Как правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы

Лучшие беспроводные зарядные устройства для телефона

К основным плюсам устройств относят функциональность, удобство использования. Они представляют собой небольшие блоки с повышенной емкостью. Заряд батареи можно восполнить в любом месте, где нет доступа к питанию. Чтобы прибор работал, нужно заранее зарядить его от компьютера, розетки. Он сохранит полученную энергию, а при необходимости передаст ее телефону. После проведения сравнительных тестов из 5 номинантов в обзор выделено 3 лучшие беспроводные модели.

ZMI WTX10

USB зарядное устройство для телефона выполнено в форме круга с толщиной 7,1 мм, диаметром 89 мм. Выпускают его в черном и бело-розовом цвете. Вес составляет 89 г. Лицевая часть алюминиевого корпуса покрыта прочным 2.5D стеклом, которое гарантирует защиту от царапин, хороший уровень теплоотвода. Интерфейс USB Type-С и входная мощность 5V=2.0 А обеспечивают эффективную и быструю зарядку смартфона. Радиус действия направлен вверх на 4 м от прибора. Безопасность использования обусловлена функцией автоматического распознавания предметов.

Достоинства

• Компактность;
• Легкость;
• При падении на корпус любого металлического предмета прибор отключается;
• Дизайн;
• Не перегревается;
• Индикатор зарядки.

Недостатки

• 1 разъем;
• Высокая цена.

К качеству прибора у пользователей претензий нет. Оценка за удобство использования снижена за счет необходимости слежения за правильным положением смартфона на приборе. Через некоторое время индикатор может засветиться красным, зарядка прекратится.

Samsung EP-N5200

Переносное зарядное устройство для телефона наклонного типа представлено в черном и белом цвете. Мощность зарядки составляет 15 Вт. Это позволяет использовать ее для различных моделей смартфонов, которые поддерживают стандарт Qi. Широкая поверхность выполнена из шероховатого материала, что исключает скольжение гаджета без чехла. Устанавливать последний можно в горизонтальном или вертикальном положении. Батареи с емкостью 4500 мАч заряжаются около 2 ч. Выходной тока – 2 А.

Достоинства

• Наличие вентилятора обеспечивает активное охлаждение;
• Простота использования;
• Индикатор;
• Быстрая зарядка;
• Средняя цена;
• Наличие сетевого провода в комплекте.

Недостатки

• 1 разъем;
• Низкая скорость зарядки.

Пользователи высоко оценивают характеристики товара. Купить зарядное устройство для телефона Samsung рекомендуют более 90 % респондентов. Основными минусами выделяют короткий шнур, возможность использования функции «Быстрая зарядка» не для всех смартфонов.

Baseus BV Wireless Charger

Корпус портативного зарядного устройства для телефона выполнен в форме квадрата. Длина и ширина составляют 9,25 см, толщина – 1,06 см. Выпускают в черном, синем, белом цвете. Лицевая поверхность сплетена из полосок искусственной кожи. Поддерживает технологию Qi, которая обеспечивает быструю и беспроводную зарядку гаджетов. При этом для ряда смартфонов нужно дополнительно покупать ресивер. Эффективность процесса, безопасность мобильных девайсов гарантируют качественные электронные компоненты, защита от перегрева, короткого замыкания, скачков напряжения.

Достоинства

• Стильный дизайн;
• Ускоренный процесс тепловыделения;
• За счет силиконовой накладки на тыльной стороне прибор не скользит;
• Длина кабеля – 1,2 м;
• Автоматическое определение силы тока для подключаемого девайса;
• Распознавание посторонних металлических предметов;
• Низкая цена.

Недостатки

• Возможность зарядки только 1 гаджета;
• В комплект не входит адаптер.

Производитель указывает, что зарядка осуществляется на расстоянии не более 6 мм. Как и в случае с номинантом бренда ZMi гаджет нужно правильно разместить на приборе. Пользователи отмечают хорошую скорость восстановления энергии аккумулятора, но в ряде отзывов жалуются на быстрый выход модели из строя.

Как сделать зарядку для литий-ионных аккумуляторов самостоятельно

Наиболее простым вариантом считается использование зарядного устройства от мобильного телефона. Приборы выдают напряжение, подходящее для восстановления мощности аккумуляторов 18650. Способ используется только в экстренных случаях. Частое его применение приводит к снижению емкости АКБ.

Самодельная зарядка для литий-ионного 18650-го аккумулятора, сделанная из старого зарядного устройства от телефона.

Чтобы зарядить батарейку, выполняют такие действия:

1. Штекер зарядного устройства срезают. Провода освобождают от изоляции и делят на положительный и отрицательный полюса. Плюсовой кабель чаще всего имеет оплетку красного цвета, минусовой — черного.
2. Очищенные провода прикрепляют к полюсам батареи пластилином. USB-кабель подсоединяют к разъему компьютера или специального адаптера.
3. Источник питания заряжают, периодически отслеживая процесс. Заряжать батарейку рекомендуется не более часа. Этого времени достаточно для полного восстановления емкости.

Для сборки усовершенствованной зарядки используют сложные схемы. Перед началом работы подготавливают паяльник, припой, флюс и клей. Отдельно приобретают плату, необходимую для нормального функционирования самодельного ЗУ.

https://youtube.com/watch?v=2wMnrZpl3Vo

Сборку осуществляют так:

1. Плату устанавливают в подготовленный заранее пластиковый бокс. Конструкцию снабжают плюсовым и минусовым проводами. Бокс используется для размещения батареи во время зарядки. Сделать емкость можно из старого ЗУ, непригодного к эксплуатации бытового прибора или игрушки. Размеры должны соответствовать параметрам аккумулятора.
2. Плату припаивают, учитывая маркировку. Обозначения позволяют без труда разместить провода. Плата снабжена разноцветными индикаторами, отражающими ход зарядки. Микросхему приклеивают к боксу в удобном месте. После этого, соблюдая полярность, подключают провода. Перед фиксацией их очищают от изоляции и обрабатывают канифолью. На плату наносят небольшое количество жидкого припоя.

При изготовлении устройства нельзя допускать короткого замыкания. Приведенная выше схема позволяет собрать простое, но надежное ЗУ за несколько часов. С помощью USB-кабеля его подсоединяют к электросети или компьютеру. Батарею устанавливают в получившееся гнездо. После включения зеленого индикатора прибор отключают.

Назовите плюсы литий-ионных аккумуляторов

Смартфоны, ноутбуки, смарт-часы, электромобили — всё это лишь небольшая часть рынка, который всё сильнее впадает в зависимость от преимуществ литий-ионных аккумуляторов. Эта технология находит тем больше применений, чем доступнее она становится. Поэтому в Li-Ion вкладывается огромное количество разработок.

1. Плотность энергии — высокая

Высокая плотность энергии позволяет электронному оборудованию (смартфонам, ноутбукам, электромобилям) работать дольше без подзарядки при скромных размерах элемента питания. Чем больше требуется энергии устройству, тем выше должна быть плотность энергии в аккумуляторе.

Например, электроинструменты и электромобили обладают значительно большей высокой удельной мощностью, чем смартфоны. Литий-ионные аккумуляторы идеально подходят для такого рода задач, что является их главным преимуществом как раз за счёт высокой плотности энергии.

2. Саморазряд — низкий (едва заметный)

Ключевая проблема аккумуляторных батарей — потеря заряда без использования (саморазряд). Литий-ионные элементы обладают едва заметной скоростью саморазряда.

Они теряют намного меньше энергии, чем другие перезаряжаемые элементы (например, Ni-Cd и NiMH). Принято считать, что у Li-Ion саморазряд составляет 5% в первые 4 часа после зарядки и затем снижается до 1-2% в месяц.

3. Напряжение — 3,6 В (одного элемента достаточно)

Напряжение каждого элемента литий-ионного аккумулятора составляет около 3,6 вольт. В чём здесь преимущество:

• напряжение выше, чем у стандартных никель-кадмиевых и никель-металлгидридных, а также стандартных щелочных элементов (1,5 В);
• напряжение выше, чем у свинцово-кислотных элементов (около 2 В на элемент);
• это значит, что устройствам требуется меньше элементов.

Это дешевле, проще и безопаснее в эксплуатации. Так, например, для смартфонов достаточно одной ячейки. Однако в некоторых моделях производители применяют две ячейки литий-ионного аккумулятора для быстрой зарядки, что усложняет управление питанием и удорожает конструкцию, но всё равно выгоднее, чем применять ещё большее число ячеек вдвое меньшего напряжения.

4. Нагрузка — держит 3,6 В стабильно до разрядки

Нагрузочные характеристики литий-ионного аккумулятора отличаются стабильной работой с момента зарядки до момента полного разряда. Это хорошие показатели на фоне всех конкурирующих технологий.

Это значит, что напряжение 3,6 В на элемент постоянное. Оно снижается непосредственно перед тем, как батарея полностью разрядится. Производители могут рассчитывать на эту характеристику, чего не сказать про другие типы элементов питания, где напряжение изменяется.

5. Применимость — масштабная (по видам продукции)

Существует несколько типов литий-ионных элементов. Преимущество пригодилось для придания батарее особых свойств в её назначении.

• Так, например, одни варианты обеспечивают высокую плотность тока и идеально подходят для длительной работы бытовых приборов и гаджетов.
• Другие способны обеспечивать гораздо более высокие уровни тока, благодаря чему идеально подходят для электроинструментов.
• Третьи отличаются высокой безопасностью и долгим сроком службы, что по достоинству оценили производители электромобилей.

6. Обслуживание — не требуется

Одно из преимуществ литий-ионных батарей заключается в отсутствии особых потребностей. Например, в обслуживании. Аккумуляторы поставляются в рабочем состоянии и готовы к работе сразу же из коробки.

Внимание! Вы можете лишь продлить срок службы батареи за счёт некоторых манипуляций. Так, например, сразу после покупки нового аккумулятора Li-Ion не спешите его разряжать

Рекомендуется полностью зарядить и лишь затем разрядить до отключения, после вновь зарядить до 100%. Так батарея набирает ёмкость, а контроллер устройства «обучается» правильной индикации

Так, например, сразу после покупки нового аккумулятора Li-Ion не спешите его разряжать. Рекомендуется полностью зарядить и лишь затем разрядить до отключения, после вновь зарядить до 100%. Так батарея набирает ёмкость, а контроллер устройства «обучается» правильной индикации.

7. Эксплуатация — без расходов

Раз не требуется никакое особое обслуживание, то нет и затрат на эксплуатацию, проверки, тестирование. Одно из преимуществ литий-ионных батарей — никакого активного ухода, заправки или технического поддержания работоспособности.

Например, никель-кадмиевые элементы нужно периодически разряжать, чтобы не проявился эффект памяти прошлой зарядки. Точно так же свинцово-кислотные элементы испытывают потребность в техническом обслуживании. Некоторые из них периодически заправляют аккумуляторной кислотой.

Почему LiPo батареи повреждаются при хранении над или под заданным напряжением?

Все эти разговоры о хранении LiPo Аккумуляторы при правильном напряжении напрашиваются вопросы: зачем это нужно? Что происходит внутри LiPo аккумулятора во время его хранения? Что вызывает снижение полной емкости аккумулятора? Чтобы ответить на эти вопросы, нам придется вернуться к основам и понять, что находится внутри LiPo батареи и химический состав батареи.

Все батареи состоят из трех основных компонентов: катода ( положительный вывод), анод (отрицательный вывод) и электролит. Энергия накапливается в батарее за счет химических реакций, происходящих между электролитом и катодом, и анодом. При зарядке аккумулятора ионы выталкиваются в раствор электролита от катода к аноду. Этот процесс просто меняется на противоположный, когда аккумулятор вводится в эксплуатацию.

В то время как старые батареи, такие как никель-кадмиевые (Ni-Cd) и литий-ионные (Li-ion), используют жидкий химический раствор. В качестве электролита в LiPo-батарее используется литий-полимерный электролит. Это гелеобразное вещество может быть сформировано в виде очень тонкого и длинного полупористого слоя, который помогает сохранять литий-полимерные батареи компактными и легкими.

Как и любые другие батареи, литий-полимерные батареи имеют ограниченный срок службы. Это происходит из-за процесса, называемого электролитическим разложением – естественной деградации электролита батареи с течением времени. Растворение или образование отложений на катодных или анодных выводах батареи также приводит к необратимому снижению емкости батареи.

Когда дело доходит до хранения батареи, два виновника приводят к постоянное повреждение: хранение их недозаряженными или перезаряженными. В этих двух случаях возникают разные механизмы:

• Хранение LiPo-батареи около 100% емкости приводит к образованию ограничительного слоя отложений на аноде батареи.
• Глубокая разрядка аккумулятора – или состояние, при котором оно опускается ниже 3,0 В – может произойти как во время использования, так и при длительном хранении. Когда это происходит, существует огромный риск того, что материал анода начнет растворяться в растворе электролита.

Если материал анода начнет растворяться или будет образовываться осадок, процесс в значительной степени необратим. . Это означает, что потерянную емкость, вероятно, не удастся восстановить, даже если вы немедленно переключитесь на более рациональные методы управления батареями.

Особенности и требования зарядки аккумуляторов шуруповерта разных типов

Различные аккумуляторные батареи шуруповерта имеют общий список требований при хранении и восстановлении емкости:

• Проведение полного цикла заряда и разряда раз в месяц.
• Разрядка аккумулятора с учетом перерывов для зарядки. Соотношение длительности должно быть одинаковым, т.е. после каждых 20 минут эксплуатации шуруповерту нужно дать «отдохнуть».
• Проведение «тренировок» не менее 6 раз за полгода, у каждого из типов батарей собственные условия тренировки.
• Хранение при комфортной температуре около 15 °C.

Нельзя доводить аккумулятор шуруповерта до состояния глубокого разряда, когда мультиметр показывает 0% зарядки.

При восстановлении емкости не следует забывать про «эффект памяти». Его принцип основан на преждевременном наступлении фазы заряжания. Аккумуляторная батарея шуруповерта способна «запомнить» предыдущий цикл и в следующий раз заряжать по тому же принципу, что и в прошлый. Это не относится к Li-ion типу элементов питания, у них данный эффект не выражен совсем.

Проверка заряда мультиметром

Глубокий разряд запускает разрушительные процессы и снижает энергоемкость аккумулятора шуруповерта. Также нельзя пытаться восстанавливать емкость свыше 100%, т.к. произойдет разложение химических компонентов элемента питания. Среднее количество циклов у никель-кадмиевой АКБ равно 2000. У литий-ионных аккумуляторных батарей это число возрастает до 3000, у никель-металлгидридных – до 1500 циклов.

Никель-кадмиевые

Никель — кадмиевый тип аккумуляторных батареи (NI CD) для шуруповерта подвержен «эффекту памяти», который повлечет за собой уменьшение объема и разряда при неправильном восстановлении. Никелевые проще переносят глубокий разряд.

Никель-кадмиевая батарейка

Зарядное устройство следует подбирать в соответствии с емкостью никель — кадмиевой аккумуляторной батареи. Большинство имеют емкость 1 C, поэтому ток заряда должен быть равен 1 А.

Конструкция никель-кадмиевого типа аккумуляторных батареи для шуруповерта позволяет восстанавливать емкость при температуре от 0°С до 40°С, при понижении порога произойдет рост давления и вздутие оболочки. Емкость уменьшается из-за того, что отрицательный электрод перестает пропускать кислород из-за замерзания.

Никель-металлогидридные

Никель — металлогидридный тип аккумуляторной батареи появился после никель-кадмиевого. Задачей ученых было снижение «эффекта памяти», который был чрезмерно выражен в Ni-Cd.

Никель-металлогидридные источники питания

«Эффект памяти» удалось ослабить, но данный тип АКБ получил из-за этого несколько недостатков:

• Выраженный саморазряд. При длительном неиспользовании уменьшается количество циклов разряда и заряда.
• Слабость к глубокому разряду.
• Сниженное количество циклов восстановления по сравнению с никелевыми элементами питания.

Самое главное – не допустить перегрева никель-металлогидридного аккумулятора при восстановлении и соблюдать минимальный уровень заряда при хранении. Перед тем, как оставить АКБ на хранение, с помощью мультиметра замеряют текущий показатель заряженности аккумулятора. Он должен быть не менее 30 процентов, иначе после «выхода из спячки» батарея может перестать реагировать на источники питания. Если такое произошло, то ни в коем случае не подвергать АКБ глубокому разряду.

Ni-MH аккумуляторные батареи зачастую используются в строительных шуруповертах, которые ежедневно эксплуатируются, при длительном хранении теряет свою работоспособность.

Литий-ионные

Литий  ионные самый современный и дорогой тип АКБ для шуруповерта – Li-ion, не подвержены «эффекту памяти».

Литиевые АКБ

Обязательно проводить тренировочные циклы разряда и заряда каждый месяц, чтобы электролит всегда был задействован в полном объеме. Литий-ионные аккумуляторы шуруповертов не переносят зарядку при температуре свыше 55°С, рекомендуемый температурный режим – от +10°С до +20°С., а также не выдерживают глубокий разряд и перезаряд. В электронных схемах литий-ионных АКБ присутствуют элементы-контроллеры, регулирующие работу каждой отдельной детали.

Контроллер заряда-разряда Li-ion

В Li-ion АКБ встроены предохранители, регулирующие зарядный ток и параметр напряжения на обоих этапах зарядки. Автоматическое отключение ЗУ происходит, когда зарядный ток опускается до значений в 0,05 С.

Аккумуляторы будущего

— Возможно ли ещё большее увеличение емкости у литий-ионной технологии?

— Да, с помощью исследований литий-ионной технологии можно ещё больше увеличить ёмкость, включая использование различных химических веществ и улучшение производственного процесса. Однако не все исследования оказываются эффективными. О многих из них мы слышали лишь однажды на этапе привлечения инвестиций.

— Что придет на смену литиевым аккумуляторам в потребительском сегменте и когда?

— Фактически никто не знает. На данный момент более совершенными электрохимическими системами, чем массовые LCO (смартфоны) и NMC (электротранспорт) считаются LFP (пока страдают емкостью, но совершеннее в остальном) и LTO (пока слишком дорого производить). Большие надежды строятся вокруг твердотельных Li-ion (уже существуют, но очень дорогие) и технологии применения менее качественного лития (добытого альтернативными путями). Всё сказанное выше актуально как прогноз массового применения уже в ближайшие 2-3 года.

— Все время на слуху литий-ионные аккумуляторы. Какие есть новые технологии в этой отрасли? Какую перспективную замену им вы видите?

— Помимо литий-ионных, на горизонте есть ряд новых аккумуляторных технологий. Например, натрий-ионные, где вместо ионов лития используются ионы натрия. Это может быть более доступным вариантом для батарей, так как натрий дешевле лития.

Другая технология называется магниево-ионной, в которой также используются ионы магния. Магний даже дешевле, чем натрий, и имеет более высокую плотность энергии, чем ионно-литиевые батареи. Кроме того, продолжаются разработки традиционных свинцово-кислотных и никель-металлогидридных аккумуляторов. 

— Что думаете про Redox накопители?

— Окислительно-восстановительные батареи Redox имеют невыгодное положение сейчас, потому что они могут разряжать только ограниченное количество энергии, они не так эффективны, как другие типы батарей, и требуют большего обслуживания.

Немного о литий-ионных батареях

Поскольку эта АКБ является разновидностью Li-Ion аккумуляторов, следует упомянуть о том, что срок службы этих элементов сейчас довольно высок. Для литиевых аккумуляторов 18650, так же, как и для других АКБ с литием в составе, характерен высокий уровень емкости и способность длительное время держать заряд.

Раньше большая часть таких батареек отличалась повышенной взрывоопасностью, в буквальном смысле слова. Причиной были определенного вида химические реакции, протекавшие во время перегрева элементов в условиях высоких температур. Также имело место и механическое замыкание внутри одной или нескольких «банок», приводившее к воспламенению.

Сейчас все аккумуляторы такого типа снабжены специальными устройствами с контроллером в составе схемы, что не позволяет допустить критического перегревания и взрыва. Это устройство можно найти в любой батарейке 18650, если аккуратно вскрыть ее и посмотреть, что находится внутри.

Если такие элементы долго не использовать и оставлять разряженными, они могут быстро терять свои свойства. Поэтому зарядка 18650 должна проводиться регулярно, при этом, должна обязательно соблюдаться определенная схема. Например, нужно знать, каким током заряжать Li-Ion, или же каким напряжением должна проводиться зарядка литий-ионных аккумуляторов 18650, чтобы не произошло их перегрева и преждевременного выхода из строя.

Распространенные причины проблем с аккумулятором

Даже у нового смартфона проявляются проблемы с аккумуляторной батареей. Случаются ситуации, когда телефон долго лежал на складе, в результате батарея разрядилась, и телефон не включится даже если её раскачать малым током. Это характерно для литий-ионных аккумуляторов. Среди других неисправностей, влияющих на зарядку аккумулятора:

Деформация АКБ смартфона.

• Заводской брак. Если батарея с первой зарядки не способна держать заряд, как указано в инструкции эксплуатации на лицо заводской брак. Это гарантийный случай, владельцу достаточно с гарантийным талоном, чеком, подтверждающим дату покупки, обратиться в сервисный центр или магазин.
• Механические повреждения. Если смартфон падал, на нём может не остаться видимых последствий. Но удар может повредить внутренности аккумулятора, в результате деформируется одна из банок, отваливается контакт, происходит короткое замыкание. Проблема проявляется как сразу, так и через несколько недель после падения.
• Нарушение температурного режима. Производители АКБ рекомендуют эксплуатировать смартфоны в температурном интервале от +5 до +25 градусов по Цельсию. Мороз или жара негативно отражаются на работе аккумулятора, приводят к падению ёмкости, полной пропаже заряда. Во избежание негативных последствий перед тем, как использовать телефон с мороза, лучше подождать 10-15 минут, чтобы АКБ набрал комнатную температуру. Аналогично и с высокими температурами.  Если оставить аккумулятор на жаре, он может вздуться, соответственно прийти в негодность.
• Переразрядка. Литий-ионные, литий-полимерные батареи, которыми комплектуется большинство современных смартфонов, чувствительны к глубокому разряду. Если несколько дней не заряжать полностью разряженный аккумулятор он начнёт деградировать. Результат – значительно уменьшиться ёмкость, либо он вообще не будет воспринимать зарядку. В итоге потребуется покупка нового аккумулятора.
• Нарушение правил зарядки. В среднем литий-ионные батареи способны выдержать до 500 циклов зарядки-разрядки. Если не соблюдать основные правила работы с аккумулятором, они исчерпают ресурс намного быстрее, чем заявлено в паспорте.
• Программные проблемы. Смартфоны на Андроид подвержены влиянию вредоносного программного обеспечения. Одно из негативных последствий вируса – ускоренный разряд батареи. Поэтому, если телефон не падал, отсутствуют другие видимые проблемы, вероятно стоит проверить прошивку антивирусов.
• Неправильный сценарий использования телефона. Производитель заявляет определённое время работы аккумулятора. Но показатель учитывает только один из сценариев использования телефона. Если настроить экран на предельную яркость, постоянно играть в ресурсоёмкие игры, батарея разрядится намного быстрее.

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.

Если литий-ионная батарея разряжена глубже 3,0 В, потребуется провести «толчок». Это заключается в зарядке малым током до тех пор, пока на клеммах не будет 3,1 В. Потом используется обычная схема.

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

• LM317 – схема простого зарядного устройства с индикатором заряда. От USB порта не запитывается.
• MAX1555, MAX1551- специально для Li Аккумуляторов, устанавливаются в адаптер питания от телефона в USB. Есть функция предварительного заряда.
• LP2951- стабилизатор ограничивает ток, формирует стабильное напряжение 4,08-4,26В.
• MCP73831- одна из простейших схем, подходит для зарядки ионных и полимерных устройств.

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.

Что такое литий-ионный и литий-полимерный аккумулятор, в чем их отличие

В состав литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов входят отрицательные пластины из металлического лития. Литий, как очень лёгкий металл, способен обеспечить оптимальную плотность на единицу массы.

Литий-полимерный аккумулятор  — это усовершенствованная версия литий-ионного варианта. Только в  качестве электролита, в нём используется полимерный материал.

При покупке смартфона или ноутбука далеко не всегда мы берем во внимание, какой аккумулятор там установлен. И только столкнувшись с какими-то проблемами уже в процессе использования гаджета, мы начинаем разбираться в этом вопросе

Как заряжать АКБ 18650

Перед тем как перейти к теме зарядного устройства, нужно обозначить основные принципы зарядки для литиевых аккумуляторов 18650.

«Зарядников» продается всегда много, причем многие из них являются универсальными, однако основные правила для литий-ионных батарей должны быть такими:

Начало зарядки осуществляется с напряжением 0,05 В, а заканчиваться процесс должен при подъеме U до 4,2 В

Важно помнить о том, что это — допустимый максимум, безопасный для батарей. Ток заряда: допускается заряжать аккумулятор при показателях 0,5 А и 1 А

При 1 А процесс будет протекать гораздо быстрее, но, поскольку для любых батарей рекомендован более плавный ток заряда Li, лучший показатель — это 0,5 А. Конечно, если батарейки нужно зарядить срочно, уровень тока можно повысить до 1 А. Но в обычных случаях не следует без особой надобности ускорять ход зарядки.
Время, в течение которого заряжается батарея, не должно превышать трех часов — чтобы не повредить внутреннюю химическую структуру АКБ, вызвав ее перегрев.
Если приобретенное устройство снабжено автоматической системой контроля зарядки, оно само «знает» о том, сколько времени следует заряжать аккумулятор.
На некоторых зарядниках (как покупных, так и самодельных) такого контроля нет, поэтому, в данном случае, придется контролировать весь процесс самостоятельно.

Можно ли заряжать литий-ионный аккумулятор без контроллера?

Да, можно. Однако это потребует плотного контроля за зарядным током и напряжением.

Вообще, зарядить АКБ, к примеру, наш 18650 совсем без зарядного устройства не получится. Все равно нужно как-то ограничивать максимальный ток заряда, так что хотя бы самое примитивное ЗУ, но все же потребуется.

Самое простейшее зарядное устройство для любого литиевого аккумулятора — это резистор, включенный последовательно с аккумулятором:

Сопротивление и мощность рассеяния резистора зависят от напряжения источника питания, который будет использоваться для зарядки.

Давайте в качестве примера, рассчитаем резистор для блока питания напряжением 5 Вольт. Заряжать будем аккумулятор 18650, емкостью 2400 мА/ч.

Итак, в самом начале зарядки падение напряжение на резисторе будет составлять:

U_r = 5 — 2.8 = 2.2 Вольта

Предположим, наш 5-вольтовый блок питания рассчитан на максимальный ток 1А. Самый большой ток схема будет потреблять в самом начале заряда, когда напряжение на аккумуляторе минимально и составляет 2.7-2.8 Вольта.

Внимание: в данных расчетах не учитывается вероятность того, что аккумулятор может быть очень глубоко разряжен и напряжение на нем может быть гораздо ниже, вплоть до нуля.

Таким образом, сопротивление резистора, необходимое для ограничения тока в самом начале заряда на уровне 1 Ампера, должно составлять:

R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2 Ом

Мощность рассеивания резистора:

P_r = I2R = 1*1*2.2 = 2.2 Вт

В самом конце заряда аккумулятора, когда напряжение на нем приблизится к 4.2 В, ток заряда будет составлять:

I_зар = (U_ип — 4.2) / R = (5 — 4.2) / 2.2 = 0.3 А

Т.е., как мы видим, все значения не выходят за рамки допустимых для данного аккумулятора: начальный ток не превышает максимально допустимый ток заряда для данного аккумулятора (2.4 А), а конечный ток превышает ток, при котором аккумулятор уже перестает набирать емкость (0.24 А).

Самый главный недостаток такой зарядки состоит в необходимости постоянно контролировать напряжение на аккумуляторе. И вручную отключить заряд, как только напряжение достигнет 4.2 Вольта. Дело в том, что литиевые аккумуляторы очень плохо переносят даже кратковременное перенапряжение — электродные массы начинают быстро деградировать, что неминуемо приводит к потери емкости. Одновременно с этим создаются все предпосылки для перегрева и разгерметизации.

Защита, встроенная в аккумулятор не позволит его перезарядить ни при каких обстоятельствах. Все, что вам остается сделать, это проконтролировать ток заряда, чтобы он не превысил допустимые значения для данного аккумулятора (платы защиты не умеют ограничивать ток заряда, к сожалению).

Зарядка при помощи лабораторного блока питания

Если в вашем распоряжении имеется блок питания с защитой (ограничением) по току, то вы спасены! Такой источник питания уже является полноценным зарядным устройством, реализующим правильный профиль заряда, о котором мы писали выше (СС/СV).

Все, что нужно сделать для зарядки li-ion — это выставить на блоке питания 4.2 вольта и установить желаемое ограничение по току. И можно подключать аккумулятор.

Вначале, когда аккумулятор еще разряжен, лабораторный блок питания будет работать в режиме защиты по току (т.е. будет стабилизировать выходной ток на заданном уровне). Затем, когда напряжение на банке поднимется до установленных 4.2В, блок питания перейдет в режим стабилизации напряжения, а ток при этом начнет падать.

Когда ток упадет до 0.05-0.1С, аккумулятор можно считать полностью заряженным.

Как видите, лабораторный БП — практически идеальное зарядное устройство! Единственное, что он не умеет делать автоматически, это принимать решение о полной зарядке аккумулятора и отключаться. Но это мелочь, на которую даже не стоит обращать внимания.

Как заряжать литиевые батарейки?

И если мы говорим об одноразовой батарейке, не предназначенной для перезарядки, то правильный (и единственно верный) ответ на этот вопрос — НИКАК.

Дело в том, что любая литиевая батарейка (например, распространенная CR2032 в виде плоской таблетки) характеризуется наличием внутреннего пассивирующего слоя, которым покрыт литиевый анод. Этот слой предотвращает химическую реакцию анода с электролитом. А подача стороннего тока разрушает вышеуказанный защитный слой, приводя к порче элемента питания.

Кстати, если говорить о незаряжаемой батарейке CR2032, то есть очень похожая на нее LIR2032 — это уже полноценный аккумулятор. Ее можно и нужно заряжать. Только у нее напряжение не 3, а 3.6В.

О том же, как заряжать литиевые аккумуляторы (будь то аккумулятор телефона, 18650 или любой другой li-ion аккумулятор) шла речь в начале статьи.