Как зарядить литиевый аккумулятор на киа

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 20.09.2024

Современные устройства питаются от литиевых аккумуляторов, а за их зарядом и разрядом следит контроллер заряда и плата защиты. Для заряда аккумуляторов используют зарядные устройства, которые зачастую представляют собой блок питания с постоянным выходным напряжением. Давайте разбираться, как правильно заряжать литий-ионный аккумулятор, какое зарядное выбрать и возможно ли его сделать без лишних трудозатрат.

Общие сведения о литийионных аккумуляторах

Литиевые аккумуляторы появились относительно недавно, но уже прочно заняли ведущие позиции в электропитании автономных устройств. Конструктивно такой источник питания представляет собой два электрода — катод и анод. Первый выполнен из того или иного соединения лития (обычно кобальт-литий или литий-феррофосфат), второй — из графита. Электроды погружены в безводный раствор электролита. Бывают разные форм-факторы и типоразмеры батареек этого типа. Наиболее распространённые форм-факторы литийионных аккумуляторов — цилиндрический и прямоугольный.

Прямоугольные элементы можно увидеть в устройствах малой толщины — мобильных телефонах, смартфонах, планшетах и т. п. Обычно в батареях такой формы в качестве электролита используют полимерный материал, а сами аккумуляторы называют литий-полимерными.

Выходное напряжение всех литиевых аккумуляторов меняется от 4,2 до 2,5 В в зависимости от степени зарядки и в среднем составляет 3,7 В. Электрическая ёмкость же бывает разной – от десятков миллиампер в час (мА·ч) до десятков ампер в час (А·ч). Зависит от назначения источника питания и его размеров.

Важно! Речь идёт о единичных аккумуляторах. Батареи, составленные из нескольких элементов, могут иметь любое напряжение и любую ёмкость. Например, батареи электромобилей имеют напряжение до 380 В при ёмкости в сотни киловатт-час, а батарея ноутбука выдает 12,6 В.

Срок службы литиевого аккумулятора зависит от условий эксплуатации и обычно составляет 2–3 года при количестве циклов заряд/разряд до 600 у литийионных и до 900 у литий-полимерных батарей. Основные качества аккумуляторов этого типа:

большая плотность энергии на единицу массы;
низкий саморазряд;
отсутствие эффекта памяти;
не требуют обслуживания;
теряют работоспособность при перезарядке и глубоком разряде;
взрывоопасность при перегреве.

Что такое PCB, BMS и PCM

Прежде чем выяснить, как правильно заряжать литийионные аккумуляторы, разберёмся с аббревиатурами PCB, BMS и PCM, которые неразрывно связаны с источниками тока этого типа.

Как мы выяснили, литиевые источники не терпят глубокой разрядки и перезаряда. И в том, и в другом случае они катастрофически теряют электрическую ёмкость и выходят из строя. А в случае перезаряда могут даже загореться.

Для контроля за состоянием батареи в неё нередко встраивается модуль PCB — Power Control Board. Его задача — не допустить глубокой разрядки и перезаряда аккумулятора.

Принцип работы такого модуля достаточно прост. Помещённый на небольшой плате контроллер мониторит напряжение на клеммах аккумулятора. Как только оно упадёт ниже 2,8 В, микросхема закрывает соответствующий ключ, отключая элемент питания от нагрузки. При этом зарядка этого элемента разрешена.

Если напряжение на клеммах элемента становится выше 4,2 В (заряжен полностью), эта же схема другим ключом отключает элемент от зарядного устройства, но питание нагрузки разрешено. Таким образом, аккумулятор невозможно ни перезарядить, ни разрядить до критического значения.

Такие платы защиты встраиваются в большинство литиевых батарей. Исключение составляют лишь элементы, предназначенные для устройств с собственными системами контроля за состоянием аккумуляторов. В качестве примера можно взять батарею ноутбука, собранную из шести аккумуляторов 18650 без встроенной защиты.

Важно! Прежде чем покупать аккумулятор, необходимо выяснить, оснащён ли он модулем PCB. Если нет, то за состоянием элемента придётся следить самостоятельно. Большинство элементов с модулем PCB имеют на корпусе соответствующую маркировку.

Модуль PCM (Power Charge Module) обычно встраивается не в элемент, а в устройство, в котором элемент работает. К примеру, в смартфон. Если плата PCB следит только за уровнем зарядки аккумулятора, то блок PCM полностью управляет процессом зарядки — обеспечивает необходимый ток, контролирует температуру элемента, напряжение на нём.

Важно! Не следует путать контроллер зарядки с зарядным устройством (адаптером) для того же смартфона. Зарядное устройство — это обычный пятивольтовый источник питания. Управляет же процессом зарядки батареи схема, встроенная в сам смартфон. Исключение составляют лишь интеллектуальные зарядные устройства, предназначенные именно для зарядки литиевых батарей (в том числе и без модуля контроля).

Блок BMS (Battery Monitoring System) можно найти в аккумуляторах, составленных из батарей, включённых последовательно. Он есть, например, в АКБ любого ноутбука. Задача узла — контроль за состоянием каждой отдельной батареи и организация слаженной их работы. Разберём задачу, которую он выполняет, подробно. Итак, мы имеем аккумулятор, составленный из четырёх последовательно соединённых батарей.

То же самое произойдёт и во время зарядки. Элемент с наименьшей ёмкостью зарядится быстрее и, пока остальные набирают нужную ёмкость, перезарядится и выйдет из строя. Задача модуля BMS — контроль за состоянием каждого элемента и принятием тех или иных мер, если напряжение на каком-либо из них станет критическим. Если оно ниже, вся батарея отключается от нагрузки. Если выше, то соответствующий элемент отключается от зарядного устройства, когда остальные продолжают заряжаться.

Полезно! Нередко блок BMS называют балансиром, а выполняемая им задача балансировкой. При последовательном соединении аккумуляторов в батарею схема балансировки должна быть обязательно. В противном случае элементы питания быстро выйдут из строя, а возможно, и загорятся.

Как правильно заряжать Li-ion аккумулятор

А теперь перейдём непосредственно к особенностям зарядки литийионных аккумуляторов. Начнём с единичных элементов. Как мы выяснили, напряжение на полностью заряженном аккумуляторе составляет 4,15–4,2 В, на полностью разряженном — 2,5–2,8 В. Но, кроме напряжения, нужно знать и зарядный ток. Каким током, к примеру, заряжать Li-ion аккумулятор 18650?

В отличие от других типов аккумуляторов литиевые источники могут заряжаться достаточно высоким током, достигающим 1 С (C — ёмкость элемента). Но оптимальным принято значение, не превышающее 0,5 С. Получается, что оптимальный ток заряда для элемента 18650 будет составлять от трети до половины его ёмкости. Значение же ёмкости аккумулятора можно прочесть в сопроводительной документации или прямо на корпусе прибора.

Таким образом, для простой зарядки на аккумулятор достаточно подать нужный ток и дождаться, пока напряжение на его клеммах не достигнет значения 4,2 В. Многие простые зарядные устройства так и делают, автоматически оканчивая зарядку в нужный момент.

Многоступенчатая зарядка

Метод состоит из трёх этапов:

После подключения зарядного устройства контроллер измеряет напряжение на батарее. Если оно ниже 2,5 В, то производится зарядка малым (около 0,02–0,1 С) током до тех пор, пока напряжение не поднимется до 2,8 В. Если оно изначально было выше, этап пропускается.
Зарядный ток увеличивается до значения 0,5 С (нормальный заряд) или 1 С (ускоренный заряд). Как только напряжение на элементе повышается до 4,1–4,2 В, этап заканчивается.
На элементе устанавливается стабильное напряжение 4,15–4,25 В, подзарядка производится небольшим током. Как только значение тока уменьшается до 0,05 С, этап заканчивается, аккумулятор заряжен.

Полезно. Третий этап занимает достаточно много (десятки минут) времени и не является обязательным. Если времени ждать нет, хватит второго этапа, в процессе которого батарея набирает практически всю ёмкость (90–95 %).

Можно ли таким же образом зарядить аккумулятор со встроенным контроллером защиты PCB? Вполне, но перед тем, как начать зарядку, нужно убедиться, что напряжение холостого хода зарядного устройства (измеряется при отключенном аккумуляторе) не превышает 6–7 В. В противном случае при срабатывании защиты от перезаряда на модуле PCB установится критически высокое напряжение, которое выведет из строя его силовые ключи.

И пару слов о последовательной сборке на 12 В. Можно ли её как-то зарядить своими силами? В принципе, можно и не одним методом.

Используем модуль BMS на соответствующее количество ячеек (см. выше).
Рассоединяем батарею и заряжаем каждый аккумулятор отдельно.
Рассоединяем батарею и собираем из аккумуляторов другую, соединив все элементы параллельно. Заряжаем полученную батарею обычным образом, учитывая, что её полная ёмкость будет равняться сумме ёмкостей всех аккумуляторов.

Все этапы заряда литийионного аккумулятора (включая предзаряд) схематично изображены на этом графике:

Чем измерять ёмкость аккумуляторов

Вариант неплохой, но его не назовешь бюджетным. Прибор дорогой, а нужен он относительно редко. Гораздо проще для этих целей воспользоваться USB-тестером. Стоит он намного меньше, а точность измерения у устройства вполне приличная.

Чтобы измерить реальную ёмкость батарейки, её необходимо полностью зарядить, а затем разрядить через ту или иную нагрузку, включив между элементом и нагрузкой тестер. При этом вход прибора подключают к элементу питания, а выход — к нагрузке, в качестве которой можно использовать полуваттный резистор сопротивлением 8–16 Ом.

USB-тестер для своего питания требует напряжение величиной 5 В (на то он и USB), но отлично работает и при напряжении до 2,5 В. Так что использовать его для измерения ёмкости одной литиевой ячейки будет возможно.

Что такое плата зарядки TP4056 и как ею пользоваться

Как правильно заряжать литийионные батарейки, мы узнали. Но чем это сделать? Можно воспользоваться покупным зарядным устройством, но если есть желание, то реально собрать зарядку для литиевых аккумуляторов самостоятельно. Для этого достаточно будет купить готовый модуль TP4056 и собрать несложную схему.

Прелесть такого решения ещё и в том, что стоит всё удовольствие на том же Aliexpress около 30 рублей. Чтобы на базе этого модуля собрать готовое устройство, необходимо собрать следующую несложную схему.

По умолчанию, такой модуль выдаёт ток зарядки 1 А и подойдёт для зарядки аккумуляторов ёмкостью 2 000—3 000 мА·ч. Если нам нужен меньший ток, то достаточно изменить номинал резистора R3 в соответствии с таблицей:

Литиевые аккумуляторы представляют гальваническую пару, в которой катодом служат соли лития. Независимо, литий-ионный, литий-полимерный сухой или гибридный аккумулятор, зарядное устройство подходит всем. Изделия могут иметь форму цилиндра, или герметичную мягкую упаковку, способ зарядки для них общий, отвечающий особенностям электрохимической реакции. Как зарядить Li-ion АКБ?

Как правильно заряжать литиевые аккумуляторы

Существует несколько схем зарядки литиевых аккумуляторов. Чаще используется двухэтапная зарядка, разработанная компанией SONY. Не применяются устройства с применением импульсного заряда и ступенчатой зарядки, как для кислотных АКБ.

Зарядка любых разновидностей ионно-литиевых или литий-полимерных аккумуляторов требует строгое соблюдение напряжения. На одном элементе заряженного литиевого аккумулятора должно быть не больше 4,2 В. Номинальным напряжением для них считается 3,7 В.

Литиевые аккумуляторы можно ли заряжать быстро, не полностью? Да. Их всегда можно дозарядить. Работа батареи на 40-80 % емкости удлинняет АКБ срок годности.

Двухступенчатая схема зарядки батареи литиевых аккумуляторов

Принцип схемы CC/CV – постоянная сила зарядного тока/ постоянное напряжение. Как зарядить по этой схеме литиевый аккумулятор?

На схеме до 1 этапа зарядки изображен предэтап, для восстановления глубоко севшего литиевого аккумулятора, с напряжением на клеммах не менее 2,0 В. Первый этап должен восстановить 70-80 % емкости. Ток зарядки выбирают 0,2-0,5 С. Ускоренно заряжать можно, током 0,5-1,0 С. (С – емкость литиевых аккумуляторов, цифровое значение). Каким должно быть напряжение зарядки на первом этапе? Стабильным, 5 В. Когда достигнуто напряжение на клеммах аккумулятора 4,2 – это сигнал перехода на второй этап.

Теперь ЗУ поддерживает стабильное напряжение на клеммах, а зарядный ток по мере поднятия емкости снижается. При уменьшении его значения до 0,05-0,01 С зарядка закончится, устройство отключится, не допуская перезарядки. Общее время восстановления емкости для литиевого аккумулятора не превышает 3 часов.

Как контролируют параметры зарядки

Так как литиевые аккумуляторы работают в узком диапазоне изменения напряжения на клеммах, их нельзя перезаряжать выше 4,2 В и допускать разрядку ниже 3 В. Контроллер заряда установлен в ЗУ. Но каждый аккумулятор или батарея имеют собственные прерыватели, РСВ плату или РСМ модули защиты. В аккумуляторах установлена именно защита от того или иного фактора. В случае нарушения параметра, она должна отключить банку, разорвать цепь.

Контроллер – устройство, которое должно реализовать функции управления – переводить режимы CC/CV, контролировать количество энергии в банках, отключать зарядку. При этом сборка работает, нагревается.

Самодельные схемы зарядки, применяемые для литиевых аккумуляторов

Если батарея состоит из нескольких банок, разряжаются они не всегда равномерно. При зарядке необходим балансир, распределяющий заряд и обеспечивающий равномерный заряд всех банок в батарее. Балансир может быть отдельным или встроенным в схему подключения АКБ. Устройство защиты батареи называется BMS. Зная как заряжать приборы, разбираясь в схемах, можно своими руками собрать схему защитного устройства для литиевого аккумулятора.

Как зарядить литиевый аккумулятор 12 вольт

Каждый литиевый аккумулятор представляет герметичное изделие цилиндрической, призматической формы, для Li-pol в мягкой упаковке. Все они имеют напряжение 3,6- 4,2 В и разную емкость, измеряемую в мА/ч. Если собрать последовательно 3 банки получится батарея с напряжением на клеммах 10,8 – 12,6 В. Емкость при последовательной зарядке, измеряется по самому слабому литиевому аккумулятору в связке.

Как правильно заряжать литиевый аккумулятор 18650 или Pol на 12 вольт, нужно знать. Для возвращения прибору емкости необходимо использовать ЗУ с контроллером. Важно иметь в сборке РСМ для каждой банки, защиту от недо- и перезаряда. Другая схема незащищенных литиево-ионных аккумуляторов – установка РСВ – управляющей платы, лучше с балансирами, для равномерной зарядки банок.

На зарядном устройстве необходимо задать напряжение, под которым работает батарея, 12,6 В. На приборной доске устанавливается количество банок и ток зарядки, равный 0,2- 0,5 С.

Как заряжать, предлагаем посмотреть видео, способ зарядки для 2, 3 литиевых аккумуляторов 18650, соединенных последовательно. Используется бюджетное зарядное устройство.

Варианты зарядки литий-ионных литиево-полимерных аккумуляторов:

Специалисты советуют использовать для зарядки литиевых аккумуляторов штатное зарядное, остальные – только в форс-мажорных обстоятельствах. Однако, как зарядить литиевый аккумулятор без штатного зарядного устройства, нужно знать.

Как заряжать литиевые аккумуляторы шуруповерта

Шуруповерт на литиевых аккумуляторах почти всегда апгрейд. Если с Ni-Cd элементами были одни требования к зарядке, теперь они стали противоположными. В первую очередь нужно приобрести или собрать зарядник, именно для энергоемких литиевых аккумуляторов шуруповерта с форм фактором 18650. Схема зарядки применяется из двух этапов CC/CV.

Зарядка литиевого аккумулятора шуруповерта оптимальна, когда остается 20-50 % емкости – одна палочка на индикаторе. Чем чаще заряжать, тем стабильнее напряжение на клеммах и длиннее жизнь источника энергии. Чем ровнее напряжение на клеммах, тем больше циклов выдержит литиевый аккумулятор шуруповерта.

Глубина разряда, %	Количество циклов заряда
100	500
50	1500
25	2500
10	4 700

Если в шуруповерте 2 аккумулятора, один снимите, зарядите на 50-60 % и держите в резерве. Но второй заряжайте всегда по окончании работы, даже на 10 %. Лучшая температура для заряда +15-25 0 С. При минусе батарея шуруповерта не зарядится, но работать до -10 0 может.

Как заряжать литиевый аккумулятор шуруповерта зарядным устройством, зависит от схемы сбора батареи из банок. В любом случае, напряжение на ЗУ должно быть равно заявленному для прибора, а сила тока 0,5 С на первом этапе. На втором, напряжение клеммное стабильно, а сила тока падает, вплоть до окончания процесса.

Сколько заряжать литиевый аккумулятор

Время зарядки аккумуляторов определяется процессом восстановления емкости. Различают полный и частичный заряд.

Емкость измеряется в ампер-часах. Это значит, если подать заряд, численно равный емкости, то за час на клеммах создастся нужное напряжение, а запас энергии будет 70-80 %. Если емкость измеряется в единицах С, при быстрой зарядке следует подавать ток 1С-2С. Время быстрой зарядки около часа.

Для полного цикла зарядки батарей из нескольких элементов, соединенных последовательно, используют 2 этапа – CC/CV. Этап СС длится, пока на клеммах не появится напряжение , равное рабочему, в вольтах. Второй этап: при стабильном напряжении подается в банку ток, но с увеличением емкости, он стремится к нулю. Время заряда занимает около 3 часов, независимо от емкости.

Можно ли заряжать литиевый аккумулятор обычной зарядкой

Две разных системы аккумуляторов – литиевые и свинцовые требуют разного подхода к восстановлению емкости. Свинцовый АКБ не настолько требовательны к параметрам зарядки, как литиевые. Да и критерии заряда другие.

Для зарядки на первом этапе Li-ion, Li-pol требуется постоянный ток, на втором этапе постоянное напряжение. Если не контролировать параметры на первом этапе, возможен перезаряд. Но если в батарее есть встроенная защита – BMS – она справится. Поэтому несколько добавить энергии можно даже зарядником от телефона.

В зарядном устройстве для свинцовых АКБ главный показатель – стабильное напряжение. Для литиевых зарядников на первом этапе важен стабильный ток.

Правда, появились универсальные ЗУ, которые можно перенастроить на тот или иной режим зарядки. Перед вами российская разработка “Кулон”.

Блоки питания

Мы уже не представляем свою жизнь без беспроводных девайсов – смартфонов, ноутбуков, ручного электроинструмента, светодиодных фонарей и других портативных устройств.

Для бесперебойной работы устройств, облегчающих быт и увеличивающих нашу мобильность, нужны независимые источники энергии, обеспечивающие длительное время автономной работы – батарейки или аккумуляторы.

Немного о литий-ионных батарейках

Литий-ионные аккумуляторы – одни из самых долговечных источников энергии для мобильных устройств и электроприборов, используемых нами.

Основные достоинства литий-ионной технологии:

высокая энергоемкость;
скорость заряда и разряда;
небольшая величина саморазряда;
маленькие размеры.

Принцип работы литий-ионных аккумуляторов – накопление энергии происходит при прохождении ионов лития от анода к катоду через электролит, при разряде идет превращение химической энергии в электрическую, питающей различные устройства.

В литий-ионных АКБ катод изготовлен из солей лития, анод из графита, сепаратор пропитан электролитом в виде органического раствора солей лития.

Выполняются такие АКБ в двух модификациях со строгим соблюдением герметичности:

В призматическом исполнении – электроды и сепаратор, изголовленные из прямоугольных пластин, поочередно укладываются друг на друга либо скручиваются в спираль при рулонной сборке и помещаются в корпус с подключенным к нему катодом.
В цилиндрическом исполнении – электроды из фольги, разделенные сепараторным материалов, помещены в металлический корпус, на который выведен минусовой электрод.

Справка: Нарушение герметичности корпуса ведет к выходу аккумулятора из строя.

Характеристики батарейки 18650

Один из самых распространенных типов АКБ, применяемых в быту для обеспечения работы ноутбуков, электроинструмента, светодиодных фонарей – аккумулятор 18650:

первые две цифры (18 мм) – диаметр;
вторые (65 мм) – длина;
третья цифра (0) – цилиндр.

Технические характеристики аккумулятора зависят от типа электролита, материала катода и находятся в пределах величин:

напряжение – номинальное 3,6-3,7 V, возможен разброс от 2,5 V до 4,2 V;
максимальный разрядный ток – 10-35 A;
емкость – 1100-3600 mAh.

Справка: Точные параметры указываются производителем на упаковке изделия.

Типы батарей 18650

В зависимости от материала, используемого для изготовления катода, существуют три типа элементов 18650, сведения о которых нанесены на корпус в виде маркировки.

Литий-кобальтовые

Катод изготовлен из оксида лития-кобальта LiCoO2 – характеризуется большой энергоемкостью при средних показателях силы тока.

Срок службы не превышает 500 циклов.

Внимание! Принудительный быстрый заряд или подключение устройств, которые могут быстро разряжать литий-кобальтовый элемент, ведет к возгоранию электролита и разрушению батареи.

Литий-марганцевые

Катод изготовлен из литий-марганцевой шпинели LiMn2O4 – обеспечивает быструю зарядку и высокое значение силы тока разряда до 20-30 А.

Срок службы до 1000 циклов.

Литий-железо-фосфатные

Катод изготовлен из LiFePO4 – характеризуется ровным графиком тока разряда, самой низкой емкостью из линейки 18650 и безопасны в применении.

Срок службы до 2000 циклов.

Общие требования к зарядке аккумуляторов 18650

Аккумулятор как заряжать методом CC/CV – постоянный ток/постоянное напряжение:

CC – на первом этапе при подаче зарядного напряжения 0,05 В и плавного его увеличения обеспечиваем постоянный ток заряда – величина тока 20-50% от емкости аккумулятора (зарядка работает, как стабилизатор тока);
после достижения 4,2 В аккумулятор набирает около 80 % емкости, что сигнализирует об окончании первого этапа;
CV – на втором этапе зарядка идет постоянным напряжением 4,2 В при постепенно снижающемся токе.

Каким током заряжать li-ion аккумулятор 18650

Оптимальный ток заряда – 0,5 А.

Допускается увеличение тока заряда до 1 А – уменьшает время зарядки аккумулятора, однако для сохранения эксплуатационного ресурса благоприятнее плавный заряд.

Сколько заряжается аккумулятор 18650

Время зарядки не более трех часов – ускоренную зарядку применяют в экстренных случаях.

После окончания зарядки аккумулятор отключается от зарядного устройства – долгое нахождение литий-ионных элементов под повышенным напряжением приводит к негативным изменениям электролита и снижает емкость аккумулятора.

Как зарядить аккумулятор 18650 без зарядного устройства в домашних условиях

Иногда возникает вопрос – как заряжать литий-ионный аккумулятор 18650 подручными средствами, когда заводского зарядного устройства нет под руками.

Как зарядить аккумулятор 18650 зарядкой от телефона

Используем блок питания от кнопочного телефона:

Как сделать зарядку для аккумулятора 18650

Простейшее зарядное устройство для аккумулятора 18650 можно сделать самостоятельно на основе ТР 4056 – модуля заряда с линейным зарядом тока и напряжения.

Схема подключения простая – ток заряда задается всего одним резистором.

Для зарядки используется сетевой адаптер или USB-порт любого устройства.

Процесс заряда можно отследить по светодиодам:

индикатор красный – идет процесс зарядки;
индикатор зеленый – заряд окончен.

Важно! Для продления срока службы литий-ионного элемента оптимальный заряд в пределах 25-90 %.

Что делать, если 18650 не заряжается

Ситуация, когда батарея не заряжается, возникает после долгого хранения литий-ионных элементов или их переохлаждения.

Большинство элементов 18650 оборудованы контроллером, который защищает АКБ от перезаряда, во время работы предотвращает перегрев и взрывное разрушение.

Контроллер питания отключает банки аккумулятора от клемм при падении напряжения ниже допустимого уровня 2,4 В – измеренное напряжение на клеммах нерабочего аккумулятора 0 В.

Поднять напряжение на аккумуляторе и ограничить предельный ток можно включением резистора в цепь, собрав схему из телефонного блока питания с током выше 0,1 А, резистора на 300-1000 Ом мощностью 0,5-1 Вт и вольтметра. Включаем на одну-две минуты ЗУ в сеть – контролируем напряжение, после того как оно достигнет 3 В, отключаем схему и ставим аккумулятор на зарядку.

Внимание! Проверяем 18650 во время всего процесса заряда, при нагреве сразу отключаем зарядку – сильно греющийся при заряде элемент восстановлению не подлежит.

Как проверить батарейку 18650 на работоспособность

Мультиметром измеряем напряжение – элемент 18650 работоспособен при напряжении на клеммах от 2,4 В до 4,1 В, при снижении напряжения ниже 2,9 В батарея нуждается в зарядке.

Определить емкость 18650 можно замером времени полностью заряженного питания инструмента, например, шуруповерта. Если реальный замер времени меньше указанного на корпусе, элементы нуждаются в зарядке.

Ремонт аккумулятора 18650

Существует два эффективных метода восстановления работоспособности элементов:

Важно! Восстановление работы 18650 методом параллельного заряда и разряда опасно из-за высокой взрывоопасности водорода и лития.

Чем заменить аккумуляторную батарейку 18650

Аналогов элементов 18650 не существует, но можно в светодиодных фонарях использовать три батарейки класса ААА (через переходник). Напряжение одного элемента 18650 3,7 В близко к суммарному напряжению трех батареек 4,5 В, но светить фонарик будет тускло и недолго – емкость батареек значительно меньше аккумуляторного элемента.

Блоки питания

Вопреки распространенному мнению, вам не нужно заряжать новый литий-ионный аккумулятор. Это означает, что вам не нужно полностью разряжать и заряжать первый цикл батареи. Литиево-ионные аккумуляторы имеют максимальную емкость, доступную с самого начала, и 1-й заряд ничем не отличается от 10-го заряда.

Зарядка Li-ion аккумуляторов — кратко о правилах эксплуатации

Срок службы вашей литий-ионной батареи должен составлять от 300 до 500 циклов зарядки и разрядки, которые обычно составляют 2-3 года. Постепенно в течение этого срока службы литий-ионные аккумуляторы будут, естественно, испытывать снижение емкости из-за ряда факторов, включая циклический заряд, хранение, колебания температуры, частоту использования и общее старение.

Во избежание риска повреждения аккумулятора используйте только предусмотренное для этого интеллектуальное зарядное устройство. Наши интеллектуальные зарядные устройства имеют встроенные схемы, специально предназначенные для обеспечения правильного напряжения на наших литий-ионных элементах, что предотвращает перезарядку.

ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ Li-Ion АККУМУЛЯТОРОВ

Как заряжать аккумулятор, правила

Литий-ионные аккумуляторы похожи на людей тем, что они не ведут себя одинаково и работают лучше всего при температурах, которые не являются ни слишком жаркими, ни холодными.

Эти батареи работают лучше при высоких температурах, чем при низких, так как тепло снижает внутреннее сопротивление и ускоряет химическую реакцию внутри батареи. Побочным эффектом этого процесса является то, что он создает нагрузку на батарею, что может привести к сокращению срока службы в жарких условиях в течение продолжительных периодов.

С другой стороны, низкие температуры увеличивают внутреннее сопротивление, что увеличивает нагрузку на аккумулятор и сокращает его емкость. Батареи, которые обеспечивают 100% -ную емкость при 27 ° C, обычно уменьшаются на 50% при -18 ° C и так далее.

Li ion аккумуляторы как правильно заряжать?

Что вы можете сделать: Температура окружающей среды значительно влияет на здоровье батареи. Чтобы максимизировать производительность и / или срок службы батареи, работайте и храните при прохладной, сухой температуре. Нагревание холодной батареи в вашем кармане или рюкзаке может обеспечить дополнительное время работы зимой.

Не разряжать полностью

Несоблюдение этих советов и инструкций может привести к повреждению аккумулятора до такой степени, что он станет непригодным для использования. Вы также можете поставить под угрозу свою безопасность и безопасность других людей, если батарея не используется должным образом. В сочетании с несовпадающим зарядным устройством может произойти перегрев или перезарядка, и существует риск возгорания.

Что вы можете сделать: Соблюдайте любые признаки физического повреждения аккумулятора. Не используйте, если батарея вмятина, разорвана или протекает. Соблюдайте признаки перезарядки и перегрева. Не используйте и не заряжайте, если вы обнаружили отек, дым или высокие температуры. Если вышеуказанные признаки обнаружены, прекратите использование и утилизируйте безопасно, вдали от легковоспламеняющихся материалов.

Полная разрядка производится не чаще раза в 3 месяца

Как правильно заряжать литий ионные аккумуляторы?

Зарядка ионно-литиевых батарей очень отличается от зарядки никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей.

Важно! Зарядка литий-ионных батарей зависит от напряжения, а не от тока. Зарядка ионно-литиевых батарей больше похожа на зарядку свинцово-кислотных батарей.

Различия заключаются в том, что литий-ионные аккумуляторы имеют более высокое напряжение на элемент. Они также требуют гораздо более жестких допусков на напряжение при обнаружении полной зарядки, а после полной зарядки они не допускают или требуют подзарядки. Особенно важно иметь возможность точно определять состояние полной зарядки, поскольку литий-ионные аккумуляторы не допускают перезарядки.

Хранение с небольшим зарядом

Большинство литий-ионных аккумуляторов, ориентированных на потребителя, заряжаются до напряжения 4,2 В на элемент, и это допускает отклонение около ± 50 мВ на элемент. Зарядка сверх этого вызывает напряжение в элементе и приводит к окислению, что сокращает срок службы и производительность. Это также может вызвать проблемы с безопасностью.

Заряжать только оригинальной зарядкой

Зарядку литий-ионных аккумуляторов можно разделить на два основных этапа:

Заряд постоянного тока: на первой стадии зарядки литий-ионного аккумулятора или элемента тока заряда контролируется. Как правило, это составляет от 0,5 до 1,0 С. (Примечание: для батареи емкостью 2000 мАч скорость зарядки будет равна 2000 мА для скорости зарядки С). Для потребительских элементов LCO и батарей рекомендуется скорость зарядки не более 0,8 ° C.На этом этапе напряжение на ионно-литиевом элементе увеличивается для заряда постоянного тока. Время зарядки может быть около часа для этой стадии.
Заряд насыщения: Через некоторое время напряжение достигает пика в 4,2 В для элемента LCO. В этот момент элемент или батарея должны войти во вторую стадию зарядки, известную как заряд насыщения. Поддерживается постоянное напряжение 4,2 В, и ток будет постоянно падать. Конец цикла зарядки достигается, когда ток падает примерно до 10% от номинального тока. Время зарядки может быть около двух часов для этой стадии в зависимости от типа элемента и производителя и т. Д.

Эффективность заряда, то есть величина заряда, удерживаемого батареей или элементом, относительно количества заряда, поступающего в элемент, является высокой. Эффективность зарядки составляет от 95 до 99%. Это отражает относительно низкие уровни повышения температуры клеток.

Не перегревать аккумулятор при зарядке

Есть моменты, когда вы не можете использовать аккумулятор в течение длительного периода времени. Вот советы по поддержанию максимальной емкости батареи для длительного хранения.

Что нужно сделать: сохранить 40% уровня заряда перед тем, как поместить в хранилище. Поместите батарею в герметичный контейнер при низких температурах, например, в холодильнике (0–4 ° C), а не в морозильную камеру. Дайте батарее нагреться до комнатной температуры перед повторной зарядкой.

Характеристики при зарядке

Для зарадки литий-ионных аккумуляторов важнно два параметра:

Ток зарядки. В батарее ток заряда начинает хим.реакции. Реакции варьируются от количества задействованой массы на пластинах и ее толщины, поверхности электродов, термального диапазона, незапланированного процесса электролиза воды. Слабый ток не активирует весь объем намазки электрода, а лишь его самый поверхностный слой.
Напряжение. Напряжение на токовыводах не будет выше 12,5-12,6 Вольт. Такие аккумуляторы смогут полностью зарядить только специалисты. Рабочие напряжения современного аккумулятора, ниже которого не рекомендуется разряжать 10,8 В и выше которого точно нельзя подымать при зарядке 14.4 В.

Индикатор зарядки литий-ионного аккумулятора

Выполните следующие действия, чтобы сохранить работоспособность вашего аккумулятора.

Что вам нужно сделать: зарядите аккумулятор по мере необходимости. Не беспокойтесь о полной разрядке, так как частичная и случайная зарядка лучше для здоровья и долговечности вашей батареи. Для вашей собственной безопасности и здоровья вашей батареи используйте только специальное зарядное устройство. Хранить в сухом прохладном месте (25 ° C и ниже). Заряжать при комнатной температуре 25 ° С. Никогда не заряжайте при температуре ниже 0 ° C или выше 40 ° C.

Принимая во внимание количество энергии, запасенной в ионно-литиевых батареях, а также характер их химического состава и т. Д., Необходимо обеспечить, чтобы батареи заряжались надлежащим образом и с помощью соответствующего зарядного устройства и оборудования.

Зарядные устройства для литий-ионных аккумуляторов или аккумуляторные блоки оснащены различными механизмами для предотвращения повреждений и опасности. Часто эти механизмы предусмотрены в батарейном блоке, который затем можно использовать с простым зарядным устройством.

Механизм, требуемый литий-ионной батареей для зарядки и разрядки, включает в себя:

Зарядный ток: ток зарядки должен быть ограничен для литий-ионных аккумуляторов. Обычно максимальное значение составляет 0,8C, но более низкие значения обычно устанавливаются, чтобы дать некоторый запас. Для некоторых батарей возможна более быстрая зарядка.
Температура зарядки: температура заряда литий-ионной батареи должна контролироваться. Элемент или батарея не должны заряжаться, если температура ниже 0 ° C или выше 45 ° C.
Зарядный ток: защита оттока разряда необходима для предотвращения повреждения или взрыва в результате коротких замыканий.
Перенапряжение: защита от перенапряжения необходима для предотвращения слишком высокого напряжения, прикладываемого к клеммам батареи.
Защита от перезарядки: Схема защиты от перезарядки необходима для остановки процесса зарядки литий-ионных аккумуляторов, когда напряжение на элементе превышает 4,30 Вольт.
Защита от обратной полярности: литиево-ионная батарея необходима для защиты от неправильной полярности, так как это может привести к серьезным повреждениям или даже взрыву.
Литий-ионная переразрядка: защита от переразряда необходима для предотвращения падения напряжения батареи ниже примерно 2,3 В в зависимости от производителя.
Перегрев: защита от перегрева часто используется для предотвращения работы батареи, если температура поднимается слишком высоко. Температура выше 100 ° C может нанести непоправимый ущерб.

При использовании ионно-литиевой батареи обязательно использовать зарядное устройство производителя, поскольку в зарядном устройстве и батарейном блоке могут использоваться различные элементы защиты, в зависимости от конструкции.

Как сделать своими руками, пошагово

Понадобится один из четырех операционных усилителей (IC1a) и транзистор для создания виртуальной шины 2.5 В через GND, которая поглощает ток, который протекает через часть зарядного устройства схемы.

R2 и R3 представляют собой делитель напряжения с выходным напряжением около 2,5 В в зависимости от допусков резистора, операционный усилитель управляет транзистором таким образом, что независимо от тока, 2,5 В всегда будет падать через него.

Четыре операционных усилителя и светодиодные индикаторы питаются напрямую от источника питания 12 В, но на остальной цепи подается питание 9,5 В; между 12v и 2.5v рельсами.

Схема

Схема разработана таким образом, что любой, кто имеет базовые навыки пайки, может легко ее построить.

Печатная плата для зарядника

Плата выглядит таким образом, приобрести её можно на радио-рынке или заказать в интернете:

Как зарядить полностью разряженный аккумулятор

Для начала нужно определить его емкость и текущее состояние.

Плотность электролита на 100% заряженного аккумулятора должна быть выше 1,22 грамм на см³. Чтобы вычислить плотность электролита, нужно воспользоваться ареометром (продается в автомагазинах). Если брать в учет огромное количество видов ареометров, нельзя выдать одну рекомендацию по их эксплуатации.

Когда-то аккумуляторы были тяжёлыми и неуклюжими предметами, выдававшими смехотворно мало энергии для своего размера и веса. К счастью, со временем технологии улучшаются, и в 2020 году у нас есть прекрасные мощные литий-полимерные аккумуляторы, выдающие столько энергии, сколько может понадобиться вашему мобильному проекту. Однако при их использовании нужно учесть некоторые моменты – поэтому предлагаю вам прочесть руководство для начинающих о том, как правильно использовать LiPo в своём проекте.

Так много типов!

Первые коммерческие литий-ионные аккумуляторы вышли на рынок в 1991 году, и за прошедшие с тех пор почти 30 лет мы наблюдали быстрый их прогресс. В итоге у нас появилось множество различных технологий и типов аккумуляторов, делящихся по типу конструкции и используемых материалов. Чтобы правильно обращаться с аккумуляторами, важно знать, какой именно тип попал к вам в руки, и очень важно обратить на это внимание.

Литий-ионные элементы форм-фактора 18650 из ноутбука. Подобные наборы обычно соединяются точечной сваркой никелевых полосок.

Литий-полимерными, или Li-Po называют литий-ионные батарейки, использующие полимерный электролит вместо жидкого. Благодаря этому их можно делать в виде ёмкостей различной формы. Такая гибкость делает их полезными для таких применений, как смартфоны и планшеты, где требуется аккумулятор большой ёмкости и плоской формы. Также их часто используют в радиоуправляемых моделях, поскольку их небольшой вес даёт существенное преимущество летающим аппаратам.

Литий-полимерные пакетные аккумуляторы для использования в радиоуправляемых моделях.

Lithium-HV, или литиевые аккумуляторы высокого напряжения – это литий-полимерные батарейки, использующие специальную кремний-графеновую добавку на плюсовой клемме, благодаря которой она не повреждается высоким напряжением. Если заряжать большинство литиевых аккумуляторов до напряжения выше 4,2 В, они значительно потеряют в ёмкости, а их срок службы будет заметно уменьшаться. Используя эту добавку, можно заряжать элементы до 4,32 В без подобных негативных последствий. Повышение напряжения даёт примерно 10% прибавку к плотности энергии по сравнению с обычными литий-полимерными аккумуляторами.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы , или LiFePO₄, используют немного изменённую химию, благодаря чему они могут выносить больше циклов заряда/разряда за счёт немного меньшей энергетической ёмкости. Лучше всего они работают в диапазоне от 3,0 В до 3,65 В, а не в типичном для стандартной химии литий-ионов диапазоне 3,0-4,2. Благодаря этому и очень плоской кривой разряда делает их идеальными для замены 12 В свинцовых батарей во многих случаях, а вместо оригинальных шести элементов используются четыре. Обычно они более стабильными, меньше подвержены саморазряду и потере ёмкости со временем.

Уважайте границы

Ошибка может привести к неприятным результатам

По сравнению с большинством типов аккумуляторов, литиевые элементы плохо переносят неправильное обращение. Разряд ниже нижнего предела приводит к формированию медных дендритов, из-за чего у них уменьшается ёмкость и может произойти короткое замыкание. Перезаряд может привести к повреждению анода отложениями лития, из-за чего могут образоваться литиевые дендриты, что часто приводит к короткому замыканию или самоподдерживающейся реакции с выделением тепла – аккумулятор начинает дымиться и гореть. Также каждый элемент в группе нужно поддерживать на том же уровне напряжения, что и все его соседи, чтобы элементы не слишком быстро деградировали.

Важно не заряжать литиевые элементы слишком быстро. Также на эффективность работы аккумуляторов сильно влияет окружающая температура. Литиевые аккумуляторы не любят температур ниже нуля, особенно при полном заряде. Их нельзя заряжать при отрицательной температуре. Поскольку металлический литий может отложиться на минусовом электроде, что может повредить элемент или вызвать короткое замыкание. В принципе, их можно заряжать при температуре до -5°C, однако это нужно делать очень медленно. Кроме того, аккумуляторы могут повредиться, если заряжать их при температурах выше 45°C.

При выходе за указанные пределы в лучшем случае вы просто убьёте аккумулятор, в худшем случае он загорится и взорвётся. Кроме того, эти элементы подвержены раздуванию, выделению газа, да и вообще кажутся не очень удобными в работе. Может показаться, что иметь с ними дело чересчур сложно. К счастью, современная электроника научилась справляться с их проблемами. Правильное оборудование и меры предосторожности дают возможность использовать литиевые аккумуляторы безопасно и эффективно. Однако все, кто работает с ними, должны уяснить себе потенциальные опасности. Боб Бэддели в прошлом ноябре опубликовал отличную статью на эту тему.

Работа с аккумуляторами

В случае использования отдельных элементов или их групп, к примеру, при использовании LiPo аккумуляторов в радиоуправляемых моделях, достаточно просто использовать специальное зарядное устройство для литиевых аккумуляторов. При зарядке нужно подключать провода для проверки балансировки [позволяют измерять напряжение на каждом из элементов по отдельности / прим. перев.], особенно если батарея разрядилась полностью. Наибольшей эффективности в работе батарей можно добиться при использовании умных зарядных устройств (особенно в случаях с LiFePO₄ и элементами высокого напряжения). Убедитесь, что у вас есть способ остановить разрядку батарей в случае слишком сильного понижения напряжения – будь то предупреждающий световой индикатор, звуковой сигнал или просто автоматическое отключение.

Подобные модули отлично подходят для интеграции литиевых аккумуляторов в прототип

Если вашему устройству требуется интегрированный аккумулятор, вам подойдут специальные платы защиты и заряда. Существуют готовые модули и интегральные схемы, позволяющие без проблем контролировать работу литий-ионных батарей. В принципе их множество – от тех, которые просто разрывают контур при понижении напряжения, до комплексных решений по зарядке и защите. Такие компании, как Adafruit, продают модули, которые отлично подойдут для начинающих любителей электроники, желающих интегрировать удобное решение по заряду и контролю аккумуляторов без необходимости проектировать платы самостоятельно. Однако существуют открытые решения, которые будет легко интегрировать в собственную плату в будущем.

Система управления батареей (BMS) для аккумуляторов из 12 элементов, способного выдавать до 60 А.

Для более крупных проектов с самостоятельно собранными батареями хорошо подойдут системы управления батареей (BMS). BMS, по сути, не сильно отличается от микросхемы защиты, она просто разработана для более крупных задач. BMS обычно используется для аккумуляторов, состоящих из десятка или более элементов, и часто в таких проектах, как электровелосипеды и другие средства передвижения. BMS паяется непосредственно к аккумуляторам, и подсоединяется к каждому элементу в отдельности [к группе элементов, соединённых параллельно / прим. перев.]. Её задача – балансировка элементов, ограничение тока разрядки для безопасности, управление процессом зарядки. Опытные сборщики батарей часто интегрируют BMS в корпус или кожух самого аккумулятора, оставляя снаружи только коннектор. Это позволяет пользователю просто добавить готовый аккумулятор в свой проект, не беспокоясь о защите.

Если вашему проекту необходима особая устойчивость к воздействию окружающей среды, вам также придётся отслеживать температуру аккумулятора. Отслеживать температуру ячеек, в особенности во время зарядки – отличный способ защитить аккумулятор от повреждения. У лучших чипов и BMS есть функция отслеживания температуры. На таком уровне сборки вы уже будете делать батарею самостоятельно, внедряя термопары в нужные места во время сборки. Для аккумуляторов, выдающих большие токи, температуры нужно отслеживать в обязательном порядке. Практически во всех электровелосипедах и электромобилях есть оборудование для отслеживания температуры аккумуляторов и управляющих систем.

Литий-ионные батарейки могут быть опасными, но при правильном использовании они достаточно безопасны для большинства проектов. Главное – использовать правильное оборудование, чтобы убедиться, что вы не выйдете за пределы диапазонов напряжения и температуры, иначе может случиться беда. Надеюсь, что данная инструкция поможет вам в поисках информации по включению литиевых аккумуляторов в свой проект.

Читайте также: