Li ion аккумуляторы как правильно заряжать: Как правильно заряжать телефоны и планшеты — Мир Антенн

Содержание

Как правильно заряжать аккумуляторы 18650?

В этой статье мы поговорим о максимальном сроке службы и о том, что можно сделать, чтобы продлить срок службы батареи.

Циклом называется одна зарядка и разрядка батареи. Литий-ионные батареи 18650 заряжаются до 4,2 В и разряжаются до значения от 2 до 3 В, в зависимости от технических характеристик элемента для напряжения разрядки.

Никогда не разряжайте батарею до напряжения ниже 3,0 В, если вы не знаете спецификации своего аккумулятора. Разряжать аккумулятор можно, как используя его для питания цепи, так и используя оборудование для тестирования аккумуляторов. Для зарядки 18650 следует использовать специальное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов.

Срок службы определяется разницей в емкости вашего элемента, взятой от ее значения при первом использовании до текущего. Представим, что элемент имел емкость 3000 мА*ч, но в данный момент имеет 2900 мА*ч, тогда элемент имеет 96% от первоначальной емкости.

Когда этот процент достигает 80%, мы говорим, что срок службы закончился (даже если вы можете провести еще несколько тысяч циклов).

Итак, если мы возьмем элемент на 3000 мА*ч, при какой емкости заканчивается срок службы батареи? 80% от 3000 – 2400, поэтому, когда емкость элемента достигает 2400 мА*ч, мы говорим, что его жизненный цикл закончился.

На нашем сайте есть удобный калькулятор, позволяющий вычислить время работы устройства от различных аккумуляторов.

Большинство современных аккумуляторов 18650 имеют типичный срок службы 300-500 циклов. В ситуациях с высоким током разряда или разряда это значение может снизиться до 200 циклов. Если вы превысите максимальный ток разряда (A), срок службы может уменьшиться до 50 циклов.

В оптимальных условиях элементы могут выдержать более 500 циклов. Некоторые химические элементы могут иметь запас в тысячи циклов, прежде чем достигнут 80% от своей емкости.

По возможности используйте меньшее значение тока. В официальных тестах LG, Samsung, Panasonic, Sony и т. д. обычно проводится разряд всего при 0,5 или 0,8 ампер.

Различные химические составы батарей работают по-разному, многие батареи 18650 выдерживают более 1000 циклов в правильных условиях эксплуатации. Литий-железо-фосфатный аккумулятор (LiFePO4) имеет один из самых больших сроков службы.

Какими токами заряжать Li-ion?

Аккумулятор li ion 18650 представляет собой батарейку цилиндрической формы. Она мало чем отличается от обычных, элементов питания АА «пальчиковых», но имеют большие размеры. В длину они 66 мм, а в диаметре 18 мм.

Блок: 1/12 | Кол-во символов: 215
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

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.

Кстати, свое популярное в Интернете обозначение этот аккумулятор завоевал благодаря своим параметрам: диаметр его составляет 18 миллиметров, а высота — 65, что довольно удобно и компактно, учитывая его широкие возможности.

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.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 1601
Источник: https://batteryk.com/18650-akkumulyator-kak-zaryazhat

Описание батареи

Литий-ионный аккумулятор – это тип аккумулятора электрического тока, который с 1991 года, после того как на рынок его презентовала компания SONY, приобрел широчайшее распространение в современной бытовой и электронной технике. Как источник питания подобные батареи используются в сотовых телефонах, ноутбуках и видеокамерах, как источник тока для электронной сигареты и электромобиля.

Недостатки этого типа батарей начинаются с того, что литий-ионные батареи первого поколения были взрывом на рынке. Не только в прямом, но и в переносном смысле. Эти батареи взрывались.

Объяснялось это тем, что внутри использовался анод из металлического лития. В процессе многочисленных зарядок и разрядок такого аккумулятора, на аноде появлялись пространственные образования, которые приводили к замыканию электродов, а как следствие – к возгоранию или взрыву.

После того, как этот материал заменили графитом, от подобной проблемы удалось избавиться, но могли еще возникать проблем на катоде, который был выполнен из оксида кобальта. При нарушении условий эксплуатации, а точнее перезарядке проблема могла повториться. Исправлено это было с началом использования литий-ферро-фосфатных батарей.

Все современные литий-ионные батареи предотвращают перегрев и перезаряд, но остается проблема потери заряда при низких температурах пользования приборами.

Среди неоспоримых преимуществ литий-ионных батарей, хотелось бы отметить следующие:

высокая емкость батареи;
низкий саморазряд;
отсутствие необходимости обслуживания.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 1557
Источник: https://sigaretishe.ru/komplekt/akkumulyatory/zaryad-18650.html

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.

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 1337
Источник: https://auto-gl.ru/kak-pravil-no-zaryazhat-18650-akkumulyatory/

Аккумуляторы 18650 с защитой

Требования безопасности, предъявляемые к эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей, гласят, что напряжение внутри элементов питания должно находиться в диапазоне 2,5-4,2 вольта.

Самостоятельно очень сложно контролировать этот параметр, поэтому специально для этого придумана плата с защитой. Этот элемент предотвращает выход напряжения за указанный диапазон.

Производители припаивают эту плату к выводам, используя стальную или алюминиевую ленту. Крупные заводы питательных элементов редко выпускают подобные защиты. В устройствах, для которых они изготавливаются, имеются контроллеры заряда-разряда. Это батареи для ноутбуков, шуруповертов и других сложных блоков.

Больше всего защищенных литий-ионных батарей 18650 выпускают Китайские производители. На незащищенный аккумулятор припаивают защитную плату и оборачивают в специальный термозащитный материал. Их длина, из-за использования платы, на несколько миллиметров увеличивается.

Все устройства, на которых нет элемента для контроля состояния за батареей, лучше комплектовать защищенными аккумуляторами. В противном случае они могут выйти из строя, разрядившись в ноль или взорваться. При этом защита не сможет предотвратить перегрев элемента питания. Она контролирует состояние напряжения.

Блок: 3/12 | Кол-во символов: 1283
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Зарядка – 5 нюансов

Зарядка

Посмотрите на картинке оригинальное зарядное устройство. Зарядное устройство, предназначающееся для литий-ионных аккумуляторов, очень похоже на свинцово-кислотный тип батареи. Разница заключается в том, что у литий-ионного аккумулятора имеется высокие напряжения на каждой банке и серьезные требования допусков по напряжению.

Это интересно! Аккумулятор называют «банкой» из-за схожести с алюминиевыми банками, в которых выпускают прохладительные напитки.

«Банки»

Самые популярные элементы питания с этой формой — 18650. Это название аккумулятор получил из-за размеров: диаметр — 18 мм, высота — 65 мм. Когда идёт зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов, допускаются небольшие неточности в указаниях напряжений. Но с литий-ионными устройствами всё намного конкретнее. Когда происходит зарядка, и напряжение увеличивается до 4,2 Вольт, напряжение на элемент нужно сразу же прекратить. Погрешность составляет всего 0,5 Вольт.

Китайская зарядка

На рынке встречается большое количество китайских зарядок, рассчитанных на элементы питания разных материалов. Без ущерба работоспособности ионные батареи заряжают током в 0,8 А. Но напряжение в банке придется предельно четко контролировать. Когда величина составит 4,2 Вольт, сразу же прекращаем зарядку. Но в том случае, если в банку встраивается контроллер, тогда не стоит беспокоиться об этом, поскольку аппарат всё сделает самостоятельно.

Зарядки 4,2 Вольт

В качестве зарядника для литий-ионной батареи используют стабилизатор напряжения, ограниченный ток в самом начале зарядки. Использовать необходимо исключительно стабильное напряжение, и ограничение тока в самом начале процесса зарядки. Зарядку следует заканчивать в тот момент, когда стабильное напряжение равняется 4,2 Вольт, отсутствует ток, или его величина очень маленькая — в районе 5-7 мА.

Окисление

Когда в аккумулятор помещают стержень из графита, то напряжение не должно превышать 4,1 В на один элемент. При пренебрежением этим правилом, энергетическая плотность сильно возрастет, начнутся процессы окисления устройства. В итоге аккумулятор выйдет из строя. Чтобы избежать окисления, современные модели оснащаются добавками — графита в чистом виде внутри нет. Но подобные модели все еще можно найти случайно.

Как правильно заряжать Li-ion аккумуляторы. Параллельное соединение аккумуляторов.

Блок: 4/9 | Кол-во символов: 2332
Источник: https://elektro220v.ru/akkumulyatory/litiy-ionnye-akkumulyatory.html

Шаг 3: Не перезаряжайте аккумулятор (свыше 4,2В) и не давайте ему уйти в глубокий разряд (ниже 4,0В)

Если вы больше заботитесь о сохранении числа циклов, а не о емкости, то вы можете не заряжать батарею до конца.

Вместо этого вы можете заряжать ее методом частичной зарядки – когда вы заряжаете ее, к примеру, до 3,8 В вместо положенных 4,2 В.

Вы заметите, что емкость снизилась, но если снизить и нагрузку, то число циклов вашей батареи возрастет. Перезаряд увеличит емкость батареи, но это опасно, и сократит жизнь вашего аккумулятора.

Блок: 4/8 | Кол-во символов: 539
Источник: https://masterclub.online/topic/15787-kak-zaryazhat-litii-ionnyi-akkumulyator

Как расшифровывается маркировка

В качестве примера можно рассмотреть литий-ионную батарею ICR18650-26F M.

Первый символ «I» используется на всех элементах данного типа, которые создаются по одной технологии;
Вторая буква позволяет понять, из какого материала выполнен катод. Для литий-ионных батарей это может быть кобальт – С, марганец – М, железофосфат – F;
Следующая буква – R – расшифровывается как аккумулятор;
Цифры 18650 можно разделить на два блока: 18 и 65. Это длина и диаметр соответственно;
Последняя цифра 0 – это форма, то есть цилиндр.

При этом у различных производителей маркировка может сильно отличаться.

Блок: 4/12 | Кол-во символов: 624
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Как сделать зарядку для литий-ионных аккумуляторов самостоятельно

Зарядку для аккумуляторов 18650 своими руками смастерить вполне реально. Главное, знать основные принципы работы электрической цепи и те показатели, при которых можно заряжать АКБ.

Способ №1

Самый простой способ подзарядить батарейку в экстренных условиях — просто воспользоваться стареньким, но работающим зарядным устройством от телефона «Нокиа» или «Самсунг». Благо, параметры тока и напряжения в таких зарядниках не навредят АКБ.

Схема проста, и с ней справится даже школьник:

У зарядки нужно освободить провода от связывающей их оболочки, разъединить их на плюсовой и минусовой полюса. Обычно красный проводок — это плюс, а черный — минус, так что, путаницы быть не должно.
Теперь нужно просто прикрепить батарейку к оголенным контактам проводков пластилином.
Соблюдая полярность, подсоединить устройство к сети, либо компьютеру — и элемент можно спокойно заряжать, время от времени следя за процессом.

На вопрос, сколько держать батарейку на таком «экспресс-заряднике», ответ простой: часа будет вполне достаточно для того, чтобы восстановить параметры ее емкости.

Способ №2

Как сделать зарядку более совершенного типа? Здесь схема может быть немного сложнее, учитывая то, что придется воспользоваться подручными инструментами в виде паяльника, припоя, клея и флюса. Однако самый важный элемент, который понадобится домашнему зарядному устройству, можно приобрести на AliExpress — это плата зарядки. Поэтому собрать такое устройство самостоятельно большого труда не составит.

Схема такова: плата припаивается к заранее подготовленному пластиковому боксу с двумя проводками («плюс» и «минус»). В боксе и будет находиться батарейка во время зарядки. Сам бокс можно достать из любого бытового прибора, вышедшего из строя: это может быть старый зарядник, либо игрушка. Главное, чтобы размеры бокса соответствовали элементам 18650.

С пайкой проблем возникнуть не должно — на плате указаны те места, куда следует припаивать проводки. Кроме того, сама плата уже заранее оснащена двумя светодиодными индикаторами красного и зеленого цвета, которые будут сигнализировать об уровне заряда.

Плату следует аккуратно приклеить на бокс в любое удобное место, затем припаять проводки, не забывая соблюдать полярность. Перед пайкой провода нужно будет слегка зачистить и залудить с помощь канифоли и капнуть на плату немного жидкого флюса (или припоя). Важно следить за тем, чтобы не произошло замыкания проводков между собой.

Такая схема позволяет изготовить простое, но надежное и очень дешевое зарядное устройство в короткое время. Теперь осталось с помощью usb-разъема подсоединить его к компьютеру или сети — и можно заряжать батарейки. Как правильно заряжать их — уже ясно, главное, следить за показаниями индикаторов. Зеленый цвет всегда будет сигналить о заряженном состоянии элементов.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 2841
Источник: https://batteryk.com/18650-akkumulyator-kak-zaryazhat

Где применяются батарейки 18650

Сфера применения элементов питания и частота их использования намного шире, чем кажется многим. Из-за того, что они закрываются в специальную защиту, их не всегда видно.

Устанавливаются в следующие устройства:

Ноутбуки;
Фонарики;
Power Bank;
Различные гаджеты.

Они применяются везде, где обычные пальчиковые батарейки справиться с задачей не способны. Батарейки li ion 18650 отличаются большей емкостью и напряжением, их можно много раз перезаряжать и использовать заново.

Блок: 5/12 | Кол-во символов: 505
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Шаг 5: Уменьшите разрядный ток (Амперы)

При разрядке телефона, как уже говорилось выше, вы можете установить предельное напряжение. Но вы также можете установить ампераж тока разряда. Чем выше ампераж, тем меньше в итоге емкость.

Разряд большого тока также уменьшит число циклов разряда. Разряжайте аккумулятор на малом токе, когда это возможность. Все крупные компании-производители электроники обычно испытывают тесты разряда при токе всего лишь 0,5-0,8 А.

Блок: 6/8 | Кол-во символов: 460
Источник: https://masterclub.online/topic/15787-kak-zaryazhat-litii-ionnyi-akkumulyator

Как определить плюс и минус

По сравнению с элементами питания АА и ААА, в литий-ионных нет такой заметной внешней разницы между плюсовой и минусовой клеммы, но разобраться достаточно легко:

На «плюсовой» стороне имеются небольшие отверстия в количестве 3-4 штук.
«Плюсовая» сторона немного выступает».
«Минус полностью плоский.

Блок: 6/12 | Кол-во символов: 329
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

3 преимущества батареи

Литий-ионные аккумуляторы имеют ряд положительных моментов из-за чего и приобрели популярность:

Очень большая емкость аккумулятора.
Маленький саморазряд.
Нет необходимости в специальном обслуживании.

Блок: 3/9 | Кол-во символов: 224
Источник: https://elektro220v.ru/akkumulyatory/litiy-ionnye-akkumulyatory.html

Шаг 7: Немного о химическом составе аккумуляторов

Аккумуляторы работают по-разному в зависимости от химического состава. При оптимальных условиях эксплуатации многие банки 18650 типоразмера могут достичь числа циклов 1000 и даже выше.

Литий-ионные аккумуляторные батареи 18650 типа с наибольшим числом циклов разряда имеют формулу LiFePO4 (литий-железо-фосфатные аккумуляторы).

Блок: 8/8 | Кол-во символов: 382
Источник: https://masterclub.online/topic/15787-kak-zaryazhat-litii-ionnyi-akkumulyator

Как правильно выбрать для себя батарейку 18650

Литий-ионные батареи отличаются друг от друга по некоторым характеристикам. Из-за этого необходимо обращать внимание на их тип и технические характеристики, прежде чем совершать покупку.

При выборе аккумулятора li ion 18650 необходимо обращать внимание на следующие характеристики:

Энергоемкость;
Номинальный ток;
Напряжение
Склонность к перегреву.

Если необходимо приобрести батарейки с большей автономностью, то необходимо обращать внимание на емкость, которая измеряется в mAh. Но, чем выше будет показатель емкости, тем меньше будет ток. Поэтому жертвуя одним, можно приобрести другое. Если говорить простым языком, то сила тока влияет на склонность элемента питания перегреваться.

Напряжение аккумуляторной батареи зависит от заряда. Напряжением может быть номинальным, минимальным, максимальным и реальным. Начальное напряжение производитель указывает на упаковке. Важно, чтобы его значение не опускалось ниже 2,4 Вольт, иначе батарею будет крайне сложно реанимировать. При использовании аккумуляторов, которые плохо выдерживают высокую температуру, можно стать свидетелем ее взрыва.

Блок: 8/12 | Кол-во символов: 1140
Источник: https://IstochnikiPitaniy. ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Схемы соединения аккумуляторов

К батареям можно приобрести кейсы, с помощью которых несколько элементов соединяются в одну большую. Если соединить несколько таких элементов питания с помощью кейсов параллельно, то емкость увеличится на столько, сколько аккумуляторов будет подсоединено 3600*3=10800 mAh. При этом напряжение будет равно напряжению одной батареи. От емкости зависит длительность их использования.

Параллельное соединение аккумуляторов 18650

Их можно соединить последовательно. В этом случае напряжение сложится, а емкость останется равной одной батареи. Сделать это можно с помощью специального кейса. Соединяя 3 элемента питания по 3,7 v мы получим 11,1 вольтовый аккумулятор 3600 мАh.

Последовательное соединение аккумуляторов 18650

Блок: 9/12 | Кол-во символов: 750
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Как проверить емкость АКБ

Существует несколько эффективных способов узнать емкость любого аккумулятора. Некоторые из них не требует особых затрат или специальной аппаратуры, а только нехитрые математические вычисления.

Точность таких методов не так высока, как при использовании специальных устройств, однако они позволяют узнать приблизительную емкость. Для многих этого будет достаточно.

Итак, для вычисления емкости бесплатным методом необходимо использовать известный ток. В характеристиках аккумулятора имеется информация о токе. Батарея, имеющая емкость 3600 заряжается на протяжении 36 часов током 100 мАч. Это значит, что конечный результат получается за счет перемножения двух составляющих: времени и тока. Поэтому, зная, сколько требуется для полной зарядки, можно узнать емкость.

Для измерения емкости другим способом, необходимо будет потратить деньги. Существует множество интеллектуальных зарядных устройств, с помощью которых можно быстро измерить емкость. Их можно приобрести в специализированном магазине или на aliexpress. Они используются для измерения различных показателей, а не только емкости.

Устройство измеряющее реальную емкость

Для осуществления третьего способа понадобятся такие детали, как АКБ, часы, амперметр с фонариком. Необходимо вставить батарейку в фонарик, включить его на максимальную мощность. Амперметр необходимо для измерения тока. Если фонарик будет светить 20 часов с потреблением тока в 100 мА, то получаем 20*100= 2000 мАч.

Блок: 10/12 | Кол-во символов: 1471
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Как заряжать и каким током

Литий-ионные элементы могут заряжаться различными станциями. Главное, чтобы значение напряжения было 5 В, а тока от 0,5 до 1 от номинальной емкости батареи. Зарядка литиевого элемента, имеющего емкость 2600 мАч, производится током значением от 1,3 до 2,6 ампер.

Весь период зарядки можно разделить на несколько этапов. Сначала блок, используя ток 0,2 от величины емкости, производит зарядку на протяжении часа. При этом значение напряжения варьируется в пределах 4,1-4,2 вольта. Далее напряжение возрастает.

Что бы не забивать себе голову стоит просто купить зарядное устройство для пальчиковых аккумуляторов.

Блок: 11/12 | Кол-во символов: 638
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Как восстановить аккумулятор 18650

Аккумулятор 18650 восстановить можно только в том случае, если он не полностью разрядился. Иногда даже не полностью разряженную батарею реанимировать сложно. Но есть один далеко не всем известный вариант с отключением платы.

Выполняется он так:

Снимается защита в виде платы.
С помощью тестера измеряется напряжение на выходах. Его значение должно находиться в диапазоне 2 -2,5 В.
Используя зарядное устройство регулировкой тока, необходимо подключить к АКБ, выставив 100 мА и 4,2В.

Если батарея начнет заряжаться, значит, она еще жива и ее можно восстановить.

Блок: 12/12 | Кол-во символов: 596
Источник: https://IstochnikiPitaniy. ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Кол-во блоков: 27 | Общее кол-во символов: 21784
Количество использованных доноров: 6
Информация по каждому донору:

https://batteryk.com/18650-akkumulyator-kak-zaryazhat: использовано 2 блоков из 6, кол-во символов 4442 (20%)
https://auto-gl.ru/kak-pravil-no-zaryazhat-18650-akkumulyatory/: использовано 1 блоков из 6, кол-во символов 1337 (6%)
https://masterclub.online/topic/15787-kak-zaryazhat-litii-ionnyi-akkumulyator: использовано 6 блоков из 8, кол-во символов 4341 (20%)
https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html: использовано 10 блоков из 12, кол-во символов 7551 (35%)
https://elektro220v.ru/akkumulyatory/litiy-ionnye-akkumulyatory.html: использовано 2 блоков из 9, кол-во символов 2556 (12%)
https://sigaretishe.ru/komplekt/akkumulyatory/zaryad-18650.html: использовано 1 блоков из 6, кол-во символов 1557 (7%)

Поделитесь в соц. сетях:

Оцените статью:

Загрузка…

Нужно ли заряжать литиевые аккумуляторы. Как правильно зарядить литий-ионный аккумулятор: инструкция по эксплуатации

Современные устройства вроде , мобильных телефонов, ноутбуков, планшетов и т.д. работают от автономного источника питания, коим зачастую выступает li-ion аккумулятор.

Широкое использование именно этого типа аккумулятора объясняется простотой и дешевизной его производства, а также отменными эксплуатационными характеристиками и большим запасом циклов разрядки-зарядки. И чтобы продлить жизнь устройства и аккумулятора, необходимо знать, как зарядить li-ion аккумулятор правильно и каких ошибок совершать не стоит.

Правила зарядки li-ion аккумуляторов

Для удобства пользователей большинство батарей снабжены специальным контроллером, который не даст заряду перейти за критические отметки. Так, при достижении нижнего предела разрядки, схема попросту перестает снабжать устройство напряжением, а при превышении максимально допустимого уровня заряда поступающий ток отключается.

Итак, как же правильно заряжать li-ion аккумуляторы: ставить устройство на подзарядку нужно при достижении показателя заряда не ниже 10-20%, а после достижения 100% заряда нужно оставить аккумулятор на подзарядке еще на 1,5-2 часа, поскольку на самом деле уровень заряда в этот момент будет составлять 70-80%.

Примерно один раз в 3 месяца нужно проводить профилактическую разрядку аккумулятора. Для этого нужно «посадить» батарею, после чего вновь зарядить полностью разряженный li-ion аккумулятор на протяжении 8-12 часов. Это поможет сбросить пороговые флаги аккумулятора. Однако частая разрядка до нуля для li-ion аккумуляторов вредна.

Каким током заряжать li-ion аккумуляторы?

Часто у пользователей возникает вопрос по поводу того, каким током заряжать li-ion аккумулятор смартфона или другого устройства. Для заряда аккумуляторов этого типа используется метод постоянного напряжения/постоянного тока. Номинальное напряжение на элемент в нем 3,6 В, и он не поддерживает медленный подзаряд после окончания полной зарядки.

Рекомендуемый ток заряда для таких батарей в среднем составляет 0,7 С, а ток разряда – 0,1 С. Если же напряжение на аккумуляторе ниже 2,9 В, рекомендуемый ток заряда составляет 0,1 С. Глубокий же разряд может привести к нехорошим последствиям, вплоть до повреждения аккумулятора.

Заряжать li-ion аккумуляторы можно при достижении любого уровня разряда, не дожидаясь критических значений. Во время подзарядки по мере приближения напряжения к максимуму, ток заряда уменьшается. По окончании же заряда ток заряда полностью прекращается.

Если вы интересуетесь как заряжать литий ионный аккумулятор, значит вы попали по адресу.

Современные мобильные устройства требуют автономного источника питания.

Причем это справедливо как для «высоких технологий» вроде смартфонов и ноутбуков, так и для более простых устройств, скажем, электродрелей или мультиметров.

Существует масса типов разнообразных аккумуляторов. Но для портативной техники чаще всего используются Li-Ion.

К столь широкому распространению привела относительная простота производства и невысокая стоимость.

Поспособствовали этому и отличные эксплуатационные характеристики, плюс низкий саморазряд и большой запас циклов зарядки-разрядки.

Важно! Для большего удобства большинство таких батарей снабжается специальным контролирующим устройством, которое не дает заряду переходить критические отметки.

При критической разрядке эта схема просто перестает подавать напряжение на устройство, а во время превышения допустимого уровня заряда отключает поступающий ток.

Телефон или планшет с литий-ионным аккумулятором необходимо ставить на зарядку, когда показатель батареи находится на 10–20%.

При этом после достижения номинальных 100%зарядка должна продлится еще полтора-два часа.

Это необходимо потому что фактически батарея будет заряжена на 70–80%.

Совет! Примерно раз в три месяца необходимо проводить профилактическую разрядку.

При зарядке от ноутбука или стационарного компьютера необходимо учитывать, что USB порт неспособен обеспечить достаточного высокого напряжения, следовательно, процесс отнимет больше времени.

Чередование циклов полной и неполной (80–90%) зарядки продлит срок использования устройства.

Несмотря на столь умную архитектуру и общую неприхотливость, соблюдение некоторых правил использования аккумуляторов поможет продлить срок их использования.

Чтобы батарея устройства не «страдала» достаточно придерживаться простых рекомендаций.

Правило 1. Не нужно полностью разряжать аккумулятор

У литий-ионных аккумуляторов современных конструкций отсутствует «эффект памяти». Поэтому заряжать их лучше до того, как настанет момент полной разрядки.

Некоторые производители отмеряют срок службы своих батарей именно количеством циклов зарядки с нулевого значения.

Наиболее качественная продукция способна переносить до 600 таких циклов. При зарядке батареи с 10–20% остатком количество циклов возрастает до 1700.

Правило 2. Полную разрядку все же необходимо предпринимать раз в три месяца

При нестабильной и нерегулярной зарядке среднестатистические отметки максимального и минимального зарядов в упомянутом ранее контроллере сбиваются.

Это приводит к тому, что устройство получает некорректную информацию о количестве заряда.

Предотвратить это поможет профилактическая разрядка. При полной разрядке аккумулятора, минимальное значение заряда в схеме управления (контроллере) обнулится.

После этого необходимо зарядить батарею «под завязку», продержав от восьми до двенадцати часов в подключенном к сети состоянии.

Это обновит максимальное значение. После такого цикла работа батареи будет стабильнее.

Правило 3. Неиспользуемый аккумулятор необходимо хранить с небольшим количеством заряда

Перед хранением лучшезарядить аккумуляторна 30–50% и хранить при температуре 15 0 С. В таких условиях батарея может храниться довольно долго без особого ущерба.

Полностью заряженный аккумулятор в процессе хранения потеряет существенную часть емкости.

А полностью разряженные после долгого хранения останется только отдать на переработку.

Правило 4. Зарядку необходимо производить только оригинальными устройствами

Примечательно, что непосредственно зарядное устройство встроено в конструкцию мобильного устройства (телефона, планшета и пр).

Внешний адаптер в таком случае выступает в роли выпрямителя и стабилизатора напряжения.

Фотоаппараты и видеокамеры не оснащаются подобным устройством. Именно поэтому их аккумуляторы необходимо вынимать и заряжать во внешнем устройстве.

Использование сторонней «зарядки» может негативно сказаться на их состоянии.

Правило 5. Перегрев губителен для Li-Ion аккумуляторов

Высокие температуры крайне негативно отражаются на конструкции аккумуляторов. Низкие тоже губительны, но в гораздо меньшей степени.

Об этом необходимо помнить при эксплуатации литий-ионных батарей.

Батарею необходимо предохранять от прямых солнечных лучей и использовать на расстоянии от источников тепла.

Допустимый диапазон температур находится между -40 0 С и +50 0 С.

Правило 6. Зарядка батарей при помощи «лягушки»

Использование несертифицированных зарядных устройств небезопасно. В частности, распространенные «лягушки» китайского производства нередко воспламеняются в процессе зарядки.

Прежде чем использовать подобное универсальное зарядное устройство, необходимо сверится с указанными на упаковке максимально допустимыми значениями.

Так, внимание необходимо обратить на максимальную емкость.

Если ограничение меньше чем емкость аккумулятора, то в лучшем случае он полностью не зарядится.

При подключении батареи на корпусе «лягушки» должен засветиться соответствующий индикатор.

Если этого не происходит, значит, заряд критически низок или аккумулятор вышел из строя.

При подключении зарядного к сети должен засветиться индикатор подключения.

За достижение максимального заряда отвечает другой диод, который активируется в соответствующих условиях.

Как заряжать и обслуживать литий ионный аккумулятор: 6 простых правил

Литий-ионные аккумуляторы не отличаются привередливостью, но для корректной работы за ними надо правильно ухаживать. Несколько простых правил помогут значительно увеличить срок службы батарей. Определим, как правильно заряжать аккумуляторы Li-Ion, чтобы они работали долгое время.

Несколько простых правил для вашего аккумулятора

Литий-ионную батарею надо использовать следующим образом:

проводить полную разрядку раз в три месяца
в остальное время полностью не разряжать
хранить частично заряженной
избегать перегрева

Теперь обо всем по порядку

Эффекта памяти у аккумуляторов такого типа нет, потому владелец может заряжать их, не дожидаясь полной разрядки. Обычно производитель рассчитывает срок службы числом циклов разряда. Качественная батарея легко может выдержать 500-600 раз. Если вы будете начинать заряжать батарею своевременно – точнее, когда показатель ее заряда снизится до 10-15 процентов, то ее срок эксплуатации возрастет приблизительно вдвое.

Но есть важный факт – иногда аккумулятор полезно разряжать полностью. Полный заряд в течение всего времени эксплуатации тоже может причинить вред.

Специалисты советуют один раз в квартал разряжать батарею полностью, а потом заряжать до максимума и держать подключенной к сети в течение десяти часов.

Почему аккумуляторы хранят заряженными?

Если вы собрались хранить батарею, то наилучшим состоянием для нее будет уровень заряда в 50 процентов. Необходима плюсовая температура, лучше около 20 градусов. Если вы оставите аккумулятор на полке на долгое время, то его емкость постепенно начнет падать. Если же отложите надолго полностью разряженную батарею, то эта ситуация еще хуже, есть большая вероятность, что потом устройство с ней даже не запустится.

Сколько аккумуляторы держат заряд?

Аккумуляторы разряжаются очень медленно, в месяц уходит 5-7 процентов заряда. Производители рекомендуют применять исключительно оригинальные зарядные устройства. Используйте только качественные вещи, покупка китайских поддельных может негативно повлиять на состояние батареи.

Особенности правильной зарядки

Чтобы аккумулятор работал дольше, не стоит начинать заряжать его сразу после прихода с мороза. Высокая температура – тоже опасный враг подобных устройств, они не в состоянии вынести перегрев. Это пагубно для их состояния и опасно для вашего здоровья, нередки случаи, когда аккумулятор, разогревшийся под воздействием работы и солнечных лучей, загорался. Samsung Galaxy Note 7 – самый яркий пример подобных устройств, дефект батареи привел к отзыву и замене большей партии смартфонов. Старайтесь эксплуатировать аккумулятор корректно, так вы сможете существенно продлить срок его жизни.

Если вы интересуетесь как заряжать литий ионный аккумулятор, значит вы попали по адресу.

Современные мобильные устройства требуют автономного источника питания.

Причем это справедливо как для «высоких технологий» вроде смартфонов и , так и для более простых устройств, скажем, электродрелей или мультиметров.

Существует масса типов разнообразных аккумуляторов . Но для портативной техники чаще всего используются Li-Ion.

К столь широкому распространению привела относительная простота производства и невысокая стоимость.

При этом после достижения номинальных 100%зарядка должна продлится еще полтора-два часа.

Это необходимо потому что фактически батарея будет заряжена на 70–80%.

Совет! Примерно раз в три месяца необходимо проводить профилактическую разрядку.

Чередование циклов полной и неполной (80–90%) зарядки продлит срок использования устройства.

Чтобы батарея устройства не «страдала» достаточно придерживаться простых рекомендаций.

Правило 1. Не нужно полностью разряжать аккумулятор

Правило 2. Полную разрядку все же необходимо предпринимать раз в три месяца

Это приводит к тому, что устройство получает некорректную информацию о количестве заряда.

Это обновит максимальное значение. После такого цикла работа батареи будет стабильнее.

Правило 3. Неиспользуемый аккумулятор необходимо хранить с небольшим количеством заряда

Полностью заряженный аккумулятор в процессе хранения потеряет существенную часть емкости.

А полностью разряженные после долгого хранения останется только отдать на переработку.

Правило 4. Зарядку необходимо производить только оригинальными устройствами

Примечательно, что непосредственно зарядное устройство встроено в конструкцию мобильного устройства ( , и пр).

Внешний адаптер в таком случае выступает в роли выпрямителя и стабилизатора напряжения.

Фотоаппараты и не оснащаются подобным устройством. Именно поэтому их аккумуляторы необходимо вынимать и заряжать во внешнем устройстве.

Использование сторонней «зарядки» может негативно сказаться на их состоянии.

Правило 5. Перегрев губителен для Li-Ion аккумуляторов

Об этом необходимо помнить при эксплуатации литий-ионных батарей.

Допустимый диапазон температур находится между -40 0 С и +50 0 С.

Правило 6. Зарядка батарей при помощи «лягушки»

Так, внимание необходимо обратить на максимальную емкость.

Если ограничение меньше чем емкость аккумулятора, то в лучшем случае он полностью не зарядится.

При подключении батареи на корпусе «лягушки» должен засветиться соответствующий индикатор.

Если этого не происходит, значит, заряд критически низок или аккумулятор вышел из строя.

При подключении зарядного к сети должен засветиться индикатор подключения.

За достижение максимального заряда отвечает другой диод, который активируется в соответствующих условиях.

Как заряжать и обслуживать литий ионный аккумулятор: 6 простых правил

Как правильно заряжать литий-ионный аккумулятор и значительно продлить жизнь батареям типа 18650. Каким током заряжать Li-Ion аккумулятор 18650?

У аккумуляторных батарей этого типоразмера несколько важных показателей:

емкость (mAh – мА/ч)
ток разряда (А)
ток заряда (А)
максимальное количество циклов разряда

В этой статье я расскажу вам о последнем параметре, и как эти сведения могут помочь вам продлить срок службы ваших батарей.

Шаг 1: Циклы полного разряда

Что такое цикл?

Когда аккумулятор заряжается, а после этого разряжается, это считается одним циклом.

При зарядке литий-ионных 18650 аккумуляторов напряжение поднимается до максимума 4,2 В, потом падает до диапазона между 2 и 3 В, в зависимости от указанного в техническом описании конкретной ячейки предельного напряжения заряда.
Не допускайте меньше 3 В, чтобы сохранить аккумулятору ресурс службы. Это происходит при любом процессе, который требует питания от аккумулятора. На эти процессы требуется ток, который обеспечивает аккумулятор, поэтому он разряжается. Для разряда также можно использовать тестовое оборудование.
Для заряда литий-ионных аккумуляторных батарей 18650 типоразмера используйте специальное зарядное устройство.
Как высчитывают количество циклов? Максимальное количество циклов полного разряда определяется разницей между емкостью при первом заряде (номинальной) и текущим уровнем заряда. Например, первоначально ваш телефон был заряжался до 3000 мА/ч, а сейчас заряжается до 2900 мА/ч, то есть до 96% от номинальной емкости.
Когда этот показатель опустится до 80%, говорят, что батарея «умерла» (даже если на деле она переживёт еще пару тысяч циклов).

У аккумуляторной батареи 3000 мА/ч условная «смерть» наступает при 80% от номинальной емкости.
80% от 3000 – 2400, поэтому, когда емкость аккумулятора упадет до этого значения, она будет считаться «мертвой».
Количество циклов полного разряда у аккумуляторных батарей типоразмера 18650
Обычно современные аккумуляторы этого типоразмера имеют количество циклов от 300 до 500. Это число может снизиться до 200 от перезаряда или глубокого разряда. Если же уровень заряда упадет ниже минимальной границы (А), число циклов может упасть вплоть до 50.
При оптимальных условиях эксплуатации, число циклов вашего аккумулятора может превысить 500.
Некоторые умудряются увеличить это число аж до 1000.

Шаг 2: Оптимизируйте температуру

Отклонение от этих цифр влечет падение способности держать заряд. Отклонение на 10°С уменьшает емкость на 20, а то и 30 мА/ч.

Экстремальные температуры (ниже 0° и выше 70°С) ведут к быстрой деградации. Эксплуатация аккумуляторной батареи при температуре, выходящей за обозначенные границы, быстро испортит батарею.

Никогда не заряжайте батареи при температуре ниже 0, это очень быстро разрушит структуру аккумулятора.

Если во время использования батареи вы заметили, что она нагрелась, дайте ей отдохнуть. При нормальной эксплуатации батарея не нагреется очень сильно, и ее температура никогда не повысится до 60°С. Если она быстро нагревается, значит вы ее слишком нагружаете.

Шаг 3: Не перезаряжайте аккумулятор (свыше 4,2В) и не давайте ему уйти в глубокий разряд (ниже 4,0В)

Если вы больше заботитесь о сохранении числа циклов, а не о емкости, то вы можете не заряжать батарею до конца.

Шаг 4: Уменьшите зарядный ток (Амперы)

Многие зарядные устройства снижают зарядный ток. «Быстрая зарядка» проходит при токе 1 А, или выше. Хотя так батарея заряжается быстрее, она прослужит вам значительно меньше. На графике видно, как зарядный ток влияет на число циклов полного разряда.

Шаг 5: Уменьшите разрядный ток (Амперы)

Шаг 6: Увеличьте предельное напряжение

Логичным продолжением метода частичной зарядки является частичная разрядка. Цикл частичного разряда, в отличии от цикла полного разряда, малоизвестен. Его преимущество состоит в том, что за счет снижения нагрузки на аккумулятор, увеличивается число циклов зарядки.

Вместо разряда до 2,8 В (или значения, указанного в техническом описании вашей батареи) вы можете разряжать аккумулятор до 3,2 В.

Шаг 7: Немного о химическом составе аккумуляторов

Эксплуатация и хранение литий-ионных аккумуляторов

Практически все наши покупатели задают вопросы о сроке службы и эксплуатации электросамокатов CityCoco и в большей степени они касаются аккумуляторных батарей. Наиболее часто задаваемые вопросы касаются долговечности АКБ: — Сколько служит аккумулятор? — Как правильно заряжать аккумулятор? — Надо ли его полностью разряжать перед тем, как ставить на зарядку? — Как продлить срок службы АКБ? и так далее.

Все эти вопросы просто обязывают нас ещё раз вернуться к теме обсуждения аккумуляторных батарей, которые устанавливаются на электрические самокаты CityCoco. В своей статье «Что скрывает аккумулятор?» https://electrodrive.by/news/Chto_skryvaet_akkumulator_CityCoco от 27.08.18г. мы постарались максимально расписать, как устроена литий-ионная аккумуляторная батарея, какие подводные камни могут ждать покупателей при приобретении самокатов с некачественными аккумуляторами, рассказали, какие батареи используем мы и так далее. Но одного обзора не достаточно, что бы дать ответы на все вопросы. Поэтому сейчас кратко пройдёмся по самым основным моментам, которые касаются непосредственно эксплуатации и хранения литий-ионных аккумуляторов.

Итак, в электрических самокатах (электроскутерах) CityCoco используются li-ion аккумуляторные батареи, имеющие в среднем не менее чем 80% от первоначальной ёмкости после 500 циклов (полных зарядов и разрядов). После этого батарея продолжит работать, просто её ёмкость будет постепенно снижаться. То есть при правильной эксплуатации, например, если электросамокат в среднем проезжает 40 км на одном заряде, то Вашего аккумулятора хватит не менее чем на 20 000 км общего пробега. А это для 2-х колёсного транспорта совсем не мало. И даже после этого он прослужит еще некоторое время. Просто запас хода будет постепенно снижаться. А если учесть, что хороший райдер за сезон проезжает максимум 4 000 км, то не трудно высчитать срок службы Вашего аккумулятора, и составит он минимум 5 лет.

Данные расчеты актуальны только для качественных li-ion аккумуляторов и при условии надлежащей их эксплуатации и хранения. Так как срок службы аккумулятора может значительно изменяться при определенных условиях.

Производитель же аккумуляторных батарей, используемых в электрических самокатах CityCoco ElectroDrive, заявляет не менее 1000 циклов при правильных условиях эксплуатации.

Li-ion аккумуляторы не обладают эффектом памяти, поэтому нет необходимости специально разряжать батарею до конца перед тем, как поставить её на зарядку. Следует помнить, что полные заряд и разряд быстрее изнашивают батарею, а неполные циклы, напротив, продлевают ей жизнь (таблица А). Поэтому, по возможности, заряжайте аккумулятор, когда он еще не разрядился. При полной же разрядке аккумулятора постарайтесь поставить его на зарядку в течение первых суток и не в коем случае не оставляйте полностью разряженный аккумулятор на длительное время. Иначе балансировочная плата BMS может уйти в защиту и не даст включить Ваш аккумулятор. Также не оставляйте электроскутер на зарядке более чем на сутки. Контроллер хоть и отключает зарядное устройство при полном наборе ёмкости АКБ, но периодически подача тока будет включаться, и постоянное пренебрежение этим пунктом будет изнашивать аккумулятор. Несмотря на то, что неполные циклы продлевают срок службы батареи, рекомендуется все же заряжать аккумулятор до конца хотя бы один из 10 раз и после этого оставлять на несколько часов подключенным к зарядному устройству. Это делается для балансировки АКБ. Как уже известно из предыдущей статьи, li-ion батарея Citycoco состоит из большого количества маленьких элементов размером 18650, напряжение на которых должно быть всегда одинаково. При разряде аккумуляторной батареи возникает небольшая разница в напряжении на каждом из элементов. Поэтому для их стабилизации существует балансировочная плата, которая при окончании заряда выравнивает напряжение на всех элементах питания. Если никогда не заряжать батарею до конца и не давать ей выровнять напряжение, то ее ресурс снизится! Также стоит учесть, что использование очень длинного, либо некачественного удлинителя может снизить напряжение сети, следовательно и напряжение на выходе зарядного устройства тоже будет ниже, что может привести к неполному заряду батареи и невозможности запуска процесса балансировки.

Ещё один фактор, влияющий на срок службы АКБ в зависимости от условий эксплуатации – это сила тока при зарядке. Чем она больше тем меньше срок службы Вашего аккумулятора. Особенно это следует учитывать при эксплуатации электросамоката в холодную пору года и при отрицательных температурах. Большой ток зарядки при температуре ниже 0°С может значительно снизить ресурс аккумулятора. Если у Вас есть необходимость заряжать электросамокат при минусовых температурах, пользуйтесь зарядным устройством с маленьким током заряда. Но по возможности старайтесь заряжать аккумулятор в тепле, а уже перед поездкой устанавливайте его на самокат. Хоть в руководстве и написано, что эксплуатировать электросамокат можно при температурах от -10°С до +45°С, следует помнить, что при отрицательных температурах запас хода естественно будет снижаться. Вместе с этим будет проседать и ёмкость АКБ. Поэтому при постоянной эксплуатации в зимнее время ресурсный срок службы аккумулятора тоже будет снижаться. Помните: при езде в мороз следует избегать резких стартов и движений на высокой скорости, особенно в первые 5-10 минут эксплуатации. Аккумулятор должен прогреть себя сам изнутри.

Если Вы не собираетесь использовать электросамокат в холодное время года (3-5 месяцев), зарядите аккумулятор до 60-80% от его ёмкости и отключите его от сети питания скутера. Подзаряжать хорошую качественную батарею в течение такого периода времени не нужно.

Если же Вы не собираетесь использовать электроскутер долгое время (больше 5 месяцев), но хотите сберечь его аккумулятор в рабочем состоянии, знайте, что вопреки бытующему мнению о хранении аккумуляторов в тепле, лучше всего литий-ионные батареи хранятся при температуре от 0°С до +5°С. Чем выше температура окружающей среды и чем ближе степень заряда к 100%, тем быстрее батарея стареет и теряет емкость (см. таблицу Б). Лучше всего зарядить её до 60%, извлечь из аппарата, упаковать в герметичный полиэтиленовый пакет и положить в холодильник (не путать с морозильной камерой!) или подвал (погреб). В этом случае раз в 3-4 месяца необходимо проверять ёмкость батареи и при необходимости подзаряжать её.

Глубина разряда	Количество циклов разряда
100%	500
50%	1500
25%	2500
10%	4700

Температура, °C	40%-ный уровень заряда	100%-ный уровень заряда
0°C	98% через 1 год	94% через 1 год
25°C	96% через 1 год	80% через 1 год
40°C	85% через 1 год	65% через 1 год
60°C	75% через 1 год	60% через 1 год

Таблица А. Срок службы (количество циклов) в зависимости от глубины разряда

Таблица Б. Деградация характеристик литий-ионных аккумуляторов в связи с температурой хранения и степенью заряда

Соблюдая все вышеуказанные рекомендации, Вы можете, как минимум сохранить, а как максимум — продлить срок службы li-ion аккумулятора Вашего электросамоката.

Ну и не следует забывать, что сейчас на рынке достаточно много случаев, когда продавец, либо его поставщик экономят и ставят аккумуляторную батарею плохого качества или не соответствующую заявленным характеристикам, о чём мы писали ранее. Поэтому доверяйте только проверенным продавцам.

У нас в магазинне в Минске Вы можете выбрать литий-ионные аккумуляторы различной ёмкости и формы. Все они находится на гарантии и соответствуют заявленным характеристикам.

Почему производители смартфонов не рассказывают о правилах подзарядки

Аккумуляторы для смартфонов не могут жить вечно, однако некоторые привычки пользователей значительно укорачивают их срок службы, например, ночная зарядка. В то же время, производители гаджетов не дают специальных рекомендаций по этому поводу. Почему Apple и Google скрывают важную информацию от пользователей и как правильно заряжать свой смартфон — в материале «Газеты.Ru».

Эксперты в сфере мобильной техники давно предупреждают о том, что в снижении продолжительности жизни аккумуляторов внутри смартфонов виноваты сами пользователи, точнее некоторые их привычки. В частности, они говорят о вреде ночной зарядки, когда устройство полночи заряжается, а вторую половину держит заряд в 100%.

Если повторять это действие регулярно, то литий-ионные батареи прослужат пользователю гораздо меньше, утверждает Доминик Шульте, управляющий директор немецкой компании BatterieIngenieure, специализирующейся на технологиях для аккумуляторов.

Дело в том, что литий-ионные аккумуляторы, которые широко распространены в современной бытовой электронике, со временем изнашиваются и имеют ограниченное время службы. Таким образом, со временем, они начинают хуже держать заряд.

Тем не менее, ведущие производители смартфонов не считают это проблемой и никак не предупреждают пользователей о том, что чрезмерная зарядка вредит устройству, заявляет Шульте.

Он задал вопрос нескольким вендорам о том, что они думают о ночной зарядке и сохранению 100% заряда в течение долгого времени. По словам исследователя, большинство производителей предложило ему почитать об этом самостоятельно на официальных сайтах в соответствующих разделах. Оказалось, что никто из них не уделяет этому вопросу никакого внимания — ни на сайтах, ни в инструкциях к гаджетам не говорится о том, что ночная зарядка вредит устройству.

На сайте Apple упоминается ночная зарядка, но ее польза или вред никак не обозначены.

А вот представитель Google назвал страх перед ночной зарядкой «старомодной фобией». По словам продакт-менджера компании Рональда Хо, на которого ссылается Business Insider, истории про вредность слишком частой подзарядки являются «устаревшими», так как современные технологии, присутствующие в устройствах, оптимизируют заряд батареи самостоятельно.

Тем не менее, и Доминик Шульте, и производители смартфонов соглашаются в том, что если смартфон долгое время лежит без использования, то его аккумулятор должен держать заряд в определенном диапазоне — предпочтительно между 30% и 50%.

Считается, что при таких условиях батарея изнашивается гораздо медленнее. Об этом говорится и на сайте Samsung, и на сайте Apple — вендоры рекомендуют держать неиспользующиеся устройства заряженными наполовину.

Таким образом, это косвенно подтверждает мысль, упомянутую ранее — оставление аккумуляторов, заряженными до 100%, в течение долгого времени в электрической сети может негативно сказаться на сроке их службы.

Похожие рекомендации дает и сайт Battery University, который выпустил целую инструкцию по зарядку литий-ионных аккумуляторов. Сообщается, что при разрядке до нуля и зарядке до 100%, такая батарея выдержит всего 500 циклов зарядки, но при разрядке-зарядке на 50% срок службы вырастет до полутора тысяч циклов.

Также эксперты советуют вообще не заряжать гаджет до максимума, а подпитывать его постепенно в течение дня. Кроме того, не рекомендуется заряжать телефон при экстремальных температурах — как слишком высоких, так и слишком низких.

Почему же советы по эксплуатации гаджета потребителям дают сторонние эксперты, а производители смартфонов делают вид, что это их не касается?

Вероятно, дело в своеобразном заговоре — ведь быстро разряжающийся гаджет становится одним из главных поводов для покупки нового, что позитивным образом сказывается на продажах компании.

В конце 2017 года вскрылся крупный скандал в компании Apple — ей пришлось признаться, что в течение пары лет она намеренно замедляла старые модели iPhone. Производительность процессора намеренно снижалась с помощью кода в операционной системе iOS, что приводило к «притормаживанию» устройства. Разработчик Джон Пул, который одним из первых заметил нестандартные показатели, указал в своем исследовании, что медленная работа iPhone зачастую заставляет пользователей купить новый гаджет вместо того, чтобы поменять батарею. В результате в утиль отправляются устройства, чей потенциал еще не был исчерпан.

Если вспомнить этот беспрецедентный для Apple случай, за который компании пришлось принести публичные извинения чуть ли не впервые в истории, версия о заговоре с аккумуляторами уже не кажется слишком неправдоподобной.

«Особенностей производства аккумуляторов и их дальнейшей работы в телефонах столько, что о каких-то стандартных рекомендациях можно только мечтать. Помимо этого, достаточно сильно на срок работы аккумулятора может влиять аппаратная начинка или ПО телефонов», — рассказал «Газете.Ru» руководитель группы технической поддержки Redmadrobot Михаил Семенов.

По его словам, исследования и практика работы с мобильными устройствами показывают, что нет точного ответа на вопрос «правильно ли заряжать телефон всю ночь?». Тем не менее, точно известно, что полная разрядка телефона негативно влияет на работу аккумулятора.

Режимы зарядки Li-ion АКБ — статьи об электротранспорте

Есть зависимость емкости от времени, в процессе эксплуатации АКБ (Рис. 1).

Рис. 1, Усредненная зависимость емкости Li-ion АКБ от времени.

Обычные низко-токовые, новые Li-ion аккумуляторы 18650 (Рис. 2) можно заряжать током 1С, а аккумуляторы с определенным износом (определенным количеством циклов разряда/заряда) током 0.5С.

Например Li-ion аккумулятор, формата 18650, имеет емкость в 2600 мА, следовательно 1С=2600мА, а 0.5С=2600/2=1300мА. Новые высоко-токовые аккумуляторы можно заряжать током 2С и выше. Все характеристики необходимо смотреть в DataSheet’е к определенному аккумулятору, там есть параметры Vmin, Vmax, хС и т.д.

Рис. 2, аккумулятор Li-ion 18650

В итоге имеем: возьмем к примеру АКБ Li-ion с напряжением 48В и емкостью 10А/ч, если АКБ новая, значит ее можно заряжать с силой тока 1С, следовательно использовать сетевое зарядное устройство (СЗУ) с напряжением 54.6В и силой тока 10А, если же АКБ с износом, то 0.5С, следовательно СЗУ 54.6В/5А. Предположим, что АКБ будет меняться редко, следовательно рано или поздно перейдет из состояния нового в состояние с износом, а это значит что можно смело брать СЗУ 5А и ей заряжать.

При неправильном режиме зарядки АКБ есть большая вероятность ее испортить, так например при правильной зарядке (Рис. 3) все характеристики находятся в пределах нормы, особенно температура АКБ. Если заряжать АКБ с превышением

Рис. 3, график стандартной зарядки Li-ion АКБ 48В.

какого либо параметра, напряжения и силы тока (Рис 4), либо их совокупности, то есть большие шансы вывести АКБ из строя. Например, на рис. 4 виден перегрев АКБ при зарядке, что пагубно сказывается на его емкости.

Рис. 4, график зарядки Li-ion АКБ 48В при перегрузке по силе тока, А.

Хотя уже существуют Li-ion аккумуляторы с диапазоном зарядки по температуре до 40С, эта информация присутствует в datasheet’е необходимого аккумулятора.

Что же на счет BMS (Рис. 5), то с ними нужно быть внимательным и смотреть обязательно их характеристики Vmin и Vmax. Если плата BMS имеет, к примеру, параметры Vmin=2.5В, а Vmax=4.3В, то используя ее с аккумуляторами, имеющими Vmin=2. 75В и Vmax=4.2В, эта плата будет намерено и методично уничтожать их, т.к. пределы разряда/заряда аккумулятора 18650 будут нарушены и емкость достаточно быстро начнет уменьшаться.

Рис. 5, плата контроля заряда, разряда и балансировки АКБ.

Платы BMS необходимо использовать всегда с запасом по силе тока разряда/заряда примерно на >30%, таким образом можно избежать перегрева платы и выхода ее из строя (например мотор-колесо потребляет 30А, значит используем BMS на 50А).

Платы BMS так же имеют характеристики силы тока разряда/заряда и чем больше сила тока разряда тем больше сила тока заряда, например BMS с током разряда 50А может пропускать ток заряда 15А, BMS с разрядом 30А — заряд 10А и т.д. Это примерные цифры и у каждой платы BMS свои характеристики.

Подведем ИТОГИ:

1) смотрим datasheet ячеек АКБ

2) смотрим datasheet BMS

3) смотрим datasheet СЗУ

4) используем СЗУ 0.5С для низко-токовых аккумуляторов 18650 и >=2С для высоко-токовых.

Так же можно рассчитать примерное время зарядки АКБ, используя формулу:

Т=1.4С/I

Где: Т — время зарядки,

1.4 — усредненный коэффициент тепловых потерь,

С — емкость АКБ,

I — сила тока заряда.

Например для Li-ion АКБ 48В, 10А/ч рассчитаем среднее время зарядки.

Т=1.4*10/5=2.8ч

Следовательно, примерное время зарядки АКБ будет 2.8 часа (~2 часа и 50 минут).

советы. Как заряжать Li-ion аккумулятор шуруповёрта и другие важные правила его эксплуатации

Сегодня одним из самых популярных форматов батарей для различных электронных устройств является 18650. Он требует при эксплуатации правильного обращения. От этого зависит долговечность и функциональность этого источника питания.

Как заряжать аккумулятор 18650, следует рассмотреть подробно. В этом помогут разобраться советы специалистов.

Общая характеристика

Сегодня применяется множество типоразмеров и Одним из наиболее востребованных является аккумулятор типа 18650. Он имеет цилиндрическую форму. Внешне такая батарея напоминает пальчиковые аккумуляторы. Только представленный вид немного больше по габаритам, чем привычные устройства.

В ходе эксплуатации обязательно возникает вопрос о том, как заряжать аккумулятор 18650. Это несложная процедура. Однако отнестись к ней нужно со всей ответственностью. От правильности проведения зарядки зависит долговечность применения батареи.

Аккумуляторы представленного типа применяются сегодня для питания ноутбуков, а также электронных сигарет. Это сделало представленный типоразмер популярным. Также подобные аккумуляторы устанавливают в фонарики и лазерные указки. Чаще всего представленные приборы выпускают литий-ионного типа. Этот вид аккумуляторов доказал свою эффективность и простоту при эксплуатации.

Особенности

Рассматривая, как заряжать аккумулятор 18650 для фонаря, электронной сигареты и прочих устройств, необходимо описать принцип его функционирования. Представленный типоразмер выпускается в категории литий-ионных батарей. Он имеет незначительные габариты. Высота составляет всего 65 мм, а диаметр — 18 мм.

Внутри устройства есть металлические электроды, между которыми циркулируют ионы лития. Это позволяет вырабатывать электрический ток для питания техники. При низком или высоком заряде на одном из электродов образуется больше ионов. Они нарастают на материал, меняя его объем и характеристики.

Чтобы батарея проработала долго и полноценно, необходимо не допускать появления глубокого или слишком высокого заряда. В противном случае прибор быстро выйдет из строя. В зависимости от номинальных показателей аккумулятора применяют специальные типы зарядных устройств.

Защита аккумулятора

Сегодня представленные разновидности аккумуляторов выпускаются в комплекте со специальным контроллером или имеют в своем составе марганец. Раньше выпускались батареи без защиты. Как заряжать аккумулятор 18650 правильно в этом случае, нужно было знать для собственной же безопасности.

Дело в том, что устройство, в котором отсутствовала специальная защита, могло сильно перегреться при неправильной или слишком длительной зарядке. В этом случае могло возникнуть короткое замыкание и даже возгорание или Сегодня применение таких конструкций кануло в Лету.

Все аккумуляторы литий-ионного типа имеют в своей конструкции защиту от подобных негативных явлений. Чаще всего применяется специальный контроллер. Он следит за уровнем емкости аккумулятора. При необходимости он просто отключает батарею. В некоторых типах конструкций в состав входит марганец. Он значительно влияет на химические реакции внутри. Поэтому таким аккумуляторам контроллер не нужен.

Особенности зарядки

Многие покупатели интересуются, как заряжать аккумулятор 18650 Li-Ion (3,7V). Нужно ознакомиться с особенностями такого процесса. Он достаточно простой. Современные производители изготавливают специальные устройства, которые контролируют зарядку аккумулятора.

Литий-ионные батареи практически не имеют эффекта памяти. Это обеспечивает ряд правил при зарядке и эксплуатации батарей. Эффектом памяти называется постепенное снижение емкости аккумулятора при неполном разряде. Это свойство было характерно для батарей никель-кадмиевого типа. Их нужно было разряжать полностью.

Наоборот, не терпят глубокой разрядки. Их нужно заряжать до 80% и разряжать до 14-20%. В таких условиях прибор будет служить максимально долго и продуктивно. Наличие специальных плат в конструкции позволяет упростить этот процесс. Когда уровень емкости опустится до критического значения (чаще всего до 2,4 В), прибор отключает батарею от потребителя.

Проведение зарядки

Многие покупатели различной электротехники интересуются, как заряжать аккумулятор 18650 Li-Ion (3,7V, 6800mah). Этот процесс осуществляется при помощи специального устройства. Оно начинает зарядку при напряжении 0,05 В, а заканчивает при максимальном уровне 4,2 В. Выше этого значения заряжать аккумулятор представленного типа нельзя.

Можно заряжать батареи 18650 током 0,5-1А. Чем он больше, тем быстрее проходит процесс. Однако более плавный ток предпочтительнее. Лучше не ускорять процесс зарядки, если аккумулятор не нужно применять срочно.

Процедура занимает не более 3 часов. После этого прибор отключит батарею. Это предотвращает ее перегрев и выход из строя. В продаже представлены устройства для зарядки, которые не могут контролировать протекание этого процесса. В этом случае пользователь должен сам следить за его выполнением. Специалисты рекомендуют приобретать приборы, которые сами управляют процессом. Это является безопасным методом.

Параметры

В продаже представлены аккумуляторы с разными показателями емкости. Это влияет на продолжительность работы и процесс зарядки. Малой емкостью обладают батареи 1100-2600 мАч. Наиболее популярными в этой категории являются изделия фирмы UltraFire. Этот производитель изготавливает качественные фонари. Поэтому у потребителей резонно возникает вопрос о том, как заряжать аккумулятор 18650 UltraFire.

В этом случае следует отметить, что приборы емкостью до 2600 мАч нужно заряжать током 1,3-2,6 А. Этот процесс осуществляется в несколько стадий. В начале зарядки на батарею поступает ток, который составляет 0,2-1 от величины емкости аккумулятора. В этот момент напряжение поддерживается на уровне около 4,1 В. Эта стадия длится около часа.

Во время второй стадии напряжение удерживается на постоянном уровне. У некоторых производителей зарядных устройств эта процедура может проводиться при помощи переменного тока. Также следует учесть, что при наличии графитового электрода в конструкции батареи, ее нельзя заряжать током больше 4,1 В.

Разновидности зарядных устройств

Существует простая методика, как заряжать аккумулятор Для этого потребуется купить определенный тип устройства. В продаже представлен большой выбор зарядной техники для батарей этого типа. Самым простым и недорогим является прибор для одного аккумулятора. Уровень тока в нем может достигать 1 А.

Большой популярностью пользуются приборы, в которые можно поместить сразу несколько аккумуляторов. Чаще всего подобные конструкции снабжены индикатором. Некоторые модели могут применяться и для других разновидностей батарей литий-ионного типа. Их посадочные гнезда имеют соответствующую конструкцию. Такие приборы отличаются приемлемой стоимостью и высокой функциональностью.

Также в продаже представлены универсальные зарядные устройства. Они могут заряжать батареи не только литий-ионного типа, но и прочие разновидности. Подобные агрегаты нужно правильно настроить перед проведением процедуры.

Самодельный прибор

У некоторых пользователей возникает вопрос о том, как заряжать аккумулятор 18650 в экстренной ситуации, когда специального прибора нет под рукой. В этом случае его можно сделать самостоятельно. Подойдет старое зарядное устройство от телефона (например, «Нокиа»).

Нужно снять оболочку провода и разъединить провода минус (черный) и плюс (красный). При помощи пластилина можно прикрепить оголенные контакты к батарее. Нужно соблюдать соответствующую полярность. Далее устройство включают в сеть.

Такая зарядка может длиться около часа. Этого будет вполне достаточно, чтобы аккумулятор смог обеспечить правильную работу техники.

Специалисты рекомендуют ответственно отнестись к процессу зарядки и От этого зависит ее долговечность. Разряжать батарею полностью и заряжать ее до 100% не стоит. Лучше ограничить процесс зарядки до уровня 90%. Однако периодически (раз в три месяца) можно проводить полную разрядку и полную зарядку аккумулятора. Это необходимо для выполнения калибровки контроллера.

Хранить батарею можно достаточно долго. Для этого нужно ее зарядить на 50%. В таком состоянии она может находиться около месяца. При этом в помещении не должно быть слишком жарко или слишком холодно. Идеальными условиями считается удержание температуры на уровне 15 ºС.

Рассмотрев, как заряжать аккумулятор 18650, можно правильно обслуживать и эксплуатировать батарею. В этом случае срок ее использования будет значительно дольше.

Одним из самых принципиальных критериев корректной работы, хорошей эффективности и долгого срока эксплуатации аккумуляторной батареи считается её правильный заряд. Это касается полностью всех аккумуляторов, будь то массивные промышленные немаленькой емкости, или же крохотные батарейки в Ваших планшетах или телефонах.

Большая часть аккумуляторных батарей обладают так называемым «эффектом памяти» в той ли иной степени. Он выражается в том, что батарейки «запоминают» пределы эксплуатируемой емкости.
По данной причине, фактически, и ведется подготовительная тренировка батарей. В связи с наличием вышеперечисленного результата, не рекомендовано заряжать еще не севшие до конца батарейки.
В данном случае аккумуляторные батарейки помимо прочего «запомнят» пределы, до которых им предоставляется возможность доходить.
Итогом станет сокращение физической емкости батарей, их стремительная разрядка, недолговечность службы.

При приобретении новых аккумуляторных батареек рекомендовано произвести их «тренировку». Она заключается в полном разряде/заряде самой батарей. Говоря проще, необходимо разрядить батарейки, после этого зарядить их «до упора». Процесс повторяется 3-4 раза.
В последствии таковой процедуры батарейки прослужат существенно дольше. При всем этом вы как будто «разгоняете» их, повышаете потенциальную емкость до пределов.

Чем меньше раз разряжается аккумулятор и чем менее глубоким является каждый отдельно взятый его разряд, тем большим будет срок его службы.

Как можно зарядить аккумулятор?

Оптимальный вариант — зарядка постоянным током 0.1 — 0.2 С в течение 6-8 часов.

Быстрый заряд — в течение 3-5ч. током примерно треть от номинального.

Ускоренный заряд — выполняется током равным величине номинальной емкости самого аккумулятора, возможен разогрев и разрушение элемента.

Такие батареи используются в ваших телефонах, планшетах, ноутбуках

Стандартно принято щитать что их напряжение 3.7 вольта, но один элемент может иметь напряжение в пределах 2.5(разряженный) — 4.2вольта и это как правило максимум.
В среднем их ресурс 1000 — 1500 циклов заряд-разряд
Как правило если такую батарею разрядить ниже 2.5 вольт или зарядить больше 4.2 вольта — батарея выходят из строя. Чтоб защитить от этого в большинстве аккумуляторов такого типа присутствует плата защиты которая отключает аккумуляторную банку при выходе напряжений за пределы нормы.

Устройство для зарядки должно уметь заряжать аккумуляторы до 4.2 вольта и автоматически отключать заряд.

Более новый разновид литий-ионных аккумуляторов с большей плотностью энергии и меньшим размером (толщина элемента от 1мм! при значительной гибкости). Использование до минус 20 градусов. И полное отсутствие «эффекта памяти».
Аккумуляторы такого типа взриво- и пожаро-опасны, при перезаряде, быстром разряде или замыкании элемента. Поэтому все элементы снабжаются встроенной платой контролера заряда и разряда.
Количество рабочих циклов в раене 900 полных заряд-разрядов. Следует заметить что глубокий разряд может полностью вывести батарею з строя. Рекомендуется разряжать такие аккумуляторы не более чем на 40% от их максимальной емкости.
Зарядка производится напряжением 4.2 вольта на элемент, током в 1C и завершается процесс зарядки при токе 0.1-0.2С. Время заряда примерно 2 часа.

Зачастую своим исполнением как обычные пальчиковые батарейки. Напряжение питания одного элемента — 1.

25 вольт.
Срок службы, примерно 200-500 циклов заряд-разряд. Саморазряд: 100% в год.
В незначительной степени аккумулятор владеет «эффектом памяти», это значит что если аккумулятор длительное время, месяц — два, не использовался, то ему нада сделать полный цикл разряда — заряда.
Заряд с малым током продлевает срок службы аккумулятора, поэтому самым оптимальным режимом работы будет заряд током в 0.1 от номинальной емкости батареи.
Время заряда — 15-16 часов, по инструкции производителей.
Заряд таких аккумуляторов лучше делать с помощью постоянного или импульсного тока с очень короткими импульсами отрицательного значения (асимметричный ток) — это поможет исключить проблемы с «эффектом памяти»
Напряжение заряда на элемент — 1.4 — 1.6 вольт, а напряжение полностью заряженного элемента — 1.4 вольта. Разрядку производить до 0.9 вольта, ниже нежелательно.

В большинстве выпускается в виде пальчиковых батареек и малогабаритных дисковых аккумуляторах (таблетках)
Напряжение питания одного элемента — 1. 37 вольт
Саморазряд у этого типа — примерно 10% в месяц.
Они подвержены «эффекту памяти» и такие аккумуляторы не рекомендуется использовать в буферном режиме. После длительного бездействия такого аккумулятора, нужно произвести цикл заряд-разряда током примерно номинальной емкости. Цикл разряда с 1.36 вольт до 1 вольта, ниже не рекомендуется.
Номинальный ток зарядки в пределах 0.1-1 от номинальной емкости элемента.
Может использоваться при температурах до минус 50 градусов.

Pb (свинцово-кислотный) аккумулятор

Наиболее распространенный вид аккумуляторной энергии.
Самый безопасный способ зарядки выглядит так, сначала аккумулятор заряжается постоянным током, а после получения нужного напряжения, на аккумуляторе поддерживают это напряжение.
Максимальная величина зарядного тока 0.2 — 0.3 от номинальной емкости аккумулятора. Оптимальный ток заряда это 10% от номинального, оно и безопасно и щадительно для аккумулятора.
Максимальное напряжение заряда не должно превышать 13.

8 вольт. При быстром заряде допускается до 14.5 вольт.
Общее время полного заряда должно быть в раене 5 — 6 часов.
Минимальная температура заряда не ниже -15° C

AGM аккумулятор

В отличии от свинцово-кислотных, в них содержится абсорбированный электролит, а не жидкий как в кислотных, эдакие стекло тканевые прокладки между свинцовыми пластинами пропитаны электролитом. И это дает им ряд преимуществ: устойчивость к большим вибрациям, уверенная эксплуатация даже при минус 30 С хотя напряжение немного проседает, герметичная конструкция и более безопасная зарядка.
Число полных циклов заряда-разряда от 500 до 1000 в зависимости от марки модели.

Среди Li-Ion АКБ особенной популярностью пользуется аккумулятор 18650. Сфера его применения очень широка: такие элементы можно встретить в аккумуляторных связках ноутбуков, шуруповертов, в устройствах типа мехмод, предназначенных для осуществления питания электронных сигарет или бытовых фонариков. Их можно встретить в переносных трубках стационарных телефонов. Также в последнее время набирает популярность переделка шуруповерта с на литиевые аккумуляторы именно этого типа, ввиду того, что они работают гораздо дольше элементов прошлого поколения.

Когда в то или иное устройство вставлен 18650 аккумулятор, как заряжать его правильно и сколько времени — вопросы, который задаст любой ответственный владелец бытового электроприбора с такими батарейками.

Немного о литий-ионных батареях

Поскольку эта АКБ является разновидностью Li-Ion аккумуляторов, следует упомянуть о том, что 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 .

Кстати, свое популярное в Интернете обозначение этот аккумулятор завоевал благодаря своим параметрам: диаметр его составляет 18 миллиметров, а высота — 65, что довольно удобно и компактно, учитывая его широкие возможности.

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 18650, чтобы не произошло их перегрева и преждевременного выхода из строя.

Как заряжать АКБ 18650

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.

Какое устройство следует использовать

В магазинах популярной электроники предлагается широкий выбор подходящих зарядных устройств. В самое дешевое, с уровнем тока в 1 ампер, можно поместить одну батарейку 18650-й модели.

Есть более усовершенствованный вариант, с двумя «гнездами» для элементов, с максимальным показателем напряжения в 4,2 В . Эта зарядка для 18650 уже немного дороже, но она снабжена индикатором уровня зарядки, который контролирует, сколько времени АКБ должна заряжаться.

Есть еще похожий вариант, с такими же характеристиками — в него можно вставлять не только элементы 18650, но и модели 26650.

Можно приобрести и универсальное зарядное устройство , которое подходит для всех видов аккумуляторных батарей, начиная с никель-кадмиевых и заканчивая литий-ионными.

Зарядных устройств вполне достаточно, причем большинство из них снабжены и индикаторами, и системой безопасности, которая избавляет от необходимости постоянно проверять уровень напряжения или тока. Конечно, качество зарядника напрямую зависит от того, сколько денег будет на него потрачено.

Если есть умение, время и желание не тратиться на покупку зарядного устройства, изготовить его можно и самостоятельно — разумеется, для этого понадобится определенная схема.

Как сделать зарядку для литий-ионных аккумуляторов самостоятельно

Способ №1

Схема проста, и с ней справится даже школьник:

У зарядки нужно освободить провода от связывающей их оболочки, разъединить их на плюсовой и минусовой полюса . Обычно красный проводок — это плюс, а черный — минус, так что, путаницы быть не должно.
Теперь нужно просто прикрепить батарейку к оголенным контактам проводков пластилином .
Соблюдая полярность, подсоединить устройство к сети, либо компьютеру — и элемент можно спокойно заряжать, время от времени следя за процессом.

Способ №2

Как сделать зарядку более совершенного типа? Здесь схема может быть немного сложнее, учитывая то, что придется воспользоваться подручными инструментами в виде паяльника, припоя, клея и флюса. Однако самый важный элемент, который понадобится домашнему зарядному устройству, можно приобрести на AliExpress — это плата зарядки . Поэтому собрать такое устройство самостоятельно большого труда не составит.

Схема такова: п лата припаивается к заранее подготовленному пластиковому боксу с двумя проводками («пл юс» и «минус»). В боксе и будет находиться батарейка во время зарядки. Сам бокс можно достать из любого бытового прибора, вышедшего из строя: это может быть старый зарядник, либо игрушка. Главное, чтобы размеры бокса соответствовали элементам 18650.

С пайкой проблем возникнуть не должно — на плате указаны те места, куда следует припаивать проводки . Кроме того, сама плата уже заранее оснащена двумя светодиодными индикаторами красного и зеленого цвета, которые будут сигнализировать об уровне заряда.

Плату следует аккуратно приклеить на бокс в любое удобное место, затем припаять проводки, не забывая соблюдать полярность . Перед пайкой провода нужно будет слегка зачистить и за лудить с помощь канифоли и капнуть на плату немного жидкого флюса (или припоя). Важно следить за тем, чтобы не произошло замыкания проводков между собой.

Не стоит часто проводить этим батарейкам популярную «прокачку» в виде нескольких циклов «заряд-разряд». Будет лучше следить за уровнем их заряда: он не должен превышать 90%. Именно такая схема действий поможет продлить жизнь любому типу литиевых батарей и максимально сохранить показатели их емкости.

Также не стоит допускать их глубокого разряда — в противном случае, восстановить прежние параметры будет весьма проблематично. Для того, чтобы быть уверенным в покупке качественных элементов, всегда следует обращать внимание на время их выпуска. Если им больше трех лет — можно считать их просроченными.

Когда приходится постоянно иметь дело с той или иной портативной техникой, нужно всегда знать о том, как зарядить аккумулятор правильно. Если это 18650 аккумулятор, как заряжать его максимально продуктивно? Зная основные показатели тока и напряжения, не составит труда провести процесс зарядки без ущерба для батареек. А если есть необходимость и желание, простое зарядное устройство всегда можно изготовить своими руками.

Для зарядки литий-ионных аккумуляторных батарей, когда нет специального зарядного устройства. Такие АКБ очень распространены, вот только купить ЗУ для его грамотной зарядки может (или хочет) не каждый, часто заряжая их обычными регулируемыми БП. Давайте рассмотрим как это нужно делать.

Возьмём для примера литий-ионный аккумулятор от Panasonic ncr18650b на 3.6 V 3400 mah. Сразу предупредим, что зарядка этого типа аккумуляторов является довольно опасной, если сделать это неправильно. Некоторые образцы издевательства выдерживают, а некоторые китайские «сверхэкономные» не обладают защитами и могут взорваться.

АКБ с протекцией

Защищенный аккумулятор должен иметь следующие элементы защиты:

PTC , защита от перегрева и, косвенно, по току.
CID , клапан давления, отключит ячейку, если давление высокое внутри, что может возникнуть из-за слишком мощной зарядки.
PCB , плата защиты от чрезмерной разрядки, сброс выполняется автоматически или при помещении в зарядное устройство.

На приведенном выше рисунке показано, как устроена защита банки. Эта конструкция используется для любого типа современных защищённых литий-ионных батарей. PTC и клапан давления не будет видно, так как он является частью оригинальной батареи, но все остальные части защиты можно разглядеть. Ниже показаны варианты исполнения электронных защитных модулей, которые встречаются в стандартных круглых Li-Ion АКБ наиболее часто.

Зарядка лития

Вы можете найти типовую схему и принцип зарядки на ncr18650b батареи в даташите . Согласно документации, ток зарядки 1600 мA и напряжение 4. 2 вольт.

Сам процесс состоит из двух этапов, первый — это постоянный ток, где необходимо задать значение в 1600 мA постоянного тока, а когда напряжение батареи достигает 4.20 V, начнется вторая стадия — постоянное напряжение. На этой стадии ток будет немного падать, и от ЗУ будет поступать около 10% от зарядного тока — это около 170 мА. Данное руководство относится ко всем литий-ионным и литий-полимерным аккумуляторам не только 18650 типа.

Вручную трудно выставлять и поддерживать на обычном блоке питания указанные выше режимы, поэтому лучше всё-таки использовать специальные микросхемы, предназначенные для автоматизации процесса заряда (схемы смотрите в ). Как крайний случай, можно заряжать стабильным током в 30-40% полной (паспортной) ёмкости АКБ, пропустив второй этап, но это несколько уменьшит ресурс элемента.

Аккумулятор 18650 в современном обществе быстро становится популярным. Основным его плюсом является многократная зарядка до 500 раз. Формой он похож на пальчиковую батарейку вида «АА». Размеры в зависимости от степени защиты варьируют. В данной статье рассмотрим данный девайс более подробно.

Аккумулятор 18650

Многие пользователи иногда путают этот АКБ с обычным элементом питания на 1,5 вольта. Но это неправильно, его напряжение гораздо больше. Да и габариты другие.

18650 battery что это?

Это аккумуляторная батарея с возможностью многоразовой зарядки. Некоторые виды обладают встроенным портом и возможностью получать заряд от USB разъема. Подобное решение очень удобно.

Таким образом из выше приведенного определения становится понятным что за батарейки tr18650.

Характеристики батарейки 18650

Ниже представляем вашему вниманию основные параметры данного элемента питания.

Напряжение

Проанализировав ряд интернет магазинов был сделан вывод. Большинство элементов питания типа 18650 имеют 3,6 вольт. Но есть варианты и с 3,7 в. В момент полной зарядки вольтаж увеличивается до 4,2-4,3 в.

Сколько ампер в аккумуляторе 18650

Сила тока зависит от конкретной модели АКБ.

Итак, сколько ампер в батарейки 18650? По некоторым данным она содержит от 0,5 ампер и выше.

Емкость батареи 18650

Максимальная емкость батарей 18650 достигает 3600 mAh. Минимальная равна 1500 mAh. Чаще всего батареи, повышенной емкость, используют для квадракоптеров и других энергетически затратных устройств.

Как определить емкость аккумуляторной батареи 18650?

Данный параметр определяется с помощью специального тестера. Так же его можно посмотреть на этикетке. Или измерить мультиметром.

Внутреннее сопротивление аккумулятора 18650 Samsung 25R, в комнатных температурных условиях составляет 0.022-0.025 ома.

Размеры литьевого аккумулятора 18650

Габариты данного источника питания зависят от производителя и наличия защиты. Если отсутствуют защитные элементы, то размер будет меньше.

Размеры батареи от компании Robitin на 3600 mAh:

Длина: 64,93 мм
Диаметр 18,20 мм

Таким образом типоразмера 18650 значительно больше обычной пальчиковой батарейки.

Цвет

На рынках могут быть как самые обычные цвета, так и эксклюзивные. Например, можно встретить батарейки шоколадки 18650 коричневого цвета.

Основные плюсы

Простота в обслуживании.
Малый удельный вес.
Низкий уровень саморазряда.
Высокая энергетическая плотность.
Аккумулятор 18650 не имеет эффекта памяти.
Срок службы от 7-10 лет.

Тип батареи 18650

Выделяют три основных типа 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 тип батарей считается наиболее безопасным. Их работа достаточно стабильна и имеет высокий КПД. Имеют железо фосфатный катод. Это говорит о том, что у нее нулевая токсичность. К тому же батарея терпима к высоким температурам.

К сожалению, данный тип аккумуляторов 18650 не имеет контроллер заряда. При сильной деформации корпуса данные батареи могут взорваться или воспламенится. Но это бывает в очень редких случаях. Данный тип 18650 слабо чувствительны к некорректной работе. Например, снижению сопротивления.

Второй тип достаточно востребован потребителем. Проявляют себя как стабильно работающие элементы питания. Многие производители пишут, что данные тип 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 тип имеет самую большую емкость в отличие от выше перечисленных. Их система может быть непредсказуемой. Данные 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. Основное устройство, 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.

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 тип. 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 устройствах по типу ноутбука, велосипеда, накопительной батареи, то лучше отдать предпочтение не защищенному типу. 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 типы АКБ, указанные в разделе выше!

На что стоит еще обратить внимание?

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

Устройство аккумулятора 18650

Внутри и снаружи данная батарея имеет следующее устройство:

Предохранитель.
Прокладку.
Положительный вывод.
Токо съемник анода.
Клапан для сброса давления.
Изоляцию как правило из целлофана.
Положительный электрод.
Сепаратор.
Изоляцию.
Отрицательный вывод.
Корпус.
Отрицательный электрод.

Обычно аккумулятор 18650 состоит из анода, выполненного из меди и катода, сделанного из алюминия. Встроенные электроды между собой разделены специальным сепаратором. Данный агрегат имеет пористую структуру. Он пропитан электролитом. Электроды тщательно упакованы в плотном цилиндрическом корпусе. Положительно заряженные ионы лития, находящиеся в сепараторе, проникают в кристаллическую решетку графита. Этот элемент присоединен к минусовому полюсу элемента питания. На плюсе образуется потенциал эл тока.

Где плюс у батарейки 18650?

Не так просто определить где находится отрицательный вывод. Очень часто по внешнему виду определить практически невозможно.

Полярность батареек 18650 определяется следующим образом:

Визуально.
Тестером.

Ряд подобных элементов имеет маркировку плюса и минуса. Порой положительный полюс значится там, где есть широкая черная полоса. Как на рисунке ниже.

Но когда нет никакого цветового обозначения обратите внимание на торцы li ion батарейки 18650. Защищенный конец или полюс с прорезями будет являться плюсом. Соответственно противоположный будет минусом. Так же где плюс там имеется круговая канавка, с краю некая вогнутость.

Таким образом разобрались где плюс, а где минус.

Второй вариант — это взять обычный тестер и в режиме измерения напряжения проверить полярность. Красный щуп идет на плюс, черный на минус. Если на табло будет показатель с минусом просто поменяйте щупы местами.

Как зарядить аккумулятор 18650?

Выполнять подзарядку элемент питания 18650 li ion следует частенько. В противном случае он может потерять свою прежнюю резвость.

Выполнение зарядки происходит с вольтажа 0,05 в, а заканчивать следует, когда напряжение достигает уровня в 4,2 вольта. Так батарея будет в целости.
Зарядка может быть осуществлена при токе 0,5-1 Ампер. Поэтому каким током заряжать li ion аккумулятор 18650, теперь понятно. Первое значение является самым сбалансированным. Второе сделает процесс зарядки быстрее. Но не стоит увеличивать силу тока без всякой необходимости.
Батареи 18650 подзаряжаться должны не больше 3-х часов. Иначе химия может пострадать. Хорошо если встроена защита. В этом случае АКБ сам отключится.
Не нужно чтобы аккумулятор сильно разряжался. Прежние характеристики будет проблематично вернуть. Время от времени его нужно подзаряжать.
В первый раз следует выполнить 5 циклов заряда и 5 циклов разряда.

Как зарядить аккумулятор 18650 без зарядного устройства?

Без подзарядника выполнить наполнение АКБ энергией можно только через USB пор. Для этого в вашей батареи должен быть специальный разъем. Подробности в видео.

Зарядное устройство для батареек 18650

Зарядить своими руками данный элемент питания можно с помощью стандартного зарядника. Обычно устройство с 1 гнездом способно давать заряд силой тока 1 Ампер. Подобный аппарат будет удобен для тех людей, которые выполняют заряд один раз в 12 месяцев.

Подключение модуля зарядки батареи 18650 выполняйте строго, соблюдая полярность.

Те зарядные устройства, которые имеют 2 гнезда под батареи с 4,2 в. Если увеличить вольтаж АКБ умрет. К счастью есть индикатор, который следит за процессом.

В розничной торговле могут встретится смешанные типы зарядников. Они предназначены как для аккумулятора 18650, так и для обычных никель кадмиевых батарей.

Устройства, которые имеют высокую стоимость оснащены более богато. В них есть реле и все возможные индикаторы контроля. Поэтому зарядка для литий ионных аккумуляторов 18650 будет более надежной.

Что делать если 18650 не заряжается?

Проверьте дату изготовления, возможно его срок уже иссяк.
Подумайте сколько циклов заряда и разряда уже вы сделали. Если больше чем указано в характеристиках АКБ, то он уже отслужил.
Проверьте исправно ли зарядное устройство. Возможно перемололся провод.
Обратите внимание на контакты. Есть вероятность нарушения соприкосновения батареи и жестяной пластины. Причиной может быть налет, ржавчина или окисление.
Проверьте есть ли электричество в доме.

Эти пять пунктов помогут понять почему не заряжается аккумулятор 18650.

Как зарядить аккумулятор 18650 зарядкой от телефона?

Ниже в видео изложена инструкция как правильно можно это сделать. Вот что потребуется:

Мобильная зарядка ТР 4056.
Паяльник.
Провода.
USB провод с подходящим разъемом.
Зарядник для телефона.

После сбора устройства остается подсоединить его к ЗУ телефона с помощью USB кабеля.

А вот зарядка 18650 от солнечной батареи возможна если создать специальное устройство выдающее нужный ток. Но в действительности придется постараться чтобы воплотить конструкцию в жизнь. Готовой разработки пока нет.

Смотрите видео о том, как собрать крутую батарею с солнечными панелями.

Совет! Лучше всего покупать зарядное устройство для 18650 li ion аккумуляторов CV или CC.

Как сделать зарядник для батареек 18650?

Зарядка для li ion аккумуляторов может быть выполнена на микросхеме LM 317. Ниже представлена схема и как она выглядит в сборе.

В видео представлен пример создания ЗУ для данного элемента питания.

Как разрядить аккумулятор 18650?

Выполним безопасную разрядку. Для этого потребуется:

Лампа накаливания на 12 вольт.
2 провода.
АКБ для разрядки.

Теперь остается припаять провода к лампе и подсоединить к нашему аккумулятору 18650. Будет происходить плавная разрядка.

Так же выполнять разрядку можно специальным устройством, которое изображено в видео ниже.

Максимальный ток разряда может доходить до 35 А. Но лучше это скорее миф, чем реальность. Лучше всего использовать щадящий режим и разряжать током в 1 ампер.

Ток разрядки не должен быть больше 2ух-кратного значения емкости (2С). К примеру АКБ, с емкостью 2000 mah будет равен 4000 mAh. Напряжение не должно находится меньше 2,5 вольт.

Как проверить батарейку 18650 на работоспособность?

Для проверки используется обычный мультиметр. Данным прибором замеряем напряжение и определяем вольтаж элемента питания. Нормальный аккумулятор 18650 содержит 3,6-3,7 вольт.

Если аккумулятор в момент заряда начинает сильно греться, и его температура достигает более 40 градусов, лучше от него избавится.

Считается что при напряжении менее 1 вольта, данные АКБ уже нужно выбросить. Но если заряд он принимает поэксплуатировать батарею еще можно.

Чем заменить аккумуляторную батарейку 18650?

В действительности данный аккумулятор мало чем заменим. Можно попробовать использовать 3-4 батарейки типа АА. Но прослужат они мало. К тому же вольтаж будет очень сильно разнится. Поэтому будьте внимательны! Да и в корпус устройства 3 штуки не поместятся, придется впаивать провода и цеплять к контактам.

Есть второе название у этого элемента питания 168 А. Но на самом деле аналогов данной батареи почти нет. Можно попробовать еще тип 18700.

Как сделать батарею из аккумуляторов 18650?

Для этого следует подготовить следующее:

Нужное количество аккумуляторов 18650.
Провода или жестяные тонкие пластины.
Разъем для вывода питания. Или просто два провода желательно черного и красного цвета.
Изоленту или контейнер, в котором батареи будут надежно зафиксированы.

Сборка батареи из аккумуляторов 18650 осуществляется по следующему принципу. Отрицательный торец нужно соединить с положительным. Стоит определится какое соединение нужно, параллельное или последовательное . Первое экономит место в длину, ну а второе в ширину. На рисунке ниже показано как выглядит второе соединение. Это батарея от ноутбука.

Схема последовательного скрепления АКБ.

Параллельное соединение:

Подробности сборки смотрите в видео.

Применение 18650 аккумуляторов

Итак, где используются аккумуляторы 18650? Данная батарея применяется в разных технических устройствах. Ниже представлен их список:

Батарейка 18650 вставляется в фонарик.
Она нужна для вейпа или электронных сигарет.
Может идти как внешний аккумулятор со сменными батареями 18650. По сути это повербанк (power bank) на аккумуляторах 18650.
Квадракоптерах.
Радиоуправляемых игрушках.
Страйкбольных приводах.
Устройствах с электромоторами.
Ноутбуках.
Шуруповертах.
Дрелях.
Плеерах.
Электрических велосипедах.
Переносных телефонных трубках.

Оплетка для батареек 18650

В момент приобретение данного аккумулятора не стоит пренебрегать упаковкой. Кейс для батареек 18650 выполняет защитную функцию. Предотвращает от случайного попадания влаги и касания с металлом. Кроме этого в боксе батарейку 18650 достаточно легко переносить.

Выглядит оплетка следующим образом:

Сколько стоят аккумуляторы 18650?

Расценки на данный девайс везде разные. Здесь все зависит от конкретной компании, характеристик АКБ и собственно магазина.

На данный момент ценник на аккумуляторы емкостью 3500 mAh колеблется в районе 1800 р. На Алиэкспресс он равен 1000 – 2000 р. Но сами понимаете ждать придется долго.

АКБ емкостью 2500 mAh стоит 200 – 1400 р.

Отличие 18650 от аа батарейки

Основная разница заключается в следующем:

Размер. Он на пару миллиметров может быть больше. Все зависит от конкретной модели.
Заряд. Уровень вольтажа составляет 3,7 вольта. В момент накопления энергии доходит до 4,2-4,3 в.
Аккумуляторный тип. То есть многократно подзаряжается. Обычно 500 – 1000 раз.

Если желаете заменить аа на аккумулятор 18650 обязательно сверьте напряжение. Соединив две батареи типа АА получим 3 вольта. А этот девайс выдает около 3,7 в. Поэтому лучше использовать его в фонариках и технике, которая сможет выдержать превышение напряжения.

Им можно заменить три батареи АА или ААА типа, но здесь опять же будет ни хватать энергии. Снова нужно подумать какие устройства будут работать от пониженного напряжения. Радио приемник и плеер вполне могут потянуть, а вот двигатель или нагревательный элемент будет слабовато работать.

Литий ионный аккумулятор 18650 подвержен старению

Процесс износа происходит в независимости от того, применяется ли аккумулятор li ion 18650 или нет. Существует такое мнение что через несколько лет с момента изготовления их надо выкинуть. Один раз в год батарея теряет заряда целых 10%. Прежде чем брать посмотрите в каком году она была изготовлена.

Еще один минус — это невозможность хранить длительное время разряженными. Это приводит к порче. Старение зависит и от температуры, которая их окружает. Они могут прекрасно работать от -20 до + 20 градусов. Некоторые виды способны функционировать и на +50.

Что означает защищенный аккумулятор?

Как правило литий ионные элементы питания должны иметь напряжение от 2,5-4,2 вольта. Что оно не отклонялось существует специальная защита. Она выполнена в виде небольшой платы с радио элементами. Данный девайс крепится к отрицательному полюсу батареи.

Плата защищает от перегрузки и замка. Она припаивается к минусу с помощью специальной металлической ленты. Такие элементы попадают на рынок под различными брендами. Эта микросхема немного удлиняет данный вид источников питания. Если имеется два слова Short-circuit и Protection значит АКБ находится под защитой.

Так же существует механическая защита. Она срабатывает, когда в устройстве скапливается большое количество газов.

Таблица характеристик 18650

Ремонт аккумулятора 18650

Периодически выходит из строя защитная плата. Это электронную начинку можно убрать и продолжить эксплуатацию элемента питания.

Пошаговый план действий:

Уберите оболочку из целлофана.
После этого увидите проводник, идущий от положительного полюса до микросхемы. Все это дело прячется под минусом. В момент экстренной ситуации плата разрывает данный контакт.
Снимите плату и удалите проводник. Если нужно точечную сварку можно зачистить наждачной бумагой.
Стоит убрать оболочку на столько, чтобы контакт прибора касался контакта батареи.
Теперь замотайте скотчем или специальной пленкой на клейкой основе и можете пользоваться.

После выполнения этих действий аккумулятор 18650 потеряет 1 миллиметр.

Способы зарядки литий-ионных аккумуляторов

Для большинства электронных устройств, работающих от аккумуляторов, выбирают литий-ионный аккумулятор. Узнайте, что нужно для их правильной зарядки.

Опубликовано 11 марта 2020 г. Джон Тил

Литий-ионный аккумулятор

— это аккумулятор, который чаще всего используется в бытовой электронике. Из других типов, которые использовались ранее, никель-кадмиевые батареи для использования в электронном оборудовании были запрещены в ЕС, поэтому общий спрос на эти типы упал.

Никель-металлогидридные батареи

все еще используются, но их более низкая удельная энергия и соотношение цены и качества делают их непривлекательными.

Работа и конструкция литий-ионного аккумулятора

Литий-ионные батареи

считаются вторичными батареями и , что означает, что они перезаряжаемые. Наиболее распространенный тип состоит из анода, сделанного из слоя графита, нанесенного на медную подложку, или токоприемника, и катода из покрытия из оксида лития-кобальта на алюминиевой подложке.

Сепаратор обычно представляет собой тонкую полиэтиленовую или полипропиленовую пленку, которая электрически разделяет два электрода, но позволяет переносить через нее ионы лития.Это расположение показано на рисунке 1.

Также используются различные другие типы анодных и катодных материалов, наиболее распространенные катоды обычно дают свои имена в соответствии с описанием типа батареи.

Таким образом, катодные элементы из оксида лития-кобальта известны как ячейки LCO. Типы оксида лития, никеля, марганца и кобальта называются типами NMC, а элементы с катодами из фосфата лития-железа известны как ячейки LFP.

Рисунок 1 — Основные компоненты типичного литий-ионного элемента

В реальном литий-ионном элементе эти слои обычно плотно скручены друг с другом, а электролита, хотя и жидкого, едва хватает для смачивания электродов, и внутри нет жидкости, плещущейся.

Это расположение показано на рисунке 2, который изображает реальную внутреннюю конструкцию призматической или прямоугольной металлической ячейки. Другими популярными типами корпусов являются цилиндрические и мешочные (обычно называемые полимерными ячейками).

На этом рисунке не показаны металлические выступы, прикрепленные к каждому токосъемнику. Эти выступы являются электрическими соединениями с батареей, в основном клеммами батареи.

Рисунок 2 — Типичная внутренняя конструкция призматического литий-ионного элемента

Зарядка литий-ионного элемента включает использование внешнего источника энергии для переноса положительно заряженных ионов лития от катода к анодному электроду.Таким образом, катод становится отрицательно заряженным, а анод — положительно заряженным.

Внешне зарядка включает перемещение электронов от анодной стороны к источнику заряда, и такое же количество электронов проталкивается в катод. Это направление противоположно внутреннему потоку ионов лития.

Во время разряда к клеммам аккумулятора подключается внешняя нагрузка. Ионы лития, которые накапливались в аноде, возвращаются на катод. Внешне это связано с движением электронов от катода к аноду.Таким образом, через нагрузку протекает электрический ток.

Вкратце, то, что происходит внутри элемента во время зарядки, например, заключается в том, что на стороне катода оксид лития-кобальта отдает часть своих ионов лития, превращаясь в соединение с меньшим содержанием лития, которое все еще остается химически стабильным.

Со стороны анода эти ионы лития внедряются или интеркалируются в межузельные пространства молекулярной решетки графита.

При зарядке и разрядке необходимо учитывать несколько моментов.Внутри литий-ионные ионы должны пересекать несколько границ раздела во время зарядки и разрядки. Например, во время зарядки ионы лития должны переноситься из объема катода на катод к границе раздела электролита.

Оттуда он должен пройти через электролит через сепаратор к границе раздела между электролитом и анодом. Наконец, он должен диффундировать от этой границы раздела к основной части анодного материала.

Скорость переноса заряда через каждую из этих различных сред определяется ее ионной подвижностью.На это, в свою очередь, влияют такие факторы, как температура и концентрация ионов.

На практике это означает, что во время зарядки и разрядки необходимо соблюдать меры предосторожности, чтобы гарантировать, что эти ограничения не будут превышены.

Зарядные устройства Li-ion

Литий-ионные зарядные устройства

можно разделить на две основные категории: линейные и переключаемые зарядные устройства. Оба типа могут соответствовать требованиям, указанным ранее в отношении правильной зарядки литий-ионных аккумуляторов. Однако у каждого из них есть свои преимущества и недостатки.

Достоинством линейного зарядного устройства является его относительная простота. Однако главный его недостаток — неэффективность. Например, если напряжение питания составляет 5 В, напряжение аккумулятора составляет 3 В, а зарядный ток составляет 1 А, линейное зарядное устройство будет рассеивать 2 Вт.

Если это зарядное устройство встроено в продукт, необходимо отвести много тепла. Именно поэтому линейные зарядные устройства в основном используются в тех случаях, когда максимальный зарядный ток составляет около 1А.

Для больших аккумуляторов предпочтительны переключаемые зарядные устройства. В некоторых случаях они могут иметь КПД до 90%. Недостатками являются его более высокая стоимость и несколько большие требования к площади схемы из-за использования индукторов в ее конструкции.

Рассмотрение источника заряда

Различные приложения могут использовать разные источники зарядки.Например, это может быть прямой адаптер переменного тока с выходом постоянного тока или блок питания. Это также может быть USB-порт от настольного компьютера или аналогичных устройств. Это также может быть сборка солнечных батарей.

Из-за возможности передачи энергии этими различными источниками необходимо дополнительно рассмотреть конструкцию реальной схемы зарядного устройства, помимо простого выбора линейного или переключаемого зарядного устройства.

Самый простой случай — это когда источник зарядки обеспечивает регулируемый выход постоянного тока, такой как адаптер переменного тока или блок питания.Единственное требование — выбрать зарядный ток, который не превышает максимальную скорость зарядки аккумулятора или мощность источника питания.

Зарядка от USB-источника требует немного большего внимания. Если порт USB относится к типу USB 2.0, он будет соответствовать стандарту зарядки аккумулятора USB 1.2 или BC 1.2.

Для этого требуется, чтобы любая нагрузка, в данном случае зарядное устройство, не потребляла более 100 мА, если только нагрузка не указана в источнике. В этом случае допускается принимать 500 мА при 5 В.

Если порт USB — USB 3.1, то он может следовать за USB BC1.2, или в конструкцию может быть включена активная схема контроллера для согласования увеличения мощности по протоколу USB Power Delivery или USB PD.

Солнечные элементы в качестве источника заряда представляют собой еще один набор проблем. Напряжение-ток солнечного элемента, или VI, чем-то похож на обычный диод. Обычный диод не будет проводить заметного тока ниже минимального значения прямого напряжения, а затем может пропускать гораздо больший ток при лишь небольшом увеличении прямого напряжения.

С другой стороны, солнечный элемент может подавать ток до определенного максимума при относительно ровном напряжении. При превышении этого значения тока напряжение резко падает.

Итак, солнечное зарядное устройство должно иметь схему управления питанием, которая модулирует ток, потребляемый от солнечного элемента, чтобы не снижать выходное напряжение.

К счастью, существуют микросхемы, такие как TI BQ2407x, BQ24295 и другие, которые могут работать с одним или несколькими из перечисленных выше источников.

Настоятельно рекомендуется потратить время на поиск подходящего зарядного чипа, а не на создание зарядного устройства с нуля.

Наконец, не забудьте загрузить бесплатно PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

Северо-восточная батарея | Блог | Увеличение срока службы батареи

Литиевые батареи занимают лидирующие позиции в никель-кадмиевых батареях благодаря своей стабильности и относительно низкому техническому обслуживанию.Кроме того, скорость саморазряда в два раза ниже, чем у никелевой батареи, и при обнажении ячеек вреда практически нет.

Несмотря на то, что литиевая батарея имеет множество преимуществ, она все же имеет свои ограничения и недостатки. Вот почему так важно точно понимать, как ухаживать за литиевой батареей и как продлить ее срок службы.

Горячие температуры

Как и большинство батарей, литиевые батареи необходимо хранить при температуре на 90–180 градусов ниже. Чем выше температура, тем выше скорость саморазряда.

Pro Совет: попробуйте хранить аккумулятор при температуре около 68 ° F. Поскольку при зарядке и использовании аккумулятора выделяется тепло, вы должны дать аккумулятору остыть между зарядкой и использованием. Это один из самых эффективных способов продлить срок службы любой батареи.

Низкие температуры

Как тепло может сократить срок службы батареи, так и холод может. Позволяя им немного согреться на солнце или возле обогревателя в холодный день, вы поможете зарядить батарею быстрее — и поддерживать их работоспособность, чтобы вам не приходилось так часто менять батареи или подзаряжать.

В целях безопасности, независимо от температуры на улице, храните батареи внутри. Температура в помещении, как правило, остается довольно стабильной в течение всего года, и, как правило, влажность ниже.

Влажность

Литий и вода — две вещи, которые нельзя смешивать. Когда они это сделают, берегитесь. Они образуют гидроксид лития и водород, который легко воспламеняется. Если ваша литиевая батарея загорится по какой-либо причине, поливание ее водой только усугубит ситуацию.Убедитесь, что у вас под рукой есть огнетушитель класса D (и что батареи для детектора дыма свежие!).

Лучше всего хранить все литиевые батареи вдали от источников воды. Несмотря на то, что корпус батареи предназначен для отвода влаги от элементов батареи, ничто не является защитой от несчастных случаев.

Управление разгрузкой

Заряжайте батареи, пока они не разрядились полностью. Если не дать ему полностью разрядиться, срок службы аккумулятора увеличится.

Если вы собираетесь хранить свои батареи в течение определенного периода времени, убедитесь, что вы делаете это наполовину заряженным. В отличие от других типов батарей, которые необходимо заряжать на протяжении всего срока хранения, литиевые батареи лучше работают при глубине разряда 40% -50%.

Pro-Tip: После каждых 30 зарядок дайте литиевой батарее полностью разрядиться перед подзарядкой. Это помогает избежать состояния, называемого цифровой памятью. Цифровая память может нарушить точность показаний измерителя мощности устройства, которое вы используете.Дождавшись полной разрядки, вы позволите манометру сбросить настройки.

Напряжение

У многих аккумуляторов заканчивается срок службы, потому что они были заряжены неправильным напряжением. Одним из преимуществ использования литиевых батарей является то, что они обеспечивают быструю подзарядку, поэтому нет необходимости вмешиваться в процесс. Вы только нанесете ущерб, который невозможно исправить. Как правило, для литий-ионной батареи 12 В оптимальное напряжение зарядки, обеспечивающее максимальный срок службы, составляет 14.6В.

Несмотря на то, что не все батареи созданы одинаково, за каждым из них необходимо надлежащим образом ухаживать, чтобы обеспечить их максимальный потенциал. Это означает понимание требований особого ухода за батареями различных типов . Следите за температурой хранения, следите за тем, чтобы они были сухими, и убедитесь, что вы заряжаете правильно, у вас всегда будет надежный аккумулятор, когда он вам понадобится.

Зарядка литий-ионных аккумуляторов

требует точного измерения напряжения

Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы

набирают популярность в портативных системах из-за их увеличенной емкости при тех же размерах и весе, что и у более старых никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов.Например, портативный компьютер с литий-ионным аккумулятором может работать дольше, чем аналогичный компьютер с никель-металлгидридным аккумулятором. Однако проектирование системы для литий-ионных аккумуляторов требует особого внимания к схеме зарядки, чтобы обеспечить быструю, безопасную и полную зарядку аккумулятора.

Новая микросхема для зарядки аккумуляторов, ADP3810, разработана специально для управления зарядом литий-ионных аккумуляторов с 1-4 элементами. Четыре высокоточных фиксированных варианта конечного напряжения батареи (4.2 В, 8,4 В, 12,6 В и 16,8 В); они гарантируют конечное напряжение батареи ± 1%, что так важно при зарядке литий-ионных батарей. Сопутствующее устройство, ADP3811, похоже на ADP3810, но его конечное напряжение батареи программируется пользователем для работы с другими типами батарей. Обе микросхемы точно контролируют зарядный ток, чтобы обеспечить быструю зарядку при токах 1 ампер и более. Кроме того, оба они имеют прецизионный источник опорного напряжения 2,0 В и прямой выход привода оптопары для изолированных приложений.

Li-Ion Charging: Li-Ion аккумуляторы обычно требуют алгоритма зарядки с постоянным током и постоянным напряжением (CCCV). Другими словами, литий-ионная батарея должна заряжаться при заданном уровне тока (обычно от 1 до 1,5 ампер) до достижения конечного напряжения. В этот момент схема зарядного устройства должна переключиться в режим постоянного напряжения и обеспечивать ток, необходимый для удержания батареи при этом конечном напряжении (обычно 4,2 В на элемент). Таким образом, зарядное устройство должно обеспечивать стабильные контуры управления для поддержания постоянное значение тока или напряжения, в зависимости от состояния батареи.

Основная задача при зарядке литий-ионного аккумулятора — реализовать полную емкость аккумулятора без перезарядки, которая может привести к катастрофическому отказу. Возможна небольшая погрешность, всего ± 1%. Избыточная зарядка более чем на + 1% может привести к выходу из строя батареи, а недостаточная зарядка более чем на 1% приводит к снижению емкости. Например, недозаряд литий-ионного аккумулятора всего на 100 мВ (-2,4% для литий-ионного элемента на 4,2 В) приводит к потере емкости примерно на 10%. Поскольку возможность ошибки настолько мала, требуется высокая точность схемы управления зарядкой.Для достижения этой точности контроллер должен иметь прецизионный источник опорного напряжения, усилитель обратной связи с высоким коэффициентом усиления и малым смещением, а также точно согласованный резистивный делитель. Суммарные погрешности всех этих компонентов должны приводить к общей погрешности менее ± 1%. ADP3810, сочетающий эти элементы, гарантирует общую точность ± 1%, что делает его отличным выбором для зарядки литий-ионных аккумуляторов.

ADP3810 и ADP3811: На рисунке 1 показана функциональная схема ADP3810 / 3811 в упрощенной схеме зарядного устройства CCCV.Два усилителя « г, _м, » (вход напряжения, выход тока) являются ключевыми для рабочих характеристик ИС. GM1 определяет и управляет зарядным током , током через шунтирующее сопротивление, R _CS и GM2 измеряет и управляет конечным напряжением батареи . Их выходы соединены в аналоговой конфигурации «ИЛИ», и оба спроектированы таким образом, что их выходы может только подтянуть общий узел COMP. Таким образом, либо усилитель тока, либо усилитель напряжения контролируют контур зарядки в любой момент времени.Узел COMP буферизирован выходным каскадом « г _м » (GM3), выходной ток которого напрямую управляет входом управления преобразователем постоянного тока (через оптопару в изолированных приложениях).

Рис. 1. Блок-схема ADP3810 / 3811 в упрощенной схеме зарядки аккумулятора.

ADP3810 включает прецизионные тонкопленочные резисторы для точного деления напряжения батареи и сравнения его с внутренним опорным напряжением 2,0 В. ADP3811 не включает эти резисторы, поэтому разработчик может запрограммировать любое конечное напряжение батареи с помощью пары внешних резисторов в соответствии с приведенной ниже формулой.Буферный усилитель обеспечивает вход с высоким сопротивлением для программирования зарядного тока с использованием входа VCTRL, а схема блокировки при пониженном напряжении (UVLO) обеспечивает плавный запуск.

Чтобы понять конфигурацию «ИЛИ», предположим, что полностью разряженный аккумулятор вставлен в зарядное устройство. Напряжение аккумулятора значительно ниже конечного напряжения заряда, поэтому на входе VSENSE GM2 (подключенном к аккумулятору) положительный вход GM2 значительно ниже внутреннего опорного напряжения 2,0 В. В этом случае GM2 хочет вывести узел COMP на низкий уровень, но он может только подтянуть, поэтому он не имеет никакого эффекта на узле COMP.Поскольку батарея разряжена, зарядное устройство начинает увеличивать ток заряда, и токовая петля берет на себя управление. Ток заряда создает отрицательное напряжение на резисторе токового шунта (RCS) с сопротивлением 0,25 Ом. Это напряжение измеряется GM1 через резистор 20 кОм (R3). В состоянии равновесия ( I _CHARGE R _CS ) / R ₃ = -V _CTRL/80 кОм. Таким образом, ток заряда поддерживается на уровне

Если ток заряда имеет тенденцию превышать запрограммированный уровень, вход V _CS GM1 принудительно становится отрицательным, что приводит к высокому уровню на выходе GM1.Это, в свою очередь, подтягивает узел COMP, увеличивая ток от выходного каскада, уменьшая мощность блока преобразователя постоянного / постоянного тока (который может быть реализован с различными топологиями, такими как обратный ход, понижающий или линейный каскад), и, наконец, уменьшение зарядного тока. Эта отрицательная обратная связь завершает контур управления зарядным током.

Когда батарея приближается к своему конечному напряжению, входы GM2 приходят в равновесие. Теперь GM2 подтягивает узел COMP до высокого уровня, и выходной ток увеличивается, в результате чего ток заряда уменьшается, поддерживая равные значения V _SENSE и V _REF .Управление зарядным контуром изменено с GM1 на GM2. Поскольку усиление двух усилителей очень велико, переходная область от регулирования тока к напряжению очень резкая, как показано на Рисунке 2. Эти данные были измерены на 10-вольтовой версии автономного зарядного устройства, показанном на Рисунке 3.

Рис. 2. Изменение тока / напряжения зарядного устройства ADP3810 CCCV

Полное автономное литий-ионное зарядное устройство: На рис. 3 показана полная система зарядки с использованием ADP3810 / 3811. В этом автономном зарядном устройстве используется классическая архитектура с обратным ходом для создания компактной и недорогой конструкции.Три основных участка этой схемы — это контроллер первичной стороны, силовой полевой транзистор и трансформатор обратного хода, а также контроллер вторичной стороны. В этой конструкции используется ADP3810, напрямую подключенный к батарее, для зарядки двухэлементной литий-ионной батареи. до 8,4 В при программируемом токе заряда от 0,1 до 1 А. Входной диапазон от 70 до 220 В переменного тока — для универсальной работы. Используемый здесь широтно-импульсный модулятор первичной стороны — промышленный стандарт 3845, но могут использоваться и другие компоненты ШИМ. . Фактические выходные характеристики зарядного устройства контролируются ADP3810 / 3811, что гарантирует конечное напряжение в пределах ± 1%.

Рисунок 3. Полное автономное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов

Токовый привод управляющего выхода ADP3810 / 3811 напрямую подключается к фотодиоду оптопары без дополнительных схем. Его выходной ток 4 мА может управлять различными оптопарами — здесь используется MOC8103. Ток фототранзистора протекает через R _F, устанавливая напряжение на выводе COMP 3845 и, таким образом, управляя рабочим циклом ШИМ. Контролируемый импульсный стабилизатор спроектирован таким образом, что повышенный ток светодиода от оптопары снижает рабочий цикл преобразователя.

Хотя сигнал от ADP3810 / 3811 управляет средним зарядным током , первичная сторона должна иметь циклическое ограничение тока переключения. Этот предел тока должен быть спроектирован таким образом, чтобы при отказе или неисправности вторичной цепи или оптопары или во время запуска компоненты первичной силовой цепи (полевой транзистор и трансформатор) не подвергались перенапряжению. Когда вторичная сторона V _CC поднимается выше 2,7 В, ADP3810 / 3811 берет на себя управление и регулирует средний ток.Предел тока первичной стороны устанавливается резистором считывания тока 1,6 Ом, подключенным между силовым транзистором NMOS, IRFBC30 и землей.

ADP3810 / 3811, ядро вторичной стороны, устанавливает общую точность зарядного устройства. Для выпрямления требуется только один диод (MURD320), и никакой катушки индуктивности фильтра не требуется. Диод также предотвращает обратный запуск зарядного устройства при отключении входного питания. Конденсатор емкостью 1000 мкФ (CF1) поддерживает стабильность при отсутствии батареи .RCS определяет средний ток (см. Выше), и ADP3810 подключается напрямую (или ADP3811 через делитель) к батарее для измерения и управления ее напряжением.

В этой схеме реализовано полностью автономное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов. Топология обратного хода объединяет преобразователь переменного тока в постоянный со схемой зарядного устройства, что дает компактный и недорогой дизайн. Точность этой системы зависит от контроллера вторичной стороны, ADP3810 / 3811. Архитектура устройства также хорошо работает в других схемах зарядки аккумуляторов.Например, стандартное зарядное устройство постоянного тока понижающего типа может быть легко сконструировано путем объединения ADP3810 и ADP1148. Простое линейное зарядное устройство также может быть разработано с использованием только ADP3810 и внешнего транзистора. Во всех случаях присущая ADP3810 точность контролирует зарядное устройство и гарантирует конечное напряжение батареи ± 1%, необходимое для зарядки литий-ионных аккумуляторов.

Протоколы зарядки литий-ионных аккумуляторов и их влияние на срок службы — экспериментальное исследование с различными батареями большой мощности 18650

https: // doi.org / 10.1016 / j.est.2016.02.005Получить права и контент

Основные моменты

•: Сравнение различных протоколов зарядки в идентичных условиях окружающей среды.
•: Срок службы при непрерывной и импульсной зарядке с различными токами и напряжениями.
•: Три типа клеток обнаруживают различия между химическим составом клеток и производителями.
•: Влияние протоколов зарядки на использование емкости, время зарядки и эффективность.
•: Рекомендации по оптимизированным стратегиям зарядки.

Реферат

В этом документе представлен обзор стратегий зарядки литий-ионных аккумуляторов. Кроме того, выполняется подробная оценка стратегий зарядки на основе обширных экспериментальных исследований с тремя различными типами ячеек.

Результаты экспериментов показывают, что влияние зарядных токов и зарядных напряжений на срок службы может заметно различаться для разных литий-ионных аккумуляторов.Как правило, на срок службы больше влияют большие токи зарядки, чем высокие токи разряда. Различные протоколы ускоренной зарядки показали, что высокие токи зарядки могут ухудшить срок службы не только при высоком уровне заряда (SoC), но и при очень низком уровне SoC. Наши исследования импульсной зарядки показывают, что литий-ионные элементы выдерживают зарядные импульсы высокого тока или высокого напряжения без какого-либо ухудшения срока службы, когда длительность импульсов остается небольшой, а средние значения тока и напряжения значительно ниже.Для импульсов длительностью менее 1 с продолжительность цикла была одинаковой для импульсной и непрерывной зарядки с одинаковыми средними токами зарядки и одинаковой глубиной цикла.

В этом документе также представлено влияние зарядных токов и зарядных напряжений на использование емкости, время зарядки и эффективность для поддержки процесса разработки оптимизированных протоколов зарядки для практических приложений.

Сокращения

CCCV

постоянный ток постоянное напряжение

CCPC

постоянный ток + импульсная зарядка

EIS

спектроскопия электрохимического импеданса

LFP

LiFePO ₄, литий-железо фосфат

MSCC

12 протоколы многоступенчатой зарядки

Быстрая зарядка

Ускоренная зарядка

Импульсная зарядка

Старение батареи

Срок службы

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Полный текст

Цитирующие статьи

Быстрая зарядка литий-ионных батарей: обзор аспектов материалов — Weiss — 2021 — Advanced Energy Materials

Что касается анодов, то быстрая зарядка ограничивается процессами на материале, электроде и элементе уровень (см. Рисунок 3). Ограничения этих трех уровней обсуждаются в следующих разделах. Мы уделяем основное внимание графиту и углеродным материалам, Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ (LTO) и кремнию как наиболее важным анодным материалам, а также кратко рассматриваем анод из металлического лития.

3.1.1 Ограничение быстрой зарядки на уровне материала

Важным ограничивающим фактором для быстрой зарядки является перенос ионов Li ⁺ в активный материал анода в виде интеркаляции, внедрения, легирования или осаждения в виде металла. Наиболее важные процессы в случае интеркаляции, внедрения и легирования включают перенос ионов Li ⁺ в активный материал и их диффузию в твердом состоянии внутри активного материала под действием локального электрического поля и градиентов концентрации соответственно. .Этим процессам препятствуют энергетические барьеры, как обсуждается в следующих разделах, тогда как более низкие барьеры и более высокая вероятность их преодоления увеличивают способность быстрой зарядки. Сформированный SEI также играет важную роль, поскольку он изменяет этапы переноса заряда.

Барьеры для миграции ионов Li

⁺ из электролита в активные материалы анода

Во время быстрой зарядки большое количество ионов Li ⁺ на электрохимически активную площадь поверхности и за единицу времени должно переноситься из электролита в частицы активного материала.Как подробно описано в разделе 2.1.2, присутствует барьер переноса заряда E _A, ограничивающий этот процесс миграции. Барьер переноса заряда связан с тем, что ион Li ⁺ пересекает границу раздела электролит | электрод, включая снятие сольватационной оболочки иона Li ⁺, перенос через слой SEI и прием электрона, обеспечиваемого внешней схемой от катод. ^[ ³⁴ ^] Этот барьер соединен с сопротивлением переноса заряда ^[ ^{34, 74} ^] и вызывает перенапряжение переноса заряда ΔφCTa, как показано в уравнении (32).Из-за своей температурной зависимости сопротивление переносу заряда ниже при более высоких температурах (см. Уравнение (31)).

Для графита активационный барьер от электролита к активному материалу составляет порядка ≈0,6 эВ, как было определено в большинстве случаев с использованием LiClO ₄ в качестве проводящей соли, растворенной в диметилсульфоксиде (ДМСО), 1,2-диметоксиэтане (ДМЭ). ), этиленкарбонат (EC), диметилкарбонат (DMC), EC: DMC или EC: DEC (диэтилкарбонат).^[ ^75-77 ^] Xu et al. получили довольно близкое значение (0,54 ± 0,03) эВ для интеркаляции в графит для более распространенного LiPF ₆ в EC: DMC. ^[ ⁷⁸ ^] С другой стороны, энергетический барьер для переноса иона Li ⁺ в LTO оказался всего 0,33 эВ (при использовании аналогичного метода расчета). Различие объясняется отсутствием слоя SEI на поверхности LTO. ^[ ⁷⁸ ^] Этот более низкий барьер для LTO частично объясняет его улучшенную способность к быстрой зарядке по сравнению с графитом.

Yao et al. исследовали барьеры проникновения ионов Li ⁺ через графеновые плоскости с помощью расчетов по теории функционала плотности (DFT). ^[ ⁷⁹ ^] Энергетический барьер для Li ⁺, проходящего через кольцо C ₆ 10,2 эВ, очень высок и поэтому маловероятен. ^[ ⁷⁹ ^] Однако барьер уменьшается из-за различных атомных дефектов, например, дефект Стоуна – Уэльса, моновакансии или ди-вакансии снижают энергетический барьер до 6.35, 8,86 и 2,36 эВ соответственно. ^[ ⁷⁹ ^] Для LiC ₆ расчеты ДПФ с поправкой на дисперсию также дали высокие значения порядка 8 эВ для Li ⁺, движущегося через кольцо C ₆. ^[ ⁸⁰ ^] Следовательно, интеркаляция для графита происходит в основном через граничные плоскости, а не через базисные плоскости, как показано на Рис. 4a. Однако необратимая потеря емкости также происходит в основном через эти периферийные узлы.^[ ⁸¹ ^] Следовательно, графитовые материалы с большим количеством краевых участков и, следовательно, большей площадью поверхности по БЭТ обычно демонстрируют как лучшее поведение при быстрой зарядке, так и повышенные начальные потери емкости.

а) Предпочтительный (зеленый) и неблагоприятный (красный) пути диффузии лития в графит, углеродные нанотрубки и кремний, как указано в литературе. ^[ ^{75-78, 82, 83} ^] Для графита активационный барьер для интеркаляции через плоскость кромки ниже, чем через базисную плоскость.Интеркаляция в углеродные нанотрубки преимущественно происходит через открытый конец, а не через стенки. Для кремния активационный барьер через поверхность Si (100) ниже, чем через поверхность Si (111). б) Путь диффузии и в) соответствующие барьеры для Li ⁺ в нанопроволоках Si [110]. Данные в (b, c) (перерисованы) из исх. ^[ ⁸⁹ ^].

Аналогичная тенденция наблюдалась при внедрении Li ⁺ в углеродные нанотрубки. Барьер для внедрения в нанотрубку через стенку (24.От 0 до 2,0 эВ) является неблагоприятным по сравнению с вводом через открытый конец (≈0,3 эВ), как показано на рисунке 4a. ^[ ⁸² ^] Этот барьер уменьшается на один порядок величины, когда размер кольца стенки нанотрубки увеличивается с пятиугольника до восьмиугольника. ^[ ⁸² ^] Однако этот барьер в 2,0 эВ все еще сравнительно высок. Следовательно, предпочтение отдается проходу через открытый конец.

Кагазчи исследовал барьер интеркаляции Li ⁺ через поверхности Si (100) и Si (111) с помощью расчетов методом DFT в зависимости от поверхностной плотности адсорбированных адатомов Li.^[ ⁸³ ^] Автором получены барьеры в диапазоне (0,63–1,26) эВ. ^[ ⁸³ ^] Самый низкий барьер 0,63 эВ был обнаружен для интеркаляции Li ⁺ через поверхность Si (100), которая была полностью покрыта адатомами Li. ^[ ⁸³ ^] Это значение аналогично диапазону диффузионных барьеров для атомов Li в Si. ^[ ^84-88 ^] Для сравнения: значительно более высокий барьер 0.97 эВ было получено для поверхности Si (111), полностью покрытой адатомами Li; поэтому был сделан вывод, что перенос Li ⁺, скорее всего, происходит через поверхность Si (100), как показано на рисунке 4a. ^[ ⁸³ ^]

Энергетические барьеры для переноса Li ⁺ в нанопроволоки Si также были исследованы с помощью DFT-расчетов. Сообщалось, что диффузионный барьер для Li ⁺ на поверхности нанопроволок Si находится в диапазоне (0.12–0,20) эВ, что мало по сравнению с переносом с поверхности на внутреннюю часть проволоки (≈0,9 эВ) (см. Рис. 4b, c). ^[ ⁸⁹ ^]

По большому счету, перенос заряда часто благоприятствует определенным кристаллографическим поверхностям, что — наряду с потенциальной анизотропией диффузии в объемной фазе — является основой для оптимизации материалов для быстрой зарядки путем контроля морфологии.

Твердотельный Li

⁺ Диффузия внутри активных материалов

Когда ион Li ⁺ находится внутри активного материала, доминирующим ограничивающим фактором для быстрой зарядки является его диффузия в твердом состоянии внутри объемной фазы, которая сильно влияет на перенапряжение ΔφAMa, как показано в уравнениях (16), (17 ).^[ ^74-76 ^] Помимо диффузии лития, перенос электронов в основном играет менее ограничивающую, но немаловажную роль для приложений быстрой зарядки. Хотя это не проблема для металлического лития и графита с электронной проводимостью более 10 ⁷ См см ^-1 и 10 ⁴ См см ^-1, ^[ ^{90, 91} ^] соответственно. , кремний (<10 ⁻³ См см ⁻¹) ^[ ⁹² ^] и LTO (<10 ⁻⁷ См см ⁻¹) ^[ ⁹³ ^] страдают от низкой электронной проводимости, что отрицательно сказывается на их способности к быстрой зарядке.Поэтому методы увеличения электронной проводимости, например, путем термической обработки или введения проводящих агентов, активно исследуются. ^[ ^{92, 94} ^]

Диффузия Li в металлическом литии

Распространение внутри LMA происходит через механизм моновакансии. ^[ ⁹⁵ ^] С коэффициентом самодиффузии (6–9) × 10 ^–11 см ² с ^–1 и диффузионным барьером ≈0.55 эВ, этот перенос медленнее, чем диффузия Li ⁺ в SE, обычно спаренных с LMA. ^[ ^{90, 96} ^] Во время быстрой зарядки высокие плотности тока на анодах Li / SE приводят к накоплению Li на границе раздела, вызывая локальное механическое напряжение, ^[ ⁹⁷ ^] в конечном итоге приводит к росту дендритов и короткие замыкания. Следовательно, критическая плотность тока, которая приводит к отказу ячейки, по сообщениям, ниже 1 мА · см ⁻² для большинства SE, что далеко от целевого значения 12 мА · см 904 · 10 −2 , определенного ранее.^[ ⁹⁰ ^] Последние отраслевые отчеты предполагают гораздо более высокие критические плотности тока для защищенных LMA и анодов Li / SE, однако из-за отсутствия подробностей мы не можем комментировать эти результаты.

Li

⁺ Диффузия в графите

Расчеты из первых принципов показывают, что диффузионные барьеры Li ⁺ (Δ H _м в уравнении (24)) между графеновыми листами графита находятся в диапазоне (0.2–0.5) эВ. ^[ ^{80, 98, 99} ^] Этот диапазон, полученный из расчетов из первых принципов, соответствует экспериментам, проведенным в диапазоне (от -40 до +40) ° C, где анализ Аррениуса дает значение 0,363 эВ. ^[ ¹⁰⁰ ^] Напротив, барьер для Li ⁺, движущегося через слои графена в графите, составляет порядка (2–10) эВ, ^[ ^{79, 80} ^] близко к результаты для переноса заряда и поэтому очень маловероятны по сравнению с диффузией в плоскости.

Диффузионные барьеры Li ⁺ ^[ ⁹⁸ ^] и химические коэффициенты диффузии ^[ ¹⁰¹ ^] зависят от степени литиирования графита. Например, диффузионные барьеры составляют 0,308 эВ и 0,4 эВ для Li _0,2 C ₆ и LiC ₆ соответственно. ^[ ⁹⁸ ^] Увеличение диффузионного барьера Li ⁺ в графите с SOC неблагоприятно для способности к быстрой зарядке, поскольку это приводит к более высокой вероятности осаждения металлического Li для высоких SOC.^[ ^102-105 ^]

Cai et al. покрытые частицы графита с турбостратным углеродным слоем толщиной 6,5 нм, который улучшает начальную кулоновскую эффективность, удельную емкость и быстродействие за счет создания дополнительных активных центров и улучшения коэффициента диффузии. При температуре 3C емкость покрытых графитовых частиц почти удваивается по сравнению с непокрытыми частицами графита, а также увеличивается срок службы.^[ ¹⁰⁶ ^]

Li

⁺ Диффузия на графене

Когда графен является предпочтительным материалом, Li ⁺ не интеркалирует, однако диффузионный барьер Li ⁺ на графене ((0,247–0,376) эВ) все еще остается значительным и зависит от кривизны листа графена. ^[ ^{107, 108} ^] Например, диффузионный барьер на вогнутой стороне ниже на ≈0.1 эВ и выше на выпуклой стороне листа графена. ^[ ¹⁰⁸ ^] Таким образом, различия для адсорбированного Li с обеих сторон могут составлять порядка 0,2 эВ. Следовательно, для коэффициента диффузии можно ожидать различий на один-два порядка. ^[ ¹⁰⁸ ^]

Диффузия Li в массовом кремнии

Энергетические барьеры для диффузии одиночного атома Li в Si были получены из первых принципов расчетов различными группами и находятся в диапазоне (0.47–0.6) эВ. ^[ ^84-88 ^] Chou et al. обнаружили, что диффузионный барьер атомов Li в Si уменьшается с 0,62 эВ до 0,47 эВ, когда присутствует соседний атом Li из-за электростатического отталкивания Li – Li. ^[ ⁸⁴ ^] Это электростатическое отталкивание предполагает, что межузельные частицы Li в Si имеют тенденцию изолироваться, а не группироваться вместе. ^[ ⁸⁴ ^] Насколько нам известно, не существует никаких барьеров для более высоких степеней лития объемного Si.

Tritsaris et al. рассчитали энергетический барьер для скачков Li между тетраэдрическими междоузлиями кристаллического Si (0,55 эВ). ^[ ¹⁰⁹ ^] Для аморфного Si те же авторы обнаружили энергетические барьеры в диапазоне от 0,1 до 2,4 эВ для элементарных прыжков Li между равновесными положениями. ^[ ¹⁰⁹ ^] В аморфном Si не все пути диффузии в равной степени участвуют в опосредовании диффузии Li.^[ ¹⁰⁹ ^] Рассчитанная дальнодействующая диффузия Li сопоставима в кристаллическом и аморфном Si (≈10 ⁻¹² см ² с ⁻¹). ^[ ¹⁰⁹ ^] Ding et al. оценил аналогичный диапазон (от 10 ^-13 до 10 ^-12) см ² с ^-1 на основе электрохимических измерений (GITT, EIS и циклическая вольтамперометрия) для нано-Si. ^[ ¹¹⁰ ^] Мы хотели бы отметить, что эти данные следует рассматривать с осторожностью, поскольку традиционный анализ кинетических данных применим только к однофазным материалам.

Сообщалось о нескольких попытках улучшить характеристики кремниевого анода и преодолеть существующие проблемы. Различные морфологии и наноструктуры Si были исследованы, чтобы преодолеть большое объемное расширение во время процесса литирования, которое в конечном итоге приводит к разрушению электрода и измельчению активного материала и облегчает диффузию Li. Quiroga-González et al. представила кремниевый микропроволочный анод, вставленный на одном конце в медный токоприемник.При сравнении анода из микропровода с другими структурами кремниевого анода были достигнуты более высокие поверхностные емкости и плотности заряда. ^[ ¹¹¹ ^] Коралловая сеть из пористых кремниевых нанопроволок, соединенных между собой тонким углеродным слоем, была синтезирована Wang et al. и используется для высокоэнергетических и мощных литий-ионных аккумуляторов. Взаимосвязанная структура обеспечивает быструю диффузию ионов / электронов наряду с коротким путем диффузии ионов за счет пористых нанопроволок Si. Высокие удельные емкости были продемонстрированы при высоких скоростях заряда 7C, достигающих более 500 циклов заряда-разряда.^[ ¹¹² ^] Yu et al. продемонстрировали использование тонких слоев Si, о которых ранее сообщалось как об успешном решении проблемы объемного расширения, ^[ ¹¹³ ^] на эластомерной подложке в высокоэффективных литий-ионных батареях. Использование этой многослойной структуры привело к стабильной и высокой кулоновской эффективности до 500 циклов. ^[ ¹¹⁴ ^] Манипулирование составом объема Si может также улучшить характеристики Si, как показано для анодов Si, сильно легированных бором, что доказывает улучшенный перенос Li ⁺ в объеме и на границе раздела.Использование этого активного материала привело к повышению производительности даже при высоких значениях тока (893 мА ч г ^-1 при 8 ° C). ^[ ¹¹⁵ ^]

Композиты кремний-углерод представляют собой подход к преодолению недостатков медленного электронного и ионного транспорта в анодах из чистого кремния. Таким образом, добавление углерода может улучшить коэффициент диффузии лития до двух порядков. ^[ ¹¹⁶ ^] Это увеличивает возможность быстрой зарядки по сравнению с чистым кремнием.^[ ¹¹⁷ ^] Тем не менее, создание таких композитов все еще затруднено из-за низкой плотности энергии получаемых полных ячеек и высокой стоимости изготовления. ^[ ¹¹⁸ ^]

Диффузия Li в листах силицена

Силицен, кремний аналог графена, был исследован теоретически с помощью расчетов из первых принципов Tritsaris et al. ^[ ¹¹⁹ ^] Авторы обнаружили, что диффузионный барьер для адсорбированного Li на отдельно стоящих однослойных листах силицена (Li _x Si ₁₋ _x ) составляет 0.23 эВ и 0,24 эВ для x = 0,11 и x = 0,47 соответственно. ^[ ¹¹⁹ ^] Для двухслойного силицена диффузионные барьеры составляют 0,75 эВ и 0,25 эВ для x = 0,06 и x = 0,41, соответственно, ^[ ¹¹⁹ ^] то есть, диффузия усиливается при более высоком содержании Li. Диффузия Li через двойные слои силицена (0,56 эВ) предпочтительнее однослойных (1,07 эВ). ^[ ¹¹⁹ ^] В отличие от объемного материала Si, литированный силицен, скорее всего, не страдает от необратимых структурных изменений, и ожидаемое изменение объема, скорее всего, составляет порядка <25%.^[ ¹¹⁹ ^]

Диффузия Li в кремниевых нанопроводах

Для одиночных атомов Li внутри нанопроволок Si, Zhang et al. обнаружили, что энергия связи Li постепенно увеличивается с увеличением диаметра нанопроволок, пока не достигнет значения для объемного Si (1,36 эВ). ^[ ⁸⁹ ^] Например, энергия связи Li в узлах сердцевины нанопроволок Si с длинной осью вдоль направления [110] с (1.5, 2,0 и 2,5) нм составляют (1,22, 1,34 и 1,35) эВ соответственно. ^[ ⁸⁹ ^]

На рис. 4в показаны рассчитанные барьеры диффузии лития в нанопроволоки Si [110] диаметром 1,5 нм. ^[ ⁸⁹ ^] Барьер для диффузии от поверхности к поверхности самый низкий ((0,12–0,20) эВ), за ней следует диффузия от ядра к ядру (0,58 эВ), однако скорость, определяющая шаг представляет собой переход Li в нанопроволоку Si (≈0.9 эВ). ^[ ⁸⁹ ^] Этот результат согласуется с экспериментально наблюдаемым фазовым распределением ядро-оболочка для нанопроволок Si. ^[ ¹²⁰ ^]

Диффузия Li в титанатах лития

Tielens et al. рассчитал энергетический барьер для диффузии Li ⁺ в Li _x TiO ₂ для x <0,5. ^[ ¹²¹ ^] Интересно, что авторы обнаружили, что диффузионный барьер уменьшается с увеличением содержания Li от 1.31 до 0,67 эВ. ^[ ¹²¹ ^] Это означает, что интеркаляция должна происходить быстрее с увеличением x в Li _x TiO ₂, в отличие от тенденции, наблюдаемой для Li _x C ₆ (см. Рисунок 5). Мы хотели бы отметить, что TiO ₂ и Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ имеют очень низкую электронную проводимость, и предположение о том, что коэффициент химической диффузии Li может быть заменен коэффициентом химической диффузии Li ⁺, является чрезмерным упрощением.При введении лития парциальная электронная проводимость увеличивается, что также приводит к сильному увеличению D˜Li.

Сравнение энергий активации коэффициентов твердофазной химической диффузии для Li _x C ₆ ^[ ^{98, 99} ^] и Li _x TiO ₂. ^[ ¹²¹ ^]

Возможность быстрой зарядки элементов с анодами LTO ^[ ¹²² ^] намного лучше, чем с графитом, хотя диффузионные барьеры выше.Это может быть связано с общим использованием наноразмеров и наноструктурирования материалов LTO ^[ ^123-126 ^], что приводит к более коротким путям диффузии в твердом состоянии. Недавно сообщалось, что низкие активационные барьеры в LTO происходят из кинетических путей, образованных искаженными литий-полиэдрами с разделенными гранями на двухфазных границах между стабильными концевыми элементами Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ и Li ₇ Ti ₅ O ₁₂.В метастабильных промежуточных соединениях, которые доступны с высокой скоростью и образуются из-за низкой межфазной энергии в материале, диффузионный барьер составляет всего 0,216 эВ (Li ₅ Ti ₅ O ₁₂) по сравнению с 0,343 эВ. и 0,455 эВ в Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ и Li ₇ Ti ₅ O ₁₂ соответственно. Таким образом, это может быть реальной причиной улучшенной возможности быстрой зарядки LTO. ^[ ¹²⁷ ^]

Распространение Li в олово

Диффузионный барьер для одиночного атома Li в Sn, рассчитанный Chou et al.и Wang et al. составляет 0,39 эВ. ^[ ^{84, 88} ^] Подобно диффузии Li в Si, диффузионный барьер уменьшается до 0,33 эВ для Sn, если второй атом Li присутствует рядом с диффундирующим атомом. ^[ ⁸⁴ ^] Это уменьшение барьера оказалось пропорциональным электростатическому отталкиванию Li – Li. ^[ ⁸⁴ ^]

Сравнение диффузионного барьера Li в Si и Sn при использовании одного и того же метода расчета привело к 0.62 эВ и 0,39 эВ соответственно. ^[ ⁸⁴ ^] Более низкий барьер для Sn является результатом более высокой гибкости решетки и большего размера атома Sn, что обеспечивает более легкое расширение решетки и, следовательно, более легкий проход атомов Li. ^[ ⁸⁴ ^]

Li

⁺ Диффузия в оксидах ниобия-вольфрама

Литий-ниобий-вольфрамовый оксиды (Li _x Nb ₁₆ W ₅ O ₅₅ и Li _x Nb ₁₈ W ₁₆ O ₉₃ в качестве альтернативных материалов анода) для приложений с быстрой зарядкой, предлагая низкие диффузионные барьеры в диапазоне (0.10–0.30) эВ. ^[ ¹²⁸ ^] По сравнению с LTO они работают при аналогичных потенциалах (в среднем 1,57 В по сравнению с Li ⁺ / Li), предлагая значительно более низкие диффузионные барьеры без необходимости наномасштабирования. Вместо этого они полагаются на оксидную сверхструктуру, обеспечивающую быструю диффузию и стабильность. ^[ ¹²⁸ ^]

Li

⁺ Диффузия в органических анодных материалах

Органические материалы рассматриваются как возможные ресурсосберегающие альтернативы современным материалам и обладают способностью к биологическому разложению.^[ ¹²⁹ ^] Различные группы провели расчеты из первых принципов диффузии Li ⁺ в органических анодных материалах. Примерные барьеры составляют 0,12 эВ и 0,21 эВ для терефталата лития ^[ ¹³⁰ ^] и терефталата дилития ^[ ¹³¹ ^] соответственно. Эти значения низкие по сравнению с диапазоном значений графита, ^[ ^{80, 98, 99} ^], что указывает на хорошую способность к быстрой зарядке, однако удельные энергии органических анодных материалов, исследованных до сих пор, очень низкие.

SEI и искусственный SEI

Состав и структура слоя SEI ограничивают перенос заряда. Идеальный SEI для приложений с быстрой зарядкой должен быть тонким, однородным, долговременным и стабильным, а также обладать высокой ионной и низкой электронной проводимостью. Все эти характеристики можно получить, создав искусственный слой SEI. Когда слой SEI формируется во время циклирования, его свойства напрямую связаны, среди прочего, с содержанием материала электролита и анода.^[ ¹³² ^] Большинство этих методов изменения SEI на месте основаны на свойствах электролита и поэтому будут обсуждаться в разделе 5. Здесь мы сосредоточимся на том, как модификация анода может улучшить характеристики SEI. Хотя было проведено множество исследований добавок к электролиту для изменения свойств слоя SEI, недавние исследования ^[ ⁵⁹ ^] предлагают провести процесс предварительной обработки с использованием различных методов, в результате чего искусственный слой SEI обладает желаемыми свойствами.^[ ^{8, 133} ^]

Простой процесс, представленный Wang et al. включает интенсивное перемешивание промышленного графитового порошка в водных растворах с различным содержанием глюкозы ( мас. = (2,5–7,5)%) с последующей процедурой пиролиза. Образцы, покрытые раствором глюкозы ( w = 5%), показали высокую обратимую емкость ≈340 мА ч g ^-1 (при 60 мА g ^-1 для 45 циклов) наряду с отличными скоростными характеристиками.^[ ¹³⁴ ^] Другое искусственное покрытие SEI, содержащее полиэтиленгликоль трет -октилфениловый эфир (PEGPE) и полиаллиламин (PAAm), было нанесено на различные анодные материалы, включая природный графит (NG). Плато, связанное с образованием SEI, не наблюдалось при сравнении профилей циклирования обработанных и необработанных NG активных материалов. При высоких скоростях (10 ° C) обработанный NG показал чрезвычайно высокую емкость 336 мА ч г ^-1 наряду с сохраненной емкостью 93% даже после 100 циклов.^[ ¹³⁵ ^]

Кроме того, химическое и термическое осаждение из паровой фазы (CVD и TVD, соответственно) широко используются в качестве методов покрытия графитовых частиц однородным углеродным искусственным слоем SEI, в результате чего получается композит со структурой ядро-оболочка. ^[ ^{133, 136} ^] Например, Йошио и его сотрудники представили TVD-процесс толуола при 1000 ° C. Толщину углеродного покрытия контролировали по времени подачи паров толуола в реакционную трубку.По мере увеличения концентрации углеродного покрытия на графите ( w = (0–17,6)%) получаемая необратимая потеря емкости уменьшается, а кулоновский КПД увеличивается. ^[ ¹³⁷ ^]

Распределение частиц по размерам

Гранулометрический состав активного материала (PSD) влияет на общее расположение частиц в микроструктуре электрода, обеспечивая при этом различную длину диффузии Li в твердом состоянии.Влияние PSD на быстродействие полной ячейки оценивалось с использованием различных коммерческих графитовых материалов. ^[ ¹³⁸ ^] В условиях быстрой зарядки ионы Li ⁺ приходят с сильным потоком на поверхности анодного материала, что приводит к градиентам литиирования внутри частиц, то есть степень локального литиирования выше на поверхности частиц по сравнению с ядром частицы. ^[ ¹³⁹ ^] Эти градиенты литирования приводят к развитию напряжения, например, из-за объемного расширения частиц Si, ^[ ¹⁴⁰ ^], что, в свою очередь, может привести к растрескиванию частиц.^[ ¹⁴¹ ^] Более крупные частицы более склонны к растрескиванию ^[ ¹⁴² ^] из-за большей длины диффузии. Кроме того, более крупные частицы обычно достигают более низкой емкости заряда при высоких скоростях углерода, что указывает на ограничение медленной твердотельной диффузией Li ⁺ в графите. ^[ ¹⁴³ ^] Однако меньший средний размер частиц приводит к более высокой удельной поверхности и, следовательно, к более высоким потерям емкости во время образования ^[ ¹⁴³ ^], а также к более высоким скоростям реакции с электролит.^[ ¹⁴⁴ ^]

Когда были исследованы аналогичные плоские пластинчатые графиты с различными размерами частиц ((6–44) мкм), для малогабаритного активного материала произошел более простой и полный процесс деинтеркаляции. Напротив, для частиц размером 44 мкм произошло только частичное литирование, что подтверждает соображения, приведенные в разделе «Электроды однофазной интеркаляции». Во время оценок высокой концентрации углерода ионам Li ⁺ дается недостаточно времени для внедрения в структуру графита, что напрямую приводит к снижению емкости.^[ ¹⁴⁵ ^]

В нескольких вычислительных исследованиях изучалось влияние пористости и размера частиц на производительность и износ литий-ионных аккумуляторов. Рёдер и его коллеги представили влияние PSD (с использованием распределения Вейбулла) на емкость электрода. Их численные расчеты, также подтвержденные экспериментальной работой, показали уменьшение емкости электрода с увеличением среднего радиуса. Более высокое внутреннее сопротивление, вызванное более длинными путями диффузии в более крупных частицах, может объяснить полученные результаты, особенно для высоких концентраций углерода.^[ ¹⁴⁶ ^] Таким образом, в любом случае средний размер частиц должен удовлетворять условию, заданному в уравнении (18).

Кроме того, во время цикла частицы могут треснуть из-за процессов разложения (например, в случае Si), что приведет к уменьшению размера частиц наряду с электрическим отключением частиц. Следовательно, хотя путь диффузии укорачивается из-за уменьшения среднего размера частиц, характеристики электрода значительно снижаются, особенно при высоких скоростях разряда, из-за отсоединения активного материала.^[ ¹⁴⁶ ^]

Пористость частиц

Высокие значения сопротивления диффузии наряду с низкой емкостью — лишь некоторые из трудностей, вызванных большими расстояниями диффузии ионов Li ⁺ в частицах графита. Одним из существующих решений для большой длины диффузии является производство пористого графитового активного материала, который обеспечивает высокую скорость зарядки.

Процесс травления с использованием 1 моль раствора гидроксида калия ^-1 с последующей сушкой при 80 ° C и отжигом при 800 ° C в газообразном азоте в течение двух часов привел к образованию пор нанометрового размера.^[ ¹⁴⁷ ^] Удельная емкость, полученная с помощью травленого графита, была выше, чем у исходного материала, в частности, для высоких плотностей тока. ^[ ¹⁴⁷ ^] Было также доказано, что процесс паровой газификации с никелевым катализатором приводит к образованию пористой графитовой структуры. ^[ ¹⁴⁸ ^] Синтезированный активный материал продемонстрировал более длительный срок службы при циклических нагрузках при высоких скоростях зарядки (5 ° C) в дополнение к более высокой обратимой емкости (при 35 мА g ^-1).^[ ¹⁴⁸ ^]

3.1.2 Ограничение быстрой зарядки на уровне электрода

Потребность в высоких скоростях и увеличенной плотности энергии побудила исследователей разработать различные составы анодных электродов и микроструктуры для решения существующих проблем. Хотя изучение самого материала привело к значительному улучшению общих характеристик, нельзя пренебрегать инженерным подходом. Контроль толщины электрода, увеличение пористости электрода, уменьшение его извилистости и уменьшение содержания неактивных добавок (таких как связующее и проводящий углерод) уже дали многообещающие результаты, даже при использовании хорошо известных анодных материалов, таких как графит.

Влияние микроструктуры электрода: извилистость анода

Процесс изготовления анода начинается с приготовления многокомпонентной суспензии. Позже смесь проходит процессы литья и каландрирования, создавая извилистые пути диффузии в пористом слое активного материала, по которому транспортируются носители заряда. Извилистость можно определить как длину пути переноса ионов из-за пористой микроструктуры, существующей в электроде.^[ ^{16, 149} ^] Таким образом, прямой ионный путь ( Рисунок 6a) имеет значение извилистости τ = 1. В нескольких отчетах коррелировали пористость и извилистость электрода как расчетами, так и экспериментальной работой для достижения оптимизация параметров электродной структуры. ^[ ¹⁸ ^] Кроме того, было обнаружено, что исследования импеданса позволяют количественно оценить извилистость электродов, что позволяет получить значимые экспериментальные результаты, подтверждающие численные расчеты.^[ ^{16, 17} ^] Хотя извилистость и тесно связана с пористостью, она описывает эффективные ионные пути, тогда как пористость описывает долю пустот. Следовательно, высокопористые электроды не обязательно имеют низкие значения извилистости, например, в случае высокой доли тупиковых пор, как показано на рисунке 6b.

а) Эффективные ионные пути и б) тупиковые поры наряду с неэффективными путями, что приводит к повышенной извилистости.

При использовании толстых высоконагруженных электродов высокие скорости ограничиваются путями диффузии внутри микроструктуры электрода. ^[ ^{19, 150-153} ^] Высокие значения извилистости являются существенным ограничением, которое напрямую влияет на способность батареи поддерживать высокую частоту циклирования наряду с более высокой плотностью мощности. Уменьшение длины пути иона в электродах в конечном итоге приведет к более быстрой и эффективной диффузии (уменьшению параметра β), увеличению предельной плотности тока j _lim, что напрямую влияет на перенапряжение электролита на анодной стороне ΔφELa, как подробно описано в Разделе 2.2.1. Низкие скорости миграции, связанные с высокими значениями извилистости, могут привести к значительной омической и концентрационной поляризации, что в конечном итоге не позволяет использовать весь доступный активный материал. В конце концов, перенапряжение для переноса ионов из-за медленной электродной кинетики анода может привести к снижению емкости и осаждению лития на поверхности электрода рядом с сепаратором. ^[ ^{154, 155} ^]

Различные исследования сосредоточены на улучшении транспортных ограничений за счет использования трехмерных архитектур электродов, в которых контролируемая форма и ориентация электродных частиц приводят к предпочтительным траекториям с низкой извилистостью для ионов Li ⁺.Крайне важно сравнивать структурированные и неструктурированные электроды с одинаковыми нагрузками, чтобы правильно оценить эффект извилистости. Исследования, проведенные с использованием мезопористой микроструктуры анатаза, представляющей однородные и соединенные поры, привели к улучшенным характеристикам по сравнению с оптимальным результатом, ранее сообщенным для наночастиц анатаза. ^[ ¹⁵⁶ ^] Кроме того, расчеты, выполненные для магнитно ориентированных чешуек графита (см. Рис. 6а), показали уменьшение извилистости вне плоскости почти в четыре раза.^[ ¹⁵⁷ ^] Кроме того, испытание на способность к скорости показало, что удельный заряд в три раза выше, более определенное плато потенциала и гораздо меньшее перенапряжение при использовании выровненных чешуек графита.

Процесс совместной экструзии с последующим методом спекания, приводящий к контролируемой извилистости при сохранении пористости и толщины электрода, был ранее описан Bae и соавторами. ^[ ¹⁵⁸ ^] Альтернативные подходы, такие как лазерное формирование рисунка, позволяют манипулировать структурой электрода после изготовления, создавая массив вертикальных каналов, служащих линейными путями диффузии.^[ ^{159, 160} ^]

Пористость анода

Пористость анода имеет решающее значение для надлежащей работы электрода, поскольку на проникновение электролита в объем электрода напрямую влияют пустоты, имеющиеся между частицами активного материала. Контроль пористости во время изготовления электродов — это компромисс между электронной и ионной проводимостью. ^[ ¹⁶¹ ^] Хотя более высокая пористость благоприятствует ионной проводимости, она также снижает поверхностную емкость при той же толщине анодного покрытия.Аноды с более высокой пористостью и той же площадью поверхности приводят к более толстому слою активного материала, что приводит к более низкой плотности энергии на уровне элементов. Например, Colclasure et al. показали, что полная объемная плотность энергии ячейки, достигнутая для электрода 4 мАч см ^-2 с пористостью 40%, меньше, чем для анода 3 мАч см ^-2 с пористостью 30%. ^[ ¹⁹ ^] Следовательно, увеличение пористости до высоких уровней не является эффективной стратегией для улучшения возможности быстрой зарядки.

Продолжающийся рост слоев SEI на поверхности анода ^[ ¹⁶² ^] — это хорошо известный механизм старения, приводящий к закупорке пор электродов ^[ ¹⁶³ ^] и, следовательно, к снижению пористости во время срок службы батареи. Модель микрокинетического литий-ионного аккумулятора предсказала характеристики старения в результате постоянного закупоривания пор электродов из-за образования SEI (см. , рис. 7).^[ ¹⁶⁴ ^] Значительное перенапряжение электролита возникает после ≈3000 циклов, что делает возможным осаждение металлического лития. ^[ ¹⁶⁴ ^] Положительная обратная связь, вызванная осаждением металлического лития и уменьшением пористости, ускоряет процесс старения и может привести к внезапному падению емкости элемента. ^[ ¹⁶⁴ ^]

Иллюстрация роста SEI и закупоривания пор во время цикла, вызывающего поляризацию и, следовательно, способствующего осаждению металлического Li.

В теоретических и экспериментальных исследованиях ранее обсуждалась оптимизация пористости электродов в зависимости от химического состава электродов. Чжэн и его коллеги представили связь между неактивными компонентами электрода и его пористостью, в результате чего была получена оптимальная массовая доля ( w ) 8% инертного материала, при этом электрод был доведен до пористости не менее 30%. ^[ ²⁰ ^] Та же группа также сообщила об оптимальной производительности при использовании комбинации PVDF ( w = 8%) с ацетиленовой сажей ( w = 7%) при одновременном регулировании электродов на (30– 40)% пористости.^[ ²¹ ^] Другое исследование показало снижение емкости первого и второго цикла наряду с более высокой необратимой потерей емкости при увеличении плотности графитового анода с 0,9 г / см 904 · 10 −3 (где были получены оптимальные результаты) до 1,38 г. см ⁻³. ^[ ¹⁶⁵ ^] Следовательно, при выборе пористости электрода следует учитывать легкое проникновение ионов Li ⁺ наряду с содержанием неактивного материала и применяемыми скоростями.

Толщина анодного покрытия

Эффективный способ увеличения способности к быстрой зарядке, который также применяется в современных коммерческих элементах ^[ ^{166, 167} ^] представляют собой тонкие анодные покрытия. ^[ ^{19, 138} ^] Однако в случае малой толщины покрытия соотношение активного и неактивного материала является неблагоприятным с точки зрения удельной энергии и низкой плотности энергии, что приводит к увеличению затрат.^[ ¹³ ^]

Одним из эффективных методов увеличения объемного отношения активных и неактивных материалов является увеличение толщины электрода. ^[ ¹⁶⁶ ^] В промышленных ячейках толщина одностороннего покрытия в настоящее время составляет до ≈100 мкм. ^[ ¹⁶⁶ ^] Однако различные исследования пришли к гораздо более высоким значениям. Численные модели были созданы для изучения взаимосвязи между толщиной и применяемой скоростью заряда.Преимущества толстых электродов в отношении плотности энергии были скомпрометированы из-за внутренней поляризации ячейки и низкого использования активного материала, что привело к критической толщине. ^[ ^{152, 168} ^]

Sivakkumar et al. изучили поведение полуэлементов Li / графита при высоких плотностях тока (до 60 ° C) при использовании графитовых анодов разной толщины ((12–100) мкм). Покрытия более тонких электродов показали превосходные характеристики при применении скорости интеркаляции C / 10 наряду с различными токами деинтеркаляции (до 60 ° C).Когда такая же скорость, 20 ° C, использовалась для процессов интеркаляции и деинтеркаляции, покрытие толщиной 100 мкм показало резкое падение, приводящее к сохранению только 2% гравиметрической способности деинтеркаляции. ^[ ¹³⁸ ^]

Gallagher и его коллеги представили корреляцию между нагрузкой на электрод и различными параметрами, такими как плотность тока, перенос электролита и общая производительность элемента, используя численные расчеты и экспериментальные результаты.^[ ¹⁵¹ ^] Анализ показал значительное снижение использования производственных мощностей из-за истощения запасов соли. С другой стороны, когда были выбраны подходящие плотности тока, которые позволяют получить полный доступ к имеющейся емкости, избегая при этом осаждения лития, стабильное циклирование было достигнуто. ^[ ¹⁵¹ ^]

Влияние анодного потенциала

Неблагоприятное осаждение металлического лития на аноде становится термодинамически возможным, если потенциал анода становится ниже 0 В по сравнению с Li ⁺ / Li, ^[ ^{103, 169-171} ^], что соответствует перенапряжению (0.065–0,2) В в случае графита. ^[ ¹⁷¹ ^] Это условие с большей вероятностью будет выполнено перед поверхностью анода (рядом с сепаратором) из-за более высокой активности Li ⁺ ^[ ¹⁰⁵ ^] и менее вероятно вблизи токоприемник из-за обеднения ионами Li ⁺. ^[ ¹⁵³ ^] Для карманных ячеек осаждение металлического Li на поверхности анода приводит к измеримым изменениям толщины. ^[ ¹⁷² ^] Моделирование с учетом микроструктуры анода показывает, что сначала выполняется условие осаждения лития на поверхности анода.^[ ¹⁷⁰ ^] В соответствии с этим анализ вскрытия после цикла показал, что металлический литий в основном осаждается на поверхности анода. ^[ ^173-175 ^] На потенциал анода и, следовательно, на тенденцию осаждения металлического лития влияют добавки электролита, ^[ ¹⁷⁶ ^] активные материалы анода, ^[ ¹⁷⁷ ^{] ^{толщина анодного покрытия, ^[ ³⁸ ^] рабочие параметры, такие как температура, C-скорость и SOC ^[ ^{38, 103-105, 177} ^], а также соотношение площадей между анодом и катодом (отношение N / P).^[ ^{19, 178–181} ^]}}

Соотношение N / P обычно находится в диапазоне от 1,1 до 1,2. ^[ ^{19, 178-182} ^] Отношение N / P <1 приводит к осаждению металлического Li, поскольку поверхностная емкость катода превышает емкость анода. Мао и др. описали отношение N / P как функцию скорости заряда графита / LiNi _0,8 Co _0,1 Mn _0,1 O ₂ (NCM811) ячеек пакета.^[ ³⁷ ^] В качестве примера авторы нашли для своих электродов оптимальные отношения N / P 1,15, 1,00 и 0,5 для C / 10, 3C и 4C соответственно. ^[ ³⁷ ^]

Анодный потенциал также связан со свойствами на уровне материала. Например, более крупные частицы и более высокие барьеры для миграции лития в активный материал и для диффузии в твердом состоянии внутри активного материала показывают более высокую тенденцию осаждения металлического лития из-за более сильных поляризационных эффектов.Напротив, высокие анодные потенциалы, как в случае материалов LTO, позволяют избежать осаждения металлического лития, уменьшая при этом напряжение элемента и, следовательно, удельную энергию и плотность энергии на уровне элемента.

Путем изготовления анодов с различным соотношением графита и твердого углерода ((0–100)% твердого углерода) Chen et al. обнаружили значительное улучшение сохранения емкости после 500 циклов с 4 ° C и 6 ° C для 50% графита / твердого углерода. ^[ ¹⁸³ ^] Авторы использовали промышленно значимые поверхностные плотности (3 мА · ч · см 904 · 10 −2 ) и полные ячейки многослойного мешка.Улучшение было приписано повышенной однородности реакции внутри анода и уменьшению образования Li-покрытия.

В особом случае LMA металлический литий наносится непосредственно на металлический литий или подходящий токоприемник. Здесь литиевое покрытие больше не проблема, а желательная особенность. В сочетании с SE, устойчивыми к металлическому литию, это открывает возможность SSB с возможностью быстрой зарядки. Однако плохой контакт между двумя твердыми фазами по-прежнему является проблемой, среди прочего, что будет более подробно описано в Разделе 5.2.2. Наряду с вышеупомянутой ограниченной диффузией вакансий, ведущей к распространению дендритов, это создает серьезные проблемы для быстрой зарядки LMA. ^[ ⁹⁰ ^]

3.1.3 Разрушение анода, вызванное быстрой зарядкой

Основными режимами разложения, связанными с быстрой зарядкой, являются: i) осаждение Li на аноде и последующая реакция с электролитом, а также образование «мертвого Li», ii) повышенная скорость реакции в результате нагрева элемента из-за протекания тока, и iii) трещины частиц.

В литературе механизм осаждения металлического лития в основном исследуется для графитовых анодов, ^[ ^{102, 105, 172-175, 177, 184, 185} ^], хотя он также изучается в композитных анодах Si / C. ^[ ¹⁸⁶ ^] Явление осаждения металлического лития на анодах очень важно, поскольку оно может снизить безопасность из-за роста дендритов ^[ ¹⁸⁷ ^] и экзотермических реакций.^[ ^{175, 188} ^] На графитовых анодах осаждение металлического лития предпочтительно во время зарядки при низких температурах, ^[ ^{38, 102, 103, 185} ^] Высокая скорость зарядки при зарядке, ^[ ^{103, 185} ^] и высокие SOC, ^[ ¹⁰³ ^], а также их комбинация. ^[ ^{104, 185} ^] Этим эффектам можно противодействовать, избегая отрицательных анодных потенциалов, например, с помощью оптимизированных протоколов зарядки ^[ ^103-105 ^] или путем внутреннего нагрева элементов во время зарядки.^[ ¹⁸⁹ ^]

Кроме того, нагрев элемента из-за протекания тока во время зарядки может иметь значительное влияние на потенциал анода. Типпманн и др. путем моделирования с использованием связанной тепловой модели и без нее (то есть с нагревом за счет зарядного тока и без него) было показано, что потенциал анода смещен в сторону более высоких значений. ^[ ¹⁰³ ^] Следовательно, более крупные элементы, которые обычно демонстрируют более сильный нагрев из-за протекания тока, ^[ ^{166, 182} ^], вероятно, будут демонстрировать более низкую тенденцию к осаждению металлического лития по сравнению с меньшими клетки.

В случае быстрой зарядки при высоких температурах окружающей среды или сильного нагрева элементов из-за высоких зарядных токов вступают в действие различные механизмы старения. Известно, что высокие температуры подавляют осаждение лития; однако рост SEI благоприятен при повышенных температурах. ^[ ¹⁶² ^]

Графитовая слоистая структура (расстояние между слоями 0,335 нм ^[ ¹³⁷ ^]) обеспечивает интеркаляцию Li ⁺.Одновременно может происходить соинтеркаляция растворителя, особенно при высоких скоростях зарядки, вызывая объемное расширение и расслоение (≈10%) с последующим разрушением структуры графита. ^[ ¹⁹⁰ ^] При применении высоких скоростей зарядки требуется быстрое интеркалирование Li ⁺. Из-за существующих ограничений переноса заряда может быть создан большой градиент концентрации, что приведет к неоднородному распределению напряжений между частицами графита. Могут возникнуть трещины в материале и микроструктуре электрода, что приведет к изоляции частиц графита и даже отсоединению активного материала от токосъемника.Перестройка решетки графита может вызвать дальнейшую механическую деградацию и дефекты во время процесса интеркаляции. ^[ ⁵⁹ ^]

Когда в качестве отрицательных электродов используются основные материалы из сплава металла, может быть получено значительное объемное расширение. Winter и соавторы показали, что значительных изменений объема можно предотвратить, сохраняя небольшой размер частиц материала-хозяина ((10-20) нм для Sn ₂ Fe и SnFe ₃ C интерметаллических фаз, например ^[ ¹⁹¹ ^]).

Как выбрать микросхему управления зарядкой литий-ионной батареи | Статья

СТАТЬЯ

Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылается раз в месяц

Мы ценим вашу конфиденциальность

Джон Б. Гуденаф, которого считают отцом литий-ионных (Li-ion) батарей, стал старейшим лауреатом Нобелевской премии, когда в 2019 году ему была присуждена Нобелевская премия по химии за свою новаторскую работу. В настоящее время литий-ионные батареи используются большинством потребителей во всех сферах жизни, поскольку они делают электронные устройства легкими и долговечными.Например, в большинстве мобильных телефонов используется литий-ионный аккумулятор для более длительного времени работы, портативности и удобной зарядки.

Для максимального использования важно эффективно заряжать литий-ионные аккумуляторы.

Как заряжать литий-ионные батареи

Сначала давайте проанализируем процесс зарядки литий-ионного аккумулятора. Процесс зарядки можно разделить на четыре различных этапа: постоянный заряд, предварительная зарядка, заряд постоянным током и заряд постоянным напряжением. На рис. 1 показана кривая зарядки типичного литий-ионного аккумулятора.

Рисунок 1: Кривая заряда литий-ионной батареи

Это кажется простым, но есть много параметров, которые следует учитывать при выборе решения для зарядки аккумулятора. На рис. 2 показаны четыре основных момента при выборе решения.

Рисунок 2: Конструкция зарядного устройства — основные соображения

Эти соображения более подробно описаны ниже:

Топология

Разработчики системы зарядного устройства должны выбрать топологию на основе диапазона входного напряжения, конфигурации батарей, зарядных токов и других приоритетов на уровне системы (см. Рисунок 3) .

Рисунок 3: Топологии зарядного устройства

Например, большинство портативных устройств заряжаются от порта USB. Есть два основных типа USB:

USB Type-A: обычно 5 В при максимальном 1,5 А, этот тип USB может поддерживать быструю зарядку (среди других стандартов) до 12 В
USB Type-C: 5 В, максимум 3 А. Если поддерживается USB-PD, его можно увеличить до 20 В при 5A

Если устройство заряжается через порт USB, оно всегда должно поддерживать работу 5 В.Например, для последовательно соединенных батарей (максимальное напряжение VBATT ≥ 8,4 В) используйте топологию повышающего или понижающего напряжения. Если устройство не заряжается от USB-порта, рекомендуется использовать понижающую топологию, поскольку входное напряжение всегда превышает напряжение аккумулятора.

Цепи управления

Основная проблема для ИС управления батареями состоит в том, что они имеют несколько контуров управления. Они не только должны управлять входным напряжением и током, они также должны управлять мощностью системы, током и напряжением зарядки аккумулятора, температурой аккумулятора и другими параметрами (см. Рисунок 4) .Например, системе часто приходится регулировать ток зарядки аккумулятора в соответствии с температурой аккумулятора.

Рисунок 4: Различные контуры управления в зарядном устройстве IC

Управление трактом питания

Контур управления траекторией питания динамически регулирует ток заряда батареи в зависимости от мощности входного источника тока и требований к току нагрузки системы. Это гарантирует, что система получит требуемый ток при использовании избыточного заряда для зарядки аккумулятора.

Рисунок 5: Архитектура системы зарядного устройства батареи

В зависимости от характеристик зарядного устройства существует три типичных архитектуры.

Первая архитектура подключает батарею напрямую к системному источнику питания и требует, чтобы напряжение батареи достигло минимального напряжения системы для работы.

Второй — сквозной подход, в котором используются внешние переключатели для управления зарядкой батареи и системными путями.

Третья архитектура — это управление трактом питания NVDC, который представляет собой общий подход, имеющий следующие преимущества по сравнению с двумя предыдущими архитектурами:

Система может запускаться мгновенно даже при низком напряжении батареи
Напряжение системы точно соответствует напряжению батареи, чтобы снизить напряжение компонентов системы
При ограничении входной мощности аккумулятор может дополнять систему
Система может быть отключена от аккумулятора для поддержки транспортного режима

На рисунке 6 показана кривая зарядки зарядного устройства NVDC.

Рисунок 6: Кривая зарядки Li-Ion с функциями NVDC

Когда напряжение батареи относительно низкое, напряжение системы регулируется в самой низкой рабочей точке (VSYS_REG_MIN на рисунке 6). Когда напряжение батареи приближается к VSYS_REG_MIN, напряжение батареи и системы близко отслеживает друг друга. Поэтому, независимо от состояния аккумулятора, напряжение в системе всегда поддерживается в узком диапазоне. На рисунке 7 показаны графики реального масштаба.

Рисунок 7: Типичная кривая зарядки (рабочие условия: V _IN = 16 В, V _BATT, линейное изменение с 0 В, ICHG = 1.84A, I _SYS = 1A)

Обратный ход

Операции зарядного устройства, описанные выше, использовали входной источник для зарядки аккумулятора или питания системы. Также возможно обеспечить работу в обратном направлении, например, функцию USB On-the-Go (OTG). Зарядное устройство с функцией USB OTG позволяет внутренней батарее устройства обеспечивать питание устройств через входной порт устройства.

MP2731 ИС для зарядки аккумулятора

Если вашему приложению требуется управление трактом питания NVDC и функция OTG, микросхема зарядного устройства MP2731 может идеально удовлетворить ваши потребности (см. Рисунок 8) .

Рисунок 8: Схема и основные характеристики MP2731

MP2731 — это полностью интегрированное зарядное устройство, которое поддерживает эти режимы и обеспечивает высокую эффективность, а также впечатляющие тепловые характеристики .

Рисунок 9: Высокая эффективность и тепловые характеристики

Поскольку литий-ионные батареи продолжают использоваться в современных приборах и системах, жизненно важно постоянно оценивать, как сделать их более эффективными и рентабельными. Имея на выбор множество архитектур и зарядных устройств, MPS может оптимизировать процесс с помощью таких продуктов, как MP2731.

_________________________

Вам это показалось интересным? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылайте их раз в месяц!

Получить техническую поддержку

Советы по зарядке литий-ионных аккумуляторов

| 5 Run-time Killers

Мне нравится проверять пределы возможностей инструментов — а это означает понимать, на сколько у меня хватит батарей. Некоторые производители указывают один год, а другие — три, поэтому вот несколько советов по зарядке литий-ионных аккумуляторов, которые помогут поддерживать ваши батареи в наилучшей возможной форме.Мы говорим об обслуживании и хранении литий-ионных аккумуляторов, а также о том, чего ожидать при регулярном использовании их с электроинструментами. В частности, мы надеемся помочь вам избежать вещей, которые могут повредить ваши аккумуляторные блоки, чтобы вы могли оптимизировать срок службы литий-ионных аккумуляторов для вас.

Аккумуляторные электроинструменты прошли долгий путь с момента своего первого появления. Они более мощные, работают дольше, а некоторые используют проводные инструменты за свои деньги. Технологии улучшили сам беспроводной инструмент, и, пожалуй, наиболее очевидным явлением стали литий-ионные батареи, которые питают их.За удобство использования беспроводных устройств всегда приходится платить, поэтому защита инвестиций, которые вы или ваш бизнес вкладываете в свои инструменты, очень важна. Это включает в себя уверенность в том, что вы используете правильные методы зарядки литий-ионных аккумуляторов. В этой связи давайте рассмотрим 5 факторов, которые ухудшают производительность литий-ионных аккумуляторов.

Советы по зарядке литий-ионных аккумуляторов: 5 основных факторов, влияющих на время работы, мощность и срок службы

1. Управление нагревом

Тепло — убийца номер один для аккумуляторов и самый большой совет, который мы можем дать вам в отношении зарядки Литий-ионные аккумуляторные батареи.Тепло выделяется, когда химические вещества внутри аккумуляторного элемента заряжаются или разряжаются. Когда реакции стабилизируются, упаковка остывает. Самые высокие температуры образуются при агрессивном разряде более мощных инструментов. Это не линейная кривая: больше мощности = меньше времени работы. Батарея емкостью 4,0 ампер-часа может достичь 99% своего потенциала работы на рабочем свете, 95% на дрели и только 90% на перфораторе. Это просто результат накопления тепла.

2. Избегайте экстремального холода

С другой стороны, недостаток тепла также может отрицательно сказаться на времени работы аккумулятора.Следующий из наших советов по зарядке литий-ионных аккумуляторов — по возможности избегать сильных холода. Пользователи, работающие в холодном климате, обычно не получают того времени работы или мощности, которое имеют их собратья в теплую погоду. Ознакомьтесь с нашим испытанием на 12-вольтовый ударный драйвер, где мы провели тест в холодную погоду. Драйверы, которые мы тестировали, были ограничены 60% — 80% их нормальной скорости после длительного воздействия температур -10 градусов.

3. Управление вибрацией

Если вы сломаете аккумуляторную батарею для беспроводного инструмента, вы обнаружите внутри нечто, похожее на кучу негабаритных батареек AA.Это элементы батареи, которые питают батарею. В основном они состоят из литий-ионного покрытия, катода и анода. Вибрация этих элементов отрицательно сказывается на сроке службы аккумулятора.

При использовании действительно агрессивных инструментов, таких как сабельные пилы и перфораторы, возникает сильная вибрация, и срок службы батареи у этих инструментов имеет тенденцию сокращаться. Один из наших советов по зарядке литий-ионных аккумуляторов включает в себя замену аккумуляторов в этих инструментах, чтобы одни и те же блоки не выдерживали всех злоупотреблений.

4. Контролируемое воздействие влаги

Все мы знаем, что вода и электричество несовместимы. Это верно и для батарей. Хотя большинство батарей могут выдерживать некоторую влажность, прямая влажность может быть серьезной проблемой. Оказавшись внутри упаковки, батареи, изготовленные из материалов плохого качества, могут легко и быстро подвергнуться коррозии, что сделает вашу батарею бесполезной в течение нескольких дней. Однако даже самые лучшие батареи не могут вечно выдерживать воду.

В некоторых случаях погружение некоторых пакетов в воду может быть опасным.Однако с большинством инструментов можно провести немного времени под дождем. Другие имеют степень защиты IP56 (или аналогичную) для еще большей водонепроницаемости.

5. Последний совет по зарядке литий-ионных аккумуляторов — следите за глубиной разряда

Хотя литий-ионные аккумуляторы не имеют «аккумуляторной памяти», как их предшественники, уровень разряда действительно влияет на срок службы. В исследовании, опубликованном Cadex Electronics, говорится, что срок службы типичной литий-ионной батареи увеличился бы на 50%, если бы она была заряжена после 50% -ной разрядки вместо полной разрядки.Зарядка только после 25% разряда привела к увеличению срока службы на 67% по сравнению с полной разрядкой.

В рамках обслуживания литий-ионной батареи обязательно следуйте этим практическим советам по зарядке литий-ионной батареи, чтобы продлить срок службы ваших инвестиций.

Оставьте нам комментарий на Facebook, Twitter или Instagram!

* Примечание: это исследование проводилось на батареях портативных компьютеров. Хотя и ноутбуки, и инструменты работают на одной и той же технологии, сборка отличается.Я бы не ожидал, что срок службы точно отражает результаты исследования ноутбука, но он показывает, как изменение уровня разряда литий-ионной батареи может повлиять на срок службы батареи .

Как правильно заряжать аккумуляторы 18650?

Какими токами заряжать Li-ion?

Немного о литий-ионных батареях

Описание батареи

Как заряжать АКБ 18650

Аккумуляторы 18650 с защитой

Зарядка – 5 нюансов

Шаг 3: Не перезаряжайте аккумулятор (свыше 4,2В) и не давайте ему уйти в глубокий разряд (ниже 4,0В)

Как расшифровывается маркировка

Как сделать зарядку для литий-ионных аккумуляторов самостоятельно

Способ №1

Способ №2

Где применяются батарейки 18650

Шаг 5: Уменьшите разрядный ток (Амперы)

Как определить плюс и минус

3 преимущества батареи

Шаг 7: Немного о химическом составе аккумуляторов

Как правильно выбрать для себя батарейку 18650

Схемы соединения аккумуляторов

Как проверить емкость АКБ

Как заряжать и каким током

Как восстановить аккумулятор 18650

Нужно ли заряжать литиевые аккумуляторы. Как правильно зарядить литий-ионный аккумулятор: инструкция по эксплуатации

Правила зарядки li-ion аккумуляторов

Каким током заряжать li-ion аккумуляторы?

Правило 1. Не нужно полностью разряжать аккумулятор

Правило 2. Полную разрядку все же необходимо предпринимать раз в три месяца

Правило 3. Неиспользуемый аккумулятор необходимо хранить с небольшим количеством заряда

Правило 4. Зарядку необходимо производить только оригинальными устройствами

Правило 5. Перегрев губителен для Li-Ion аккумуляторов

Правило 6. Зарядка батарей при помощи «лягушки»

Несколько простых правил для вашего аккумулятора

Теперь обо всем по порядку

Почему аккумуляторы хранят заряженными?

Сколько аккумуляторы держат заряд?

Особенности правильной зарядки

Правило 1. Не нужно полностью разряжать аккумулятор

Правило 2. Полную разрядку все же необходимо предпринимать раз в три месяца

Правило 3. Неиспользуемый аккумулятор необходимо хранить с небольшим количеством заряда

Правило 4. Зарядку необходимо производить только оригинальными устройствами

Правило 5. Перегрев губителен для Li-Ion аккумуляторов

Правило 6. Зарядка батарей при помощи «лягушки»

Шаг 1: Циклы полного разряда

Шаг 2: Оптимизируйте температуру

Шаг 3: Не перезаряжайте аккумулятор (свыше 4,2В) и не давайте ему уйти в глубокий разряд (ниже 4,0В)

Шаг 4: Уменьшите зарядный ток (Амперы)

Шаг 5: Уменьшите разрядный ток (Амперы)

Шаг 6: Увеличьте предельное напряжение

Шаг 7: Немного о химическом составе аккумуляторов

Эксплуатация и хранение литий-ионных аккумуляторов

Почему производители смартфонов не рассказывают о правилах подзарядки

Режимы зарядки Li-ion АКБ — статьи об электротранспорте

советы. Как заряжать Li-ion аккумулятор шуруповёрта и другие важные правила его эксплуатации

Общая характеристика

Особенности

Защита аккумулятора

Особенности зарядки

Проведение зарядки

Параметры

Разновидности зарядных устройств

Самодельный прибор

Как можно зарядить аккумулятор?

Такие батареи используются в ваших телефонах, планшетах, ноутбуках

Зачастую своим исполнением как обычные пальчиковые батарейки. Напряжение питания одного элемента — 1.

Pb (свинцово-кислотный) аккумулятор

AGM аккумулятор

Немного о литий-ионных батареях

Как заряжать АКБ 18650

Какое устройство следует использовать

Как сделать зарядку для литий-ионных аккумуляторов самостоятельно

Способ №1

Способ №2

АКБ с протекцией

Зарядка лития

Как определить емкость аккумуляторной батареи 18650?

Способы зарядки литий-ионных аккумуляторов

Работа и конструкция литий-ионного аккумулятора

Рекомендации по зарядке литий-ионных аккумуляторов

Капельная зарядка (предварительная зарядка)

Полная стоимость