¿Cuál es el voltaje mínimo requerido para cargar una batería de iones de litio de 3.7 V?

Tengo una batería de teléfono celular que tiene lo siguiente escrito en un lado:

• 3.7 V 1000mAh
• Tensión de carga limitada: 4.2 voltios

Entiendo que la primera línea significa que la batería siempre dará 3.7V (al menos en teoría) en su terminal de salida. Además, la batería durará 1 hora si el circuito móvil consume 1000 mA.

La segunda línea significa que bajo ninguna circunstancia debería aumentar el voltaje de carga de entrada más allá de 4.2V, de lo contrario podría dañar la batería.

¿Es correcto mi entendimiento? Si estoy en lo cierto, me gustaría saber para esta batería cuál es el voltaje mínimo requerido para la carga.

Técnicamente, la cantidad mínima de voltaje para cargar será superior al estado actual de carga. Pero probablemente esa no sea la respuesta que está buscando, de la batería de iones de litio en Wikipedia:

El ión de litio se carga a aproximadamente 4.2 ± 0.05 V / celda, excepto para "larga vida militar" que usa 3.92 V para extender la vida útil de la batería. La mayoría de los circuitos de protección se cortan si se alcanza un voltaje superior a 4,3 V o una temperatura superior a 90 ° C. Por debajo de 2,50 V / celda, el circuito de protección de la batería puede hacer que la batería se descargue con un equipo de carga normal. La mayoría de los circuitos de batería se detienen a 2.7–3.0 V / celda.

Entonces, para lograr un estado de carga completo, normalmente querría apuntar a 4.2V. En la práctica, cargar Li-Ion de manera segura y eficiente implica unos pocos pasos, por lo que es posible que desee mirar un chip de cargador dedicado. Debería verificar las hojas de datos para ver si hay algún aspecto de interés, pero muchas funcionarán correctamente con un voltaje de suministro solo un poco superior a 4.2V.

El 3.7V anterior suena como el voltaje nominal, que es el área donde la batería pasará la mayor parte de su tiempo durante el ciclo de carga para descargar. Pero comenzarán a alrededor de 4.2V y caerán a un voltaje por debajo de eso. Permitir que bajen demasiado el voltaje causará problemas, pero también obtendrá una vida útil por debajo de 3.7V.

Para cargar de manera segura una batería de iones de litio, debe seguir el procedimiento de carga correcto , que implica una fase de corriente constante seguida de una fase de voltaje constante. Si solo usa una fuente de voltaje constante, terminará cargando la batería más rápido de lo que está diseñado para hacer frente.

Por ejemplo, aquí hay una hoja de datos para un modelo particular de batería de iones de litio. Para cargar completamente la batería, eventualmente necesita obtener hasta 4.2V. Pero si solo aplica un 4.2V a través de él cuando está completamente descargado, colocará 4.2V-2.75V = 1.45V a través de una impedancia de 130mOhm. Eso significa que la corriente de carga será del orden de 10 amperios, que es mucho más alta que la capacidad nominal de la batería. Se especifica con una velocidad de carga máxima de "1C" o suficiente corriente para cargar completamente la batería en una hora, que en este caso es 1.1A.

Debe limitar activamente la corriente de carga reduciendo el voltaje, hasta que la batería esté suficientemente cargada para autolimitarse. Si no puede encontrar una hoja de datos para el modelo exacto de batería que está utilizando, debe errar por precaución y cargarla muy lentamente. Las baterías de iones de litio son propensas a incendiarse o explotar si se abusa de ellas.

Esta no es un área en la que tengo mucha experiencia, pero supongo que depende de la resistencia interna de la batería.

Puede intentar aplicar un pequeño voltaje de carga a la batería, tan pequeño como desee, y luego medir la cantidad de corriente que fluye hacia la batería. Si la corriente fluye hacia la batería, debería estar cargándose (menos algo de corriente que se desperdicia como calor en el proceso de carga).

La corriente con la que puede cargar la batería dependerá de qué tan cargada esté la batería. Es decir, si la batería está completamente descargada, probablemente pueda cargarla con un voltaje muy pequeño, pero si está casi completamente cargada, necesitará un voltaje mayor. Mi intuición me dice que tendrá que aplicar al menos 3.7V si desea cargar la batería por completo.

Nuevamente, no soy un experto en esta área, así que lo anterior es solo mi especulación. :)

Teniendo en cuenta las otras respuestas, me limitaré a responder las preguntas de OP. 1 - Sí, tu comprensión es correcta.
2 - El voltaje mínimo requerido para cargar una batería de iones de litio de 3.7v (a 3.7v) es 3.7v . Un voltaje más práctico sería 4.0v (3.7 <4.0 <4.2).
Un ejemplo más "realista" de la segunda parte de la primera oración sería de 10 horas a 100 mA.

No, la batería no da constantemente 3.7V. Este es el valor de voltaje a una capacidad mucho menor. 3.7V no significa mucho. Ese es el valor en el que la batería es más estable, pero el valor real cuando está completamente cargado es de 4.2V, por lo que un cargador tendrá que proporcionar un valor superior a este si desea cargarlo por completo.

A 3,3 V, las células estándar de iones de litio se consideran descargadas porque ya no pueden proporcionar suficiente corriente continua para las aplicaciones promedio para las que fueron diseñadas.

El voltaje mínimo para cargar un ion de litio estándar es 4.201V. Pero teniendo en cuenta las impedancias del cargador y la celda, la mayoría de los cargadores tienen 4,25 o incluso 4,3 V cuando se ejecutan en blanco (no están conectados a una celda).

Aunque esos valores se han elegido de esta manera, no son como los 10 mandamientos. Puede descargar una celda por debajo de 3.3V pero proporcionará menos corriente y puede cargarla incluso hasta 4.3 + V y tendrá una mayor capacidad, pero ambas prácticas reducirán su vida útil.

Entonces, en casos de emergencia, cárguelos en exceso a 4.3V y tendrá algo de capacidad adicional para trabajar y si desea tener mucho tiempo para una celda, deje que se cargue solo hasta 4V, pero eso solo proporcionará ~ 80% de la capacidad indicada.

Volviendo a los cargadores, diseñaría mi cargador de esta manera:

Opción 1: 4.0V - modo seguro - para una carga segura y larga vida y recuperación de celdas sobredescargadas / defectuosas

Opción 2: 4.21V - estándar - modo de carga normal (las celdas defectuosas con capacidad reducida se sobrecalentarán si se cargan al nivel estándar)

Opción 3: 4.32V - sobrecarga - modo de sobrecarga (vida útil de la celda más baja, peligro muy alto para celdas de capacidad reducida)