COMO CARREGAR AS BATERIAS DE LÍTIO-ÍON
Figura 1– Aplicação das baterias de lítio íon: veículos elétricos
Estas observações aplicam-se igualmente às baterias de Lítio íon e de lítio-polímero. A química é basicamente a mesma para os dois tipos de baterias e assim os métodos de carregamento para baterias lítio-polímero podem ser usados para baterias de lítio íon.
A bateria de lítio íon é fácil de carregar, porém devido às questões de segurança, o processo de carga acaba se tornando complicado, frequentemente necessitando circuitos de proteção e controle.
O método básico é carregar a bateria em corrente constante, de 0,2C a 0,7C dependendo do fabricante, até que a bateria atinja 4,2V por célula.
Mantem-se a tensão de carga em 4,2V até que a corrente de carga caia para 3% do valor inicial da taxa de carga. A condição de terminação é a queda na corrente de carga para 3%. Uma tensão de carga superior e a corrente de terminação variam ligeiramente com o fabricante.
Um temporizador de carga deve ser incluído para a segurança.
O carregador de baterias de lítio íon é um dispositivo limitador de tensão similar ao carregador de baterias de chumbo-ácido. A diferença está em uma maior tensão por célula, uma tolerância de tensão menor e a ausência de carga de flutuação ou pulsante quando a carga completa é alcançada.
Enquanto as baterias de chumbo-ácido oferecem alguma flexibilidade em termos de interrupção de tensão, fabricantes de células de lítio íon são muito rígidos em ajustar a tensão correta.
A maioria das células atuais de lítio íon pode ser carregada a 4,20 Volts. A tolerância para todas as baterias de lítio íon é apertada +/- 0,05 Volts por célula.
Baterias de lítio íon militares e industriais projetadas para máximo ciclo de vida usam um limiar de tensão de fim de carga em torno de 3,90 Volts por célula.
O tempo de carga de todas as baterias de lítio íon, quando carregadas a uma corrente inicial de 1C, é de aproximadamente 3 horas. A bateria permanece fria durante a carga.
A carga completa é alcançada depois que a tensão alcança o limiar de tensão superior e a corrente cai, se igualado a 3% da corrente de carga nominal.
Aumentar a corrente de carga em um carregador de lítio íon não faz diminuir muito o tempo de carga. Embora o pico de tensão seja alcançado mais rápido com correntes maiores, a carga de pico irá demorar mais.
Nenhuma carga pulsante é aplicada porque a bateria de lítio íon é incapaz de absorver sobrecarga. Carga pulsante poderia causar depósito de lítio metálico, uma condição que torna a célula instável.
Ao invés disso, uma breve carga de pico é aplicada para compensar a pequena quantidade de auto descarga da bateria. Dependendo do carregador e da auto descarga da bateria, uma carga de pico pode ser implementada uma vez a cada 500 horas ou 20 dias.
O que acontece se uma bateria é inadvertidamente sobrecarregada?
Baterias de lítio íon são projetadas para operar seguramente dentro da sua tensão normal de operação, mas tornam-se cada vez mais instáveis se carregadas em voltagens maiores.
Em uma tensão de carga acima de 4,3 Volts, a célula causa depósito de metal de lítio no ânodo. Além disso, o material do cátodo se torna um agente oxidante, perde estabilidade e libera oxigênio. Sobrecarga faz a célula se aquecer.
Muita atenção tem sido aplicada na segurança das baterias de lítio íon. Baterias de lítio íon comerciais contém um circuito de proteção que previne que a tensão da célula fique muito alta enquanto estiver sendo carregada.
O limiar típico de segurança é ajustado para 4,30 Volts por célula. A maioria das células tem como característica uma mudança de pressão mecânica que permanentemente interrompe o caminho da corrente se um limiar de segurança é excedido.
Circuitos internos de controle de tensão interrompem a bateria em subtensão ou sobre tensão.
A figura 2 mostra os estágios de carga em uma bateria de lítio íon.
