Каким током заряжать Li-Ion аккумулятор?

Рекомендуемый ток заряда литий-ионного аккумулятора напрямую зависит от его емкости и особенностей модели. Превышать рекомендованные токи заряда не рекомендуется, чтобы не сократить срок службы АКБ. Значение тока разряда (параметр С) примерно соответствует величине емкости аккумулятора или аккумуляторной сборки.

Процесс зарядки протекает в 2 этапа:

1. При неизменном токе (его значение выбирается из промежутка 0,2С–1С с учетом рекомендаций производителя АКБ) до значения напряжения 4,1–4,2 В.
2. При неизменном напряжении до тех пор, когда напряжение достигнет уровня напряжения отсечки, а ток заряда снизится до 3% от исходного значения.

Зарядное устройство литий-ионных АКБ – это источник постоянного напряжения 5 В. Его необходимо подбирать, так, чтобы он отдавал ток, приблизительно соответствующий 0,5–1 емкости аккумуляторной батареи.

Каким током нужно заряжать литиевые аккумуляторы?

В качестве примера определим, каким током можно заряжать Li-Ion аккумулятор 48 В, 10 А*ч, если согласно требованиям производителя ток заряда должен быть 0,5С, а ток разряда 3С. Отталкиваясь от емкости 10 А*ч, выбираем зарядное устройство не более 5 А (продолжительной силы тока заряда). При выборе контроллера (потребителя) также учитываем значение емкости и выясняем, что ток разряда должен быть не более 30 А (продолжительной силы тока разряда).

Аналогично рассчитаем, каким током заряжать литий ионные аккумуляторы 48 В, 20 А*ч. Поскольку С≈20, выбираем контроллер (потребитель) не более 60 А (3С) продолжительной силы тока разряда и зарядное устройство не более 10 А (0,5С) продолжительной силы тока заряда. Т.е. всегда руководствуемся значением емкости и рекомендациями производителя по выбору значения тока заряда (из диапазона 0,2С–1С).

О том, как правильно зарядить Li-Ion аккумулятор в первый раз, читайте в этом материале.

Каким током заряжать li ion аккумулятор 18650 правильно?

Аккумуляторы

22.06.2017

Каким током заряжать li ion аккумулятор 18650? Как правильно эксплуатировать такую батарею. Чего литий-ионные источники тока бояться и как такой батарейке продлить срок службы? Подобные вопросы могут возникать в самых разных отраслях электроники.

И если вы решили собственноручно собрать ваш первый фонарик или электронную сигарету, то вам обязательно нужно ознакомиться с правилами работы с подобными источниками тока.

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.

Оригинальные зарядные устройства

Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов довольно похоже на зарядное для свинцово-кислотных батарей. Разница состоит лишь в том, что у литий-ионного аккумулятора очень высоки напряжения на каждой банке и более жесткие требования допусков по напряжению.

Банкой такой аккумулятор называют из-за внешней схожести с алюминиевыми банками из-под напитков. Самым распространенным элементом питания подобной формы является 18650. Такое обозначение аккумулятор получил благодаря своим размерам: 18 миллиметров диаметра и 65 миллиметров в высоту.

Если для свинцово-кислотных аккумуляторов допустимы некоторые неточности в указании граничных напряжений во время зарядки, с литий-ионными элементами все обстоит куда конкретнее. В процессе зарядки, когда напряжение увеличивается до 4.2 Вольта, подача напряжения на элемент должна прекратиться. Допустимая погрешность всего 0.05 Вольт.

Китайские зарядки, которые можно встретить на рынке, могут рассчитываться на элементы питания на разных материалах. Li-ion, без ущерба для его работоспособности, можно заряжать током 0.8 А. В этом случае нужно очень внимательно контролировать напряжение на банке. Желательно не допускать величины выше 4.2 Вольт. Если в сборке с батареей будет иметься контроллер, то переживать ни о чем не стоит, контроллер все сделает за вас.

Самым идеальным зарядником для литий-ионных батарей будет стабилизатор напряжения и ограничительно тока в начале заряда.

Литий заряжать нужно стабильным напряжением и ограничением тока в начале заряда.

Это важно. Зарядку можно считать оконченной, если при стабильном напряжении заряда 4.2 Вольт, ток отсутствует, или имеет очень маленькую величину, в районе 5-7 мА.

Самодельное зарядное

Чтобы заряжать 18650 можно купив универсальное зарядное устройство, и не мучиться вопросом, как проверить мультиметром необходимые параметры. Но такое приобретение вылетит вам в копеечку.

Цена на такое устройство будет варьироваться в районе 45 долларов США. А можно все-таки потратить 2-3 часа и собрать зарядное устройство своими руками. Причем это зарядное будет дешевым, надежным и будет автоматически отключать ваш аккумулятор.

Детали, которые сегодня мы будем использовать для создания нашего зарядного устройства, есть у каждого радиолюбителя. Если под рукой не оказалось радиолюбителя с нужными деталями, то на радиорынке вы сможете купить все детали не больше чем за 2-4 доллара. Схема, которая собрана правильно и аккуратно смонтирована, начинает работу сразу же и не нуждается в каких-либо дополнительных отладках.

Электрическая схема заряда аккумулятора 18650.

В довесок ко всему, при установке стабилизатора на подходящий радиатор, вы сможете спокойно ставить заряжаться свои аккумуляторы без страха того, что зарядка перегреется и загорится. Чего совершенно нельзя сказать о китайских зарядных устройствах.

Схема работает довольно просто. Сперва, аккумулятор нужно зарядить постоянным током, который определяется сопротивлением резистора R4. После того, как аккумулятор будет иметь напряжение 4.2 Вольта, начинается зарядка постоянным напряжением. Когда ток зарядки снизится до очень маленьких значений, светодиод в схеме перестанет гореть.

Токи, которыми рекомендуют заряжать литий-ионные аккумуляторы, не должны превышать 10% от емкости аккумулятора. Это позволить увеличить срок службы вашего элемента питания. При номинале резистора R4 – 11 Ом, ток в цепи будет составлять 100 мА. Если вы используете сопротивление в 5 Ом, то ток зарядки будет уже 230 мА.

Как продлить жизнь вашему 18650

Разобранный аккумулятор.

Если ваш литий-ионный аккумулятор вам приходится оставлять на некоторое время без работы, то лучше хранить элементы питания отдельно от устройства, которое они питают. Заряженный полностью элемент, со временем часть своего заряда утратит.

Элемент, который заряжен очень мало, или разряжен вовсе, может навсегда потерять работоспособность после длительной спячки. Оптимальным будет хранение 18650 на уровне заряда около 50 процентов.

Не стоит допускать полного разряда и перезаряда элемента. У литий-ионных элементов питания полностью отсутствует эффект памяти. Желательно заряжать такие элементы питания до того момента, когда их заряд полностью иссякнет. Это тоже способно продлить работоспособность аккумулятора.

Литий-ионки не любят ни жары, ни холода. Оптимальными температурными условиями для этих элементов питания будет диапазон от +10 до +25 градусов Цельсия.

Холод, может не только уменьшить время работы элемента, но и разрушить его химическую систему. Думаю, каждый из нас замечал, как на холоде быстро падает уровень заряда в мобильном телефоне.

Вывод

Резюмируя все вышесказанное, хочется заметить, что если вы собираетесь зарядить литий ионный аккумулятор с помощью зарядного устройства магазинного производства, обращайте внимание на то, чтобы это было не китайское производство. Очень часто эти зарядные собраны из дешевых материалов и не всегда в них соблюдается нужная технология, что может привести к нежелательным последствиям в виде возгораний.

Если вы хотите собирать устройство собственноручно, то заряжать литий-ионный аккумулятор нужно током, который будет составлять 10% от емкости аккумулятора. Максимальной может быть цифра в 20 процентов, но эта величина уже нежелательна.

При пользовании подобными элементами питания стоит соблюдать правила эксплуатации и хранения, чтобы исключить возможность взрыва, к примеру, от перегрева, или же выхода из строя.

Соблюдение условий и правил эксплуатации продлит срок службы литий-ионной батареи, и как следствие – избавит вас от ненужных финансовых затрат. Батарея – ваш помощник. Берегите ее!

Как заряжать LiFePO4, ток заряда Li-ion аккумуляторов

Купил из любопытства. Устройство рабочее. Простое и сверхкомпактное. Полный автомат. Рассчитано на дурака и с защитой от дурака (полярность подключения).
Подойдет в качестве подарка аки прикольный, но полностью функциональный гаджет. Выглядит не стремно и даже элегантно. Можно купить и себе, если есть жуткая необходимость в очень компактном ЗУ. И если 10 баксов не жалко.

Спецификации от вендора:

Ну и поясняющая картинка оттуда же:

Если кратко
1) Малюсенький блок зарядки, втыкаемый в любой USB-порт + плоский шнур с раздвоением.
2) Вместо холдера — пара контактных площадок с магнитами.
3) Полярность определяется автоматически.
4) Можно заряжать цилиндрические АБ(аккумуляторные батареи):
— Li-ion до 4.25 В, ток до 0.75А (реально — 4.23 В, ток до 0.78А)
— Ni-MeH (до 1.45 В), ток 0.5А (как оказалось)
— Li-ion HV (4.35 В) тоже можно, дольше прослужат, будет некоторый «недозаряд» (правда тогда не понятно зачем они вообще нужны за такие деньги)
— Li-ion LiFePO4 (3.6-3.7 В) вроде как нежелательно, но на самом деле не все так страшно, если этим сильно не увлекаться и следить за моментом окончания заряда (об этом будет ниже)
— Ni-Cd под вопросом из-за тока 0.5А на протяжении всего процесса заряда (вендор Ni-Cd на всякий случай вообще не упоминает)
5) Режимы заряда абсолютно стандартные:

— для Li-ion — CC/CV

Для тех, кто знал но забыл…

Аббревиатура CC/CV означает Constant Current/Constant Voltage (постоянный ток/постоянное напряжение). Это алгоритм заряда Li-ion в два этапа.
Сначала заряд идет при постоянном токе и постепенно повышающемся напряжении до 4.20-4.25В. Потом при постоянном напряжении (4.20-4.25В) и плавно уменьшающемся токе. В идеале это должно выглядеть примерно так:

Картинки такого рода, получаемые опытным путем, могут выглядеть сильно по-другому, но об этом будет в предпоследней части обзора.
Подробнее об особенностях литий-ионных аккумуляторов можно почитать, например, здесь. Материал несколько устарел (лет на 10), там нет упоминаний о высокотоковых банках (десятки ампер) и ячейках повышенной емкости (HV, до 4.35 В). Но зато нет явных ляпов в описании электрохимических процессов, не перепутаны катод с анодом и окисление с восстановлением, а термин «интеркаляция» употреблен в кои то веки к месту.

Зарядка прекращается когда сила тока упадет ниже некого минимально допустимого значения (в данном случае — около 100 мА). Величина силы тока отсечки не есть что-то строго определенное или теоретически обоснованное. При проектировании «универсальных» ЗУ выбирается [насколько я понимаю] методом тыка в промежутке от 50-100 мА до 200-250 мА. Разработчиков можно понять, ибо совместить круглое и квадратное в одной ипостаси весьма проблематично.

К примеру, для свежих аккумуляторов, имеющих реальную емкость >2000 мАч вполне подошел бы ток отсечки 250 мА. При этом «розовый Самсунг» из п.4.1 «недобрал» бы менее 5% заряда, а время заряда сократилось бы с 5 до 4 часов.
Но для Робитона из п.4.2 такой подход (250 мА-прекращение заряда) был бы фатален. Судя по кривой, ~90% заряда он набирает именно на токах 100-250 мА.

По поводу ограничения по току на 1 этапе заряда (CC) 0.75А. Оно, конечно, было бы здорово для нонешнго лития повысить планку до 1.5-2.0А. Но это когда он в банках 18 на 650. Или 26650. А если пользователь вставил «литий» в формфакторе 14500 (АА)? А если это левый 14500 с реальными 300-400 mAh на борту? В крайнем случае получается ограничение по силе тока 2С. Что для мелких снаружи и убогих внутри электрохимических ячеек уже не есть хорошо (ИМХО).

— для Ni-MeH — CC-deltaV

Если кому надо — коротенько…

Сила тока, потребляемого АКБ все время одна и то же. Напряжение растет, но весьма неравномерно: в начале и в конце заряда — меняется довольно заметно, а между ними — очень незначительно. Но есть одно «но»: ЗУ через определенные интервалы (доли секунды — неск. секунд) отрубает нагрузку и делает быстрый замер разности потенциалов на электродах АБ. Если напряжение на электродах больше, чем в предыдущем таком замере (deltaV>0), то зарядка продолжается. А если deltaV
Если отрицательная «дельта» по абсолютной величине меньше определенного значения (зашитого в «мозгах» ЗУ), то заряд продолжается, т.к. это может быть связано с неизбежной погрешностью замера. Если больше или равна, то стоп-машина…

Подробнее про это и другие способы определения момента окончания заряда тут.
Про никель-металлогидридные аккумуляторы тут.
Про зарядку Ni-Cd тут.

1. Комплектация. Внешний вид. Массогабариты

Аб иницио предполагалось весь этот раздел запихнуть под спойлер. Но когда начал компоновать сие на Муське, было мне видение: внезапно появляется Олайт, весь в белом, в образе Ани Семенович. Я даже слегка струхнул, т.к. с детства побаиваюсь ширококостных дам с гипертрофированными формами… И говорит Олайт человеческим голосом: «Ты чё, сдурел? Какой спойлер? Массогабариты – главная фишка этой штуковины!»
1.

2.

3.

4. Белая пластиковая заглушка USB-коннектора (слева на фото) была потеряна на второй день. Сейчас ее роль выполняет аналогичная затычка с древней обрезиненной флешки.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13. Для сравнения — на весах lii-100

2. Индикация

1. В процессе зарядки АБ есть подсветка красненьким.

2. По окончании зарядки — светит зелененьким.Зеленым светит раза в два-три ярче, чем красным.
Если гальванический элемент подключен, но заряжать нет надобности — тоже светит зеленым.

3. В режиме ожидания — каждые 3 секунды помаргивает красным.

Вскрытие показало, что иллюминация проистекает от 2-х двухцветных светодиодов (не уверен в правильности терминологии)


Фотик солидарен с моими глазами — зеленые люмены заметно жирнее красных.))

3. Что внутри?

Корпус зарядного устройства открывается весьма просто. Нужно правильно пхнуть скальпель вместо сочленения половинок со стороны порта USB и образуется мелкая щель, которая как бы намекает, что делать дальше. Оказалось: 4-ре мелких точки крепления шток-паз по периметру. Чисто на трении, пластмасска по пластмасске. Возникает желание хотя бы в одном месте нанести-таки микро-каплю некого клея… Во избежание.

Подробности. Макро под разными углами относительно источника света

4. Чего и как заряжает

Пока посылка плелась из далекой ЮВ Азии на мое почтовое отделение, я пару раз шерстил интернет на предмет адекватного обзора-тестирования сабжа. И, как ни странно, ничего путного не нашел, кроме пары англоязычных видео. И уже потом, когда стал активно заниматься подготовкой материалов для этого обзора, нашел-таки статью известного в узких кругах HKJ на буржуйской Фонаревке. Через несколько минут была найдена копипаста на нашей Фонаревке и, конечно, первоисточник… Датчанин, как всегда, опередил всех.
Но так как на тот момент уже было много чего намерено, то я решил-таки выложить этот небольшой обзор. Просто, что бы народ знал, что такое есть в природе и оно вполне работоспособно. Если хотите больше подробностей — см. любую из публикаций ув. HKJ (они идентичны).

В экспериментах были использованы
1. ЛБП «Corad 3005» в качестве источника постоянного напряжения (5 В)
2. Электронная нагрузка ZKE ebd-usb+, управляемая софтом от ZKE на ноутбуке

3. Сабжевое ЗУ и различные АБ
4. В ряде случаев использовался USB-мультиметр ZY1270 в качестве вольтметра, подключенный как показано на фото:

4.1. [LiCO2] Samsung ICR18650-26F 2600mAh

Первым испытуемым был выбран всенародно известный розовый Самсунг 18650 (см. фото выше). Перед тестом он был основательно разряжен на ZKE ebd-usb+ до состояния «практически пустой». Делается это так: разряд относительно «большими» токами — сначала 2А, потом 0.5А до отключения нагрузки. Потом (несколько раз) током 0.1А, пока аккумулятор не начнет отказываться что-либо выдавать на-гора. После всех этих мучений разность потенциалов на электродах может составлять ~2В Но если оставить АБ в покое, напряжение начинает расти и уже через несколько минут составляет 2.2-2.4В, а через неск. часов и того больше. Понятно, что сам элемент остается фактически «пустым». Так же понятно, что в ходе практического использования заниматься подобным весьма не рекомендуется («литий» не любит как перезаряд, так и переразряд; в свое время Соня в своем хэндбуке по литиевым АБ рекомендовала хранить оные заряженными на 55% — правда, там не было сказано как это осуществлять на практике…).

Общий вид кривой заряда (ZKE ebd-usb+). Синим указаны соответствующие значения напряжения по «вольтметру» ZY1270 (см. фото выше). Отсечка по току на «литии» — всегда при 0.095А.

В начале заряда есть индукционный период предзаряда, который имеет продолжительность от нескольких секунд до 1.5-2 минут. В зависимости от степени «усаженности» АБ.

Датчанин HKJ с сильно разряженными не работал, поэтому индукционный период у него меньше 10 секунд:

4.2. [LiCO2] Robiton18650 2600mAh (полудохлый)

Я уже упоминал сие чудо в одном из обзоров.
Поэтому просто процитирую:

Уникальное изделие китай-прома.
Куплено их было 4(?) шт., по глупости и лет 5 назад — одна из моих первых покупок на Али… Сверхмалая емкость, быстрый саморазряд — короче, левые «ультрафаеры» (которые я купил чуть позже) просто отдыхали по этим показателям. Как говорится, сумрачный китайский гений на этих Робитонах оторвался по-полной…

Фотка внеш. вида оттуда же — лень снимать по-новой…

И еще одна выдержка из того обзора: как наша умница-красавица LiitoKala Lii-100 работает с такими уродцами, когда они усажены вусмерть («литий» с текущими 1.5-1.6В на борту — нормально, да?:))

Оживляющие процедуры

… втыкаю один из 2-х оставшихся ноне Робитонов в Lii-100 и… диод 0.5А горит, но индикация справа темна аки сажа. Вынимаю из холдера, меряю разность потенциалов — так и есть, 1.56В. Но Lii-100 намеряла 1.6В или чуть больше. Откуда знаю? Все очень просто — идем к датчанину и читаем:
…
When battery is 0 volt the charger will charge with 3mA, this is enough to reset a protection.
From 0.25 volt on the battery the charger will reconize it and start charging.
Between 0.25 volt and 1.6 volt a battery is assumed to be NiMH.
Between 1.6 volt and 2.2 volt the charger will charge with less than 2mA and not allow selection of battery type.
Above 2.2 volt a battery is assumed to be LiIon.
…
По сему возвращаю Роби обратно ЗУ и жду. Проходит часа полтора… И ничего не меняется. «Усё пропало, шеф!» Мда, хваленая «сотка», похоже бессильна, ибо больной неоперабелен.(
Вынимаю Роби из держателя и думаю: «Может, вскрыть его — глянуть что внутри? А потом уже на утилизацию…» Но внутренний голос отвечает: «Пхни обратно, может вставлен был криво, али соринка какая…»
Так и быть — пхаю. И, о чудо! Lii-100 бодро определяет АБ как литий-ион и начинает весело заряжать его. Как так и надо.))

Зачем я занимаюсь повторением пройденного? С одной лишь целью: сравнить Lii-100 и Olight в весьма нестандартной ситуации. Проверка на вшивость, так сказать. Между прочим, ряд ЗУ в таких случаях могут впадать в ступор.
Итак, способ оживления от LiitoKala Lii-100: капельная зарядка эфимерными 2mA долго-долго, от забора и до вечера… До «перезагрузки». Дальше — как по маслу.)

Посмотрим, как с такой задачкой справится этот самый Olight UC.
Для начала надо конкретно подразрядить Robiton, до 1.5-1.6В или меньше. Нет проблем — алгоритм высасывания емкости до упора приведен выше. В результате было получено ~1.2В на электродах, но после суток «прихождения в себя» ЭДС Роби устаканилась на 1.55В.
Ну, а теперь зарядим.
В начале — индукционный период предзаряда, около минуты

Потом — сам заряд. Общий вид кривой:

И никаких нежностей с капельным зарядом как у Lii-100. Хотя реальный полутруп с таким лихим кавалеристским подходом врядле оживишь. Но вот имеет ли смысл такое оживлять?

4.3. [LiFePO4] Soshine 14500 (AA) 3.2V 700mAh

Есть у меня вот такой комплект от Soshine: 4 АБ, формфактор 14500 + 2 проводника-пустышки (на предмет замены питания от 2-х АА 1.5В на один элемент 3.2В + одна пустышка). Бравая надпись на весь корпус «700mAh» — это такой прикол от маркетолухов. Реальная емкость этих банок ~550mAh, о чем вендор упомянул очень мелким шрифтом с другой стороны наклейки и обозвал ее как «минимальная емкость». Но главный прикол заключается в том, что эти гальванические элементы литий-железо-фосфатные. Дайджест по типам литий-ионных ячеек в виде табличек диаграмм и графиков: Types of Lithium-ion. К сожалению, на английском.

Ну, пустышку-то мы, наверное, заряжать не будем (скажем наркотикам — нет!), а сами аккумуляторы можно попробовать…

Внимание!
Olight UC не предназначено для заряда Li-ion LiFePO4.
Поэтому все, что написано в этом разделе носит чисто информационный характер, не призывает ни к чему и вообще это галимое ИМХО автора, не шибко хорошо доказанное и подтвержденное.

Напомню: для литий-железо-фосфатных аккумуляторов разность потенциалов на электродах 3.6-3.7В это как бы показатель полного заряда и ограничение по напряжению на втором этапе заряда (CV). А Olight UC таких тонкостей не разумеет. Olight UC любой Li-ion всегда будет тянуть до 4.23В. По этой причине использование Olight UC в случае LiFePO4 — прямой путь к перезаряду.
Но что произойдет, ежели некий товарищ по незнанию, из любопытства или от безысходности запихнет АБ с «химией» LiFePO4 в Olight UC?
Да ничего особо страшного.
Во-первых — не бабахнет. Даже не разогреется (много раз щупал пальцАми, ну даже не тепло ни разу). Для таких казусов нужна разность потенциалов вольт 12 или поболее. Напомню, речь идет не какой-то монструозной сборке для электромобиля да еще в тесном непродуваемом пластиковом боксе, а о мелкой цилиндрической АБэшке.
Во-вторых. Чем замечательны Li-ion LiFePO4?
Менее выражена потеря емкости на циклах заряд-разряд (раза в 2-3) по сравнению с другими Li-ion АКБ.
Устойчивы к огромным токам заряда и разряда.
Устойчивы к перезаряду и переразряду.
А насколько устойчивы к перезаряду?
Трудно сказать однозначно. Но у автора есть «рояль в кустах». Даже не рояль, а так — рояльчик…

Рояльчик

Есть у меня ЗУ LiitoKala Lii-500. Там нет функции заряда LiFePO4. Подобно Olight UC, Lii-500 любой Li-ion АБ заряжает до 4.23В. Я проводил циклы заряд-разряд Soshine 14500 (AA) в режиме NOR TEST:
— заряд 0.50А (до 4.23В)
— разряд 0.25А (до 2.8В) + определение емкости
— отдых от нескольких часов до нескольких дней.
В течении месяца удалось провести 46 циклов. Потом бросил — жутко надоело.

Подробнее. В таком представлении все выглядит чуть страшнее, хотя построено по тем же данным

Ну да, тенденция к потере емкости в ходе циклирования вроде как прослеживается. На ~50 циклах потери составляют ~5-7%. Много это или мало (существенно или нет) — пусть каждый решает сам. Понятно, что было бы здорово число циклов увеличить до 500. А еще лучше — до 1500. Но спорадически колупаться с этим около года, лично я — пас.

Кстати, по поводу замеров емкости на Lii-500. Ну понятно, что Lii-500 в этом отношении какой-никакой, а показометр. И Опусы показометры. И Ай-Максы. И все они (по заверениям многих продвинутых пользователей) завышают эти самые «махи» (mAh) на 5-10-15%. Моя Lii-500 тоже завышает. Причем всегда по-разному, в зависимости от тока разряда, формфактора и типа «химии» банки. Но в случае LiFePO4 Soshine не более, чем на 1%. Повезло. В качестве примера: кривая разряда одного из Soshine 14500. Разряд до 2.8В, ток 0.25А. Электронная нагрузка насчитала 552 мАч (Лиитокала на этой банке показывает 556-558 мАч):
В свое время мною был открыт Главный закон показометрии: «Если 2 показометра показывают практически одно и то же, то, скорее всего, они сговорились и врут одинаково». Ладно, идем к датчанину и смотрим, чего же он
намерил на своем навороченном хэнд-мейде:

Итак:
ebd+……………552 мАч
датчанин……..554 мАч
Lii-500………556-558 мАч
Поразительное единодушие.)

И на закуску — кривая заряда LiFePO4 Soshine 14500 зарядным устройством Olight UC. Собственно, из-за нее и был весь сыр-бор в этом разделе:

И тут нас ждет досадный «сюрприз».

Посмотрите на «пилу» в правой части графика. Вот она крупным планом:

Что это? А это включение-выключение ЗУ в бесконечном цикле. Ибо после снятия внешнего напряжения разность потенциалов на электродах падает стремительным домкратом. Для литий-железо-фосфата 4.2В на электродах это очень ненормально, а нормально 3.6-3.7В. Именно к этим вожделенным 3.6-3.7В сей домкрат и устремлен, ибо все, что сверх того обусловлено поляризацией электродов и раствора электролита, а не разностью электрохимических (ЭХ) потенциалов в ЭХ ячейке. В результате — через несколько секунд после прекращения заряда, ЗУ «видит» явно недозаряженный «литий» и бросается заряжать оный…
И пользователь должен отследить сей момент и собственноручно прекратить это безобразие.
Во как. А кто сказал, что будет легко?;)

4.4. [Ni-MeH] Eneloop AAA 750mAh, Eneloop AA 1900mAh

Кто никогда не видел белый, «классический» Энелуп? Ни живьем, ни на картинках? Тогда мы идем к вам©. Слева AAA (750 мАч), справа — AA (1900 мАч)

Рассказывать про замечательность Энелупов — дело неблагодарное. Ибо про них столько всего сказано-пересказано в интернетах… Вобщем, кому надо — найдут. Начиная отсюда. Ну и здесь есть интересные моменты. И тут.
А вот такую зарядную кривульку нарисовала электронная нагрузка для заряда ААА Олайтом:

(в случае АА — аналогично, только «частокол» продолговатее в 2.5 раза).
Какую полезную информацию можно почерпнуть из данной картинки?
Никакую.
Ибо это тот случай, когда применение ZKE ebd+ для исследования процесса заряда аккумулятора бессмысленно. Начнем с того, что программа насчитала объем того, что залито в 2 с лишним раза меньший, чем оно есть на самом деле. Ну, известная своим оптимизмом, Lii-500 показала емкость (в двух замерах) 806 и 813 мАч на минимальном (для Lii-500) токе разряда 0.25А. Но мы-то знаем о склонности к завышению емкости у подобных «приборов». А вот кривая разряда — на токе 0.15А (0.2С):

757 мАч

Программа насчитала 774 мАч, но это не совсем так. При силе тока 0.2С за 5 часов (ровно) должно было быть получено 750 мАч (ровно). А тут общее время разряда 5 часов 3 минуты.
3 минуты=1/20 часа. За 1 час выливается 0.2С=0.2*750 мА. То есть хвостик в 3 минуты нам дает добавку 0.2*750*1/20=750/100=7.5 мА. А значит, должно быть не 774, а 757 мАч.
На самом деле, софт от ZKE в большинстве случаев «считает» очень даже корректно. Хотя иногда вдруг немного подвирает. Поэтому, если есть возможность, надо все-таки периодически контролировать результаты его деятельности.

Почему так произошло — замер залитой емкости ну совсем ни в дугу? А собака порылась в квазистационарности процесса заряда «никеля». Ибо прерывается он хоть и на малые промежутки времени, но весьма часто и регулярно. Для того что бы поймать ту самую «минус дельта V» ЗУ вынуждено очень часто отключать нагрузку и делать замер разности потенциалов между электродами. Об этом уже говорилось в самом начале.
Вот так это выглядит в случае Olight UC:

Угадайте с десяти раз: из чьего обзора эта картинка позаимствована?
А «частокол» на графике является следствием того факта, что ZKE ebd+ не предназначена для регистрации процессов такого рода (ebd+ делает запись в файл 1 раз в 2 секунды). Напомню, что речь идет исключительно о Ni-MeH (Ni-Cd), любого «лития» это не касается.

На самом деле, все эти заморочки обозреваемого продукта Олайт никак не касаются. Поймал «минус дельту» в конце заряда — и на том спасибо.) Шутки шутками, а «лОвля» этой «минус дельты V» — один самых больных вопросов ЗУ, «работающих по никелю». Но это лучше обсуждать отдельно и, возможно, не здесь.

5. Про магнитное удержание

Если кратко: особых проблем нет, сгодится.
Магнитики достаточно сильные.Вот в подвешенном состоянии:

Нет, ну ежели встряхнуть, то оно соскочит. Кто бы сомневался.

Как и ожидалось, наиболее надежный контакт осуществляется в случае незащищенных «литиевых» АБ с электродами в виде широких плоских площадок.

В случае «плюсов» на банке формфактора «плоскость с пимпочкой-выступом» магнитная «таблетка» может с некоторой вероятностью соскочить набекрень, как в момент установки, так и в процессе работы (если ненароком задеть шнурок от ЗУ).

Вполне понятно, что чем меньше диаметр «пимпок», тем более выражена «соскакиваемость» с оных.
Ну и, конечно, геометрия магнитных коннекторов играет большую роль. Вот, на скорую руку после замеров штангелем:

Логично предположить, что вероятность несоскока выступающего «плюса» с плоскости магнитного держателя неким образом зависит от отношения диаметра плоской части пимпочки к диаметру углубления магнитного держателя (6.3 мм):
k(уд)=D(плоской части пимпочки, мм)/6.3(мм),
где k(уд) — некий «коэффициент удержания»
=> 1-k(уд)=k(нед) — коэффициент недержания.;)

Для Eneloop AAA D(плоской части пимпочки) ~3.0 мм.
Для Eneloop AA D(плоской части пимпочки) ~4.5 мм.

Но даже если такой соскок произошел, контакт часто сохраняется и процесс заряда АКБ продолжается.

На этом все.
Спасибо за внимание.

Какой ток заряжает li-ion 18650 и как правильно его эксплуатировать

Какой ток заряжает li-ion 18650 и как правильно эксплуатировать аккумулятор? Как такому источнику питания продлить срок службы? Эти вопросы возникают в самых разных отраслях электроники. Литий-ионный элемент питания является разновидностью аккумулятора электрического тока. В 1991 году SONY выпустила батарею на рынок, и она сразу же начала широко применяться в бытовой и электронной технике.

Эти батареи служат источниками питания для мобильных телефонов, ноутбуков и видеокамер, электронных сигарет и электромобилей. Все современные литий-ионные батареи предотвращают перегревы и перезаряды. Однако проблема потери заряда при низкой температуре никуда не исчезла.

Среди неоспоримых достоинств литий-ионных аккумуляторов мы хотели бы выделить следующие:

1. хорошая емкость;
2. низкий саморазряд;
3. нет необходимости в обслуживании.

Оригинальные зарядные устройства

Зарядное для литий-ионных батарей довольно напоминает зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов. Отличаются они только тем, что литий-ионный источник питания имеет очень высокое напряжение на каждой банке и жесткие требования допусков к нему.

Если для свинцово-кислотных аккумуляторов можно допустить некоторые неточности в граничных напряжений во время заряда, то с литий-ионными элементами все обстоит совсем по-другому. Когда при подзарядке напряжение увеличивается до 4.2 В, подачу напряжения нужно прекратить.

Допускается превысить всего 0.05 В. Самое идеальное зарядное для литий-ионных аккумуляторов – это стабилизатор напряжения. Литий необходимо заряжать стабильным напряжением с ограничением тока в начале заряда. Это очень важно. Зарядка будет считаться оконченной, если при стабильном заряде в 4.2 В ток отсутствует либо же имеет совсем небольшую величину примерно в 5-7 мА.

Электрическая схема заряда элемента 18650

Вдобавок ко всему, при установке стабилизатора на радиатор Вы можете спокойно ставить на подзарядку свои батарейки, не боясь, что зарядное перегреется и потом загорится. Это может произойти с китайскими зарядными. Работа схемы довольно проста. Сначала аккумулятор заряжается постоянным током, определенным сопротивлением резистора R4.

Когда батарея будет иметь напряжение 4.2 В, то постоянный ток начнет ее заряжать. Когда он снизится до самых малых значений, светодиод в схеме перестанет гореть. Рекомендуемые токи для зарядки литий-ионных аккумуляторов не должны превышать 10% от объема самой батареи, чтобы увеличить срок эксплуатации Вашего источника питания. При номинале резистора R4 11 Ом ток в цепи составит 100 мА. Если используется сопротивление в 5 Ом, то ток зарядки будет 230 мА.

Как продлить жизнь Вашему 18650-му

Если Вы оставляете литий-ионную батарею на некоторое время без работы, то рекомендуем хранить аккумулятор отдельно от прибора, который они питают. Полностью заряженный элемент через некоторое время часть своего заряда утратит. Если аккумулятор с очень малым зарядом или разряжен вообще, то он может навсегда выйти из строя после длительной спячки. Оптимально хранить 18650-й на уровне заряда на 50 %.

Не стоит допускать полной разрядки и перезаряда батареи. Литий-ионные аккумуляторы не имеют эффекта памяти. Такие элементы питания заряжаются только тогда, когда заряд полностью иссякнет. Это также продлит работоспособность элемента питания.

Литий-ионки не любят жару и холод. Оптимальные температуры для аккумулятора колеблются в диапазоне от 10 до 25 градусов. Холод не только уменьшит время работы, но и разрушит химическую систему элемента питания. Наверное, каждый замечал, как в мороз мгновенно падает уровень заряда в телефоне.

Если Вы собираетесь зарядить литий-ионную батарею зарядным устройством из магазина, обратите внимание, чтобы оно не было китайским. Очень часто они собраны из дешевых материалов и не всегда по правильной технологии.

Это, в свою очередь, может привести к возгоранию. При использовании подобных элементов питания всегда соблюдайте правила эксплуатации и хранения для исключения возможности взрыва от перегрева или же полной неисправности. Это продлит срок эксплуатации литий-ионного аккумулятора и избавит Вас от ненужных затрат.

Берегите Вашу батарею! Она – Ваш помощник.

Правильные алгоритмы заряда li-ion и li-pol

Защиты при заряде

1. li-ion и li-pol аккумуляторы нельзя заряжать при температуре окружающей среды ниже 0 и выше 45гр.

2. При температуре окружающей среды от 0 до 5 градусов Цельсия рекомендуется заряжать li-ion и li-pol аккумуляторы током 0,1С. Рекомендованный ток основного заряда — 1С при температуре окружающей среды 15-25гр.

3. Запрещено заряжать li-ion и li-pol аккумуляторы после достижения на них напряжения 4,3В. После этого напряжения начинает происходить металлизация анода литием, а на катоде начинает происходить выделение кислорода. Температура аккумуляторов при этом растет. После достижения температуры 70-90гр. произойдет воспламенение банки!

4. Переразряженные (напряжение менее 3В) li-ion и li-pol нельзя заряжать током большим 0,1С. Если не контролировать их температуру, то может произойти «БУМ».

5. В быстрых методах заряда используются высокие токи, не рекомендуется сразу подавать их на аккумулятор. Лучше плавно повышать ток от 0,1C и до необходимого значения в течение 2-5 минут.

Этапы заряда

1. Предварительный заряд

Напряжение конца разряда li-ion и li-pol аккумуляторов составляет 3В. Для аккумуляторов, в состав которых входит марганец и кокс – 2,5В. Но, т.к. хрен узнаешь, входят ли в состав аккумулятора эти элементы, то принято считать переразрядом напряжение аккумулятора меньшее 3В.

Переразряженные аккумуляторы необходимо заряжать током 0,1С до достижения на них напряжения 3В.

2. Основной заряд

Заряжает аккумулятор до емкости равной 70%. Заряд производится током равным 1С. Допустим заряд током в несколько С. Однако, общее время заряда li-ion и li-pol аккумуляторов от этого сильно не сокращается. При заряде повышенными токами во время этапа основного заряда увеличивается время заряда во время этапа дозарядки.

3. Дозарядка

После достижения на li-ion и li-pol аккумуляторе напряжения 4,2В заряжать током их нельзя. Чтобы дозарядить их до 100% используется заряд напряжением 4,2В. Аккумулятор будет полностью заряжен, когда ток заряда составит около 3% от тока, используемого во время основного заряда.

4. Подзарядка

Этап подзарядки li-ion и li-pol аккумуляторов следует производить в том случае, если напряжение на аккумуляторе достигло 4,05В. Подзарядка производится током основного заряда до достижения на аккумуляторе напряжения 4.2В. После подзарядки этап дозарядки не производится.

И так, если вы смоги дочитать до конца и теперь думаете, что в зарядных устройствах сидят аЦкие МК которые по программе высчитывают 70% заряда и т.д., то это не так! Схема ЗУ для li-ion или li-pol представляет из себя стабилизатор тока с ограничением напряжения на уровне 4,2В

Главное отличие между двумя типами аккумуляторов-в используемом типе электролита. В li-ion электролит является жидким, а в li-pol гелеобразным

Заряжаются li-ion и li-pol одинаково!, а вот токи разряда отличаются в разы!
li-ion можно разряжать токами обычно не превышающими 1С. При превышении разрядных токов АКБ быстро приходит в негодность.
для большинства li-pol напротив допустимы токи разряда до 20С и для отдельных моделей даже до 80С!!!!

li-pol АКБ более безопасны, но обладают меньшим количеством циклов заряд/разряд по сравнению с li-ion.

Аккумулятор Li-Ion не заряжается – в чем причина, и можно ли решить проблему? — Об электровелосипедах подробно — Блог — Статьи

Если аккумуляторная батарея Li-Ion не заряжается, необходимо определить, в чем причина возникшей проблемы. Это может быть:

1. Нарушение правил хранения АКБ – в результате, одна из параллелей опускается ниже порога напряжения, контролируемого платой управления BMS, и эта плата ограничивает заряд.
2. Выход из строя одного из элементов батареи из-за естественного износа и потери качества.
3. Нарушение соединения элементов.
4. Повреждение балансирного провода, идущего от BMS к параллелям АКБ.
5. Поломка штатного зарядного устройства.

Чтобы понять, почему литиевый аккумулятор не заряжается, желательно обратиться к специалистам, чтобы они протестировали устройство.

Возможные причины «смерти» литий-ионной АКБ

В процессе своего использования литий-ионные батареи постепенно утрачивают способность держать заряд. Большое количество циклов заряда-разряда и продолжительное влияние повышенных температур приводит к нарушениям в перемещениях ионов лития и дальнейшей смерти батареи. Также причиной того, что аккумулятор Li-Ion не заряжается, может стать проблема коррозии проводников тока. Поврежденный коррозией металл неспособен полноценно перемещать электроны.

Причиной возникновения коррозии в АКБ обычно становится взаимодействие электродов с электролитом. Графит уже с 1-й зарядки АКБ взаимодействует с электролитом. Вследствие такого взаимодействия формируется пористый слой, оберегающий анод от последующих воздействий. Он эффективен в нормальном температурном режиме, но при повышенных значениях температуры и чрезмерном разряде накопителя частично растворяется в электролите. При возобновлении нормальных условий создается новый защитный слой, но на этот процесс тратится литий. В итоге, батарею приходится заряжать все чаще.

Если же слой, защищающий графитовый анод, сильно утолщается, он препятствует свободному перемещению ионов лития. В итоге снижается емкость АКБ. Поэтому при использовании литий-ионных аккумуляторов очень важно избегать критического разряда и экстремальных температур. Если же пренебрегать этими требованиями, очень скоро можно задаться вопросом – почему же литий ионный аккумулятор не заряжается?

Правила зарядки Li-Ion аккумуляторов

Заряжаются такие накопители в комбинированном режиме: сначала около 40 минут при неизменном токе (из промежутка 0,2С – 1С) до значения напряжения 4,1–4,2 В (руководствуясь рекомендациями производителя), а затем при неизменном напряжении. Второй этап зарядки длится дольше. Быстрее можно зарядить АКБ при импульсном режиме. Длительность заряда при использовании тока 1С – 2–3 часа. Батарея считается заряженной, когда напряжение достигает значения напряжения отсечки, а ток заряда падает примерно до 3% от исходного значения.

Литий-ионные батареи боятся перезаряда при превышении зарядного напряжения сокращается ресурс аккумулятора, а также возникает риск теплового разгона, увеличения давления и разгерметизации АКБ.

Для безопасной работы таких накопителей используются платы BMS, не допускающие повышения зарядного напряжения выше критического значения. Дополнительно элемент защиты завершает заряд при нагреве АКБ до 90 С. Также причиной того, что Li-Ion не заряжается, может стать срабатывание защитного клапана в элементе из-за увеличения давления внутри его корпуса.

О том, какие литий-ионные батареи лучше в эксплуатации, читайте в нашем предыдущем материале.

Все особенности литий ионных аккумуляторов, их эксплуатации и зарядки – в одной статье! — Об электровелосипедах подробно — Блог — Статьи

Li-Ion аккумуляторы успешно используются в различных портативных устройствах. Востребованы они и при оснащении электроприводом транспортных средств. Аккумуляторные батареи этой группы не терпят превышения напряжения при заряде. Поэтому в целях безопасности они используются совместно с системой контроля и управления – BMS. Такие системы используются для ограничения тока заряда на границе 95% и степени разряда на значении 15–20%. Это важно для продления срока эксплуатации источников питания, поскольку при глубоком разряде литиевая АКБ теряет способность заряжаться.

Особенности литий ионных аккумуляторов зависят от содержащегося в них материала катода. По этому критерию семейство Li-Ion батарей подразделяется на 3 основных класса:

1. LiCoO2 – имеют высокую удельную энергию, выдерживают средние нагрузки и отличаются небольшим сроком эксплуатации.
2. LiMn2O4 – выдерживают высокие токи заряда и разряда, но служат относительно недолго и имеют большую удельную энергию.
3. LiFePO4 – обладают увеличенным сроком службы, и низкую скорость саморазряда.

В таблице приведены характеристики и особенности литиевых аккумуляторов, с указанием усредненных значений параметров.

Тип Li-Ion батареи	Удельная плотность энергии, Втч/кг	Количество циклов разряда-заряда (до 80% разряда)	Время быстрой зарядки, ч	Номинальное напряжение в элементе, В	Напряжение отсечки при зарядке, В/эл., 1С	Напряжение отсечки при разряде, В/эл., 1С
LiCoO2	150–190	500–1000	2–4	3,6	4,2	2,7–3
LiMn2O4	100–135	500–1000	<1	3,7	4,2	2,7–3
LiFePO4	90–120	1000–2000	<1	3,2	3,6	2,5

Особенности Li-Ion аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторные батареи имеют:

• низкую терпимость к перезарядке и глубокому разряду;
• малое значение саморазряда – при комнатной температуре меньше 10% в месяц, обычно в 1-й месяц 46%, затем меньше;
• незначительную потерю емкости за год – 5–10%;
• температуру зарядки – от 0 до +45 С;
• температуру разрядки (эксплуатации) от -20 до +60 °С;
• рабочее напряжение – от 2,8 до 4,2 В;
• требование к наличию защитного контура – у большинства Li-Ion аккумуляторов (кроме LiFePO4) нижняя граница 2,8 и верхняя 4,2 В.

Особенности зарядки литий ионных аккумуляторов

Основные особенности зарядки Li-ion аккумуляторов заключаются в следующем:

1. Такие АКБ необходимо заряжать в комбинированном режиме CC/CV. Вначале – при стабильном токе (значением от 0,2С до 1С) до напряжения, зависящего от производителя батареи (обычно 4,2 В). Дальнейшая зарядка осуществляется при стабильном значении напряжения.
2. Зарядка Li-Ion аккумуляторов током 1С длится 1,5 часа, а после достижения напряжения отсечки происходит плавное снижение зарядного тока примерно до 3% от начального значения.
3. Нельзя заряжать литиевые АКБ при морозе.

Хранить Li-Ion батареи рекомендуется с уровнем заряда 40 75%, при температуре около 5 С. Хранение в прохладном месте (но не ниже 0 °С) значительно уменьшает саморазряд. Длительность хранения таких устройств колеблется от 2 до 5 лет. Стоит учесть, что литиевые АКБ подвержены старению – даже если они не эксплуатируются, а просто хранятся на полке, со временем их свойства ухудшаются.

Подробнее о том, как работают литий-ионные аккумуляторные батареи, читайте здесь.