Как и чем заряжать li-ion (li-po) аккумулятор? лучшие способы

TIG инверторы

Сферы применения

В настоящее время существует несколько основных типов li аккумуляторов, которые отличаются между собой сферой применения и техническими показателями. К ним относятся:

  • Титановые литиевые АКБ. Отличаются быстрой подзарядкой, продолжительным сроком эксплуатации, высокими показателями надёжности и производительности, а также большим температурным диапазоном. Такие батареи считаются самыми безопасными и надёжными. Единственные недостатки — это высокая цена и небольшая энергоёмкость. Сфера использования литий-титановых батарей: электронно-силовые агрегаты авто, ИПБ, освещение на солнечных элементах.
  • Кобальтовая li ion батарея на сегодняшний день является самым распространённым вариантом, так как используется во многих мобильных гаджетах и электронных приборах, например, видеокамеры, телефоны и т. д. Такие аккумуляторы имеют высокие показатели энергоёмкости. К недостаткам можно отнести небольшой период службы, низкую термическую стабильность и ограниченные возможности.
  • Марганцевый вариант батареи представляет собой катод, состоящий из литий-марганцевой кристаллической шпинели с трёхмерной структурой. Благодаря присутствию в аккумуляторе шпинели, обеспечивается очень низкий уровень сопротивления. Однако этот тип АКБ имеет более умеренную энергоёмкость, чем кобальт. Чаще всего такие устройства используют в медицинской технике, электрических инструментах или в силовых агрегатах.
  • Оксидные литиево-ионные аккумуляторы, в катоде которых содержится сразу несколько элементов: никель, кобальт, марганец, имеют много положительных сторон. Например, такие устройства отличаются высокой энергоёмкостью и продолжительным периодом службы. Однако у таких батарей очень слабые показатели стабильности. Область использования: телекоммуникации, электромобили, в качестве источника бесперебойного питания или аварийного освещения и т. д.
  • Железо-фосфатные li ion батарейки обладают большим периодом эксплуатации, устойчивостью при неправильном использовании, высокой безопасностью и превосходной термической стабильностью. Единственный существенный недостаток состоит в том, что в таких АКБ очень низкая энергоёмкость. Сфера использования: портативные и стационарные приборы, требующие постоянных высоких нагрузок.
  • Оксидные АКБ, в составе которых есть такие компоненты, как никель, кобальт, алюминий, обладают стабильно высокими показателями энергоёмкости и плотности энергии, а также продолжительными сроками эксплуатации. Из недостатков: низкая степень безопасности и высокая цена. Чаще всего такие АКБ используются в промышленности и медицине, в электрических силовых устройствах и т. д.
Устройство аккумуляторов для Nokia и iPhone. Химия – просто. Li-ion batteryУстройство аккумуляторов для Nokia и iPhone. Химия – просто. Li-ion battery

Схема подключения литиевых аккумуляторов

Установка литиевой батареи решает разные задачи. В случаях, когда нужно иметь токовую нагрузку, измеряемую десятками ампер используют высокотоковые элементы. Это касается ручного инструмента, тяговых батарей для транспортировки. Средние нагрузки лежат на ноутбуках, фотоаппаратах, фонарях.

Рассмотрим высокотоковые аккумуляторы на основе литий-ионных банок с номинальным напряжением 3,7 В. Они могут иметь разные размеры, емкость, но напряжение будет только 3,7. Изготовлены элементы:

  • катод из алюминиевой фольги, на которую нанесен мелкодисперсный графит;
  • анод из медной подложки, на которую нанесен LiCoO2:
  • сепаратор, ячеистый состав пропитан неводным раствором соли Li.

Именно такие комплектующие используют в цилиндрических элементах, аккумулятор называют литий-ионным. Чаще всего схема питания шуруповертов, ноутбуков, фонарей, биноклей изготовлены с применением литиевых аккумуляторов форм-фактора 18650. Элемент имеет в длину 65 мм, диаметр 18 мм. Напряжение рабочее 3,0-4,2 В. Относится в высокотоковым, то есть может отдавать ток силой до 10 С.

Для питания инструмента большей мощности необходимо соединять последовательно несколько банок, по расчету. При этом емкость измеряется по самому слабому элементу.

Для повышения емкости нужно использовать параллельное соединение. Банки, соединенные одинаковыми полюсами суммируют емкость. Если нужно поднять емкость и напряжение, используют комбинирование. Соединяют группы банок параллельно. Потом каждый комплект соединяют последовательно.

Для шуруповертов с рабочим напряжением 12,14,18 В используется последовательная схема литиевого аккумулятора. Зная, что отдельные элементы не должны перезаряжаться выше 4,20 В, разряжаться ниже 2,5 В, требуется обеспечить равномерное напряжение во всех банках и защиту от опасного для них напряжения. Батарея может быть собрана из защищенных аккумуляторов. Тогда на них есть маркировка «protected» («защищенные»). В корпусе имеется плата, отключающая элемент при достижении критичных параметров.

Защищенный цилиндр на 2 мм длиннее стандартного, незащищенного и немного толще, за счет дополнительной обертки. Если используются незащищенные литиевые аккумуляторы, в схему заряда литиевых  аккумуляторов устанавливается плата защиты MBS, рассчитанная на максимальную токовую нагрузку, количество банок. Часто там же встроен балансир.

Мифы и действительные технические особенности

Распространенные заблуждения следует изучить отдельно. Так, достаточно часто эксперты советуют не допускать полной разрядки. Ограничение справедливо, но надо учесть особенности штатных контрольных систем. Как правило, индикатор мобильного устройства показывает 0% при падении напряжения ниже 3,4-3,6 V. Такие уровни неопасны, так как критический порог – от 2,4 до 2,6 V. Следующая информация предотвратит ошибочные действия при эксплуатации.

К сведению. Несмотря на соответствующие предупреждения, увеличение количества рабочих циклов никак не влияет на безопасность. Замена необходима только для восстановления утраченных накопительных свойств.

Заряд лития выше определенного порога на самом деле способен провоцировать процесс горения. Реакция сопровождается выделением водорода из электролита, поэтому не получится погасить пламя водой. Огонь поддерживается даже без доступа кислорода, поэтому для нейтрализации необходимо локализовать опасную область. Отмеченный недостаток устранен в новых моделях аккумуляторов, созданных на основе ионов.

Маркировка литиевых аккумуляторов18650

На поверхности корпуса аккумулятора нанесена маркировка. Здесь можно найти полную информацию о технических свойствах. Кроме даты изготовления, срока годности и бренда производителя, зашифровано устройство литиевых аккумуляторов 18650, и связанные с этим аспектом потребительские качества.

  1. ICR – катод литий-кобальтовый. Аккумулятор обладает высокой емкостью, но рассчитан на небольшие токи потребления. Используют в ноутбуках, видеокамерах и подобной длительно работающей технике с небольшим потреблением энергии.
  2. IMR – катод литий-марганцевый. Обладает способностью выдавать большие токи, выдерживает разрядку до 2,5 а/ч.
  3. INR – катод из никелатов. Обеспечивает высокие токи, выдерживают разряд до 2,5 В.
  4. NCR – специфическая маркировка компании Panasonic. По свойствам аккумулятор идентичен IMR. Используются никелаты, соли кобальта, окись алюминия.

Позиции 2,3,4 называют «высокотоковыми», их используют для фонарей, биноклей, фотоаппаратов.

Литий-феррофосфатные аккумуляторы обладают способностью работать при глубоком минусе, восстанавливаются при глубоком разряде. Недооценены на рынке.

По маркировке можно определить, это литиевый заряжаемый аккумулятор буквы — I R. Если есть буквы C/M/F – известен материал катода. Будет указана емкость, обозначенная mA/h. Дата выпуска и срок годности расположены в разных местах.

Следует знать, нет у производителей литиевых многозарядных батарей изделий емкостью больше 3 600 мА/ч. Для того чтобы отремонтировать батарею ноутбука или собрать новую нужно приобретать аккумуляторы без защиты. Для использования в единичном экземпляре нужно покупать элементы с защитой.

Как работают литий-полимерные аккумуляторы?

Технология литий-полимерных батарей новее, чем литий-ионных. Она не появлялась на рынке до 1970-х годов и только недавно появилась в смартфонах. Например, Samsung перешла на Li-poly аккумуляторы только в серии Galaxy S20. Хотя другие производители использовали технологию чуть дольше.

В литий-полимерной технологии также используются положительный и отрицательный электроды, но с сухим твердым, пористым химическим или гелеобразным электролитом, а не с жидким, как в Li-ion. В результате полимерные батареи имеют более низкий профиль, гибкую и более прочную конструкцию, а также меньшую вероятность утечки электролитов, приводящей к возгоранию. Короче говоря, они намного безопаснее.

Главный недостаток этой технологии — значительно более высокая стоимость производства. Срок службы литий-полимерного аккумулятора также короче, и батареи накапливают меньше энергии, чем литий-ионные батареи того же размера. В этих элементах также по-прежнему используются схемы защиты для поддержания рабочего напряжения в безопасных пределах.

Характеристики

Компоненты литий-ионного аккумулятора будут влиять на общие характеристики, а химический состав его компонентов создает определенный коридор минимальных и максимальных нагрузок.

Параметр постоянного разряда

Разрядное напряжение Li-ion АКБ довольно высокое, составляет от 3,4 В и выше. Параметр напрямую зависит от того, какие электроды использует производитель для батареи. Саморазряд при этом достаточно низкий, не более 3% в 30 дней.

Емкость

Материалы для производства аккумуляторных батареек 18650 напрямую влияют на его емкость. Минимальный показатель для литий-ионного аккумулятора – 1600 мАч, а максимальная – 3600 мАч.

Вольтаж

Напряжение аккумулятора 18650 намного выше, чем у батареек классов АА или ААА. Именно по этой причине производители выпускают их в больших габаритах, чтобы пользователь случайно не повредил устройство, вставив мощную батарею, вместо классической батарейки. Минимальное напряжение аккумулятора li ion 18650 составляет 2,5 В, а максимальное 4,2 В, в отличие от никелевых аккумуляторов 18650, имеющих вольтаж всего 1,5 В.

Внутреннее сопротивление

Литий-ионные аккумуляторы разделяют на высокомощные, промежуточные и высокоемкие. Зависят эти показатели от количества электродной массы и толщины основы электрода, которая проводит ток. Сопротивление напрямую зависит от количества электродной массы в изделии. В результате производители выпускают аккумулятор 18650 с нормой внутреннего сопротивления от 4 до 15 мОм*Ач.

Срок службы (от чего зависит)

Наиболее важным при хранении литий-ионного аккумулятора является температура и внешние контакты. Следует исключить любое прикосновение 18650 к металлическим предметам, а температуру поддерживать в промежутке от +5 С до +15 С. При этом оптимальная рабочая температура называется +23 С, но работать будет от -20 до +60 градусов Цельсия.

Отдаваемая емкость аккумулятора снизится на 20% только после тысячного цикла работы. Также может происходить саморазряд батареи, к примеру, хранение при +25 градусах Цельсия и стопроцентной зарядке модель 18650 – аккумулятор, характеристики которого соответствуют заявленным производителем, ежемесячно будет терять порядка 1,5% своего заряда.

Литий-ионные Li-ion аккумуляторы, описание, особенности устройства и конструкции, применение, старение, основные преимущества и недостатки.

Литий — самый легкий из металлов. Он имеет превосходный электрохимический потенциал и обеспечивает наилучшую энергетическую плотность на единицу массы. В литиевых аккумуляторных батареях применялись отрицательные пластины из металлического лития. Такие батареи обладали более высоким напряжением на каждом элементе и высокой емкостью по сравнению с батареями других типов.

После многочисленных испытаний в течение 1980-х годов выяснилось, что проблема литиевых батарей «закручена» вокруг литиевых электродов. Точнее, вокруг активности лития. Процессы, происходившие при старении и износе электродов, в конце концов, нарушали температурную стабильность химических процессов, происходивших внутри аккумуляторной батареи.

В результате температура элемента достигала точки плавления лития, и происходила бурная реакция, получившая название «вентиляция с выбросом пламени». В 1991 году на заводы-изготовители было отозвано большое количество литиевых батарей, которые впервые применили в качестве источника питания мобильных телефонов. Причина — при разговоре, когда потребляемый ток максимален, из аккумуляторной батареи происходил выброс пламени, обжигавшего лицо пользователю мобильного телефона.

Из-за присущей металлическому литию нестабильности, особенно в процессе заряда, исследования сдвинулись в область создания аккумуляторной батареи без его применения, но с использованием его ионов. Хотя литий-ионные батареи обеспечивают незначительно меньшую энергетическую плотность, чем литиевые батареи, тем не менее они безопасны при соблюдении правильных режимов заряда и разряда.

Устройство

Внедрение литий-ионных аккумуляторов в производство бытовой электроники получило прорыв после разработки батареи с катодом из углеродного материала (графита) и анодом из оксида кобальта.

В процессе разряда батареи происходит выведение ионов лития из материала катода и их включение в оксид кобальта противоположного электрода, при зарядке процесс протекает в обратном направлении. Таким образом, электрический ток создают ионы лития, перемещаясь от одного электрода к другому.

Li-Ion аккумуляторы производятся в цилиндрическом и призматическом исполнении. В цилиндрической конструкции две ленты плоских электродов, разделенных пропитанным электролитом материалом, свернуты в рулон и помещены в герметичный металлический корпус. Катодный материал нанесен на алюминиевую фольгу, анодный — на медную фольгу.

Призматическую конструкцию аккумулятора получают при укладывании прямоугольных пластин друг на друга. Такая форма батареи дает возможность сделать компоновку электронного устройства более плотной. Также выпускаются призматические АКБ с рулонными электродами, скрученными в спираль.

Watch this video on YouTube

Каким током заряжать li-ion аккумулятор 18650

Есть порядок восстановления работоспособности литиевого аккумулятора 18650 после падения напряжения до рабочего. Мы восстанавливаем емкость, измеряемую в ампер-часах. Поэтому вначале подключаем Li-ion аккумулятор форм-фактор 18650 к ЗУ, потом своими руками устанавливаем ток зарядки. Напряжение изменяется по времени, начальное 0,5 В. Как стабилизатор, ЗУ рассчитан на 5 В. Для сохранения работоспособности, благоприятными считают параметры 40-80 % от емкости.

Схема зарядки li-ion аккумулятора 18650 предполагает 2 этапа. Вначале нужно поднять напряжение на полюсах до 4,2 В, далее постепенным снижением силы тока стабилизировать емкость. Заряд считается полным, если сила тока снизилась до значения 5-7 мА, когда питание отключится. Весь цикл зарядки не должен превышать 3 часа.

Самая простая одногнездная китайская зарядка для li-ion аккумуляторов 18650 рассчитана на зарядный ток в 1 А. Но следить за процессом придется самостоятельно, переключать своими руками. Универсальные зарядные устройства дороги, но имеют дисплей и самостоятельно ведут процесс.

Как правильно зарядить Li-ion аккумулятор 18650 в ноутбуке? Подключение комплекта источников энергии в гаджете через Pover Bank

Батарея может заряжаться от сети, но важно отключать питание, как только блок набрал емкость

Особенности и советы

А теперь подведем итоги и поговорим об особенностях эксплуатации литий-полимерных аккумуляторов. В принципе, правила эксплуатации и обслуживания полимерных аккумуляторов практически не отличаются от правил использования литий-ионных. Даже заряжать их можно одним и тем же зарядным устройством. Это и неудивительно – ведь оба они работают по одному принципу и имеют сходную конструкцию. Все рекомендации уже описаны в разделе «Правила эксплуатации» (см. выше), добавить к вышесказанному можно немного.

Li-pol элемент не имеет эффекта памяти, поэтому «тренировать» его многократным полным разрядом с полным зарядом не только бессмысленно, но и вредно. Он еще больше потеряет емкость.

В процессе эксплуатации имеет смысл периодически (раз в 3-4 месяца) делать калибровку гаджета (не аккумулятора!), чтобы он мог правильно оценивать степень заряда своей батареи. Да, она проводится путем полной разрядки и полной зарядки, но никакого отношения к «тренировке» не имеет.

Если мы собираемся хранить батарейку отдельно от гаджета, то не надо заряжать ее на все 100%. Оптимальная степень заряда для хранения – 40-50% от полной емкости.

Не стоит хранить батарейку в холодильнике (а то и в морозилке!), как делают некоторые. Такой прием, напротив, сократит срок хранения, и, возможно, выведет элемент из строя.

Литиевые батарейки имеют свойство стареть, даже если они просто хранятся. Поэтому не стоит покупать элементы этого типа впрок. Да и постоянно выключать телефон, чтобы реже его заряжать, смысла нет. Все равно аккумулятор не прослужит дольше отведенного ему срока.

Как правильно зарядить полимерный аккумулятор смартфона в первый раз после покупки

После покупки никаких особых действий производить с новой батареей не нужно. Ей не нужна тренировка, смазка, чистка. Просто вставляем аккумулятор в гаджет и заряжаем обычным образом, поскольку производитель заряжает ее только наполовину. Да и саморазряд литиевые батареи имеют – со временем сами разряжаются, даже лежа в упаковке на складе.

Зарядка своими руками

Если источник питания идет в комплекте со смартфоном, телефоном или планшетом, то с зарядкой литий-полимерных аккумуляторов все понятно. Подключил штатное зарядное устройство и зарядил. Но как правильно зарядить батарею, если она используется отдельно от того же телефона, скажем, в самоделке?

Ведь встроенный контроллер следит лишь за величиной напряжения на выходе батареи, но не регулирует ток заряда. Контролирует – да (при большом токе батарейка отключается), но не регулирует. Проще всего решить вопрос, купив за 40-50 рублей специальную плату зарядки. К примеру, такую:

Если вы дружите с паяльником, то собрать зарядное устройство на его базе несложно. Схема подключения модуля к элементу будет выглядеть следующим образом:

Схема зарядного устройства для литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов на базе модуля TP4056

Схема довольно проста и особых пояснений не требует. Через USB порт или контакты IN+ и IN- (как удобнее) подаем 5 В от сетевого адаптера или порта USB ПК, батарею и нагрузку подключаем параллельно к контактам Bat+ и  Bat-. Номинал токозадающего резистора выбирается в зависимости от того, какой зарядный ток нам нужен. Таблица зависимости тока от номинала указана в прилагающейся таблице. Изначально модуль настроен на ток 1 А.

Пока идет процесс зарядки, горит красный светодиод. Как только зарядка закончится, загорается зеленый светодиод, а сама батарейка отключается от зарядного устройства. Благодаря такому алгоритму мы никогда не перезарядим аккумулятор, даже если забудем снять его с зарядки.

Вот мы и узнали, что собой представляет литий-полимерный аккумулятор и чем он отличается от литий-ионного. Ну а какой из них выбрать, решать вам: преимущества и недостатки каждого из них вы теперь знаете.

Сейчас читают:

Какой аккумулятор лучше литий ионный или литий полимерный?

Как правильно заряжать айфон чтобы не убить аккумулятор

Как правильно заряжать AGM аккумулятор

Как правильно заряжать новый смартфон Xiaomi

Как правильно и сколько заряжать аккумуляторные батарейки

Синарский трубный завод

Мощное предприятие, входящее в так называемую «Большую восьмерку». Специализируется на изготовлении чугунной и стальной продукции. В том числе, и бесшовных нержавеющих труб. Предприятие принадлежит компании ТМК.

Завод был основан в первой половине двадцатого столетия. За время существования предприятие множество раз подвергалось модернизации. Его продукция хорошо известна на территории всего постсоветского пространства.

Бесшовные нержавеющие трубы этого производителя отличаются высоким уровнем качества и надежности. Их используют в различных направлениях промышленности.

Что делать, если аккумулятор не заряжается

Если вышеперечисленные методы не помогли, то рекомендуем ознакомиться со следующими способами как оживить аккумулятор 18650.

С помощью специального зарядного устройства

Это действие осуществляется при помощи китайской копии зарядного устройства «IMAX B6» и мультиметра. Эта зарядка доступна в широкой продаже, и она отлично восстанавливает аккумулятор в домашних условиях.
Для начала необходимо проверить саму батарею, путем соединения к ней мультиметра и выставляя устройство в режим измерения напряжения. Если у аккумулятора глубокий разряд, мультиметр покажет низкие показателями U в милливольтах.

Суть метода заключается в том, чтобы измерение реального количества U в аккумуляторе «мешает» контроллер.
Есть два вывода, плюс и минус, которые идут непосредственно с батареи на контроллер. На выводах чаще всего напряжение составляет 2,6 В это достаточно небольшое значение.

Напряжение будет по немногу подниматься. Это значит, что восстановление li ion аккумулятора идёт успешно. Через какое-то время значение U дойдет до 3,2 вольт, и батарея начнет «раскачиваться». Позже её можно будет заряжать от «родной» зарядки.

С помощью резистора и «родного» ЗУ

Этот способ еще более проще осуществить, чем предыдущий. Здесь необходимо «минус» подзарядки подвести к «минусу» аккумулятора. А «плюс» вывести путем резистора на «плюс» батареи.
После этого следует подать питание и напряжение будет возрастать.
Его можно поднять до 3В, для достижения этого показателя, нужно процедуру провести в течении пятнадцати минут. Как только метод завершен, аккумулятор можно проверить на работоспособность.

С помощью вентилятора

Чтобы осуществить этот метод нам понадобится блок питания, в котором выходное напряжение было минимум 12В. «Минус» вентилятора следует подсоединить к «минусовом» разъему блока питания, а его «плюсовой» к плюсу и обязательно фиксировать вручную на аккумуляторе.
Когда мы включим устройство, вентилятор начнет работать. Это значит, что в батарее уже идёт ток. Процедуру не стоит долго продолжать, где-то через 30 секунд нужно выключить сеть. После такого восстановления напряжение обычно повышается до 3В.

Восстановление 18650 аккумуляторов при помощи подзарядки от другого аккумулятора

Существует способ как реанимировать литий-ионную батарею с помощью другого автомобильного аккумулятора. Для этого нам нужна любая другая батарея на 9 В, скотч, а также тонкий провод.
Метод осуществляется по следующим этапам:

  • Проводки требуется подвести к контактам батареи, которую мы хотим реанимировать. На каждый контакт провод должен быть отдельным.
  • Нельзя замыкать контакты «плюс» и «минус» лишь одним проводом. Из-за этого может произойти короткое замыкание, и оживить батарею будет нельзя.
  • Соединения нужно закрепить скотчем, на которой перед этим необходимо сделать метку маркером, какой провод с каким контактом будет соединён.
  • Провод от «плюса» девятивольтового аккумулятора следует соединить с «плюсом» восстанавливаемой батареи.
  • Минусовые контакты надо соединить по этому же методу.
  • Все контакты закрепляем изолентой, чтобы провода не отошли.
  • Ждём определенное время и следим за состоянием батареи, она должна минимально нагреться.
  • Когда аккумулятор станет тёплым, сразу же отсоединяем от АКБ батареи.
  • Проводим перезарядку.
  • Проверяем работу.

С помощью использования тренировочных циклов

Этот метод проводится для предотвращения сульфатации, а также для того чтобы определить емкости батареи. Такие циклы нужно проводить минимум один раз в год и процедура выполняется по следующим этапам:

  • Следует зарядить литий-ионный аккумулятор обычным током до того момента, пока он полностью не зарядится.
  • Выдерживаем ее четыре часа после того как прекратилось питания.
  • Корректируем плотность электролита.
  • Включаем заряд на 25-35 минут чтобы электролит был перемешенным.
  • Необходимо провести контрольную разрядку постоянным нормальным током десяти-часового режима и контролировать время полного разряда до того как напряжение спадет до 1,7 В на банку
  • Емкость батареи можно определить как уровень разрядного тока умноженный на время разряда.
  • После того, как контрольный разряд осуществлён необходимо сразу же полностью разрядить аккумулятор. Если получилось так, что емкость не заряжается аккумулятор 18650 скорее всего уже не починить.

Основные минусы данного метода:

  • Сокращается срок службы.
  • Долгое время восстановления литий-ионных аккумуляторов.
  • Огромные затраты энергии.
  • Маленькая эффективность способа.
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий