リチウムイオン電池を正しく充電するにはどうすればよいですか？

充電または放電の速度は通常、バッテリー容量で表されます。この速度はCレートと呼ばれます。 Cレートは、特定の条件下での充電電流または放電電流に等しく、次のように定義されます。

I = M＆TImes; Cn

その中で：

I =充電または放電電流、A

M = Cの倍数または分数

C =定格容量の値Ah

N =時間数（Cに対応）。

1x Cの速度で放電するバッテリーは、1時間以内に公称定格容量を解放します。たとえば、公称容量が1000 mAhrの場合、1Cの放電率は1000mAの放電電流に対応し、C / 10の速度は100mAの放電電流に対応します。

一般に、製造マークによって決定されるバッテリー容量は、n = 5の場合の5時間の容量を指します。たとえば、上記のバッテリーは、200mAの定電流放電で5時間の動作時間を提供できます。理論的には、バッテリーは1000mAの定電流放電で1時間の動作時間を提供できます。ただし、実際には大型バッテリーの効率が低下し、この時の作業時間は1時間未満になります。

では、どうすればリチウムイオン電池を適切に充電できますか？リチウムイオン電池に最適な充電プロセスは、トリクル充電、定電流充電、定電圧充電、充電終了の4つのフェーズに分けることができます。

フェーズ1：トリクル充電-トリクル充電は、完全に放電したバッテリーユニットをプリチャージ（回復充電）するために使用されます。バッテリー電圧が約3Vより低い場合、バッテリーは最初に最大0.1Cの定電流で充電されます。

フェーズ2：定電流充電-バッテリー電圧がトリクル充電しきい値を超えると、定電流充電のために充電電流が増加します。定電流充電の電流は0.2Cから1.0Cの間です。定電流充電中の電流は非常に正確である必要はなく、準定電流も許容されます。リニア充電器の設計では、パストランジスタの熱放散の問題を最小限に抑えるために、バッテリ電圧が上昇するにつれて電流が上昇することがよくあります。

1Cを超える定電流充電では、充電サイクル全体の時間が短縮されないため、これは望ましくありません。より高い電流で充電する場合、電極反応の過電圧とバッテリーの内部インピーダンスの電圧上昇により、バッテリー電圧はより急速に上昇します。定電流充電フェーズは短くなりますが、それに応じて定電圧充電フェーズの時間が長くなるため、総充電サイクル時間は短縮されません。

フェーズ3：定電圧充電-バッテリー電圧が4.2Vに上昇すると、定電流充電が終了し、定電圧充電フェーズが開始されます。最高のパフォーマンスを得るには、規制許容値を+ 1％よりも高くする必要があります。

ステージ4：充電の終了-ニッケル電池とは異なり、リチウムイオン電池の連続トリクル充電はお勧めしません。継続的なトリクル充電は、金属リチウムにプレートめっき効果を引き起こす可能性があります。これにより、バッテリーが不安定になり、突然の自動崩壊を引き起こす可能性があります。

充電を終了する一般的な方法は2つあります。最小充電電流を使用する方法とタイマーを使用する方法（または両方の組み合わせ）です。最小電流方式は、定電圧充電段階で充電電流を監視し、充電電流が0.02C〜0.07Cの範囲に減少すると充電を終了します。 2番目の方法は、定電圧充電フェーズの開始からタイミングを取り、2時間の連続充電後に充電プロセスを終了します。

上記の4段階充電方法では、完全に放電したバッテリーの充電が完了するまでに約2.5〜3時間かかります。高度な充電器は、より多くのセキュリティ対策も使用します。たとえば、バッテリーの温度が指定されたウィンドウ（通常は0°Cから45°C）を超えると、充電は一時停止されます。

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