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

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

  

El ión de litio se carga a aproximadamente 4,2 ± 0,05 V / celda, excepto para "vida útil militar" que usa 3,92 V para prolongar la vida útil de la batería. La mayoría de los circuitos de protección se cortan si se alcanza una tensión 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 no se pueda descargar con un equipo de carga normal. La mayoría de los circuitos de baterías se detienen a 2.7–3.0 V / celda.

Por lo tanto, para lograr un estado de carga completo, normalmente querría apuntar a 4.2V. En la práctica, cargar Li-Ion de forma segura y eficiente implica varios pasos, por lo que es posible que desee ver un chip de cargador dedicado. Necesitará revisar las hojas de datos para detectar cualquier aspecto que le interese, pero muchos funcionarán correctamente con una tensión de alimentación ligeramente superior a 4.2V.

Los 3.7 V anteriores suenan como el voltaje nominal, que es el área donde la batería pasará la mayor parte del tiempo durante el ciclo de carga a descarga. Pero comenzarán a aproximadamente 4.2 V y caerán a un voltaje por debajo de eso. Dejarlos caer en el voltaje demasiado lejos causará problemas, pero también obtendrá algo de vida útil por debajo de 3.7V.

Para cargar de forma segura una batería de ión litio, debe seguir el procedimiento de carga , que implica una fase de corriente constante seguida de una fase de voltaje constante. Si solo usas una fuente de voltaje constante, terminarás cargando la batería más rápido de lo que está diseñada para hacer frente.

Por ejemplo, aquí hay una hoja de datos para un modelo particular de Batería de iones. Para cargar completamente la batería, necesita llegar a 4.2V. Pero si solo aplica 4.2V a través de él cuando está completamente descargado, estará colocando 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 de lo que la batería tiene una capacidad nominal. Se especifica con una tasa 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 lo suficientemente cargada como para autolimitarse. Si no puede encontrar una hoja de datos para el modelo exacto de la batería que está usando, debe errar por el lado de la precaución y cargarla muy lentamente. Las baterías de iones de litio son propensas a incendiarse o explotar si se abusan.

No es un área en la que tenga mucha experiencia, pero creo que depende de la resistencia interna de la batería.

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

La corriente con la que puede cargar la batería dependerá de cuán cargada esté la batería. Es decir. Si la batería está completamente descargada, es probable que 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 3.7 V si desea cargar la batería por completo.

Una vez más, no soy un experto en esta área, así que arriba es solo mi especulación. :)

Teniendo en cuenta las otras respuestas, me limitaré a responder las preguntas del OP.  1 - Sí, tu entendimiento es correcto.
 2 - El voltaje mínimo requerido para cargar una batería Li-Ion de 3.7v (a 3.7v), es de 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 cargada es de 4.2 V, por lo que un cargador tendrá que proporcionar un valor más alto si desea cargarla por completo.

A 3.3V, las células de ión de litio estándar se consideran descargadas porque ya no pueden proporcionar suficiente corriente sostenida para las aplicaciones promedio para las que fueron diseñadas.

El voltaje mínimo para cargar un Li-Ion estándar es 4.201V. Pero considerando las impedancias del cargador y la celda, la mayoría de los cargadores tienen 4.25 o incluso 4.3V 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 a 3,3 V, pero proporcionará menos corriente y podrá cargarla incluso hasta 4,3 + V y tendrá una mayor capacidad, pero ambas prácticas reducirán su vida útil.

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

Volviendo a los cargadores, diseñaría mi cargador así:

Opción 1: 4.0V - modo seguro - para una carga segura y una vida útil prolongada y una recuperación de la celda defectuosa o sobrecargada.

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

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