Зарядка li-ion аккумуляторов: особенности, напряжение и ток, индикатор[

Если не заряжается

Если зарядка не происходит (резистор холодный), возможно несколько причин:

схема защиты неисправна или ушла в очень глубокую защиту;
произошел внутренний обрыв.

Как восстановить литиевые АКБ или 18650 элементы в таком случае? Можно попытаться убрать внешнюю полимерную оболочку каждого аккумулятора и подсоединить созданную зарядку непосредственно к банке, «+» к «+», «-» к «-». Если заряд все равно не пойдет, аккумулятор восстановлению не подлежит. Если пойдет – дождитесь, пока напряжение превысит порог в 3,1–3,2 В и далее зарядите аккумулятор штатной зарядкой.

Если же наоборот резистор сильно греется, а напряжение на аккумуляторе нулевое, это говорит о наличии внутри КЗ. Нужно снять с аккумулятора внешнюю полимерную оболочку, отпаять защитную плату и попробовать зарядить непосредственно банку. Если удастся, это означает, что проблема в неисправности защитной платы, и ее нужно заменить.

Всем привет!Достался мне на запчасти ноутбук… Матрица пошла в дело, остальное железо всё ещё лежит, а батарею я решил распотрошить на предмет отдельных аккумуляторов типоразмера 18650… Всего в батарее их оказалось 12 штук, таких

Аккумуляторы перемерил, выбрал три штуки полу-живых, напряжение на них было чуть больше 1В, три штуки почти живых, напряжение на них чуть больше 0,8В. Остальные 6 штук разряжены в ноль… Решил зарядить те, которые хоть что-то выдавали и проверить, что они из себя представляют. Раньше я с ними не сталкивался, зарядного нет для них, но когда-то купил у китайцев платку для зарядки подобных аккумуляторов. Поскольку это всё было на грани проверки, начал думать, как подцепиться к аккумулятору… Не спрашивайте, почему не купил специальную контейнер — просто потому, что у нас в городе их нет и отродясь не было)))На глаза попалась баночка от таблеток

Вкинул в неё аккумулятор — вошел как родной!

Решил, что получится нормальный бокс для зарядки и начал собирать в шмурдяке всё необходимое для воплощения задумки… Вот, что нашлось

Зачистил провода на две длины гильзы у клеммы

Накинул на провода термоусадку, сложил зачищенную часть провода вдвое и обжал клеммы

Термоусадку обсадил простой зажигалкой

Сверлом на 3 мм засверлил отверстия в донышке и крышке.

С крышки предварительно срезал пластиковую пружину и высыпал силикогель

Закинул в баночку шайбу, вставил болтик, снаружи накинул ешё одну шайбу, потом клемму плюсового провода и накрутил гайку

Такие же операции проделал с крышкой

Аккумулятор вставил в баночку плюсом к её дну, так как там плюсовой контакт и следом вкинул пружину

Закрыл бокс крышкой

Поскольку проэкт пробный и временный, так как зарядное для аккумуляторов я уже заказал, то решил не напрягать пайкой плату контроллера зарядки, просто зачистил провода и вставил их в контактные отверстия

А чтобы контакт был надёжным, отрезал от зубочистки острые концы и зафиксировал ими провода

Далее подключил зарядное кабелем к USB порту компа

Осталось тихо ждать и щупать бокс на предмет нагрева до тех пор, пока не погаснет красный светодиод и не вспыхнет синий)))

Максимальный зарядный ток, заявленный для данной платы — 1000мА. Его можно изменить, подобрав резистор, указанный на рисунке, в соответствии с таблицей.

Надеюсь, кому-то пригодится)))Всем добра!

Что представляет собой Li-ion аккумулятор

Литиевые устройства – это один из самых популярных и современных типов АКБ. Эти источники питания устанавливают в разных гаджетах и особо ценят за высокую ёмкость и компактные размеры.

Принцип работы литий-ионного аккумулятора

Li-ion батарея представляет собой многослойное устройство, и её работа основывается на взаимодействии и электрохимическом потенциале этих слоёв. Чистый литий – это метал с очень высокой химической активностью, который вступает в реакции даже с водой и воздухом.
Оксид лития, полная противоположность своего «чистого собрата» и является вполне стабильным. Принцип работы устройства, заключается в отдаче металлами своих электронов, которые в последствии станут положительными ионами (катионами).

Способность отдавать электроны значительно отличается у разных элементов, и именно литий является лидером в этом деле.

Во время заряда литий-ионных АКБ, электроны освобождаются и начинают движение в сторону катода (положительного заряда), а положительные ионы движутся к аноду. Во время использования заряженной батареи всё происходит в обратном направлении. Такое движение частиц и приводит к появлению электрического тока.

Литий-ионные аккумуляторы.

Устройство литий-ионного аккумулятора

АКБ такого типа устроены следующим образом:

Катод или отрицательный электрод. Представляет собой фольгу из алюминия, которая покрыта слоем оксида лития.
Анод или положительный электрод. Фольга из меди, покрытая слоем графита.
Сепаратор. Пористый разделитель и электролит.
Герметичный корпус. Это обязательное условие, так как разгерметизация батарейки может спровоцировать поломку, возгорание и даже взрыв.
Плюсовой и минусовой токовыводы.

Также некоторые устройства могут быть оборудованы дополнительными регуляторами и предохранителями. Такие компоненты помогают увеличить сопротивление при нагреве, сбросить внутреннее давление или прервать контакт катода и плюсового токовывода в аварийных ситуациях.

Размеры литиевых аккумуляторов могут быть самыми разными, а вот по форме можно выделить два основных типа:

цилиндрические;
призматические.

В цилиндрических батарейках тонкие слои анода, катода и разделителя сворачивают. Призматические АКБ предполагают плотное прижатие слоёв друг к другу.

Литий-ионные батареи.

Плюсы и минусы литиевых АКБ

Популярность литиевых элементов питания говорит сама за себя – у таких устройств имеется немало достоинств:

отличная энергоёмкость;
«эффект памяти» сведён к минимуму;
длительный срок службы;
не требуют дополнительного обслуживания;
возможность работа при разных температурах;
саморазряд практически отсутствует;
компактные размеры и возможность придания любой формы АКБ.

Батареи на основе лития всё же не идеальны и у них есть ряд недостатков:

высокая цена, по сравнению с другими типами АКБ;
ограниченное количество циклов перезаряда;
всегда присутствует минимальный риск взрыва или возгорания;
механические повреждения опасны и могут привести к поломке батареи;
качественная работа возможна только при соблюдении правил зарядки и использования.

Несколько литий-ионных батарей.

Эксплуатация литий-полимерных аккумуляторов

Данный тип аккумуляторов довольно капризен и есть несколько обязательных требований, которые продлят жизнь ваших батарей, а так же сделают работу с ними более безопасной. Зарядка таких батарей сопряжена с рядом трудностей, не разобравшись в которых вы рискуете устроить пожар или даже взрыв.

Правила эксплуатации литий-полимерных батарей:

Рекомендованный порог разряда батареи – 3,6 вольта на банку. Считается, что именно в таком режиме батарея прослужит дольше.
Периодически проверяйте напряжения на каждой ячейке аккумулятора. Опытные моделисты делают это после каждого десятого цикла разряда. Просевшая, несбалансированная ячейка может стать причиной взрыва при зарядке. Считается, что напряжение на ячейках должно отличатся не более чем на 0,1 В. Т.е. после разряда аккумулятора на всех ячейках должно быть примерно одинаковое напряжение. Если это не так, то аккумулятор использовать в дальнейшем не рекомендуется.
Не используйте вольтметр при контроле напряжения на банках аккумулятора. В теории здесь все правильно, а вот на практике щупы соскальзывают и замыкают банки. Для этих целей используются индикаторы напряжения для LiPo батарей.
Используйте датчик температуры при зарядке LiPo батарей

Повышение температуры на аккумуляторе – первый предвестник пожара.
Не заряжайте аккумулятор без присмотра, даже если вы соблюли все меры предосторожности. Я с взрывами еще не сталкивался, но бывалые говорят, что следить надо.
Батареи следует заряжать в специальных огнеупорных пакетах

В случае возгорания, это оградит окружающие предметы от огня. В магазинах можно найти специальные конверты или коробки для хранения и зарядки Lipo аккумуляторов – огнеупорные боксы. Старый дедовский способ – хранить и заряжать Lipo аккумуляторы в кастрюле.
Используйте только специальные зарядные устройства для LiPo батарей. Но иметь правильную зарядку, еще не гарантирует успех. Необходимо правильно выбрать параметры зарядки. Пример, как заряжать Li-po батарею, можно посмотреть здесь.
Механическое повреждение батареи может вызвать пожар. Так что будьте внимательное при транспортировке и после аварий квадрокоптера. Периодически проверяйте свою батарею на механические повреждения.
Вздутые батареи считаются неисправными. Их дальнейшее использование опасно и нежелательно.
Не допускайте перезаряд батареи. Это ситуация когда напряжение на одной из банок превысит 4,2 вольта. Такая ситуация может возникнуть если выставить неправильные параметры заряда на зарядном устройстве.
Если допустить полный разряд батареи, то она выходит из строя. В интернете есть инструкции, по которым есть вероятность восстановить такую батарею, но полностью ее реанимировать нельзя. За порог глубокого разряда принимают 3 вольта. Т.е. если разрядить одну из банок ниже порога в 3 вольта, то в ней начинаются необратимые химические процессы вызывающие разрушение батареи. На многих форумах говорят о пороге в 3.2-3,3 вольта, я ориентируюсь именно на эту цифру.
Не допускайте перегрев батареи. Перегрев может возникнуть при перезаряде, при коротком замыкании или просто от солнечных лучей. Посмотрел данные на различных источниках и теперь могу сказать, что критической температурой можно считать порог в 60°С. Ну, а контроль нужно вести так, чтобы температура на аккумуляторе не превышала +40°С. Данные эти приблизительные и для разных батарей они могут отличаться.
Для того чтобы избежать пожара необходимо использовать специализированные зарядные устройства, желательно в связке с датчиком температуры и с возможностью балансировки. Бывалые моделисты рекомендуют использовать только качественные и оригинальные зарядные устройства.

Принцип работы ЗУ

Восстановление емкости батареи начинается при включении ЗУ в сеть. При этом внутреннее сопротивление аккумулятора растет, а ток снижается. Как только напряжение на батарее достигнет отметки в 12В, ток приблизится к нулевой отметке. Такие параметры говорят о том, что зарядка аккумулятора выполнена успешно и устройство может быть отключено.

Кроме обычного процесса, занимающего довольно продолжительное время, существует и ускоренный. Стремительная зарядка значительно сокращает сроки, но в то же время негативно влияет на работу батареи, поэтому пользоваться этим методом специалисты не рекомендуют.

Срок годности батареек известных брендов

Качественные элементы питания, наряду с хорошей емкостью, имеют продолжительный срок годности.

Популярная марка «Duracell» с большим размахом презентует свою продукцию и обещает не менее 10 лет гарантии ее качества. На деле такой срок годности относится только к серебряным литиевым источникам питания. У щелочных и солевых батареек этого производителя срок годности составляет 2 и 5 лет соответственно. Они ничем не лучше продукции других, менее «раскрученных» торговых марок.

Срок годности батареек энерджайзер (energizer) для обычных мизинчиковых и пальчиковых элементов питания составляет 5 лет. Щелочные и солевые сохранят характеристики 2 года, а литиевые – 12 лет.

Продукция GB имеет стандартные сроки годности, которые идентичны аналогичным изделиям других, менее известных производителей.

Роль защитной платы

Большую роль в предотвращении перегрева и воспламенения батарейки играет встроенная внутрь каждого элемента защитная плата. Она предотвращает короткие замыкания, переразряд и перезаряд, но главное — возможный перегрев. Безусловно, все литиевые элементы от надежных и проверенных производителей оснащены такой платой, на которой находятся клеммы элемента.

На фото: защитная плата литий-ионного аккумулятора.

Любая плата имеет шестиуровневый контроллер заряда-разряда, который всегда отключит АКБ от нагрузки в том случае, если она полностью разрядилась или, наоборот, если уровень ее заряда достигает показателя в 4,25 вольт.

Недостатки в конструкции

Вместе с этим, новые батарейки получили несколько критических недостатков, которые, впрочем, не сказались на их популярности и распространённости. Так, от перегрева они, как правило, воспламенялись или даже взрывались. Многие компании были вынуждены отзывать целые партии своих устройств из-за таких проблем. Для того чтобы противостоять этому, производителям пришлось вшивать прямо в аккумуляторы контроллеры заряда, которые управляли его уровнем и следили за температурой. При этом, по достижении пороговых значений, они могли просто отключить аппарат, чтобы дать ему остыть.

Другой неприятной особенностью стал эффект памяти. Его действие заключалось в том, что, по мере эксплуатации, батарея претерпевает множественные последовательные циклы неполного заряда и разряда. В результате, при активном использовании устройства, возникали проблемы с недостаточным временем работы.

Это связано с тем, что неполные заряды оставляют на катоде некоторое количество невысвобожденных частиц. Они имеют свойство накапливаться, при этом не влияя на показатели напряжения.

Чтобы преодолевать такие негативные последствия, производители давали несколько советов:

Избегать заряжать аккумулятор вблизи нагревательных приборов. Тепло усугубляет эффект накапливания, так как при более высоких температурах скорость реакции увеличивается.
Не давать батарее разряжаться полностью. Так на катодах, имеющих малую площадь сечения, не будет остаточных ионов, способных влиять на истинные показатели уровня заряда.

Близкая к комнатной температура считается наиболее приемлемой для литий-ионных батарей. Перегрев или переохлаждение вредят им практически одинаково. Например, пользователи гаджетов с алюминиевых корпусом некоторое время назад сетовали на то, что они сильно разряжаются на морозе. Степень ускорения этого процесса могла превышать величину в 50%. Для того чтобы это исправить, новые модели пытались выпускать с минимальными добавлениями в корпус металлов. В это время популярность приобрели поликарбонатные и стеклянные панели, которые обладали более низкой теплопроводимостью по сравнению с металлом.

Какой аккумулятор 18650 лучше и как его выбрать?

Если исходить из соображений безопасности, то лучшие аккумуляторы 18650 это литий железо фосфатные. Они мало токсичны и в меньшей степени могут взорваться. Когда батарея нужна для фонаря, подойдет любой вид. Но помните, если зарядное устройство не надежное, лучше элемент питания, не имеющий защиты не заряжать.

При выборе аккумулятора 18650 определитесь для каких целей он нужен. Если вы собираетесь использовать его в гаджетах, например в ноутбуке, велосипеде, накопительной батареи, то лучше отдать предпочтение не защищенному варианту. Такие виды производят Panasonic, Samsung, LG, Sony. Обычно у них плоские боковые грани.

Защищенные элементы питания имеют специальную микро плату установленную внутрь корпуса. Такой инструмент позволяет не дать батарейке перезарядится. Кроме этого защищает от короткого замыкания. В фонаре подобный тип стоит использовать, если имеется последовательное соединение из двух таких батарей.

Аккумуляторы 18650 с большой емкостью Panasonic 3600 (NCR18650G) и Sanyo 3500 mAh неплохо подойдут для ноутбуков. Самыми дешевыми и ходовыми являются Panasonic 3100 mAh.

При выборе ориентируйтесь на разновидности АКБ, указанные в разделе выше!

На что стоит еще обратить внимание?

Номинальный ток.
Какой может быть нагрев, как греется.
Напряжение.
Энергетическая емкость.

Использование литий-ионных АКБ

Есть две основные ошибки использования данного вида АКБ:

Не рекомендуется полностью разряжать литий-ионный аккумулятор. Хотя батареи такого типа и устойчивы к полному разряду, однако не стоит увлекаться этим действием чересчур. Особенно это губительно для аккумуляторов с источником бесперебойного питания и электродвигателями с большой мощностью. Если все же такая ситуация произошла, необходимо своевременно постараться подключить литий-ионную АКБ к ЗУ. «Завести» аккумулятор возможно и после продолжительного пребывания его в состоянии большого разряда. Для этого потребуется зарядить батарею не менее двенадцати часов, а затем разрядить по новой.
Перезарядка изделия портит его качество. При перезарядке литий-ионного аккумулятора нужно помнить, что это действие будет отражаться на свойствах изделия, причем не с положительной стороны. Если заряд батареи происходит в неотапливаемом помещении, то схема «контроллер» может не всегда сработать и обесточить батарею. Помимо этих двух ошибок, необходимо беречь литий-ионный аккумулятор от механических воздействий, разного рода ударов, в результате которых, может произойти разгерметизация корпуса изделия и произойти возгорание внутри него. Именно из-за этого такие изделия (в них чистого лития ˃ на 1 грамм) запрещено пересылать по почте.

Хранение элементов

Если планируется оставить устройство на некоторое время, следует правильно его хранить. Для этого нужно периодически его подзаряжать. Таким образом, компенсируется тот саморазряд, который произошёл за время простоя. Оптимальным промежутком между такими операциями будет около 450−550 часов. Но правильнее всего следить за падением напряжения.

Необязательно постоянно проверять показатель, достаточно делать это раз в неделю. Принцип таков:

Соблюдая полярность, нужно приложить щупы к позитивному и негативному контактам. Мультиметр должен быть в режиме измерения напряжения до 20 вольт.
При результате в 4 и меньше вольт на экране, нужно подзарядить элемент.
Когда напряжение поднимается до 4,2−4,3 вольт, прекратить подачу питания.

Тип батареи 18650

Выделяют три основных варианта это:

Литий-железо-фосфатные, еще их называют феррофосфатные, так же LFP, LiFePO4, IFR. (Lithium Iron Phosphate).
Литий-марганцевые (Lithium Manganese Oxide). Они же IMR, LiMn2O4, NMC, LiNiMnCoO2, LiMnO2, INR. Высоко токовые.
Литий-кобальтовые (Lithium Cobalt Oxide). К ним относят LiCoO2, NCR, ICR. Имеют высокую емкость.

Первый

Считается наиболее безопасным. Их работа достаточно стабильна и с высоким КПД. Имеют железо фосфатный катод. Это говорит о том, что у нее нулевая токсичность. Батарея терпима к высоким температурам.

Аккумулятор 18650 не имеет контроллер заряда. При сильной деформации корпуса данные батареи могут взорваться или воспламенится. Это бывает в очень редких случаях. 18650 слабо чувствительны к некорректной работе. Например, снижению сопротивления.

Второй

Достаточно востребован потребителем. Проявляют себя как стабильно работающие элементы питания. Многие производители пишут, что вариант №2 18650 безопасен. Но на самом деле это не совсем так. У них нет контроллера заряда.

Основным плюсом подобных аккумуляторов является работа с низким сопротивлением длительное время. По сравнению с кобальтовым типом марганцевые служат дольше. Емкость и сила тока у них сбалансированы. Максимальный ток зарядки равен 4,2 вольта. Не стоит пренебрегать силой тока, от этого может ухудшится батарея и произойти взрыв. Уровень тока влияет на время подзарядки.

Выдерживают разряд в 2,5 вольта. Анод выполнен из графита. При маленьком сопротивлении и высоком токе может выходить газ. Данные батареи являются достаточно качественными и рекомендуются в повсеместном использовании.

Третий

Имеет самую большую емкость в отличие от выше перечисленных. Их система может быть непредсказуемой. Подобные аккумуляторные батареи 18650 нельзя заряжать быстрой зарядкой. Запрещено использовать в устройствах оказывающих большую нагрузку на АКБ.

Если знаете, что определенная техника быстро разряжает аккумулятор li 18650, не ставьте их туда. В противном случае не избежать возгорание электролита. Основной прибор, в котором их применяют на данный момент — это электронные сигареты. Напряжение для зарядки 4,2 в. Если увеличить вольтаж может произойти перезарядка, а это нежелательно. Нельзя использовать мощные зарядки — это может ухудшить химический состав элемента питания.

Таким образом только, что было описано какие бывают аккумуляторы 18650.

Расшифровка надписей на батареи

Стандартов в маркировке, хороших аккумуляторов 18650 нет. Каждый производитель ставит свои отметки. Но все же имеется некоторая расшифровка.

1) Самый первый знак означает по какой технологии был разработан этот АКБ (I — литий-ионная технология).

2) Следующий знак — это химический состав, из чего сделан АКБ (F/C/M/ — железофосфатная химия, кобальтовая, марганцевая).

3) R — означает многозарядный аккумулятор 18650.

Номер 18650 означает следующий формфактор:

Первые 2-е цифры диаметр.
Следующая пара говорит какую длину имеет данный элемент.
Самая последняя оповещает что аккумулятор имеет цилиндрическую форму.

Буквы/цифры — это особая разметка энергетической плотности (емкости). Каждый изготовитель пишет ее по-своему.

Варианты:

Samsung INR18650-20R (литий-ионный аккум с марганцевой химией, высокотоковый, 2000mah).
Samsung ICR18650-26F (литий-ионный аккум с кобальтовой химией, 2600mah).
Panasonic NCR18650PF (NCR – разновидность кобальтовой химии, это серединка между первым и вторым вариантом, или химия LiNiCoO2, без применения марганца. Под существующие типы не подходит, получилась некая смесь. Положительная сторона – повышенная плотность энергии с низкими порогами до 2,5-2,75V). Используется LiNiMnCoO2 химия. То есть это IMR высоко токовый выполнен на основе марганца, но создатель оставил прежнюю метку.
Sanyo UR18650FM – Сони обычно штампует марки на свой лад. Это литий ионный аккумулятор с емкостью 2600 mAh.

Как правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы