرگز پایانه های مثبت و منفی را برعکس نکنید.
• فن و خنک کننده را بررسی کنید:برای شارژرهای با قدرت{{0}بالا، برای عملکرد پایدارتر و ایمن‌تر، مدلی از جنس آلومینیوم-با یک فن خنک‌کننده فعال انتخاب کنید.

بهترین انتخاب همیشه شارژر اصلی عرضه شده توسط سازنده باتری است. باتری های Copow LiFePO4 دارای شارژرهایی هستند که به طور خاص برای آنها طراحی شده است.