Меню

Li ion аккумуляторы и зарядные устройства для них

Li ion аккумуляторы и зарядные устройства для них

Фото 2/2 Li-1, Устройство зарядное для Li-ion аккумуляторов

Фото 1/2 Li-1, Устройство зарядное для Li-ion аккумуляторов

Robiton

Описание

Автоматическое зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов ROBITON Li-1
Заряжает 1 аккумулятор следующих типоразмеров: 18650, 26650, 16340 (RCR123), 14500, 10440, 22650, 20700, 21700, 17670, 17500, 18490, 18500, 17355, как оснащенный защитной платой, так и незащищенный аккумулятор с напряжением 3.6-3.7В.

Зарядное устройство работает от любого USB-порта 5В через шнур USB-Micro-USB (в комплекте). Оснащено светодиодным индикатором, показывающим процесс заряда аккумулятора.

Особенности:
Уникальный микропроцессорный контроль и наблюдение за процессом заряда
Быстрый заряд с автоматическим отключением
Светодиодный индикатор состояния заряда
Обнаружение неисправных аккумуляторов
Защита от переполюсовки, короткого замыкания и перегрузки USB-порта
Режим восстановления глубокоразряженных литий-ионных аккумуляторов

Технические характеристики:
Вход: DC 5В/1А
Выход: 4.2В Li-ion 500мА/1000мА
Заряжаемые типоразмеры: 17500, 16340 (RCR123A), 14500 (АА), 10440, 18490, 17335, 21700, 20700, 26650, 22650, 18650, 18500, 17670
Заряжаемые электрохимсистемы: Литиево-Ионные
Размер и способ подключения к сети: Подключается к USB-порту напрямую
Зарядный ток и время заряда: Быстрый заряд (1.5ч-6ч)
Метод заряда: Отключается автоматически
Дополнительные возможности: Заряд малым током (Trickle Charge), Защита от переполюсовки, USB разъем, Выявление неисправных аккумуляторов

Источник



Как и чем заряжать li-ion (Li-po) аккумулятор? Лучшие способы

В современных гаджетах используются в основном литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы. Они компактны, имеют высокий уровень энергосбережения, практически не имеют “эффекта памяти”. Этими свойствами они и заслужили свою популярность.

Данный вид батарей применяется во многих устройствах – мобильных телефонах, планшетах, также находит свое применение как источник энергии в электромобилях и другой техники. Их срок службы зависит от многих факторов. В первую очередь от условий эксплуатации. Если обращаться с ними правильно и бережно, то 3-4 года они точно прослужат. Сегодня в статье мы как раз и рассмотрим, чем и как их нужно заряжать и какие особенности использования существуют.

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

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

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

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

Главные правила подзарядки аккумуляторов, каким током заряжать

li-ion аккумуляторы имеют свои срок службы и рассчитаны на определенное количество циклов заряда-разряда.

Они способны выдержать около 1000 циклов зарядки, после чего становятся непригодными для дальнейшего использования.

Поэтому, если вы хотите, чтобы ресурс на батарее сохранялся как можно дольше, рекомендуем вам следовать нескольким несложным правилам:

  1. Всегда ставьте аккумулятор на зарядку, когда емкость батарей составляет 10-20% от заряда. Никогда не ждите полной разрядки.
  2. Не спешите снимать полностью заряженный гаджет с зарядки. Оставьте его еще на 20-30 минут. За это время происходит зарядка малым током.
  3. Всегда используйте только оригинальное зарядное устройство
  4. Соблюдайте температурный режим. Заряжать аккумулятор нужно в помещении, при температуре выше +10 градусов.

При первой зарядке важно убедиться, что процесс происходит правильно. Сделать это совсем не сложно. Просто регулярно проверяйте температуру устройства, АКБ, всех разъемов и проводов. Сильного нагревания элементов быть не должно, иначе это будет говорить о неисправности.

Способы зарядки аккумуляторов, каким током их заряжать?

Давайте поговорим о вариантах и особенностях зарядки li-ion и li-po аккумуляторов. На полностью заряженном аккумуляторе напряжение составляет 4.15-4.2 В. На полностью разряженном 2.5-2.8 В. Существует оптимальное значение зарядного тока и оно должно составлять от трети до половины его емкости. Вопрос емкости индивидуален и имеет разное значение для каждой отдельной модели. Узнать его можно в сопроводительной документации или прямо на корпусе прибора.

Вообще существует два основных способа зарядки аккумуляторов – простой и многоступенчатый.

Простой способ заключается в том, что устройство заряжает аккумулятор до тех пор, пока он не сообщит о полной зарядке (Пока напряжение на его клеммах не достигнет значения 4.2 В). На самом деле основная масса бюджетных зарядных устройств работает по такому принципу.

СПОСОБ 1. Многоступенчатый.

В наше время он активно используется в подавляющем большинстве качественных гаджетов. И это на самом деле здорово, так как данный вариант продлевает срок службы батареи.

Давайте поподробнее рассмотрим самые популярные устройства и способы зарядки с их помощью.

Способ № 1: С помощью мульти-зарядного устройства IMAX B6 80W

Существует специальное мульти-зарядное устройство IMAX B6 80W. Использовать его для зарядки очень удобно, так как в нем реализована возможность автоматически устанавливать ток в процессе зарядки. Это важно, чтобы не было перезаряда. Перезаряд может вызвать повреждение и, даже, взрыв.

Данное устройство позволяет заряжать аккумуляторы на основе лития и никеля. Для этого в устройстве есть меню настроек, где можно указать тип батарей, настроить D.Peak чувствительность, настроить разъёмы USB и тд.

Если в процессе настройки вы допустите какие-то ошибки, например выбор не того типа аккумулятора, устройство оповестит вас об ошибке и зарядка не начнется. Это позволит сохранить не только ваш аккумулятор, но и нервную систему.

Программное обеспечение данного устройства было протестировано и проверено системой двойного контроля, поэтому максимальная безопасность никаких сомнений не вызывает.

Также его можно подключить к компьютеру и с помощью специальной программы Log View (от компании SCYRC) посмотреть графики на основе логов зарядки-разрядки.

Способ № 2: При помощи модулей контроля заряда и балансировки

(- TP4056 charge module)

(- ltc4054)

(- модули защиты 2s,3S,4s,5s 10-100A (с AliExpress))

(- Flight Power V Balancer)

Чем заряжать литий ионные батарейки каждый решает сам. Можно воспользоваться покупным зарядным устройством, а можно собрать зарядку самостоятельно. Все, что нужно для этого сделать – это купить готовый модуль TP4056 и собрать совсем несложную схему.

Основное преимущество данного решения – низкая стоимость. Цена вопроса при заказе на Aliexpress примерно 30 рублей.

Схема включения зарядного модуля ЕЗ4056 1А

Такой модуль отлично подойдет для аккумуляторов емкостью 2000-3000 мАч. По сути можно будет заряжать модели и большей емкости. Единственное, время на это понадобится несколько больше.

LTC4054 (STC4054)

Есть еще одна отличная и несложная в реализации схема. Она позволит заряжать током до 800 мА. Единственный ее минус – она имеет свойство сильно нагреваться. Но волноваться из-за этого не стоит. Так как у нее есть встроенная защита от перегрева.

При желании схему можно существенно упростить. Для этого нужно исключить один или оба светодиода и транзистор. Тогда она будет выглядеть совсем элементарно и состоять из пары резисторов и одного кондера.

Ток заряда считается в амперах и по формуле l=1000/R. Выставлять сразу большой ток не стоит. Сначала лучше проверить, насколько сильно будет греться микросхема.

Радиатор использовать у вас вряд ли получится. Возможно, что и к лучшему, так как далеко не факт, что он будет эффективным из-за высокого теплового сопротивления.

Еще важный момент – микросхема LTC4054 может иметь разную маркировку: LTH7 или LTADY. Их отличие в том, что LTH7 справится с зарядкой даже сильно севшего аккумулятора. А вот LTADY эта задача будет не под силу.

Модули защиты 2s,3S,4s,5s 10-100A (с AliExpress)

Нельзя оставлять без внимания и модули защиты 2s,3S,4s,5s 10-100A. Заказать их можно с AliExpress. Выглядят они вот так:

У данного устройства есть несколько особенностей.

  1. Высокоточное обнаружение напряжения.
  2. Зарядное устройство использует высокое напряжение
  3. Встроенная защита от перегрузки и коротких замыкании
  4. Транзистор MOS позволяет управлять зарядкой и разрядкой аккумулятора
  5. Низкое напряжение в режиме ожидания

Поэтому для тех, кто находится в поисках недорого и удобного варианта эта модель подойдет просто идеально.

Еще одно устройство, которое всегда придет на помощь IMAXRC B4 DC IMAX-B4 . Использовать его совсем не сложно. Просто подключаете его и наблюдаете за индикатором. Как только он начнет светится зеленым, устройство заряжено и готово к использованию.

К особенностям данной модели можно отнести:

  1. Автоматическую зарядку и балансировку
  2. Автоматическое определение оптимального тока
  3. Понятную и простую индикацию световым сигналом

Flight Power V Balancer

И последнее устройство, которое мы сегодня рассмотрим, называется Flight Power V Balancer. Это очень мощный балансир, который можно использовать со всеми типами зарядных устройств. Его использование самое безопасное и позволяет продлить срок службы аккумуляторов. Он также оснащен светодиодным индикатором, который отображает степень зарядки.

Видео к просмотру: Как и чем зарядить Li-ion и Li-po аккумуляторы 18650, от мобильного и др. Tp4056

Существуют универсальные зарядные устройства, которые подходят для подключения и к бытовой технике 220В, и к бортовой сети 12В. Все они оснащены корпусом, кабелем с вилкой, преобразователем в виде трансформатора, стабилизатором напряжения, контролем зарядки и светодиодным индикатором.

Читайте также:  Зарядное устройство для аккумуляторные батарейки panasonic

Кроме этого, в некоторых моделях есть и другие элементы – например, вольтметр или амперметр, дополнительный дисплей и так далее. Пользоваться ими удобно и совершенно несложно.

К таким моделям можно отнести зарядное устройство mh12210, есть и ряд других вариантов, которые при необходимости вы без труда найдете в любом магазине электроники.

Как определить с защитой от перезаряда аккумулятор или нет

Как правильно заряжать li-ion аккумуляторы и разберемся с аббревиатурами PCB, BMS и PCM, PCB

В данном виде аккумуляторов нельзя допускать глубокой разрядки и перезаряда. Так как для них это опасно и из-за несоблюдения этих факторов они могут намного быстрее выйти из строя.

Именно поэтому, для контроля за состоянием батареи, некоторые производители встраивают в нее PCB модуль. Его задача как раз-таки не допустить глубокой разрядки или, наоборот, перезаряда.

Поэтому перед покупкой аккумулятора важно выяснить, оснащен он модулем PCB или нет. Потому что если данный элемент отсутствует, вам придется следить за состоянием батареи самостоятельно.

Модуль PCM работает несколько по-иному. Во-первых, он встраивается не в элемент, а в устройство. К примеру, в смартфон. То есть, если плата PCB следит только за уровнем зарядки, то PCM занимается полностью управлением процесса – обеспечивает ток, контролирует температуру и напряжение.

По факту выступает узлом, который называется контроллером зарядки и который ее отключает, когда прибор зарядился. Либо делает это принудительно, если возникли проблемы с напряжением или другие неисправности.

Блок BMS

Его можно найти в аккумуляторах, составленных из батарей, включенных последовательно. Например, так устроены АКБ любого ноутбука. Как правило, при эксплуатации аккумуляторы теряют ёмкость по-разному. Один элемент всегда разряжается быстрее, чем другой. В результате один блок может быть полностью разряжен, тогда как остальные «тянут» и благодаря этому напряжение в целом будет в норме. И как раз задача модуля BMS – контролировать состояние каждого элемента и не допустить, чтобы напряжение в какой-то части стало критическим. Именно поэтому BMS часто называют балансиром.

Эффект памяти, старение аккумуляторов, калибровка

Вообще эффекта памяти у литий-ионного аккумулятора нет. Ни специальной “тренировки”, ни “калибровки” нового устройства не требуется.

Каким образом измерить емкость аккумулятора

Вполне естественно, что в процессе эксплуатации емкость уменьшается и перестает соответствовать значениям, которые указаны на корпусе. Но если возникнет необходимость узнать реальную емкость аккумулятора, это вполне возможно сделать. Вариантов, как это сделать – два.

Один из них – использовать специальный прибор, который называется “Аймак”. Это устройство включает в себя тестер, вольтметр, амперметр и многое другое. Единственный его минус – дорогая стоимость. Поэтому намного проще для большинства пользователей будет воспользоваться USB-тестером. По ценовой политике он намного приемлемее, а точность измерения при этом на очень приличном уровне.

Чтобы узнать реальную емкость батарей, сперва ее нужно полностью зарядить, а после разрядить через ту или иную нагрузку, включив между элементом и нагрузкой тестер. Вход прибора нужно подключить к элементу питания, а выход – к нагрузке. В качестве нее можно использовать полуваттный резистор сопротивлением 8-16 Ом.

Возможные риски при неправильном заряде

Вполне естественно, что существует определенные риски, которые могут возникнуть при неправильном заряде. Поэтому, чтобы аккумуляторы прослужили как можно дольше, перед их использованием нужно внимательно изучить инструкцию. Не менее важно и зарядное устройство подобрать правильно. Нельзя заряжать батарей при температуре ниже 5 градусов и выше 50 градусов по Цельсию. Нагревание АКБ в процессе зарядки вполне естественно. Главное, чтобы они были комфортны на ощупь. Если нагрев более сильный, устройство нужно вытащить из розетки.

Что такое многоступенчатая зарядка?

Данный метод состоит из трех этапов. Сразу же после подключения зарядного устройства контроллер измеряет напряжение на батарее. При показателях ниже 2,5 В производится зарядка малым (около 0,02-0,1 С) током до тех пор, пока напряжение не поднимется до 2,8 В. В случае, если изначально оно выше, этот этап просто пропускается.

Далее зарядный ток увеличивается до значения 0,5 С (нормальный заряд) или 1 С (ускоренный заряд). И данный этап заканчивается тогда, когда напряжение на элементе повышается до 4.1-4.2 В

Когда на элементе устанавливается стабильное напряжение 4.14-4.25 В, производится подзарядка небольшим током. И заканчивается этап тогда, как только значение тока уменьшается до 0,05 С.

Тут важно знать, что третий этап занимает довольно много времени. Но при этом обязательным не является. Если нет возможности и желания ждать, можно ограничиться вторым этапом. Потому что в этот период батарея набирает практически всю емкость (90-95%)

Аккумуляторы подделки из Китая хуже или лучше?

Лучше всего использовать родной, оригинальный аккумулятор. Только так вы можете быть уверены, что с устройством при зарядке все будет в порядке и никаких проблем не возникнет.

Хотя, конечно, есть и неоригинальные зарядные устройства вполне достойного качества.

Рекомендации при эксплуатации для долговечной работы АКБ

Ни в коем случае нельзя допускать перегрева при длительной работе батарей. Потому что литии – активный щелочной металл. И вполне естественно, что при его нагреве может начаться реакция, которая приведет к воспламенению. Строго запрещается держать литий-ионные батарей вблизи открытого огня и нужно избегать прямых солнечных лучей. Особенно это касается смартфонов и ноутбуков.

Внимательно стоит относиться и к переохлаждению. Низкие температуры не так опасны и никаких страшных последствий они не вызовут. Зато снизят емкость батареи. Хранить литий ионные батареи лучше в заряженном состоянии, не допускать нарушения полярности при установке, замыкания контактов

Не нужно также разбирать аккумуляторный элемент. Это также небезопасно.

Источник

Li ion аккумуляторы: правила зарядки и эксплуатации, что нельзя делать с литий-ионными батареями

Основная часть техники работает от Li-ion аккумуляторов, как правильно заряжать и эксплуатировать такие батареи, необходимо знать каждому пользователю. Устройства получили популярность за счет компактности и высокого уровня энергосбережения.

Литий-ионные аккумуляторы

Что представляет собой литий-ионный аккумулятор

Литий-ионный аккумулятор представляет собой вид элемента питания (АКБ), на основе которого работает электронная техника и электромобили. Литий – самый легкий металл. Его электрохимический потенциал обеспечивает оптимальную характеристику плотности на единицу массы.

В отличие от устройств другого типа, литиевые аккумуляторы содержат отрицательные пластины из металлического лития. За счет этого батареи обладают высоким напряжением на всех элементах. Современные батареи имеют длительный срок службы за счет способности выдерживать множество циклов заряд-разряд и отсутствия «эффекта памяти».

Литий-ионная АКБ

Название «литий-ионный» произошло от основных используемых элементов:

  • литий-феррофосфат;
  • кобальтат лития;
  • литий-марганцевая шпинель.

В качестве переносчика заряда выступают положительные ионы лития, которые свободно перемещаются в кристаллической решетке материала и провоцируют необходимую химическую реакцию.

Идентичными особенностями обладают литий-полимерные аккумуляторы. Главным отличием от Li-ion является отсутствие в составе жидкого электролита, а также высокая стоимость.

Как правильно заряжать Li-ion аккумулятор

При эксплуатации литий-ионных аккумуляторов, необходимо правильно заряжать устройство и контролировать этот процесс. Зарядка осуществляется по специальной схеме, а контроль при помощи дополнительных плат или обычного сопротивления (резистора).

Двухступенчатая схема зарядки

Двухступенчатая схема заряда является оптимальным способом зарядки литиевых аккумуляторов. В этом случае контроллер заряда имеет повышенную нагрузку, однако это не сказывается на сроке службы устройства.

Выполнение первого этапа зависит от того, каким током будет насыщаться устройство. Номинальная величина тока равна 0,2-0,5 С (С – емкость аккумулятора), а мощность 12,6 вольт. Постоянный зарядный ток обеспечивается путем работы зарядного устройства (ЗУ), которое поднимает потенциалы на клеммах аккумулятора. При отметке в 4,2 В батарея набирает 70-80% заряда, и первый этап заканчивается.

Второй этап характеризуется постоянным напряжением и постепенно снижающимся током. Устройство поддерживает потенциал на отметке 4,15-4,25 В и контролирует параметры тока. Чем выше показатель, тем меньше становиться ток. Величина 0.05-0.01 С говорит об окончании процесса.

Как контролируют параметры зарядки

Литиевые аккумуляторы нуждаются в контроле, так как они работают в узком диапазоне изменения напряжения. Оптимальным значением считается 3 – 4,2 В. Контроллер установлен в зарядном устройстве, однако каждая батарея имеет свои прерыватели и модули защиты. В случае нарушения какого-либо параметра защитная функция отключает банку и разрывает цепь.

Контроль заряда li-on АКБ

Контроллер обеспечивает различные функции управления:

  • переводит режимы CC/CV;
  • контролирует подачу энергии в банках;
  • подает ток, компенсирующий саморазряд;
  • измеряет температуру, предотвращая порчу батареи;
  • отключает зарядку.

Зарядить аккумулятор без контроллера можно, используя резистор, включенный последовательно с устройством. Собрать схему своими руками несложно, если предварительно будут рассчитаны сопротивление, мощность резистора и ток заряда.

Читайте также:  Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов 20а цена

Заряд li-on аккумулятора

Эксплуатация Li-ion батарей

Первую зарядку батареи после покупки новой техники необходимо выполнять после полного разряда. То есть заряжать его сразу не нужно, необходимо довести прибор до выключения, а потом зарядить полностью.

В первую очередь это касается телефонов и ноутбуков.

При эксплуатации устройств с литий-ионными батареями необходимо следить за местом их нахождения. В холодную и жаркую погоду важно контролировать температуру батареи, не допуская перегрева (переохлаждения). Для этого существуют специальные программы, с помощью которых отслеживаются показатели.

Работа при температуре выше 30°C сказывается на способности батареи держать емкость. Уровень падает с 100% до 80%. Когда устройство полностью зарядилось, следует отключать его от источника тока. В противном случае емкость аккумулятора со временем будет снижаться, и батарея выйдет из строя.

Современные блоки питания способны минимизировать поступающий ток после полного заряда. Однако такая функция не дает гарантии сохранности аккумулятора. Заряжать устройство необходимо при отметке 30-50%. Постоянная полная разрядка сопровождается выделением тепла в большем объеме, это негативно сказывается на состоянии батареи.

Не стоит подключать к питанию устройства, которые работали в стрессовом режиме и получили перегрев. В этом случае необходимо дождаться, пока температура снизится, и только после этого ставить заряжаться.

Чрезвычайно холодную батарею следует вытащить из техники и нагреть в руках, а затем вставить обратно.

Для устройств, которые допускают извлечение батареи, отличным решением является приобретение резервного аккумулятора. В этом случае время работы приспособления возрастает в 2 раза. Когда основной аккумулятор разряжается, в устройство помещается запасной элемент. Удобно решение для техники, которая быстро нагревается, так как сменное устройство дает время основному остыть.

Калибровка

Выделяют 2 метода калибрования:

  • ручной;
  • программный.

Калибровка производится по схеме: полный разряд-полный заряд аккумулятора. Необходима процедура для восстановления показателей и корректной работы контроллера.

Буферная зарядка и диаграмма цикла заряда-разряда

Второй метод отображает больше информации и позволяет осуществить дополнительные программные манипуляции. В остальном оба способа различий не имеют.

Вначале необходимо в стандартном режиме разрядить технику до выключения. Затем подключить к заряднику. Во время процедуры печатная плата батареи определяет предельные рамки зарядки и разрядки, это необходимо для предотвращения сбоев в дальнейшей работе.

Проводят калибровку 1 раз в 3 месяца.

Заряжают аккумулятор оригинальным прибором, который шел в комплекте с техникой. Отключать от сети устройство можно, когда индикатор заряда покажет 100%. Для достижения максимальной рабочей емкости рекомендуется провести 2-3 повторных цикла «разряд-заряд».

Хранение

Для предотвращения негативных воздействий на литий-ионный аккумулятор со стороны внешних факторов необходимо придерживаться таких правил:

  • на время хранения батарею извлекать из устройства;
  • перед извлечением рекомендуется зарядить аккумулятор до 50%;
  • хранят источник в сухом и прохладном месте.

Норма температуры для содержания батареи +15…+17°С. Такие показатели обеспечивают максимальную сохранность элемента и его емкости.

Литий-ионные устройства имеют низкий показатель саморазряда, поэтому хранить их можно более 2 лет. Однако избежать потери емкости невозможно, даже выполняя правильные условия хранения. Независимо от того, сколько зарядное не будет использоваться, необходимо каждые 3 месяца делать калибровку, а после нее возвращать уровень заряда до 50%.

Чего не нужно делать с литий-ионными аккумуляторами

Предотвращение перегрева является залогом длительной работы батареи. Литий – активный щелочной металл, поэтому при нагреве в аккумуляторе может начаться реакция, приводящая к воспламенению. Запрещается держать литий-ионные батареи вблизи источников солнечных лучей, батарей и открытого огня. Особенно это касается смартфонов и ноутбуков.

Наряду с перегревом нельзя допускать и переохлаждения. Губительных последствий низкие температуры не вызовут, однако снизят емкость батареи.

Запрещено разбирать аккумуляторный элемент. Такая процедура приводит к воспламенению. Нельзя заряжать элемент в обход контроллера. Исключение делают лишь в случае, если аккумулятор необходимо вывести из состояния глубокого разряда.

Источник

Руководство по перезаряжаемым литиевым аккумуляторам для начинающих

Когда-то аккумуляторы были тяжёлыми и неуклюжими предметами, выдававшими смехотворно мало энергии для своего размера и веса. К счастью, со временем технологии улучшаются, и в 2020 году у нас есть прекрасные мощные литий-полимерные аккумуляторы, выдающие столько энергии, сколько может понадобиться вашему мобильному проекту. Однако при их использовании нужно учесть некоторые моменты – поэтому предлагаю вам прочесть руководство для начинающих о том, как правильно использовать LiPo в своём проекте.

Так много типов!

Первые коммерческие литий-ионные аккумуляторы вышли на рынок в 1991 году, и за прошедшие с тех пор почти 30 лет мы наблюдали быстрый их прогресс. В итоге у нас появилось множество различных технологий и типов аккумуляторов, делящихся по типу конструкции и используемых материалов. Чтобы правильно обращаться с аккумуляторами, важно знать, какой именно тип попал к вам в руки, и очень важно обратить на это внимание.


Литий-ионные элементы форм-фактора 18650 из ноутбука. Подобные наборы обычно соединяются точечной сваркой никелевых полосок.

Обычно литий-ионными, или Li-ion аккумуляторами называют всю технологию перезаряжаемых литиевых батареек целиком, однако часто так называют традиционные элементы с цилиндрическим металлическим корпусом. Один из вариантов – многоуважаемые 18650, однако вообще их существует множество вариантов и размеров. Их крепкие корпуса сделали их популярными для использования в средствах передвижения, так как последние испытывают значительные физические нагрузки.

Литий-полимерными, или Li-Po называют литий-ионные батарейки, использующие полимерный электролит вместо жидкого. Благодаря этому их можно делать в виде ёмкостей различной формы. Такая гибкость делает их полезными для таких применений, как смартфоны и планшеты, где требуется аккумулятор большой ёмкости и плоской формы. Также их часто используют в радиоуправляемых моделях, поскольку их небольшой вес даёт существенное преимущество летающим аппаратам.


Литий-полимерные пакетные аккумуляторы для использования в радиоуправляемых моделях.

Lithium-HV, или литиевые аккумуляторы высокого напряжения – это литий-полимерные батарейки, использующие специальную кремний-графеновую добавку на плюсовой клемме, благодаря которой она не повреждается высоким напряжением. Если заряжать большинство литиевых аккумуляторов до напряжения выше 4,2 В, они значительно потеряют в ёмкости, а их срок службы будет заметно уменьшаться. Используя эту добавку, можно заряжать элементы до 4,32 В без подобных негативных последствий. Повышение напряжения даёт примерно 10% прибавку к плотности энергии по сравнению с обычными литий-полимерными аккумуляторами.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы , или LiFePO4, используют немного изменённую химию, благодаря чему они могут выносить больше циклов заряда/разряда за счёт немного меньшей энергетической ёмкости. Лучше всего они работают в диапазоне от 3,0 В до 3,65 В, а не в типичном для стандартной химии литий-ионов диапазоне 3,0-4,2. Благодаря этому и очень плоской кривой разряда делает их идеальными для замены 12 В свинцовых батарей во многих случаях, а вместо оригинальных шести элементов используются четыре. Обычно они более стабильными, меньше подвержены саморазряду и потере ёмкости со временем.

Уважайте границы


Ошибка может привести к неприятным результатам

По сравнению с большинством типов аккумуляторов, литиевые элементы плохо переносят неправильное обращение. Разряд ниже нижнего предела приводит к формированию медных дендритов, из-за чего у них уменьшается ёмкость и может произойти короткое замыкание. Перезаряд может привести к повреждению анода отложениями лития, из-за чего могут образоваться литиевые дендриты, что часто приводит к короткому замыканию или самоподдерживающейся реакции с выделением тепла – аккумулятор начинает дымиться и гореть. Также каждый элемент в группе нужно поддерживать на том же уровне напряжения, что и все его соседи, чтобы элементы не слишком быстро деградировали.

Важно не заряжать литиевые элементы слишком быстро. Также на эффективность работы аккумуляторов сильно влияет окружающая температура. Литиевые аккумуляторы не любят температур ниже нуля, особенно при полном заряде. Их нельзя заряжать при отрицательной температуре. Поскольку металлический литий может отложиться на минусовом электроде, что может повредить элемент или вызвать короткое замыкание. В принципе, их можно заряжать при температуре до -5°C, однако это нужно делать очень медленно. Кроме того, аккумуляторы могут повредиться, если заряжать их при температурах выше 45°C.

При выходе за указанные пределы в лучшем случае вы просто убьёте аккумулятор, в худшем случае он загорится и взорвётся. Кроме того, эти элементы подвержены раздуванию, выделению газа, да и вообще кажутся не очень удобными в работе. Может показаться, что иметь с ними дело чересчур сложно. К счастью, современная электроника научилась справляться с их проблемами. Правильное оборудование и меры предосторожности дают возможность использовать литиевые аккумуляторы безопасно и эффективно. Однако все, кто работает с ними, должны уяснить себе потенциальные опасности. Боб Бэддели в прошлом ноябре опубликовал отличную статью на эту тему.

Работа с аккумуляторами

В случае использования отдельных элементов или их групп, к примеру, при использовании LiPo аккумуляторов в радиоуправляемых моделях, достаточно просто использовать специальное зарядное устройство для литиевых аккумуляторов. При зарядке нужно подключать провода для проверки балансировки [позволяют измерять напряжение на каждом из элементов по отдельности / прим. перев.], особенно если батарея разрядилась полностью. Наибольшей эффективности в работе батарей можно добиться при использовании умных зарядных устройств (особенно в случаях с LiFePO4 и элементами высокого напряжения). Убедитесь, что у вас есть способ остановить разрядку батарей в случае слишком сильного понижения напряжения – будь то предупреждающий световой индикатор, звуковой сигнал или просто автоматическое отключение.

Читайте также:  Мощное зарядное устройство на солнечных батареях купить


Подобные модули отлично подходят для интеграции литиевых аккумуляторов в прототип

Если вашему устройству требуется интегрированный аккумулятор, вам подойдут специальные платы защиты и заряда. Существуют готовые модули и интегральные схемы, позволяющие без проблем контролировать работу литий-ионных батарей. В принципе их множество – от тех, которые просто разрывают контур при понижении напряжения, до комплексных решений по зарядке и защите. Такие компании, как Adafruit, продают модули, которые отлично подойдут для начинающих любителей электроники, желающих интегрировать удобное решение по заряду и контролю аккумуляторов без необходимости проектировать платы самостоятельно. Однако существуют открытые решения, которые будет легко интегрировать в собственную плату в будущем.


Система управления батареей (BMS) для аккумуляторов из 12 элементов, способного выдавать до 60 А.

Для более крупных проектов с самостоятельно собранными батареями хорошо подойдут системы управления батареей (BMS). BMS, по сути, не сильно отличается от микросхемы защиты, она просто разработана для более крупных задач. BMS обычно используется для аккумуляторов, состоящих из десятка или более элементов, и часто в таких проектах, как электровелосипеды и другие средства передвижения. BMS паяется непосредственно к аккумуляторам, и подсоединяется к каждому элементу в отдельности [к группе элементов, соединённых параллельно / прим. перев.]. Её задача – балансировка элементов, ограничение тока разрядки для безопасности, управление процессом зарядки. Опытные сборщики батарей часто интегрируют BMS в корпус или кожух самого аккумулятора, оставляя снаружи только коннектор. Это позволяет пользователю просто добавить готовый аккумулятор в свой проект, не беспокоясь о защите.

Если вашему проекту необходима особая устойчивость к воздействию окружающей среды, вам также придётся отслеживать температуру аккумулятора. Отслеживать температуру ячеек, в особенности во время зарядки – отличный способ защитить аккумулятор от повреждения. У лучших чипов и BMS есть функция отслеживания температуры. На таком уровне сборки вы уже будете делать батарею самостоятельно, внедряя термопары в нужные места во время сборки. Для аккумуляторов, выдающих большие токи, температуры нужно отслеживать в обязательном порядке. Практически во всех электровелосипедах и электромобилях есть оборудование для отслеживания температуры аккумуляторов и управляющих систем.

Литий-ионные батарейки могут быть опасными, но при правильном использовании они достаточно безопасны для большинства проектов. Главное – использовать правильное оборудование, чтобы убедиться, что вы не выйдете за пределы диапазонов напряжения и температуры, иначе может случиться беда. Надеюсь, что данная инструкция поможет вам в поисках информации по включению литиевых аккумуляторов в свой проект.

Источник

Особенности зарядки литиевых аккумуляторов и зарядные устройства для них

Современный человек пользуется множеством электронных гаджетов. Это ноутбук, мобильный телефон, планшет, фотоаппарат и многие другие. Большинство этих устройств работают от литиевых аккумуляторов. Ведь мы ценим их именно за то, что это мобильные устройства. Однако за портативность приходится расплачиваться тем, что нужно постоянно заряжать аккумуляторы. Для этого вам потребуется зарядное устройство для литиевых аккумуляторов. В большинстве случаев зарядные устройства поставляются в комплекте с самим устройством. Этот тот же адаптер питания ноутбука или телефона. В идеале, конечно, для зарядки должно использоваться именно штатная зарядка. Но что делать, если она потеряна или вышла из строя. Нужно подобрать подходящее зарядное устройство. Что при этом учесть, обсудим в этой статье.

Общие требования к зарядке литиевых аккумуляторов

В общем случае зарядное устройство для литиевых аккумуляторов должно иметь на выходе напряжение 5 вольт и ток, величина которого соответствует (0,5─1)*Сн. Сн – это номинальная ёмкость аккумулятора. К примеру, для литиевого элемента ёмкостью 2200 мАч, зарядка должна выдавать ток от 1,1 ампера.

Литиевый аккумуляторный элемент 18650

Литиевый аккумуляторный элемент 18650

Если использовать напряжение выше 4,1 вольта, то можно увеличить энергетическую плотность аккумулятора. Но при этом начинаются окислительные реакции, которые сокращают срок службы батареи. В более поздних моделях Li─Ion аккумуляторов эта проблема была устранена добавками. И на них напряжение в процессе зарядки можно увеличивать до 4,2 вольта с отклонением 0,05 на один элемент.

Если говорить о литиевых аккумуляторах промышленного назначения и для военной сферы, то для них зарядные устройства поддерживают напряжение 3,9 вольта. Это обеспечивает длительный срок службы и надёжность.

Стоит сказать, что при увеличении зарядного тока время зарядки практически не уменьшается. При более высоком токе быстрее растёт напряжение на первой стадии процесса, но второй этап подзарядки в этом случае идёт дольше.
Существуют зарядные устройства способные зарядить литиевую батарею примерно за час. Такое зарядное для литиевых аккумуляторов не имеет второго этапа и АКБ готова к работе уже после завершения первой стадии. Уровень заряда аккумуляторного элемента при этом будет составлять 70 процентов. Но, в силу природы батарей литиевого типа, для них это не критично.

Этапы зарядки литиевого аккумулятора

Этапы зарядки литиевого аккумулятора

На графике выше можно видеть три этапа зарядки Li аккумулятора:

  • Первый. Через батарею протекает максимально возможный (1С) ток заряда. Эта стадия заканчивается при увеличении напряжения до порогового значения;
  • Второй. Напряжение остаётся максимальным (4,1─4,2 вольта), а зарядный ток уменьшается до 3 процентов от первоначальной величины;
  • Третий. Компенсирующий заряд при его хранении (проводится примерно раз в 20 дней).

На этапе хранения для литиевых аккумуляторов струйная зарядка невозможна из-за того, что это приводит к металлизации Li. Но кратковременные подзарядки постоянным током компенсируют потери заряда. Такая зарядка должна выполняться, когда напряжения элемента падает до 4,05 вольта. Процесс зарядки прекращается при 4,2 вольта.

И ещё один важный момент. Литиевые аккумуляторные элементы очень чувствительны к перезаряду. Даже при небольшой перезарядке на поверхности минусового электрода начинается металлизация лития. Он очень активен и взаимодействует с электролитом. В результате реакции на катоде происходит выделение кислорода, повышается давление. В результате может произойти разгерметизация элемента, воспламенение и даже небольшой взрыв.

Кроме того, если при заряде постоянно превышать предел по напряжению, срок службы литиевых батарей снижается. Поэтому в большинстве литиевых аккумуляторов помимо самих элементов присутствует плата защиты.

Плата защиты аккумулятора ноутбука

Плата защиты аккумулятора ноутбука

Плата защиты аккумулятора 18650

Плата защиты аккумулятора 18650

Плата контролирует процесс заряда и разряда элементов по нижнему и верхнему пределу напряжения. Часто используются температурные датчики отключающие элементы при 90 градусов по Цельсию. В некоторых видах батарей имеется механический клапан, открывающийся при увеличении давления внутри корпуса выше определённого предела.

Есть исключения. К примеру, аккумуляторы с наличием марганца в их составе не имеют такой защиты. Марганец сильно тормозит металлизацию на аноде и образование кислорода. Поэтому в такой защите нет необходимости.

Всё это нужно иметь в виду при выборе зарядного устройства. Если вы будете заряжать литиевую банку напрямую без контроллера, напряжение должно контролироваться постоянно. Но гораздо лучше использовать устройства с автоматическим контролем или заряжать батарею через плату защиты.

Зарядные устройства для различных гаджетов

Зарядки для аккумуляторов смартфонов

Если вы лишились штатного зарядного устройства от своего телефона, вам поможет «лягушка». Это одно из наиболее распространённых устройств. Название зарядка получила за характерную форму.

Зарядка типа «лягушка»

Зарядка типа «лягушка»

Зарядные устройства для элементов 18650

Литиевые элементы 18650 используются в фонариках, power bank, мобильных пусковых устройствах для авто и т. п. Для них существуют зарядные устройства, позволяющие заряжать сразу несколько элементов. Аккумуляторные элементы 18650 выпускаются как с защитной платой (контроллером), так и без неё.

Зарядное устройство для 18650

Зарядное устройство для 18650

Аккумуляторные элементы 18650 также работают в составе аккумуляторных батарей ноутбуков. Но чтобы их там зарядить по отдельности, потребуется разобрать АКБ. Это совершенно не подходит для постоянного использования. Кустарный способ описывался в статье «Как зарядить аккумулятор ноутбука без ноутбука». Но он также не слишком удобен. Так, что при выходе из строя адаптера питания ноутбука придётся ремонтировать его или покупать новый. Хотя если поискать в продаже, то наверняка можно найти док станции для зарядки батарей ноутбуков.
Вернуться к содержанию

Зарядки для аккумуляторов планшетов

В большинстве современных планшетов работают литий─полимерные аккумуляторные батареи.

Литий─полимерный аккумулятор планшета

Литий─полимерный аккумулятор планшета

Заряжать их отдельно от планшета достаточно проблематично, но возможно. Для этого можно использовать универсальные зарядные устройства типа iMax. Но и здесь могут возникнуть сложности. Некоторые производители выполняют подключение контактов батареи к планшету при помощи пайки. То есть, снять их для зарядки будет нельзя и придётся цепляться к контактам прямо на планшете.

Источник