Как зарядить полностью разряженный li ion аккумулятор: Как восстановить Li-ion аккумулятор 18650 после глубокого разряда в ноль — Мир Антенн

Содержание

Как восстановить Li-ion аккумулятор 18650 после глубокого разряда в ноль

Автор Акум Эксперт На чтение 20 мин Просмотров 4.8к. Опубликовано 06.04.2020

Аккумуляторы для мобильных устройств постоянно совершенствуются: увеличивается их емкость, повышается надежность и долговечность. Но даже сегодня АКБ – самое слабое место любого мобильного устройства, будь то телефон, планшет или ноутбук. В этой статье мы выясним, как восстановить аккумуляторы 18650 и некоторые другие после глубокого разряда.

Особенности литий-ионных аккумуляторов

Прежде всего выясним, что собой представляет литий-ионный аккумулятор и чем он отличается от источников тока других типов. Конструктивно литий-ионный (Li-ion) элемент представляет собой два электрода – положительный (катод) и отрицательный (анод). Первый выполнен из лития кобальтата, литий-марганца или литий-феррофосфата, нанесенных на алюминиевую подложку. Анод современного Li-ion элемента изготавливается из графита, нанесенного на медную подложку.

Между электродами установлен ионопроводящий сепаратор, пропитанный безводным электролитом. Во время разряда положительные ионы лития покидают катод и внедряются в кристаллическую решетку графита. Во время зарядки происходит обратный процесс.

Принцип работы литий-ионного аккумулятора

Для увеличения электрической емкости элемента и уменьшения его габаритов анод, сепаратор и катод выполнены в виде довольно большого слоеного листа, свернутого в цилиндр (цилиндрические аккумуляторы), или сложен в виде «книжки» (плоские элементы).

Цилиндрический (слева) и плоский литий-ионные аккумуляторы

Полезно! В некоторых случаях элементы (чаще цилиндрические в жестком корпусе) снабжаются предохранительными клапанами, сбрасывающими избыточное давление. Последнее создается газами, образующимися при неправильной эксплуатации аккумулятора.

В большинство источников питания этого типа встраиваются специальные контроллеры. Как они работают и для чего нужны, мы поговорим в следующем разделе. Если аккумулятор нужен для работы в составе батареи, то обычно в него контроллер не встраивается, а используется один для всей батареи.

Элементы этой батареи для ноутбука обслуживает один общий контроллер

В чем особенности литий-ионных аккумуляторов перед элементами и батареями другого типа? Рассмотрим их достоинства и недостатки.

Хорошее соотношение электрическая емкость/габариты

Низкий саморазряд

Слабо выраженный эффект памяти

Способность отдавать высокие токи в нагрузку

Не нуждаются в обслуживании

Не переносят глубокого разряда и перезарядки

Теряют емкость на холоде

Взрывоопасны при неправильной эксплуатации и повреждении

Относительно небольшое (200-500) количество циклов заряд/разряд

Следует отметить, что существуют так называемые литий-полимерные аккумуляторы, использующие для своей работы электролит из полимерного материала. Это усовершенствованная конструкция литий-ионного перезаряжаемого элемента, работающая по точно такому же принципу. От своего старшего брата литий-полимерный элемент отличается более длительным сроком эксплуатации (до 800-900 циклов заряд/разряд).

Литий-полимерная батарея для мобильного телефона

Как работает контроллер и для чего он нужен?

Главная особенность литиевых перезаряжаемых источников тока – они не терпят глубокого разряда и перезаряда. Стоит такой источник сильно разрядить или перезарядить, как его срок службы резко сократится, а емкость упадет.

Важно! Чаще всего разряженная до нуля литиевая батарея вообще выходит из строя, а перезарядка грозит не только потерей емкости и выходом из строя, но и возгоранием, а нередко и взрывом.

Для того чтобы предотвратить такую ситуацию, в литиевые батареи встраивают специальную электронную схему – контроллер. Его задача – отключить батарею или аккумулятор от нагрузки при критической разрядке или от зарядного устройства, как только он полностью зарядится. Эта же схема следит за температурой батареи и при значительном перегреве отключает ее от нагрузки или зарядного устройства. Рассмотрим работу типовой схемы контроллера литий-ионного перезаряжаемого источника тока.

Схема контроллера Li-ion аккумулятора

Устройство представляет собой двухпороговый компаратор DW01-P и два мощных полевых MOSFET транзистора FET1 и FET2. Пока напряжение на элементе G1 находится в диапазоне 2.4-4.2 В, оба транзистора открыты. Элемент G1 подключен к клеммам BATT+ и BATT-, через которые его можно заряжать и разряжать. Как только напряжение упадет ниже 2.4 В, компаратор посчитает батарею полностью разряженной и закроет транзистор FET1, отключая источник тока от нагрузки. В таком состоянии элемент перестанет разряжаться, но зарядить его можно. Транзистор FET2 открыт, а диод, шунтирующий FET1, позволит зарядному току поступать на элемент G1.

В процессе зарядки напряжение на аккумуляторе повышается, и как только оно превысит нижний порог, FET1 откроется. Это позволяет пользоваться даже не до конца заряженной батареей. В процессе зарядки напряжение продолжает повышаться. Когда оно достигнет верхнего предела – 4. 2 В, компаратор посчитает, что элемент G1 заряжен на 100%, и закроет транзистор FET2. Зарядка прекратится, но батарея может питать нагрузку через открытый FET1 и диод, шунтирующий FET2. Таким образом, аккумулятор, подключенный через контроллер, невозможно ни глубоко разрядить, ни перезарядить.

В более сложных схемах компаратор имеет еще один вход, к которому подключен датчик температуры. Как только элемент G1 нагреется до критической температуры (обычно 42-45 градусов Цельсия), микросхема закроет оба транзистора до тех пор, пока температура батареи не упадет до нормальной.

Важно! Подобным контроллером оснащаются не только элементы 18650, но и любые другие – цилиндрические 14500, 10440, плоские литий-ионные и литий-полимерные для телефонов, смартфонов и планшетов. Поэтому все, описанное в данной статье, относится и к ним.

Разобранный литий-полимерный аккумулятор для мобильного телефона

Как проявляется износ

Даже правильно эксплуатирующийся источник тока со временем «устает» и в конце концов выходит из строя. Основным показателем износа Li-ion аккумулятора является потеря емкости. Такой источник быстро разряжается и не может выдать большой ток. Мобильное устройство приходится часто заряжать. Про такую батарею обычно говорят, что она «не держит».

Если емкость элемента питания сокращается на 20%, то можно считать, что аккумулятор выработал свой ресурс. Именно на такие показатели ориентируются производители, указывая срок эксплуатации и количество циклов заряд/разряд. Тем не менее даже после такой потери емкости батарея вполне пригодна к использованию, просто заряжать тот же смартфон или планшет придется чуть чаще. Но когда это «чуть чаще» превращается в «три раза на день», стоит задуматься о покупке новой батареи, поскольку пользоваться настолько изношенным элементом питания не только неудобно, но и небезопасно.

Еще одним признаком износа или скорого выхода аккумулятора из строя является повышенный его нагрев во время работы и зарядки. Да, пока еще температура не превысила критическую, и контроллер разрешает элементу работать, но это лишь временно. Таким образом, если крышка батарейного отсека мобильного устройства ощутимо нагревается во время работы или зарядки гаджета, то настало время аккумулятор заменить, не дожидаясь неприятностей. А неприятностей может быть немало, и самая безобидная – остаться без связи в самый неподходящий момент. Но намного хуже, если изношенный элемент вздуется и разорвет мобильное устройство или вообще загорится.

Вздувшаяся батарея может буквально разорвать гаджет

Способы восстановления

Сразу оговоримся, что полностью разряженный Li-ion аккумулятор качественно восстановить не удастся. Да, его можно попытаться оживить, но полноценного или хотя бы приличного источника тока из него не сделать. И это только в том случае, если элемент не в обрыве и не замкнут. В этом случае восстановление литий-ионных аккумуляторов однозначно невозможно, а в случае внутреннего замыкания может быть и опасным.

О разборке и ремонте элементов этого типа вообще речи быть не может. Единственное, что можно сделать самостоятельно и без риска для здоровья, это заменить вышедший из строя контроллер. Ну а теперь перейдем непосредственно к решению основных проблем с литиевыми элементами.

Как “толкнуть” аккумулятор, если обычным способом не заряжается?

Начнем с самой распространенной неисправности – батарея, установленная в устройство, не хочет заряжаться. Это может происходить по пяти причинам:

Батарея сильно разрядилась, и встроенный контроллер запретил дальнейшую зарядку.
Произошло внутреннее короткое замыкание.
Батарея разрядилась «в ноль» и произошло повреждение ее внутренней структуры.
Произошел внутренний обрыв.
Вышел из строя встроенный в аккумулятор контроллер.

Первая проблема возникает в том случае, если батарея очень долго лежала без дела, особенно если до этого она была не полностью заряжена. Дело в том, что любой аккумулятор обладает саморазрядом и разряжается, даже когда просто лежит. У Li-ion саморазряд невелик, но он есть. Как только напряжение на элементе упадет ниже 2.4 В, контроллер запретит выдачу с нее напряжения.

Но почему в такой ситуации невозможна зарядка? Ведь мы выяснили, что даже при аварийном отключении от нагрузки батарею можно зарядить (см. раздел «Как работает контроллер и для чего он нужен?»).

Любое современный гаджет, работающий с литиевыми батареями, имеет собственный контроллер, следящий за состоянием элемента питания. Он отключает тот же телефон, плеер или фонарь, если напряжение на батарее снижается, но не до 2.4, а до 2.8-3 В и останавливает зарядку, если напряжение на элементе питания поднимается до 4 В. Таким образом, основным устройством защиты является контроллер гаджета, а тот, что встроен в батарейку, срабатывает только в действительно критических ситуациях и обычно бездействует.

А зарядка при срабатывании контроллера батареи невозможна потому, что схемы обслуживания батарейки во всех современных устройствах слишком умные. Если на контактах аккумулятора вообще нет напряжения, то они не начинают зарядку, хотя в принципе она возможна. Сделано это в целях безопасности. Ведь исчезновение выходного напряжения может быть вызвано не только срабатыванием системы защиты батареи, но и ее неисправностью. К примеру, внутренним коротким замыканием. А зарядка аккумулятора с КЗ вызовет вздутие самой батареи, ее перегрев и почти наверняка возгорание.

Можно ли убедить мобильное устройство зарядить такой аккумулятор? Вполне. Для этого достаточно заставить контроллер подключить элемент к выходу, чтобы на выходных клеммах появилось хоть какое-то напряжение. Если батарейка просто сильно разрядилась, то сделать это несложно – достаточно слегка ее подзарядить, подняв напряжение чуть выше 2.4 В, и контроллер ее подключит. А подзаряжать его мы будем самодельным зарядным устройством, для изготовления которого потребуется лишь пятивольтовая сетевая «зарядка» с портом USB от любого мобильного телефона, кабель с вилкой USB А, который не жалко испортить, и токоограничивающий резистор.

Вот и все, что понадобится для изготовления зарядного устройства

Для того чтобы «толкнуть» элемент, достаточно небольшого тока. Ограничимся значением 50 мА – это безопасно, если вдруг элемент имеет внутреннее замыкание, и не потребует много времени для подзарядки до отключения защиты. Рассчитаем номинал резистора, исходя из того, что элемент разряжен до 2 В. На резисторе должно упасть 3 В, ток через резистор – 50 мА. Воспользуемся формулой Ома. R = U / I = 3 / 0.05 = 60 Ом. Ближайший стандартный номинал – 62 Ом.

Теперь выберем мощность прибора, чтобы он выдержал максимально возможный ток. Это на случай, если элемент питания имеет внутреннее короткое замыкание. Рассчитаем ток через резистор при замкнутом аккумуляторе. I = U / R = 5 / 62 = 0.08 А или 80 мА. Считаем рассеиваемую на резисторе мощность. P = I х U = 0.08 х 5 = 0.4 Вт. Выбираем прибор мощностью 0.5 … 1 Вт. Вполне хватит.

Разделываем USB кабель и из четырех проводов оставляем только черный и красный. Вооружаемся паяльником и собираем схему «глупого» зарядного устройства, не обращающего внимания на отсутствие напряжения на батарее:

Схема устройства для начальной подзарядки литиевого аккумулятора

Важно! Ни в коем случае не подпаиваем провода к самому аккумулятору, а зажимаем их на клеммах батареи любым удобным способом – изолентой, скотчем или небольшими магнитами.

Подключение элемента при помощи магнитов

Подключаем конструкцию к сети и начинаем подзарядку, постоянно контролируя напряжение на батарее и ее температуру. Если элемент исправен и просто разрядился, буквально через несколько минут напряжение на нем поднимется до 3-3.2 В. При таком напряжении узел защиты уже подключит элемент к клеммам аккумулятора, и его можно будет зарядить в гаджете обычным способом. При токе зарядки 50 мА исправный аккумулятор абсолютно не должен нагреваться. Если он становится теплым на ощупь, то процесс нужно немедленно прекратить. Элемент неисправен, и от его реанимации лучше отказаться. Если все в порядке, снимаем аккумулятор с зарядки, устанавливаем в устройство и заряжаем обычным образом.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Важно! При внутреннем коротком замыкании сама батарея может не греться, нагреваться будет токоограничивающий резистор и, возможно, плата контроллера. Напряжение на клеммах в таком случае, естественно, никогда не поднимется до значения 3 В. Это тоже верный признак того, что батарея восстановлению не подлежит. Останавливаем реанимацию от греха подальше.

Что делать, если батарейка холодная, но прошло уже полчаса, а напряжение так и не поднялось или поднялось до 5 В сразу после подключения «зарядки»? Тут два варианта – либо элемент неисправен (внутренний обрыв или полная разрядка, разрушившая внутреннюю структуру аккумулятора), либо вышел из строя контроллер. Аккуратно разбираем аккумулятор и добираемся до платы контроллера. На цилиндрических аккумуляторах 18650 и им подобных он расположен на одном из торцов прибора. Чаще – на минусовом, хотя есть модели с платами на «плюсе». Чтобы до нее добраться, достаточно аккуратно удалить покрытие батареи, выполненное из пленки.

Контроллер этого аккумулятора расположен на минусовом торце

В плоских батареях плату защиты можно найти со стороны контактов. У них так же удаляем защитную пленку и видим плату, подпаянную к клеммам элемента. Наша задача – замерить напряжение непосредственно на самом элементе. На фото ниже контакты для измерения обозначены стрелками.

Эти проводники – выходные контакты литиевого элемента

Если напряжение отсутствует, то дальше можно не продолжать. Выпаиваем контроллер (пригодится для ремонта других однотипных батареек), элемент утилизируем. Если на батарейке есть хотя бы 1.5 В, то можно попытаться ее восстановить, подключив нашу зарядку непосредственно к элементу. В процессе зарядки контролируем напряжение и обязательно температуру. Когда напряжение на клеммах поднимется до 3-3.2 В, зарядку прекращаем и измеряем напряжение на выходных клеммах батарейки после контроллера.

Появилось? Все в порядке. Собираем аккумулятор при помощи термоусадки или простого скотча (важно заизолировать боковые поверхности цилиндра). Устанавливаем в гаджет и заряжаем. Если напряжение на элементе есть, но на выходе после контроллера нет, то придется заменить плату электроники, которую можно взять из такого же, но «убитого» аккумулятора или просто купить.

Важно! Все вышеописанные действия справедливы лишь для литиевых аккумуляторов со встроенным контроллером. Элементы без схемы защиты таким образом «толкнуть» не удастся, поэтому не стоит и пытаться. Это не только бесполезно, но и небезопасно.

Восстановление емкости

Вторая наиболее распространенная проблема аккумуляторов этого (да и любого другого) типа – катастрофическая потеря емкости. Вообще, потеря емкости в процессе эксплуатации – нормальный эффект. Литий-ионные аккумуляторы теряют примерно 4-5% своей электрической емкости в год. Но если источник тока эксплуатируется неправильно или в жестких условиях (резкие перепады температуры, большие токи разряда, постоянный глубокий разряд, постоянный недозаряд или перезаряд и пр.), то процесс деградации ускоряется. Можно ли как-то восстановить емкость литий-ионного аккумулятора?

В сети болтается великое множество «мудрых» советов по восстановлению емкости Li-ion батарей. Но читая подобные вещи, необходимо хорошо понимать, что их в большинстве своем пишут люди, которые не только далеки от электротехники, но и литиевую батарею от свинцовой не отличат. Они даже не пишут. Нашел «умную мысль» в интернете, отрерайтил для заполнения своего сайта с полной потерей смысла, разместил. С этого сайта отрерайтил (лучше бы откопипастил) еще один умник. В результате получается не только бесполезная, но и опасная для здоровья каша из букв, следуя которой, можно превратить литиевую батарею в противопехотную мину (см. раздел «Техника безопасности»).

Так можно ли восстановить емкость литиевого аккумулятора? Увы, нет. Можно попытаться улучшить этот показатель. Но сделать из старого, отслужившего срок элемента работоспособный не получится. Чуть улучшить характеристики возможно, хотя и сомнительно. Такой «оживленный» элемент можно использовать для других целей – питание неэнергоемких самоделок и пр. Но по прямому назначению их применить будет невозможно. Ну а теперь рассмотрим предлагаемые варианты «полного» восстановления литий-ионного аккумулятора, большинство из которых повторять не просто не надо, а категорически не стоит.

Заморозка

Берем аккумулятор, снимаем с него наклейку и помещаем в морозилку. После глубокой (не менее 2-3 ч) заморозки достаем и сразу же устанавливаем в гаджет. Заряжаем 1 минуту (ровно!), после чего 4 часа – на отогрев до комнатной температуры, заряжаем и пользуемся новой батареей.

Аккумулятор в морозилке

Возникает справедливый вопрос – зачем ставить на зарядку вусмерть замороженный аккумулятор, который в таком состоянии не только что-то получить, но и отдать не может? Почему 1 минуту? Что произойдет за это время в замороженной до -15 батарее? Согласно каким законам физики аккумулятор, выработавший свой ресурс, после заморозки станет новым? И, в конце концов, зачем снимать наклейку?

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Что можно сказать по поводу такого метода? Результат такого эксперимента может быть любым: от полного отказа до воспламенения и взрыва. Но емкость элемента таким образом однозначно не увеличить.

Замыкание

Этот метод можно с уверенностью отнести к классической безголовости. Разбираем аккумулятор и замыкаем элемент напрямую, минуя контроллер. Замыкаем любым металлическим предметом – с этим согласны все «блогеры». А вот во времени замыкания мнения расходятся: от одной секунды – у самых осторожных, до полуминуты – у самых отважных.

Что тут можно сказать? Емкость батарейки таким диким методом никак не увеличить, а вот повредить внутреннюю структуру элемента вплоть до внутреннего замыкания – элементарно. Результат: либо тихий покойник, либо покойник, успевший нажать на кнопку самоликвидации. При внутреннем замыкании элемент обязательно загорится. А при замыкании на 30 сек и внутреннее замыкание не нужно – он успешно перегреется и взорвется или загорится.

Прокалывание

Очень часто при неправильной эксплуатации или после выработки своего ресурса литиевый аккумулятор вздувается. Вызвано это усиленным газообразованием. И если цилиндрические элементы в жестком корпусе обычно оснащаются предохранительными клапанами, то плоские в гибком корпусе таких клапанов не имеют. В результате батарея из плоской превращается этакого Винни-Пуха.

Вздувшаяся батарея мобильного устройства

Чем грозит такая неприятность? Естественно, повреждением гаджета – даже просто «распухнув», элемент способен буквально разорвать устройство. Но он также может взорваться или загореться. Народные умельцы нашли выход из этого положения. Берется иголка и… протыкается оболочка аккумулятора. Как бы для того, чтобы газы вышли. Пробитый аккумулятор укладывается между книжками, получившийся бутерброд – под ножку дивана. Сдулся? Заклеиваем дырку скотчем и пользуемся.

Но прежде чем хвататься за шило, подумаем – откуда появились газы? Появились они за счет необратимых химических процессов. Причину мы указали выше – неправильная эксплуатация или старость. И с тем и с другим диагнозом аккумулятор отработал свое. А если он еще и вздулся, то разговора о дальнейшей эксплуатации вообще не может быть. Но это цветочки. Ягодки в том, что, протыкая оболочку, мы запросто можем устроить внутреннее замыкание иглой.

Не удалось закоротить пластины иглой? Это может произойти из-за резкого сброса внутреннего давления и неизбежной деформации элемента. Результат все тот же – аккумулятор не оживает, но есть хорошие шансы выжечь себе глаза или поджечь гаджет. Причем загореться он может не сразу, а спустя некоторое время и без видимых причин. К примеру, ночью.

Вот проткнул так проткнул…

Так стоит ли протыкать? Все будет зависеть от отваги протыкальщика. Если вы человек мужественный и бесстрашный, а гаджет не жалко, то можно попробовать.

Заряд-разряд

Суть метода заключается в следующем: батарею подвергают глубокому разряду, потом полностью заряжают, потом снова разряжают, заряжают и т. д. Для зарядки можно использовать наше «глупое» зарядное устройство, уменьшив номинал резистора до 30 Ом. В качестве нагрузки для разрядки подойдет такой же резистор. Если аккумулятор имеет встроенный контроллер, то процесс предельно прост. Заряжаем, пока не сработает защита и напряжение на клеммах не подскочит до 5 В. Разряжаем, пока напряжение на клеммах не исчезнет вовсе.

Если аккумулятор не имеет встроенного контроллера, то тут несколько сложнее. Придется постоянно контролировать напряжение на клеммах. Поднялось до 4.2 вольта – зарядку прекращаем. Упало до 1.8-2 вольт – прекращаем разрядку.

Насколько эффективен такой метод? Увы, для литиевых батарей малоэффективен, а если элемент сильно изношен, то неэффективен вовсе. Тем не менее можно попробовать: хуже уже не будет.

Полезно! Если в нашем распоряжении есть многофункциональный прибор SkyRC iMax B6 mini, то лучше воспользоваться им. Устройство самостоятельно «погоняет» аккумулятор и при работе с батареей даже проведет автоматическую балансировку отдельных элементов, работающих в составе АКБ.

SkyRC iMax B6 mini

Техника безопасности

Нельзя сказать, что литиевый аккумулятор опасен, но при неправильной эксплуатации или неаккуратном обращении он может причинить немало бед. Поэтому, эксплуатируя прибор, оснащенный литиевыми батареями, ремонтируя или восстанавливая аккумуляторы, придерживаемся следующих несложных правил:

не оставляем приборы с аккумуляторами или сами аккумуляторы в местах, где они могут нагреться до температуры выше 60 градусов Цельсия. К примеру, возле отопительных приборов или на солнце;
используем для зарядки батарей только штатные зарядные устройства. При использовании самоделок постоянно контролируем ток, напряжение и температуру батареи. В таком режиме ни в коем случае не оставляем элемент питания без надзора;
не разбираем элемент питания ни под каким предлогом. Если мы разбираем аккумулятор для замены, к примеру, контроллера, делаем это очень осторожно, чтобы не повредить корпус элемента;
избегаем совместного использования старых и новых элементов;
не используем элементы без платы защиты (контроллера). Исключение составляют устройства, имеющие собственную плату защиты;
категорически запрещено давить элементы питания, прокалывать, сверлить и применять другие виды механического воздействия, которые могут каким-либо образом нарушить оболочку батареи. Каждое даже малейшее повреждение литиевой батареи потенциально опасно и может привести к возгоранию или взрыву;
при зарядке нештатными ЗУ не поднимаем зарядный ток выше 0. 5 от емкости – лучше меньше;
работая с аккумуляторами без контроллера, не допускаем их глубокого разряда и перезаряда.

И в завершение небольшое видео на тему «Как не надо ремонтировать аккумуляторы».

Вот мы и разобрались с особенностями литиевых аккумуляторов, выяснили, в каких случаях их ремонт и восстановление функционирования оправданы и возможны, а в каких – бесполезны и даже опасны.

Как восстановить литий-ионный аккумулятор? | Voltmarket

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 19-01-2021

Литий-ионные аккумуляторы являются, вероятно, одним из самых востребованных расходников в мире. Они эксплуатируются повсюду: от портативной электроники до электромобилей. К сожалению, элементы любой аккумуляторной батареи подвержены деградации вне зависимости от того, эксплуатируется аккумулятор или нет. Иногда АКБ выходит из строя значительно раньше, чем заканчивается потенциальный срок службы.

Если батарея не подает признаков жизни, а сейчас же заменить ее возможности нет, пользователи нередко задаются вопросом, как восстановить литий-ионный аккумулятор. На самом деле это возможно, но только в том случае, если причина неисправности не кроется в активных компонентах.

Рассмотрим ситуации, когда есть смысл пытаться спасти литий-ионный или полимерный аккумулятор, а когда — нет.

Почему аккумулятор не работает

Практически у каждого возникала ситуация, что шуруповерт, смартфон или даже ноутбук попросту не включается, а подключение к зарядному устройству положительных результатов не дает.

Если в устройстве используется проприетарная аккумуляторная батарея, а не сборка из стандартных элементов (например 18650), долго искать не надо. Если же аккумулятор (как в шуруповерте или домашнем телефоне) представляет собой сборку, причиной неисправности могут стать вышедшие из строя отдельные элементы. В таком случае неисправные элементы придется искать при помощи вольтметра и, возможно, нагрузочной вилки.

Имея на руках неисправный li-ion аккумулятор, первым делом следует изучить его внешний вид. Если есть следы вздутия (наиболее явно они видны в аккумуляторах мобильных телефонов, когда как в цилиндрических элементах 18650 и других надо внимательно смотреть на основания), о ремонте можно забыть. Восстановление литий-ионных аккумуляторов со следами вздутия невозможно, а их дальнейшая эксплуатация и вовсе опасна. Придется купить новый аккумулятор. В случае с аккумулятором на основе сборки можно попробовать заменить лишь неисправные элементы. Причиной вздутия является образование газов из-за нарушения обмена ионов между анодом и катодом.

Если давление слишком высокое, в корпусе может образоваться пробой и из-за контакта с воздухом аккумуляторная батарея воспламенится. Если бескорпусный литий-ионный аккумулятор (чаще всего такие используются в современных смартфонах) был согнут, почти наверняка со временем он в лучшем случае вздуется, а в худшем — воспламенится. Если же причиной неисправности не является физическое воздействие, то это может быть банальная деградация в процессе старения. Если Вы уверены, что аккумулятор “умер” раньше положенного, а физических повреждений нет, возможно его можно ненадолго оживить.

Восстанавливаем литий-ионный аккумулятор

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что далеко не всегда можно продлить жизнь батарее. Рассмотрим ситуацию, когда ненадолго спасти аккумулятор все-таки можно.

Если электроприбор по какой-либо причине длительное время не востребован, а перед хранением аккумулятор не был заряжен, высока вероятность, что АКБ уйдет в глубокий разряд из-за процесса саморазряда. В таком состоянии аккумулятор начинает деградировать, а его напряжение продолжает падать. В один прекрасный момент напряжение упадет до значения, когда контроллер заряда начнет воспринимать АКБ как неисправную и зарядке поддаваться больше не будет. С таким часто сталкивались покупатели некачественных китайских планшетов и смартфонов: бракованный или изначально уставший аккумулятор при разряде гаджета быстро пересекал недопустимое значение напряжения, при котором контроллер воспринимает его как “мертвый”. Причина такого поведения контроллера в том, что при достижении слишком низкого напряжения в батарее происходят необратимые процессы, из-за чего в целях безопасности контроллер не дает использовать АКБ.

Чтобы восстановить безнадежно разряженную батарею, следует зарядить его напрямую, минуя контроллер. Для этого подключите к АКБ источнику питания с напряжением не более 4,2В (если речь идет об одном элементе или аккумуляторе смартфона). Ток также стоит ограничить до низкого значения, желательно не более 100 мАч. Следите за состоянием аккумулятора и проверяйте, поднимается ли его напряжение. Если он набирает емкость, значит его получится восстановить. Когда уровень заряда превысит некий недопустимый минимальный предел, его можно будет заряжать обычным способом. Обращаем внимание, что пережившая глубокий разряд литий-ионная аккумуляторная батарея потеряет значительную часть емкости и долгую эксплуатацию не переживет. Все равно надо будет задуматься о замене элемента.

Восстановление литий-ионных аккумуляторов 18650 может быть несколько проще, так как обычно они подключены к внешнему контроллеру, а встроенный может отсутствовать. В таком случае Вам следует просто подключить глубоко разряженный элемент в блоку питания. Не перепутайте полярности!

Помимо описанного выше способа, в интернете можно найти массу способов восстановить литий-ионный аккумулятор, которые могут показаться немного дикими. В большинстве случаев они опасны и не действенны, поэтому рассматривать их не будем. Хотя о некоторых из них имеется масса положительных отзывов. К примеру, в сети много разговоров о том, что можно поместить аккумулятор в морозильную камеру на полчаса, после чего несколько минут его заряжать. Затем надо дать батарее естественным образом согреться, после чего можно заряжать ее штатным способом. Возможно, сильный холод влияет на полупроводниковые компоненты, используемые в контроллере, и защита перестает препятствовать заряду. Пары минут достаточно для вывода АКБ из глубокого разряда, а уже основной заряд следует проводить после естественного нагрева. Мы такой способ не рекомендуем, ровно как и описанный изначально самый действенный: все на свой страх и риск.

Что же делать?

В любой теме, которая касается восстановления аккумулятора любого типа, можно подвести один и тот же итог: лучше не искать способ восстановить АКБ, а изначально не допускать ее выхода из строя, строго следуя требованиям по эксплуатации, к которым относятся:

Заряжайте аккумулятор только качественным зарядным устройством. Если оборудование комплектуется зарядным устройством, волноваться не стоит. В ином случае следует купить соответствующий прибор, а не использовать кустарные методы.

Не допускайте глубокий разряд. Чаще всего причиной глубокого разряда является неправильное хранение без предварительного заряда и дальнейшего контроля емкости. Если устройство не эксплуатируется, аккумулятор все равно требуется периодически заряжать.
Не допускайте хранение и эксплуатацию аккумулятора при слишком высокой или низкой температуре. Неблагоприятная среда является наиболее частой причиной деградации элементов аккумулятора.

12 вольт, li ion (литий ионные)

Аккумуляторный инструмент удобен на природе, местах, лишенных стабильного постоянного доступа к электропитанию. Отсутствие кабеля позволяет избежать неудобств с удлинителями, страха перегрузить сеть, запутывания проводами, невозможности подлезть к труднодоступным участкам.

Эксплуатация аккумуляторного инструмента имеет свои особенности.

Как правильно зарядить аккумулятор, не испортив? Из чего состоят, чем отличаются? Ответы – в статье.

Устройство аккумулятора шуруповерта

Основные элементы конструкции:

Корпус, на котором размещены контакты (соединяют с з/у или электроинструментом).
«Банки» (как правило, их несколько), объединенные общей цепью.
Для безопасной эксплуатации есть температурный датчик, предотвращающий перегрев.

Характеристики АКБ для шуруповертов:

Напряжение (В) – это показатель, характеризующий возможности инструмента. Оно влияет на то, насколько сложные задачи получится выполнить с его помощью. Напряжение можно охарактеризовать как эквивалент мощности сетевых приборов. Показатель непостоянен: достигает пика при полностью заряженной батарее, постепенно снижается в процессе разрядки. Именно поэтому есть смысл выполнять работы, требующие высокой силы удара, вначале.
Емкость характеризует, какое количество энергии накапливает устройство. Влияет на продолжительность работы на одном заряде. Надо помнить – одно устройство с одной батареей будет работать разное время (зависит от сложности задач).
Масса и габариты влияют на то, насколько комфортно использовать их с инструментом. Устройство с тяжелой батареей продолжительно удерживать на весу будет неудобно, что скажется на производительности и качестве выполняемых работ.

Дополнительный функционал. Индикатор отражает, какое количество энергии осталось до полной разрядки. Полезен, чтобы распланировать рабочее время. Некоторые производители выпускают батареи, совместимые с рядом разнообразных инструментов: триммерами, шуруповертами, электропилами, лобзиками.

Какие типы аккумуляторов существуют?

Какие разновидности АКБ используются дрелями-шуруповертами?

Никель-кадмиевые (NiCd). Первый тип устройств, долго держит зарядку, оснащен достаточной емкостью. Есть эффект памяти, который запрещает ставить на зарядку при неполном разряде батареи. Поэтому частая подзарядка недопустима, это ведет к сокращению емкости АКБ. Перед первым использованием сначала полностью зарядите блок, потом начинайте работу с инструментом. Никель-кадмиевые используются шуруповертами бюджетного класса. Они дешевые. Подойдут для нечастого использования.
Никель-металл-гидридные (NiMH). Пришли на смену никель-кадмиевым. Более экологичны и меньше весят. Хуже сохраняют зарядку в режиме бездействия, за счет чего может быстро снизиться емкость батареи. Желательно подзаряжать перед каждым применением, всегда брать с собой зарядное устройство.
Литий-ионные (Li-Ion). Характерны достаточной емкостью батареи. Лишены эффекта памяти, рассчитаны на интенсивное и регулярное применение. Быстро заряжаются, циклов насчитывают до 1000. Отличаются сравнительно высокой стоимостью. Быстрее разряжаются, когда работают при низких температурах, давая нестабильный поток энергии. Хранить такие батареи нужно разряженными наполовину, периодически восполняя емкость.

Особенности и правила зарядки АКБ шуруповертов

Батареи произведены из разных материалов. Это влияет на размеры, вес, возможность сверлить при минусовых температурах, напряжение, емкость, подверженность эффекту памяти. Последний особенно влияет на принцип зарядки шуруповерта.

Эффект памяти – это потеря емкости, достигаемая неполной разрядкой аккумуляторной батареи. Если прекратить использование инструмента до того, как он разрядится полностью, устройство “запомнит” это и не будет использовать ресурс в полном объеме. Несоблюдение правил эксплуатации батареи сокращает емкость.

Сколько времени нужно заряжать аккумулятор шуруповерта?

Перед тем, как зарядить аккумуляторную дрель или шуруповерт, нужно определить, сколько времени потребуется для этой процедуры. Период прописан в инструкции, прилагающейся к инструменту. Некоторые модели имеют световую индикацию – она отобразит, когда прибор полностью заряжен. После завершения зарядки сразу отсоедините батарею от з/у.

Обычно время заряда составляет от получаса до 7 часов, в зависимости от типа батареи и зарядного устройства. Дольше всего подпитываются энергией никель-кадмиевые – 3-7 ч.

Правила хранения аккумулятора шуруповерта

Литий-ионные	Лишены эффекта памяти: можно подзаряжать на любой стадии. Не стоит допускать полного разряда – приводит к выключению защитных контроллеров, предотвращающих перегрузки. В результате этого устройство может не выдержать интенсивную эксплуатацию, выйти из строя.
Никель-кадмиевые	Аккумулятор перед хранением разряжают практически полностью (до состояния нерабочего инструмента). Чтобы убрать устройство на долгое хранение (более 6 месяцев), выполните от 3 до 5 полных курсов заряда-разрядки.
Никель-металл-гидридные	Больше остальных типов подвержены быстрому саморазряду. После длинного срока хранения нужно поставить АКБ на зарядное устройство минимум на сутки, чтобы восполнить запасы энергии. Отмечается снижение емкости после 300 циклов заряда-разрядки.

Заряжать аккумулятор перед хранением?

Как с прошлым пунктом, зависит от типа, есть ли смысл зарядка АКБ перед хранением.

Li-Ion	На хранение литий-ионный аккумулятор нужно убирать с зарядом в 50%, периодически (1 раз / 1-2 мес.) доставать и подзаряжать.
NiCd	Хранить в разряженном состоянии.
NiMH	Постоянно поддерживать уровень зарядки, периодически восполнять.

Проверка состояния АКБ при помощи мультиметра

Будет полезно, чтобы определить причину, по которой батарея не заряжается. Процедура выявит работоспособность аккумуляторов. Приведем простые в реализации методы, которые можно использовать в домашних условиях. Подготовьте оборудование: помимо мультиметра потребуются инструменты для разборки АКБ (плоскогубцы, паяльник, отвертка, нож.

Проверьте батарею на зарядке, снимая показания с интервалом 30 минут. Вольтаж должен стабильно возрастать до полной зарядки.
Быстрый метод проверки состояния АКБ. Замеряем U вхолостую. Сопоставляем результат с реальным напряжением и количеством элементов Показатели разнятся – АКБ имеет нерабочие части, которые требуется заменить.

Способы зарядки без использования зарядного устройства (нестандартные методы)

НАДО ЗНАТЬ! Не рекомендуем применять на практике информацию из данного пункта. Приводим в ознакомительных целях.

Существуют нестандартные методы, как заряжать аккумулятор шуруповерта без зарядного устройства:

зарядка от автомобиля,
универсального з/у,
внешнего источника энергии.

Эффективность таких действий может быть оправдана, если нет фирменной зарядки. Безопасность сомнительна – возможна перезарядка. Не советуем использовать эти методы – они могут привести к выходу из строя, поломке аккумуляторной батареи и опасны для пользователя. Приобретите фирменный АКБ аналогичной шуруповерту марки или подходящий по характеристикам.

Что делать, если АКБ шуруповерта не заряжается?

Условия хранения и эксплуатации выполнялись, экзотические способы зарядки не использовались, а АКБ перестал заряжаться. Что делать?

Осмотрите контакты между клеммами аккумуляторного блока и з/у. Причина неработоспособности может оказаться в недостаточно высоком контакте. В этом случае рекомендуем разобрать зарядное устройство, после чего подогнуть клеммы.
В корпус з/у могли попасть грязь, мелкие частицы пыли. Чтобы этого избежать, своевременно протирайте контактную группу. Признаки загрязнения – это уменьшенное время работы дрели-шуруповерта, восполнение заряда проходит быстрее.

НАДО ЗНАТЬ! Попытка самостоятельно разобрать инструмент и сопутствующие детали, отремонтировать лишит гарантии. Сомневаетесь в технических навыках – отнесите неработающее оборудование в сервис.

Что делать, если аккумулятор не держит заряд?

Заказать новый. Если аккумулятор не держит заряд, его циклы закончились. Нормально, что АКБ со временем изнашиваются.
Обратить внимание на условиях эксплуатации. Li-Ion для дрели-шуруповерта не держат при низкой температуре.
NiCd, NiMH подвержены эффекту памяти. Возможно, вы ставили заряжать аккумулятор шуруповерта до полной разрядки. Это становится причиной того, что аккумулятор не держит заряд – купите новый.
Инструмент куплен недавно, а аккумулятор не держит заряд? Возможно, попался бракованный экземпляр. Обратитесь в сервисный центр.

Как зарядить полностью разряженный li ion аккумулятор

В общем, ситуаций может быть только две:

Аккумулятор вроде бы работает, но очень быстро разряжается.
Аккумулятор сел в ноль и вообще не хочет заряжаться.

Первая ситуация: потеря емкости

В первом случае у аккумулятора упала емкость и с этим придется смириться. Полное восстановление аккумуляторов после глубокого разряда невозможно (это касается всех Li-ion аккумуляторов: 18650, 14500, 10440, аккумуляторов от мобильников и т. д.). Даже теоретически нельзя вернуть емкость литиевого аккумулятора.

Снижение емкости — абсолютно нормальный процесс. Это происходит во время каждого цикла заряда/разряда, независимо от того, насколько правильно эксплуатируется аккумулятор. Однако, если в процессе эксплуатации часто допускаются глубокие разряды или, наоборот, длительные перезаряды (более 500%), то скорость потери емкости может существенно возрасти.

Последние исследования показали, что литиевые аккумуляторы теряют свою емкость даже если вообще не эксплуатируются. Например, во время обычного хранения на складах. По данным исследований, аккумулятор теряет примерно 4-5% емкости в год.

Вторая ситуация: не хочет заряжаться

Теперь рассмотрим второй случай — аккумулятор не заряжается.

Обычно эта ситуация возникает, когда какое-либо устройство (телефон, планшет, мп3-плейер) долго лежали без дела с разряженным аккумулятором. Или если литиевые аккумулятор подвергся глубокому охлаждению.

В принципе проблем с зарядкой таких аккумуляторов быть не должно. Внутри каждого аккумулятора — между самой банкой аккумулятора и теми клеммами, которые мы видим — находится модуль защиты, который отключает банку от клемм при снижении напряжения ниже определенного порога. Внешне это проявляется как полное отсутствие напряжение на выходе аккумулятора (ноль вольт).

На самом деле, как правило, на самой банке в этот момент напряжение составляет около 2.4-2.8 Вольта.

Все современные модули защиты устроены таким образом, что даже в случае блокировки аккумулятора от дальнейшего разряда, его все-таки можно зарядить. Это происходит благодаря паразитному диоду, встроенному в ключ на полевом транзисторе. Вот типовая схема модуля защиты аккумулятора 18650:

Так как при глубоком разряде закрывается только транзистор FET1, а второй MOSFET при этом остается открытым (пропускает ток в обоих направлениях), то зарядный ток спокойно протекает от плюсовой клеммы батареи через FET2, паразитный диод внутри FET1 к минусовой клемме.

В случае блокировки аккумулятора по перегрузке (КЗ в нагрузке), модуль защиты также запирает транзистор FET1. Нет никакой разницы от чего сработала защита — от переразряда или от короткого замыкания. Результат один — открытый транзистор FET2 и закрытый полевик FET1.

Таким образом, при глубоком разряде плата защиты литий-ионного аккумулятора ни в коей мере не препятствует заряду аккумулятора.

Проблема лишь в том, что некоторые зарядные устройства считают себя слишком умными и когда видят, что на аккумуляторе слишком низкое напряжение (а в нашем случае оно вообще будет равно нулю), они считают, что произошла какая-то недопустимая ситуация и напрочь отказываются выдавать зарядный ток.

Это сделано исключительно в целях безопасности. Дело в том, что при внутреннем коротком замыкании аккумулятора, заряжать его становится опасно — он может сильно перегреться и вспучиться (со всякими спецэффектами вроде вытекания электролита, выдавливания крышки планшета и т.п.). В случае же обрыва внутри аккумулятора, заряжать его становится совершенно бессмысленно. Так что логика работы таких умных зарядников вполне понятна и оправдана.

О том, как обхитрить зарядку и восстановить работоспособность литиевого аккумулятора после глубокого разряда читайте далее.

Как заставить заряжаться?

По сути, восстановление литий ионных аккумуляторов после глубокого разряда сводится к тому, чтобы вернуть его в штатный режим работы. Надо понимать, что потерю емкости это никоим образом не компенсирует (это невозможно в принципе).

Чтобы все-таки заставить слишком хитрое зарядное устройство заряжать наш сильно севший аккумулятор, необходимо сделать так, чтобы напряжение на нем превысило некий порог. Как правило, достаточно 3.1-3.2 Вольта, чтобы ЗУ посчитало ситуацию штатной и разрешило зарядку.

Поднять напряжение на аккумуляторе можно только с помощью сторонней (более глупой) зарядки. В народе это называется «толкнуть» аккумулятор. Для этого достаточно просто подключить к клеммам аккумулятора внешний блок питания, ограничив при этом максимальный ток.

Для наших целей подойдет любое зарядное устройство для сотового телефона. Чаще всего современные зарядники имеют выход в виде USB-гнезда и, соответственно, выдают 5В. Нам осталось только лишь подобрать резистор, ограничивающий ток заряда.

Сопротивление резистора рассчитывается по закону Ома. Возьмем худший сценарий — на внутренней банке литий-ионного аккумулятора напряжение составляет 2.0 Вольта (померить его, не разбирая аккумулятор, мы не сможем, поэтому просто предположим, что это так).

Тогда разница между напряжением источника питания и напряжением на аккумуляторе будет составлять:

Рассчитаем сопротивление токоограничивающего резистора, чтобы ток заряда не превышал 50 мА (этого вполне достаточно для первоначального заряда и в то же время вполне безопасно):

R = 3В / 0.050А = 60 Ом

Теперь узнаем, какова мощность будет рассеиваться на этом резисторе, в случае внутреннего короткого замыкания аккумулятора (тогда на резисторе будет падать все напряжение блока питания):

P = (5В) 2 / 60 Ом = 0.42 Вт

Таким образом, чтобы восстановить аккумулятор 18650 после глубокого разряда, берем любой блок питания на 5В, ближайший подходящий резистор — 62 Ом (0.5Вт) и подключаем все это к аккумулятору следующим образом:

Подойдет источник питания и на другое напряжение, достаточно будет пересчитать сопротивление и мощность ограничительного резистора. И нужно помнить, что в схемах защиты li-ion, как правило, используются полевые транзисторы с небольшим напряжением сток-исток, поэтому брать блок питания с большим выходным напряжением нежелательно.

Если заряд не идет (резистор не греется, а на аккумуляторе полное напряжение блока питания), то либо схема защиты ушла в совсем глубокую защиту, либо она просто вышла из строя, либо имеет место внутренний обрыв.

Тогда можно попробовать снять наружную полимерную оболочку аккумулятора и подключить нашу импровизированную зарядку напрямую к банке. Плюс к плюсу, минус к минусу. Если и в этом случае заряд не пошел, то аккумулятору кранты. Зато если пошел, то нужно дождаться пока напряжение поднимется до 3+ Вольт и дальше можно заряжать уже как обычно (штатной зарядкой).

Теперь другая ситуация — резистор, наоборот, ощутимо нагревается, но на аккумуляторе нулевое напряжение, значит где-то внутри имеется короткое замыкание. Потрошим аккумулятор, отпаиваем модуль защиты и пытаемся зарядить саму банку. Если дело пошло, значит плата защиты неисправна и подлежит замене. Впрочем, можно использовать аккумулятор из без нее.

В общем, ситуаций может быть только две:

Аккумулятор вроде бы работает, но очень быстро разряжается.
Аккумулятор сел в ноль и вообще не хочет заряжаться.