Group Blog
 
 
พฤษภาคม 2553
 
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031 
 
3 พฤษภาคม 2553
 
All Blogs
 

วิธีการ charge แบตเตอรี่ Lithium Ion ที่ถูกต้อง

โครงสร้างการทำงานของ Battery Lithium Ion

lithium
ion เป็น แบตเตอรี่ ชนิดประจุไฟใหม่ได้ โดยหลักการทำงาน จะปล่อย lithium
ion จาก
ขั้วลบ (anode) ไปยัง ขั้วบวก (cathode)
เมื่อคลายประจุ(discharge) และกลับกัน เมื่อประจุ (charge)
lithium ion
จะเคลื่อนที่จากขั้วบวก ไปยังขั้วลบ

ส่วนประกอบพื้นฐานหลัก 3 ส่วน
คล้ายกับแบตเตอรี่ทั่วไป คือ วัสดุที่ทำ ขั้วบวก ขั้วลบ และ
สารสื่อกลางนำไฟฟ้า (cathode, anode & electrolyte)

-
วัสดุที่นิยมใช้ในการทำขั้วลบคือ แท่งถ่าน graphite
(หรืออาจเป็นสารอื่นๆอีก เช่น silicon, germanium)
-
วัสดุที่ทำชั้วบวกจะเป็น แผ่นชั้นเคลือบ (layer) ของสารประกอบ lithium
ที่นิยมใช้จะมีอยู่ 3 แบบ ได้แก่
* oxide เช่น lithium cobalt oxide

* polyanion เช่น lithium Iron phosphate
* spinel เข่น lithium
manganese oxide
- eletrolyte : เป็นของเหลวที่อยู่ในรูปเกลือ lithium
& ตัวทำละลายอินทรีย์ (organic solvent) เพื่อเป็นตัว
กลางในการ
เคลื่อนที่ของ lithium ion (Li+) ไปมาระหว่างขั้วบวก และขั้วลบ

การ
เลือกใช้วัสดุที่ทำขั้วลบ และขั้วบวก จะมีผลต่อการให้ความต่างศักย์ทางไฟฟ้า
& ประสิทธิภาพของ cell battery และมีผลต่อต้นทุน และราคาที่แตกต่างกัน

ข้อดี
ของแบต lithium


- น้ำหนักเบา
ต่อการให้พลังงานในหน่วยที่เท่ากันเมื่อเทียบกับแบตชนิดอื่นๆ
- ไม่มี
memory effect
- มีการคลายประจุตามธรรมชาติเมื่อไม่ได้ใช้ (self
discharging) ในอัตราที่ต่ำกว่า เมื่อเทียบกับแบตชนิดอื่นๆ เช่น Ni-Cd,
NI-MH
(0.1% เทียบกับ 10% และ 30% ต่อเดือนตามลำดับ)

ข้อด้อย
ของแบต lithium


- อายุการใช้ค่อนข้างสั้น :
มักจะนับเป็นรอบของการ charge (cycle life) โดยธรรมดาจะอยู่ที่ประมาณ
300-500 รอบ

- ความต้านทานภายใน cell (internal resistance) :
จะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ตามรอบการ charge & ตามอายุของ batt เอง
ทำให้
ประสิทธิภาพในการจ่ายไฟลดต่ำลงเรื่อยๆ

-
ต้องมีอุปกรณ์เรื่องความปลอดภัย (safety requirement) : โครงสร้างการออกแบบ
ทำให้แบต lithium ไม่ทนทานเท่า Ni-Cd หรือ Ni-MH
ที่สำคัญที่ต้องระวัง
คือ ความเสี่ยงต่อการระเบิด
มัก เกิดจาก 2 กรณี คือ หาก charge ด้วย voltage ที่สูงเกินไป
และเมื่อเกิดความร้อนสะสมสูงเกินไป
ทำให้แบต lithium ต้องมีระบบป้องกัน ได้แก่

*
วงจรควบคุมการตัดไฟการ charge ทั้งแบบที่ป้องกันการ charge เกิน
(ที่เกินกว่า 4.2 V) และเพื่อป้องกัน cell
แบตหากมีการคลายประจุต่ำเกินกว่าขีดจำกัด (ต่ำกว่า 3 V) ซึ่งหากถึงจุดนี้
เครื่อง charge ธรรมดาจะ charge ไม่เข้า
* shut down separator
(เพื่อป้องกันความร้อนที่สูงเกินไป)
* tear away tab
(เพื่อป้องกันความดันภายในไม่ให้สูงเกินไป)
* vent (
ช่องฉุกเฉินเพื่อระบายแรงดัน)
* thermal interupt
(ตัดการชาร์จทันทีหากอุณหภูมิสูง ที่เกิดจาก การชาร์จด้วยกระแสเกิน,
overcurrent/overcharging)

การชาร์จแบต lithium

-
เซลล์ batt ส่วนใหญ่จะถูก charge ที่ความต่างศักย์ 4.2 V +/- 0.05
(วงจรควบคุมการชาร์จ จะตัดที่ 4.3 V หรือหากอุณหภูมิขึ้นถึง 90 °C)
-
กระบวนการชาร์จ จะแบ่งเป็น 3 ระยะ
ระยะที่ 1: การชาร์จด้วยกระแสเต็มที่ (current limit)
จนเซลล์แบตได้ความต่างศักย์ที่กำหนดไว้ (เกือบเต็ม)
ระยะนี้เหมือนเป็นการชาร์จในอัตราเร่ง

ระยะที่ 2: การชาร์จต่อให้ cell batt แต่ละเซลล์
ถึงระดับความต่างศักย์สูงสุด (maximum voltage limit)
คล้ายๆกับการค่อยๆเติมประจุ ในระยะนี้กระแสของเครื่องชาร์จที่เข้า cell
จะลดลง (ตามรูป เส้นประ) และจะตัดการชาร์จเมื่อกระแสต่ำกว่า 3%
ของอัตรากระแสเฉลี่ย

ระยะ
ที่ 3
: การชาร์จแบบเติมเต็มเป็นครั้งๆ (occasional topping charge)
เป็นการเติมประจุเป็นครั้งคราว ประมาณ 1 ครั้งทุก 500 ชม.

Image

ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับการชาร์จ

-
โดยทั่วไปการชาร์จแบต lithium จะเต็มภายใน 3 ชม

-
ไม่ควรปล่อยให้เกิดภาวะ deep discharge (การใช้จนแบตหมดเกลี้ยง)
เพราะจะทำให้ batt เกิดความเครียด (battery strain)
แบต lithium ไม่มี
memory effect เหมือน Ni-Cd หรือ Ni-MH การชาร์จเติมประจุเรื่อยๆ
(partially charge) จะส่งผลดีกว่า
ซึ่งผู้ใช้ส่วนใหญ่อาจยังเข้าใจผิด

-
แบต lithium ไม่จำเป็นต้องมีการกระตุ้นเซลล์ ในการใช้ครั้งแรก (initial
activation) เหมือน Ni-Cd หรือ Ni-MH ที่แนะนำให้
ชาร์จครี้งแรกที่
17-18 ชม. เพราะการทำงานของ batt lithium ไม่ถูกออกแบบมาให้รับการประจุแบบ
trickle charge
.
- การชาร์จที่กระแสสูง
ไม่ได้ทำให้ระยะเวลาการชาร์จโดยรวมลดลงมากนัก เพราะจะเป็นการเร่งระยะของ
การชาร์จระยะที่ 1 ให้ถึง voltage limit เร็วขึ้น แต่
ก็ต้องรอเวลา
สำหรับ topping charge ในปลายระยะ 1 และ ระยะ 2


Quote:

"
Increasing the charge current does not shorten the charge time by much.
Although the voltage peak is reached
quicker with higher charge
current, the topping charge will take longer...."


-
การชาร์จด้วยความต่างศักย์ต่ำกว่าจะช่วยยืดอายุแบต ตามรูป ยิ่งชาร์จด้วย
voltage สูง ถึงแม้ว่าจะได้ความจุเพิ่มขึ้น แต่ต้องแลกมากับอายุการใช้
(cycle life) ที่ลดลง

Image

ในทางปฎิบัติ จึงเห็นว่า battery
ที่ใช้ในกิจการทางทหาร (military grade) จะกำหนดการ charge ที่ voltage
ต่ำกว่า เช่น ที่ 3.92V เพื่อยืดอายุการใช้งาน


Quote:


Lithium-ion cells are charged with 4.2 ± 0.05 V/cell, except for
military long-life cells where 3.92 V is used to extend battery life...


-
การเพิ่มกระแสของการชาร์จ และการดึงกระแสออกมาใช้ (discharge current)
หากเพิ่มขึ้นจะทำให้แบตเสื่อมเร็วขึ้น
จากในรูป การชาร์จ &
discharge ที่ 1C จะทำให้แบตทนกว่า 2C & 3C ตามลำดับ

หมายเหตุ :
C = current = ปริมาณกระแสที่แบตปล่อยประจุออกมาจนหมดเกลี้ยง เมื่อมี load
ภายใน 1 ชั่วโมง เช่นหากต่อ load ที่กินกระแส 800 mA
แล้ว batt ที่
charge เต็ม หมดภายใน 1 ชม พอดี ---> C ก็เท่ากับ 800 mA , 2C = 1600
mA & 3C= 2400 mA

Image

*** ความรู้ตรงนี้บอกเราเป็นนัยว่า
การประจุไฟที่กระแสต่ำกว่า จะได้อายุการใช้ของแบตที่นานขึ้น , cycle life
ยาวขึ้น


- การเก็บแบตที่ไม่ได้ใช้ ควรชาร์จที่ 40%
ความจุ และเก็บในที่เย็น
อาจจำเป็นต้องนำมาชาร์จเป็นครั้งคราวเพื่อให้ชดเชยไฟที่ถูกใช้ไปจากวงจรควบ
คุม
ความปลอดภัยของ batt

- จุดที่สำคัญที่ควรระวัง
โดยเฉพาะการใช้งานจริงในประเทศเรา คือ ไม่ควรเก็บแบตที่ชาร์จเต็ม (fully
charged) ไว้ในที่อุณหภูมิสูง (เช่นในรถที่ร้อนๆ) เนื่องจาก ณ จุดที่
charge เต็ม หากมีการใช้งานตามปกติ อุณหภูมิขณะทำงาน (operated
temperature) จะเท่ากับ 45°C อยู่แล้ว ซึ่งการเก็บไว้ในรถที่ตากแดดร้อน
จะยิ่งทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นมาก

*** นัยนี้ บอกพวกเราชาว GPS
ที่ทิ้ง gps ไว้ในรถที่ตากแดด ก็ไม่ควรประจุไฟจนเต็ม
....

Ref : //en.wikipedia.org/wiki/Lithium-io
... ersity_com
partone-12-38
//www.batteryuniversity.com/partone-12.htm
//www.batteryuniversity.com/parttwo-34.htm




 

Create Date : 03 พฤษภาคม 2553
1 comments
Last Update : 3 พฤษภาคม 2553 17:07:49 น.
Counter : 9383 Pageviews.

 

ทักทายยามบ่าย สุขสันต์วันชดเชยแรงงานนะจ้า ^^

 

โดย: หาแฟนตัวเป็นเกลียว 3 พฤษภาคม 2553 14:26:14 น.  

ชื่อ : * blog นี้ comment ได้เฉพาะสมาชิก
Comment :
  *ส่วน comment ไม่สามารถใช้ javascript และ style sheet
 


yayayo
Location :


[ดู Profile ทั้งหมด]

ให้ทิปเจ้าของ Blog [?]
ฝากข้อความหลังไมค์
Rss Feed

ผู้ติดตามบล็อก : 1 คน [?]




Friends' blogs
[Add yayayo's blog to your web]
Links
 

 Pantip.com | PantipMarket.com | Pantown.com | © 2004 BlogGang.com allrights reserved.