Lítium-ion akkumulátorok töltése

Manapság a legtöbb modern készüléket lítium-ionos akkumulátorral látnak el, melyek a modern technológiának köszönhetően például már nem szorulnak rá a kisütésre és teljes feltöltésre az első bekapcsolás előtt, és utána sem.

Tulajdonképpen ezeket a modern technológián alapuló akkumulátorokat nem szükséges 100%-osra feltölteni. Akkor tesz értük a legtöbbet, ha mindig csak rátölt valamennyit, de nem éri a teljes töltöttségi szintet.

Li-ion akkumulátorok töltése 1.kép

Töltési elv és töltési folyamat

A Li-ion töltők hasonlóak a feszültséghatárolás elvén működő zselés akku töltőkhöz. A különbség a nagyobb cellafeszültségben, a szigorúbb feszültségtűrésben, valamint a teljes feltöltődés után alkalmazott csepp- és lebegőtöltés elhagyásában van. Amíg a zselés akkumulátorok megengednek némi rugalmasságot a terhelés alatti feszültségesés szempontjából, addig a Li-ion cellák gyártói nagyon szigorúan írják elő a pontos feszültséget.

Az ipari és katonai Li-ion akkukat maximális ciklusélettartamra tervezték, és a töltési végfeszültségük körülbelül 3,9 V/cella. A Li-ion akkuk töltési ideje 3 órában maximalizálható, 1 C kezdeti töltőárammal töltve. A töltési folyamat során a cella hideg marad. A teljes feltöltöttséget jelzi, ha a feszültség a felső, tartási határértéken marad, miközben a töltőáram a kezdeti érték 3%-a alá csökken. A Li-ion töltő esetében a töltőáram növelése lényegesen nem rövidíti le a töltési időt. Ugyan időben hamarabb éri el a feszültségcsúcsot, az utána következő záró töltés hosszabb lesz.

Bizonyos gyorstöltők általában egy óra, vagy még kevesebb idő alatt képesek feltölteni a Li-ion akkut. Ezek a töltők kihagyják a második fázist és egyből készet jeleznek, miután az első fázis végén először eléri a feszültség a maximális értéket. A tényleges töltöttségi fok ekkor 70%. A záró töltésnek tipikusan kétszer addig kell tartania, mint a kezdeti töltésnek.

Csepptöltést fölösleges alkalmazni, mert a Li-ion cella képtelen elviselni a túltöltést. A csepptöltés egy olyan, fémes líthium réteget képezne a felületen, amely a cellát labilis állapotba hozná. Ehelyett, egy korrekt záró töltés pótolja az akku kismértékű önkisülését és védőáramkörének fogyasztását. A töltő minőségétől és a telep önkisülésétől függően érdemes minden 500 óránként vagy 20 naponként záró töltést végezni.

Mi történik, ha egy akkut túltöltenek?

A kereskedelemben kapható Li-ion akkuk védőáramkörrel vannak ellátva, ami megakadályozza, a túltöltést, azaz meggátolja, hogy a cellafeszültség túl nagy értéket vegyen föl a töltés során. Ha a belső hőmérséklet 90°C-hoz közeli értéket ér el, a hőmérsékletérzékelő lekapcsolja a töltést. Sok cella egy mechanikai nyomáskapcsolót is tartalmaz, ami ha a nyomás meghaladja a biztonsági határértéket, megszakítja a töltőáramot.

Li-ion akkumulátorok töltése 2.kép

Mint minden, úgy az újratölthető lítiumion-akkumulátorok élettartama is véges. Ha az akkumulátor lemerül, azaz 100%-osan elhasználják a kapacitását az egy töltésciklust jelent. De ha félig lemerül az akkumulátor, és újratöltés után másnap ismét így történik, akkor ez szintén egy töltésciklust jelent. Minden alkalommal, amikor elhasznál egy töltésciklust, csökken az akkumulátor élettartama. Például a notebookokban található Li-ion akkumulátoroknak 300 teljes töltésciklus után már kevesebb, mint 80%-os a kapacitásuk. A nívósabb autógyártóknak is csak bonyolult diagnosztikai eljárásokkal sikerül 8 év fölé emelni a lítium-ion akkumulátorok életciklusát.