리튬이온 배터리는 어떻게 충전하나요?

리튬 이온 배터리는 스마트폰과 노트북부터 전기 자동차에 이르기까지 다양한 장치에 전원을 공급하며 우리 일상의 필수적인 부분이 되었습니다.

이러한 배터리가 에너지 저장 환경을 계속 지배함에 따라, 이를 올바르게 충전하는 방법을 이해하는 것이 중요합니다.

이 글은 리튬 이온 배터리 충전의 복잡한细节에 대해 깊이 파고들어 최적의 성능과 수명을 보장하기 위한 귀중한 통찰력을 제공합니다.

Part 1. 리튬 이온 배터리 충전 방법

리튬 이온 배터리는 다양한 방법으로 충전될 수 있으며, 그 중 더 간단한 충전 방법은 정전압 충전입니다. 정전압 충전을 사용할 때 배터리 전압은 변하지 않고 충전 전류는 점진적으로 감소합니다. 충전 전류가 0.1C 미만으로 떨어지면 배터리가 완전히 충전된 것으로 간주됩니다.

불량 배터리가 무한히 충전되는 것을 방지하기 위해, 이 글은 대기 타이머를 사용하여 충전 주기를 종료할 것을 권장합니다. 충전 과정의 안전성과 속도, 그리고 배터리 사용의 높은 효율성을 고려하여, 리튬 이온 배터리는 일반적으로 정전류 정전압 충전 방식을 채택하며, 충전 과정은 예비 충전, 정전류 충전 및 정전압 충전의 세 단계로 나눌 수 있습니다.

1. 예비 충전 단계

이 상태에서는 먼저 단일 리튬 이온 배터리 전압이 낮은지(<3.0V) 감지합니다. 만약 그렇다면, 트리클 충전(즉, 상대적으로 작은 정전류)을 사용하여 배터리 전압이 안전한 값으로 상승할 때까지 배터리를 충전합니다. 그렇지 않으면 이 단계는 생략될 수 있으며, 이것이 가장 일반적인 경우입니다. 왜냐하면 예비 충전은 주로 과방전된 리튬 배터리의 수리를 완료하기 위한 것이기 때문입니다.

2. 정전류 충전

트리클 충전 후, 충전기는 정전류 충전 상태로 전환됩니다. 이 상태에서 충전 전류는 더 큰 값으로 일정하게 유지되며, 배터리의 최대 충전 전류는 배터리의 용량에 의해 결정됩니다.

정전류 충전 및 예비 충전 상태에서 배터리의 전압과 온도를 지속적으로 모니터링함으로써, 다음 두 가지 정전류 충전 종료 방법을 사용하여 정전류 충전을 종료할 수 있습니다.

1. 최대 배터리 전압 종료 방법: 단일 리튬 배터리 전압이 4.2V에 도달하면 정전류 충전 상태를 즉시 종료해야 합니다;
2. 배터리의 최대 온도 종료 방법: 정전류 충전 과정에서 배터리의 온도가 60℃에 도달하면 정전류 충전 상태를 즉시 종료해야 합니다.

3. 정전압 충전 단계

정전류 충전이 끝나면 정전압 충전 상태로 전환됩니다. 이 상태에서 충전 전압은 일정하게 유지됩니다. 리튬 이온 배터리는 충전 전압 정확도에 대한 요구 사항이 상대적으로 높기 때문에, 단일 배터리의 정전압 충전 전압은 지정된 값의 1% 내에서 변동해야 하므로 리튬 이온 배터리의 충전 전압을 엄격히 제어해야 합니다. 정전압 충전 과정에서 충전기는 배터리의 전압, 온도, 충전 전류 및 충전 시간을 지속적으로 모니터링합니다.

일반적으로 사용되는 정전압 충전 종료 방법에는 다음 네 가지 방법이 있습니다:

1. 최대 배터리 전압: 단일 리튬 이온 배터리 전압이 4.25V에 도달하면 정전압 충전 상태가 자동으로 종료됩니다;
2. 최대 배터리 온도: 리튬 이온 배터리의 최대 온도가 60℃에 도달하면 정전압 충전 상태가 자동으로 종료됩니다;
3. 최대 충전 시간: 리튬 이온 배터리의 안전한 충전을 보장하기 위해, 최고 전압과 온도를 설정하는 것 외에도 가장 긴 정전압 충전 시간을 설정해야 하며, 이는 온도 및 전압 감지 실패 시 리튬 배터리의 안전한 충전을 보장할 수 있습니다;
4. 최소 충전 전류: 정전압 충전 과정에서 리튬 이온 배터리의 충전 전류는 점진적으로 감소하며, 충전 전류가 특정 값(일반적으로 정전류 충전 전류의 1/10)으로 떨어지면 정전압 충전 상태가 자동으로 종료됩니다.

Part 2. 리튬 이온 배터리 충전기

리튬 이온 배터리 충전기는 크게 선형 충전기와 스위칭 충전기의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 비록 두 유형 모두 리튬 이온 배터리의 적절한 충전 요구 사항을 충족할 수 있지만, 각각 장단점이 있습니다.

선형 충전기

선형 충전기의 장점은 비교적 간단하다는 것이지만, 주요 단점은 효율이 낮다는 것입니다. 예를 들어, 공급 전압이 5V이고, 배터리 전압이 3V이며, 충전 전류가 1A인 경우, 선형 충전기의 전력 소비는 2W입니다.

이 충전기가 제품 내에 내장된 경우 많은 열을 발산해야 합니다. 이것이 대부분의 선형 충전기가 최대 충전 전류가 약 1A 정도일 때 사용되는 이유입니다.

스위칭 충전기

이 충전기는 대용량 배터리의 첫 번째 선택입니다. 그 장점은 어떤 경우에는 효율이 90%까지 높아질 수 있다는 것이며, 단점은 비용이 더 높고 설계에 인덕터를 사용하기 때문에 회로 공간에 대한 요구 사항이 약간 더 크다는 것입니다.

Part 3. 자주 묻는 질문