El método de carga convencional para baterías de litio La carga de corriente constante/voltaje constante (CC/CV) comienza con una carga de corriente constante y, una vez alcanzado un potencial determinado, pasa a una carga de voltaje constante. Los cargadores de alta calidad también pueden realizar una carga lenta en función del voltaje de la batería. Algunos sistemas incorporan además métodos de carga por pulsos y finalizan la carga según la configuración de tiempo. La mayoría de los cargadores integran funciones como limitación de corriente, limitación de voltaje, protección contra sobretensión, protección contra sobrecorriente, protección contra sobretemperatura y protección contra polaridad inversa. La curva de carga específica se ilustra en la figura siguiente.
- Etapa 1Carga lenta: La carga lenta se utiliza para precargar (carga de recuperación) las celdas de la batería completamente descargadas. Cuando el voltaje de la batería es inferior a aproximadamente 3 V, la carga comienza con una corriente constante de hasta 0,1 C.
- Etapa 2Carga a corriente constante: cuando el voltaje de la batería supera el umbral de carga lenta, la corriente de carga aumenta para realizar una carga a corriente constante. Esta corriente oscila entre 0,2C y 1,0C. No es necesario que la corriente durante la carga a corriente constante sea extremadamente precisa; una corriente casi constante es aceptable. En los cargadores lineales, la corriente suele aumentar a medida que aumenta el voltaje de la batería para minimizar la disipación de calor en los transistores de potencia. La carga a corriente constante superior a 1C no reduce el tiempo total del ciclo de carga y, por lo tanto, no se recomienda. Al cargar con corrientes más altas, el voltaje de la batería aumenta más rápidamente debido a la sobretensión producida por las reacciones en los electrodos y al aumento de la caída de tensión en la resistencia interna. La fase de corriente constante se acorta, pero la duración de la fase de voltaje constante posterior aumenta en consecuencia, por lo que el tiempo total del ciclo de carga permanece invariable.
- Etapa 3Carga a voltaje constante: cuando el voltaje de la batería alcanza los 4,2 V, finaliza la carga a corriente constante y comienza la fase de voltaje constante. Para un rendimiento óptimo, la tolerancia a la regulación de voltaje debe ser superior a +1%.
- Etapa 4Interrupción de la carga: A diferencia de las baterías de níquel, no se recomienda la carga lenta continua para las baterías de iones de litio. La carga lenta continua puede provocar la deposición de litio metálico en las placas, lo que desestabiliza la batería y puede causar una rápida autodesintegración.
Los cargadores suelen realizar el balanceo de energía junto con el PCM o BMS durante la fase de carga a voltaje constante de la batería. En las baterías estándar de óxido de cobalto de litio, cuando el voltaje cae por debajo de 3,0 V, el cargador inicia una carga lenta (aproximadamente 0,1 C) para evitar daños. Al alcanzar los 3,0 V, cambia a carga de corriente constante (alrededor de 1 C, con la magnitud de la corriente determinada por el sistema). Cuando el voltaje llega a 4,1 V, pasa a carga a voltaje constante. Una vez que la corriente cae a aproximadamente 0,1 C, la carga finaliza y el sistema y el circuito se desactivan. Esta secuencia —carga lenta, luego corriente constante y finalmente voltaje constante— emplea diferentes tecnologías de control según los requisitos de potencia: fuentes de alimentación lineales para aplicaciones de baja potencia y fuentes de alimentación conmutadas para aplicaciones de alta potencia.