Kann man die Lithium-Batterie mit einem Blei-Säure-Ladegerät aufladen?

Heute haben sowohl Blei- als auch Lithiumbatterien ein breites Anwendungsspektrum und sind überall anzutreffen. Es gibt auch immer mehr Menschen, die Lithiumbatterien als Ersatz für Blei-Säure-Batterien um ihre Geräte mit Strom zu versorgen. Können Sie also nach dem Austausch einer Bleibatterie durch eine Lithiumbatterie noch das ursprüngliche Ladegerät für Bleibatterien verwenden, um sie zu laden? Wir raten davon ab! Lassen Sie uns analysieren, warum die Antwort "Nein" lautet.

Wie funktionieren Batterieladegeräte?

Verstehen wir zunächst, wie ein Blei-Säure-Batterieladegerät funktioniert. Das Funktionsprinzip eines Bleibatterieladegeräts lässt sich in drei Stufen unterteilen: die Konstantstrom-Ladestufe, die Konstantspannungs-Ladestufe und die Erhaltungsladestufe.

Konstantstrom-Ladung

Das Ladegerät liefert zunächst einen festen Ladestrom und lässt die Spannung der Batterie allmählich ansteigen, bis die Spannung der einzelnen Zellen etwa 2,4 V erreicht. An diesem Punkt beginnt der Ladestrom zu sinken, aber die Spannung bleibt relativ konstant.

Laden mit konstanter Spannung

Sobald die Spannung der einzelnen Zellen der Batterie 2,4 V erreicht, beginnt die Phase des Ladens mit konstanter Spannung. Wenn sich die Batterie der Vollladung nähert, sinkt der Strom allmählich auf ein sehr niedriges Niveau, und der Ladevorgang ist im Wesentlichen abgeschlossen. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Einzelzellenspannung der Batterie etwa 2,6 V.

Schwimmeraufladung 

Die Erhaltungsladung dient dazu, den durch die Selbstentladung der Batterie verursachten Verlust auszugleichen. Zu diesem Zeitpunkt reduziert das Ladegerät die Ausgangsladespannung, um sie zwischen 2,25 V und 2,3 V zu halten. Es hält die Batterie in einem vollständig geladenen Zustand bei einer niedrigeren konstanten Spannung, bis sie verwendet wird. Dieser Zustand führt nicht zu einer Überladung.

Lithium-Batterie aufladen？

Nachdem wir die Funktionsweise des Ladegeräts verstanden haben, wollen wir den Ladevorgang für Lithium-Batterien. Dieser Prozess ist hauptsächlich in zwei Stufen unterteilt: Konstantstrom und Konstantspannung. Das Ladegerät passt sich jedoch an den tatsächlichen Zustand der Batterie an:

Erhaltungsladung 

Diese Stufe ist für eine vollständig entladene Batterie vorgesehen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Spannung der Batterie zu niedrig und erfordert eine erste Vorladung mit einem kleinen Strom von 0,1C, um die sichere Mindestladespannung zu erreichen.

Konstantstrom-Ladung (CC)

 Sobald die Spannung einen sicheren Wert erreicht hat, lädt das Ladegerät die Batterie mit einem konstanten Strom zwischen 0,2C und 1,0C auf. In dieser Phase steigt die Batteriespannung allmählich an, bis sie einen bestimmten Wert erreicht.

Laden mit konstanter Spannung (CV)

 Wenn die Batteriespannung auf 4,2 V ansteigt, schaltet das Ladegerät in den Konstantspannungsmodus und lädt die Batterie mit einer festen Spannung. Wenn sich die Batterie der vollen Ladung nähert, nimmt der Strom allmählich ab, bis er unter einen bestimmten Wert fällt, bei dem der Ladevorgang als abgeschlossen gilt.

Beendigung des Ladevorgangs: Nachdem sich die Batterie einer vollen Ladung nähert, können einige Ladegeräte in einen Erhaltungslademodus übergehen oder in regelmäßigen Abständen eine Erhaltungsladung durchführen.

Warum kann man Lithiumbatterien nicht mit einem Blei-Säure-Ladegerät aufladen?

Warum ist es angesichts der Tatsache, dass beide über Konstantstrom- und Konstantspannungsstufen verfügen, nicht empfehlenswert, ein Bleibatterieladegerät zum Laden von Lithiumbatterien zu verwenden? Dies betrifft mehrere Aspekte:

Problem der Spannungskompatibilität

Die Nennspannung einer einzelnen Blei-Säure-Batteriezelle beträgt 2 V, wobei der Vollladezustand bei etwa 2,4 V liegt.

Die Nennspannung einer einzelnen Lithium-Batteriezelle liegt bei 3,6-3,7 V, wobei der volle Ladezustand bei 4,2 V liegt.

Die Nennspannung einer einzelnen Lithium-Eisenphosphat-Batteriezelle (LiFePO4) beträgt 3,2 V, wobei der volle Ladezustand bei etwa 3,65 V liegt.

Die Ladespannung von Blei-Säure-Batterien ist in der Regel niedriger als die von Lithium-Batterien, was dazu führen kann, dass die Lithium-Batterie nicht vollständig geladen wird. Ist die Ausgangsspannung des Ladegeräts für Blei-Säure-Batterien jedoch zu hoch, kann dies zu Überladungsschäden an der Lithium-Batterie führen und sogar einen Sicherheitsvorfall aufgrund eines thermischen Durchgehens verursachen.

Ladungsmodus-Fehlanpassung

Lithiumbatterien werden in der Regel mit konstantem Strom/konstanter Spannung geladen. Die Ladeeigenschaften von Blei-Säure-Batterien weichen davon ab und bieten möglicherweise keinen geeigneten Lademodus für Lithiumbatterien, was sich auf die Leistung und Lebensdauer der Batterie auswirkt.

Fehlen des notwendigen Kommunikationsprotokolls

Viele moderne Lithiumbatterie-Ladesysteme verwenden spezielle Kommunikationsprotokolle für den Informationsaustausch zwischen dem Ladegerät und dem Batteriemanagementsystem (BMS). Blei-Säure-Batterieladegeräte unterstützen diese Art der Kommunikation nicht, was dazu führen kann, dass der Ladevorgang nicht korrekt durchgeführt wird.

Fehlende Sicherheitsmechanismen

Lithiumbatterien erfordern sehr strenge Sicherheitsvorkehrungen, einschließlich Überladeschutz, Überhitzungsschutz und Kurzschlussschutz. Das Fehlen dieser Sicherheitsmechanismen während des Ladevorgangs kann zahlreiche Sicherheitsrisiken für Lithiumbatterien mit sich bringen. Blei-Säure-Batterieladegeräte sind möglicherweise nicht mit diesen Funktionen ausgestattet.

Schäden an der Batterie

Ungeeignete Lademethoden können zu Schäden an der internen chemischen Struktur von Lithiumbatterien führen, die nicht nur die Lebensdauer der Batterie verkürzen, sondern auch zu einem Leistungsabfall führen.

Sicherheitsrisiken

Falsche Lademethoden können die Batterie beschädigen und auch zu Sicherheitsunfällen führen. Denn Lithiumbatterien können anschwellen, Feuer fangen oder explodieren, wenn sie überladen oder überhitzt werden.

Schlussfolgerung

Um die Sicherheit und Leistungsfähigkeit der Batterien zu gewährleisten, wird empfohlen, zum Laden ein speziell für Lithiumbatterien entwickeltes Ladegerät zu verwenden.

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