EnglishCác tiêu chí cần biết về sạc pin loại tốt
Một bộ sạc tốt là nền tảng cho pin bền và hoạt động tốt. Trong một thị trường nhạy cảm về giá, người ta thường giành sự quan tâm thứ yếu cho sạc. Pin và bộ sạc phải đi cùng nhau như ngựa và xe. Những người mua hàng kinh nghiệm luôn cẩn trọng tính toán về nguồn điện ngay khi lên dự án thay vì nghĩ tới nó sau khi phần cứng đã lắp đặt xong (đây là tập quán khá phổ biến khi mua pin). Người dùng thường không nhận thức được sự phức tạp liên quan đến nguồn điện, đặc biệt là khi sạc trong điều kiện bất lợi.
Hình 1: Pin và bộ sạc phải đi cùng nhau như ngựa và xe.
Bộ sạc thường được phân loại theo tốc độ sạc. Các sản phẩm tiêu dùng đi kèm với bộ sạc cá nhân giá rẻ hoạt động tốt khi sử dụng theo chỉ dẫn. Bộ sạc công nghiệp thường do bên thứ ba sản xuất và bao gồm các tính năng đặc biệt, chẳng hạn như sạc trong điều kiện đặc biệt. Mặc dù pin có thể hoạt động dưới nhiệt độ đóng băng, nhưng không phải tất cả các loại đều có thể được sạc khi lạnh và hầu hết các ion Li đều thuộc loại này. Pin làm từ chì và niken chấp nhận sạc khi lạnh nhưng với tốc độ thấp hơn.
Chức năng đánh thức pin li-ion đang ngủ
hay người ta còn goi là “cách kích pin bị kiệt”.
Một số bộ sạc Li-ion có trang bị tính năng “đánh thức” hoặc “tăng tốc” để cho phép sạc lại nếu pin Li-ion không hoạt động do trước đó bị xả quá mức. Tình trạng “ngủ” có thể xảy ra khi bảo quản pin trong trạng thái đã kiệt pin mà không sạc lại, quá trình tự xả sẽ đưa điện áp đến điểm cắt. Trong trường hợp đó, bộ sạc thông thường coi pin hỏng và cả bộ pin bị đem vứt bỏ. Sạc “Boost” là dùng một dòng điện nhỏ để tăng điện áp lên từ 2,2V/cell đến 2,9V/cell nhằm kích hoạt mạch bảo vệ, tại thời điểm đó quá trình sạc bình thường lại bắt đầu. Cần vô cùng thận trọng nếu Li-ion duy trì ở mức dưới 1,5V/cell trong một tuần hoặc lâu hơn. Các nhánh Dendrites có thể đã phát triển ở tấm phân tách và nguy cơ ngắn mạch hoàn toàn có thể xảy ra.
Nguyên tắc hoạt động của sạc
Nguyên tắc CCCV của pin li-ion và axit chì
Bộ sạc cho pin chì và lithium hoạt động ở điện áp không đổi dòng điện không đổi (CCCV) . Dòng sạc không đổi và điện áp bị áp trần nhất định. Đạt đến giới hạn điện áp, dòng điện giảm xuống cho đến khi pin không thể sạc thêm được nữa và quá trình sạc chấm dứt. Mỗi pin có ngưỡng dòng điện thấp riêng.
Pin có gốc lithium phải luôn mát khi sạc. Hãy ngừng sử dụng pin hoặc bộ sạc nếu nhiệt độ tăng hơn 10°C so với môi trường xung quanh khi sạc bình thường. Li ion không thể hấp thụ điện tích quá mức và không hấp thụ thêm điện tích nếu sạc nhỏ giọt sau khi no. Không cần thiết phải tháo Li-ion ra khỏi bộ sạc; tuy nhiên, nếu không sử dụng trong một tuần trở lên, tốt nhất nên bảo quản ở nơi thoáng mát và sạc lại trước khi sử dụng.
Nguyên tắc dòng không đổi và áp tăng tự do của pin gốc Ni
Pin làm từ niken được sạc với dòng điện không đổi và điện áp tăng tự do. Cảm biến phát hiện sạc đầy xảy ra khi quan sát thấy điện áp giảm nhẹ sau khi tăng ổn định. Để bảo vệ khỏi các hiện tượng bất thường, chẳng hạn như cell bị chập hoặc không cân bằng, bộ sạc được trang bị luôn bộ hẹn giờ ngắt đảm bảo chấm dứt sạc nếu không phát hiện thấy điện áp chững. Cảm biến nhiệt độ cũng nên được bổ sung để đo nhiệt độ tăng theo thời gian. Phương pháp như vậy được gọi là delta nhiệt độ theo delta thời gian, hoặc dT/dt , và Phương pháp này sử dụng hiệu quả trong sạc nhanh.
Nhiệt độ tăng là điều bình thường với pin niken, đặc biệt khi đạt mức sạc 70%. Hiệu suất sạc giảm gây ra điều này và dòng điện sạc phải được giảm xuống để hạn chế stress lên pin. Khi pin “sẵn sàng”, bộ sạc chuyển sang chế độ sạc nhỏ giọt và pin phải nguội dần. Nếu nhiệt độ vẫn cao hơn môi trường xung quanh thì bộ sạc đang hoạt động không chính xác và cần tháo pin vì dòng sạc nhỏ giọt có thể quá cao.
Không nên để NiCd và NiMH cắm sạc trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng. Hãy bảo quản pin ở nơi mát mẻ và sạc pin trước khi sử dụng.
Các loại bộ sạc
Bộ sạc chậm
Bộ sạc cơ bản nhất là bộ sạc qua đêm, còn được gọi là bộ sạc chậm. Điều này quay trở lại thời xa xưa của niken-cadmium khi một bộ sạc đơn giản áp dụng mức sạc cố định khoảng 0,1C (1/10 dung lượng danh định) miễn là cắm sạc. Bộ sạc chậm không có khả năng phát hiện sạc đầy; quá trình sạc vẫn được thực hiện và việc sạc đầy pin sẽ mất 14–16 giờ. Khi sạc no, pin NiCd sẽ hơi ấm khi chạm vào. Do khả năng hấp thụ quá mức của NiMH bị giảm nên không nên sạc NiMH bằng bộ sạc chậm. Các bộ sạc tiêu dùng giá rẻ sạc pin AAA, AA và C thường triển khai phương thức sạc này, một số đồ chơi trẻ em cũng vậy. Vì vậy hãy ngắt sạc khi pin ấm.
Bộ sạc nhanh
Bộ sạc nhanh là sản phẩm giữa bộ sạc chậm và bộ sạc nhanh và được sử dụng trong các sản phẩm tiêu dùng. Thời gian sạc của cell là 3–6 giờ. Khi đầy, bộ sạc sẽ báo đầy. Hầu hết các bộ sạc này đều có cảm biến nhiệt độ để ngắt sạc khi pin lỗi.
Bộ sạc cực nhanh (sạc công suất lớn)
mang có một số ưu điểm và ưu điểm rõ ràng nhất là thời gian sạc ngắn hơn. Điều này đòi hỏi sự giao tiếp chặt chẽ hơn giữa bộ sạc và pin.
Ở tốc độ sạc 1C mà bộ sạc nhanh thường sử dụng, NiCd và NiMH sẽ sạc đầy trong khoảng 1 giờ. Khi pin sắp no, một số bộ sạc gốc niken sẽ giảm dòng điện để điều chỉnh về mức chấp nhận sạc thấp hơn. Pin được sạc đầy sẽ chuyển bộ sạc sang chế độ sạc nhỏ giọt, còn được gọi là sạc bảo trì. Hầu hết các bộ sạc làm từ niken ngày nay đều có mức sạc nhỏ giọt để phù hợp với NiMH.
Li-ion có tổn thất tối thiểu trong quá trình sạc và hiệu suất coulombic cao hơn 99%. Ở 1C, pin sẽ sạc tới 70% trạng thái sạc (SoC) trong vòng chưa đầy một giờ; thời gian thêm được dành cho việc sạc bão hòa. Li-ion không cần sạc bão hòa như axit chì; trên thực tế, tốt hơn hết là bạn không nên sạc đầy Li-ion ( pin sẽ dùng được lâu hơn nhưng thời gian chạy sẽ ít hơn một chút). Trong số tất cả các bộ sạc, Li-ion là đơn giản nhất. Không áp dụng thủ thuật nào hứa hẹn sẽ cải thiện hiệu suất của pin li-ion như các nhà sản xuất bộ sạc cho pin chì và niken thường tuyên bố. Chỉ có phương pháp CCCV thô sơ là thực sự có hiệu quả.
Axit chì không sạc nhanh đươc và thuật ngữ “sạc nhanh” là một cách gọi sai. Hầu hết các bộ sạc axit chì đều sạc pin trong 14–16 giờ; bất cứ điều gì chậm hơn là một sự thỏa hiệp. Axit chì có thể được sạc tới 70% trong khoảng 8 giờ; sạc bão hòa cực kỳ quan trọng sẽ chiếm thời gian còn lại. Sạc bán phần cũng có thể chấp nhận được miễn là thỉnh thoảng bạn cần đem pin chì ra sạc bão hòa để ngăn chặn quá tình sunfat hóa.
Đánh giá bộ sạc dựa trên tiêu chí dòng điện tiêu thụ
Dòng điện dự phòng trên bộ sạc phải ở mức thấp để tiết kiệm năng lượng. Energy Star đánh giá năm sao cho bộ sạc điện thoại di động và các bộ sạc nhỏ khác tiêu thụ 30mW trở xuống ở chế độ chờ. Bốn sao dành cho bộ sạc tiêu thụ 30–150mW, ba sao dành cho 150–250mW và hai sao dành cho 250–350mW. Mức tiêu thụ trung bình là 300mW và các đơn vị này đạt được một sao. Energy Star nhằm mục đích giảm mức tiêu thụ hiện tại của bộ sạc cá nhân mà hầu hết vẫn được cắm khi không sử dụng. Có hơn một tỷ bộ sạc như vậy được kết nối với mạng lưới trên toàn cầu tại bất kỳ thời điểm nào.
KẾT LUẬN: Hướng dẫn đơn giản khi mua sạc
- Nên sạc pin khi pin sắp cạn: Sạc pin hiệu quả nhất khi trạng thái sạc (SoC) của pin thấp. Khả năng chấp nhận sạc sẽ giảm khi pin đạt SoC từ 70% trở lên. Pin đã sạc đầy không còn có thể chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng hóa học và mức sạc phải giảm xuống mức nhỏ giọt hoặc chấm dứt.
- Hãy rút sạc sau khi sạc xong: Việc nạp pin quá mức sạc đầy sẽ biến năng lượng dư thừa thành nhiệt và khí. Với Li-ion, điều này có thể dẫn đến việc lắng đọng các vật liệu không mong muốn. Sạc quá mức kéo dài gây ra hư hỏng vĩnh viễn.
- Sạc đúng loại pin: Sử dụng đúng bộ sạc cho loại pin dự định. Hầu hết các bộ sạc chỉ phục vụ một loại hóa chất.
- Sạc đúng điện áp: Đảm bảo rằng điện áp pin phù hợp với bộ sạc. Không sạc nếu khác áp.
- Có thể dùng bộ sạc có dòng sai lệch dưới 25% chỉ định dòng sạc của pin: Số đo dung lượng Ah của pin có thể khác một chút so với thông tin trên sạc. Sạc pin dung lượng lớn hơn sẽ lâu hơn so với pin nhỏ hơn và ngược lại. Không sạc nếu độ lệch dung lượng là quá lớn (hơn 25%)
- Cẩn trọng với sạc cực nhanh: Bộ sạc công suất cao sẽ rút ngắn thời gian sạc nhưng điều này không nên lạm dụng và cần trong giới hạn. Sạc cực nhanh gây căng thẳng.
- Các pin khác nhau có cách sạc khác nhau:
Bộ sạc axit chì phải chuyển sang sạc nổi (float charge) khi bão hòa hoàn toàn; bộ sạc pin gốc niken phải chuyển sang sạc nhỏ giọt khi đầy. Li-ion không thể hấp thụ quá mức và không nhận sạc nhỏ giọt. Nếu tiếp tục cắm sạc nhỏ giọt thì sạc này có thể bù đắp tổn thất năng lượng do tự xả.
- Chức năng cảm biến nhiệt độ rất quan trọng: Bộ sạc phải có chức năng cảm biến nhiệt độ để kết thúc quá trình sạc đối với pin bị lỗi.
- Hãy giám sát nhiệt độ sạc.
Pin axit chì phải ấm khi chạm vào khi sạc;
Pin làm từ niken sẽ từ từ ấm lên nhưng phải nguội đi khi “sẵn sàng”.
Li-ion không được tăng cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh quá 10°C (18°F) khi sạc đầy. Kiểm tra nhiệt độ pin khi sử dụng bộ sạc giá rẻ. Tháo pin khi ấm.
- Sạc ở nhiệt độ phòng. Bộ sạc có thể kém hoạt động khi trời lạnh. Li-ion không thể được sạc dưới mức đóng băng.
