marți, 15 mai 2012

Formatarea acumulatorilor Li-Ion

Majoritatea telefoanelor din zilele noastre vin cu acumulatori Lithium-Ion sau Lithium-Ion Polymer, spre deosebire de cele din anii '90 ce veneau, în general, cu acumulatori tip Nickel cadmium sau Nickel-metal hydride. Acumulatorii s-au schimbat, însă mitul formatării acestora (aplicabil la tehnologiile folosite în anii '90) a supravieţuit. Hai să vedem cum stă treaba cu formatarea acumulatorilor Li-Ion.






Acumulatoarele Li-Ion si Li-Pol nu se formateaza si nu este bine sa le descarcati complet inainte de a le incarca.

Cateva chestiuni cu privire la acumulatoarele in discutie:
Tensiunea nominala: 3.6V
Tensiunea limita superioara: 4.15 - 4,2V
Tensiunea limita inferioara: 3.0 - 3.1V
Tensiunea limita superioara absoluta: 4.3V
Tensiunea limita inferioara absoluta: 2.3V
Numarul de cicluri de incarcare/descarcare: 300-500
Temperaturi limita: -20..+60 grade Celsius

Depasirea limitelor absolute duce la deteriorarea iremediabila a acumulatoarelor sau la pierderea ireversibila a capacitatii.
Tensiunile limita superioara si inferioara, la un acumulator pentru telefonul mobil, nu pot fi depasite din cauza unui circuit de protectie (realizat cu tranzistoare MOS-FET si un circuit integrat pentru comanda acestora) montat chiar in carcasa acumulatorului ce intrerupe circuitul de incarcare/descarcare. Acest circuit de protectie, obligatoriu la toate acumulatoarele pentru telefoane, monitorizeaza permanent si temperatura acumulatorului. El intrerupe circuitul de incarcare in momentul in care sunt depasite limitele. Pentru telefon actionarea acestui circuit de protectie echivaleaza cu scoaterea acumulatorului din telefon.
De cele mai multe ori, in actionarea acestui circuit de protectie, sta raspunsul cu privire la inchiderea fara motiv a telefonului cu toate ca indicatorul nivelului de incarcare ne arata una sau doua liniute. Una din cele mai mari probleme in cazul acumulatoarelor Li-Ion si mai ales la Li-Pol o reprezinta rezistenta interna ce este mult mai mare ca la acumulatoarele Ni-MH si Ni-Cd. Aceasta rezistenta limiteaza mult spectrul de aplicatii al acestor acumulatoare. Practic, o rezistenta interna mare se traduce prin imposibilitatea de asigura un curent de descarcare mare intr-un timp scurt si de a mentinea tensiunea la borne in acelasi timp. In cazul unui acumulator cu o rezistenta interna mare, la aparitia unui consum semnificativ, tensiunea la borne scade sub tensiunea limita inferioara si intra in functiune circuitul de protectie iar telefonul se inchide ca si cum i s-ar scoate acumulatorul. Probabil ati intilnit destul de des acesta problema la telefoanele cu acumulatoare Li-Ion si Li-Pol.

Incarcarea acestor acumulatoare se desfasoara in doua etape:
- 1.5 - 2 ore la curent constant, timp in care acumulatorul se incarca la aproximativ 80% din capacitate;
- 1.5 - 2 ore la tensiune constanta pentru restul de 20% din capacitate (curentul scade pana aproape de zero si incarcarea se considera terminata).
Din acest moment faptul ca mentineti in continuare incarcatorul atasat la telefon nu mai are nici o importanta, in acumulator nu mai intra nimic. Daca telefonul nu detecteaza corect sfarsitul incarcari (din cauza unei defectiuni) oricum circuitul de protectie al acumulatorului va intrerupe circuitul de incarcare la atingerea tensiunii limita si telefonul se va inchide singur. 
Ca o masura suplimentara de protectie, in momentul initierii incarcarii, porneste un contor de timp ce intrerupe circuitul de incarcare dupa aproximativ patru ore (in functie de telefon) indiferent de gradul de incarcare al acumulatorului.

Graficul de descarcare difera in functie de tipul electrodului negativ. Astfel tensiunea poate fi direct proportionala cu gradul de incarcare al acumulatorului sau se poate mentine aproximativ constanta pana aproape la 15-20 % din capacitatea acestuia dupa care scade rapid.
Capacitatea acumulatorului scade in timp indiferent daca il folositi sau nu. Durata de viata este de aproximativ 2-2.5 ani. De asemenea numarul de cicluri complete de incarcare/descarcare este limitat. Cand cumparati un acumulator de acest tip verificati data fabricatiei pentru a nu avea surprize.
Intr-un regim normal de functionare cel mai mare impact asupra capacitatii acumulatorului in timp il are adancimea de descarcare (maxim 80%). Evitati pe cat posibil descarcarea completa a acumulatorului. Mentineti cat mai mult timp posibil acumulatorul incarcat. Durata de viata creste cu cat gradul de descarcare este mai mic.
Stocarea acestora timp indelungat este recomandat sa se faca incarcate complet sau dupa unele studii, la 40% din capacitate.

Inca ceva: acumulatoarele Li-Pol din telefonele mobile sunt de fapt Li-Ion-Pol. Acumulatoarele Li-Pol au o rezistenta interna prea mare pentru a putea fi folosite cu succes si pentru aceasta s-a adoptat o solutie de compromis, un hibrid intre cele doua tipuri.

In concluzie capacitatea unui acumulator Li-Ion sau Li-Pol este afectata de:
- supradescarcare (foarte mult);
- supraincarcare (poate duce la explozia acumulatorului);
(din fericire la telefoanele mobile aceste stari sunt eliminate de circuitul intern de protectie)
- supracurenti de descarcare/incarcare (nu scurtcircuitati niciodata un acumulator Li-Ion - poate exploda);
- descarcari complete repetate (foarte important);
- temperatura de operare ridicata;
- nr. de cicluri de incarcare descarcare;
- data fabricatiei (capacitatea scade chiar din momentul in care ies pe poarta fabricii)
(nu e chiar cea mai de încredere sursă, dar e cea mai pertinentă prezentare pe care am găsit-ot)

Pe scurt, avem aşa: telefoanele mobile (şi chiar acumulatorii) au un circuit de protecţie care ajută la evitarea supraîncărcării bateriei. Asta înseamnă că, odată atins un prag, încărcarea acumulatorului va fi oprită de către circuitele interne ale telefonului/acumulatorului. Încărcătoarele universale, de exemplu, se bazează pe acest principiu pentru a detecta când acumulatorul pe care îl încarcă este "plin": în momentul atingerii pragului de încărcare circuitul din acumulator întrerupe alimentarea acestuia iar încărcătorul, când "vede" că nu mai există consum din partea acumulatorului va aprinde LED-ul ce indică încărcarea completă a acestuia (dacă veţi conecta un încărcător universal la priză fără un acumulator în acesta veţi observa că LED-ul respectiv stă aprins - tocmai pentru că nu există consum la bornele încărcătorului).

Aşa că, atunci când duduia de la magazin vă spune să încărcaţi bateria telefonului de trei ori câte 12 ore, explicaţi-i frumos că oricum aceasta nu se va mai încărca odată atins acel prag de încărcare sau chiar după câteva ore de încărcare (indiferent de nivelul curentului din acumulator).