Carregando baterias de lítio com um carregador padrão
Uma das vantagens mais significativas das baterias de lítio é a rapidez com que carregam em comparação com as baterias de chumbo-ácido seladas (SLA). Você já deve ter ouvido falar que as baterias de lítio carregam rapidamente, mas quão mais rápidas são em comparação com as SLA? Como isso afeta você como usuário? Por fim, é possível carregar baterias LiPo com um carregador padrão de SLA?
Absorção de carga: baterias SLA vs. LiPo
Se você já passou pela longa espera para carregar uma bateria de chumbo-ácido, sabe o quanto isso pode ser demorado. Por exemplo, carregar uma bateria de chumbo-ácido de ciclo profundo de 12 volts e 20 amperes-hora normalmente leva 6.5 horas para uma carga completa (estado de carga). Em comparação, uma bateria de fosfato de ferro-lítio de 12.8 volts e 20 amperes-hora para carrinho de golfe leva apenas 2.5 horas para carregar completamente.
O ciclo de carga para baterias SLA consiste em três fases: corrente constante, tensão constante e carga de flutuação. Durante a fase de corrente constante, a bateria recebe uma grande carga. Em nosso exemplo SLA, a bateria atinge 80% SOC durante esta fase, o que é pouco mais da metade do tempo total de carga. A carga de tensão constante ou carga de absorção é responsável por carregar os últimos 20% da carga da bateria, mas normalmente ocupa cerca de 50% do tempo total de carga. A carga de flutuação é necessária para a maioria das aplicações para evitar que a bateria descarregue demais devido à autodescarga.
Em contraste, o processo de carregamento para baterias de íons de lítio é muito simples, com apenas dois estágios: corrente constante e tensão constante. Durante o estágio de corrente constante, uma bateria de íons de lítio pode absorver 99% de sua capacidade (99% SOC) em 96% do tempo de carga. Para a bateria de íons de lítio de 12.8 V 20 AH mencionada anteriormente, ela pode ser totalmente carregada em menos de duas horas. O último 1% da carga é absorvido no estágio de tensão constante, que responde por apenas 4% do tempo total de carga. Além disso, devido à baixa taxa de autodescarga, as baterias de lítio não requerem carga flutuante.
Nesta comparação, a bateria de íons de lítio é totalmente carregada antes que a bateria SLA entre no estágio de tensão constante, e todo o processo leva apenas um terço do tempo necessário para a bateria SLA. Isso é especialmente importante para aplicações que exigem ciclos frequentes, onde a unidade precisa ser recarregada rapidamente durante o tempo de inatividade. Em instalações SLA maiores, tempos de carregamento estendidos podem exigir o uso de baterias adicionais enquanto as carregam parcialmente.
Carregamento de bateria de íons de lítio em perfis SLA
Depois de entender como as baterias de íons de lítio e os perfis de carregamento SLA funcionam, você pode estar se perguntando o que acontece se você usar um carregador SLA para carregar uma bateria de íons de lítio. Isso danificará a bateria de íons de lítio? Ela será capaz de lidar com diferenças de voltagem e flutuar a carga adequadamente?
Ao carregar uma bateria de íons de lítio com um carregador SLA, a bateria de íons de lítio pode atingir 95% da capacidade em aproximadamente 90% do tempo total de carregamento se for carregada em um modo de carregamento de alta capacidade de 13.8 V (a tensão de flutuação comum para carregadores SLA). Isso indica que os 5% restantes da capacidade serão absorvidos nos 10% restantes do tempo de carregamento de flutuação. Se a bateria de íons de lítio for carregada em uma carga em massa de 14.6 V (uma tensão constante típica para baterias AGM, que é frequentemente usada, pois as baterias de íons de lítio podem ser substituídas por tipos AGM), 99% da capacidade pode ser alcançada em 95% do tempo de carregamento, com apenas 1% da capacidade restante sendo absorvida nos últimos 5% do tempo de carregamento.
Carregar uma bateria de íons de lítio usando o perfil de carregamento SLA estende o tempo de carregamento de aproximadamente 2.5 horas para carregar usando o perfil de carregamento de bateria de íons de lítio para aproximadamente 5 horas para carregar usando o perfil de carregamento SLA. Isso destaca a importância de usar o método de carregamento de bateria de lítio adequado para melhorar a eficiência e o desempenho.
Como você pode ver no gráfico abaixo, as baterias de íons de lítio carregam mais rápido do que as baterias SLA quando carregadas de acordo com a curva de carga SLA. Então, é possível usar baterias de íons de lítio com carregadores SLA? Sim, desde que o carregador não inclua um modo de dessulfatação ou detector de drenagem de bateria. O recurso de dessulfatação em carregadores SLA é projetado para restaurar baterias SLA descarregadas em excesso aplicando pulsos de baixa corrente e alta tensão. Este modo de dessulfatação pode fazer com que o sistema de gerenciamento de bateria da bateria de lítio desligue a bateria ou até mesmo cause danos devido a pulsos de alta tensão. Além disso, os detectores de esgotamento da bateria podem diagnosticar erroneamente uma bateria de íons de lítio no modo de proteção como esgotada, dificultando a restauração da bateria de íons de lítio para operação.
Conforme descrito neste post do blog, as curvas de carga SLA normalmente operam na faixa de 13.8 a 14.7 volts. Dentro dessa faixa, você pode aproveitar o carregamento rápido oferecido pelas baterias de lítio. As baterias de íons de lítio carregam muito mais rápido do que as baterias SLA equivalentes, especialmente em tensões mais altas, porque as baterias de íons de lítio carregam eficientemente a 14.6 volts. Mesmo na extremidade inferior da faixa de tensão, as baterias de íons de lítio atingem um estado de carga de 95% mais rápido do que as baterias SLA atingem um estado de carga de 80%. Na extremidade superior da faixa de tensão normalmente usada para a maioria das baterias AGM, a bateria LiPo estará totalmente carregada.
Um carregador SLA padrão pode causar danos às baterias de lítio? Em princípio, o uso de carregadores SLA em baterias LiPo não causará danos, assumindo que o carregador não tenha um modo de dessulfatação. Em aplicações de ciclo frequente, onde a bateria é ciclada diariamente e pode não ter uma carga de flutuação, é improvável que haja uma degradação perceptível no desempenho. No entanto, pode não ser possível atingir a capacidade máxima de uma bateria de lítio usando um carregador SLA (por exemplo, uma bateria de lítio de 20 ampères-hora pode não atingir 20 ampères em um carregador SLA). Se a bateria for usada com pouca frequência e ficar em carga de flutuação por um longo período de tempo, é recomendável que a bateria seja desconectada do carregador antes do armazenamento. Vale a pena notar que as baterias de lítio têm melhor desempenho quando o estado de carga é de cerca de 50%. Concluindo, você pode usar com segurança um carregador SLA padrão (sem modo de dessulfuração) para carregar baterias LiPo.
Keheng recomenda usar um carregador personalizado para a química específica da bateria. Também é recomendado verificar a voltagem de todas as baterias LiPo a cada 3-4 meses e recarregá-las se necessário. Para recomendações abrangentes de manutenção para baterias de lítio, consulte nosso guia.
Para mais informações sobre as características de carregamento das baterias Li-Ion e SLA, recomendamos que você leia esta postagem do blog para obter informações mais detalhadas.