Литий-ионные аккумуляторы: как правильно заряжать

Топ 5 зарядных устройств для литиевых аккумуляторов

Ну а для тех, кто не считает нужным или возможным собирать зарядку для Li-ion своими руками, мы приводим наиболее популярные приборы для зарядки цилиндрических аккумуляторов 18650.

Наиболее популярные ЗУ для литийионных элементов:

Как заряжать аккумулятор, правила

Литий-ионные аккумуляторы похожи на людей тем, что они не ведут себя одинаково и работают лучше всего при температурах, которые не являются ни слишком жаркими, ни холодными.

Эти батареи работают лучше при высоких температурах, чем при низких, так как тепло снижает внутреннее сопротивление и ускоряет химическую реакцию внутри батареи. Побочным эффектом этого процесса является то, что он создает нагрузку на батарею, что может привести к сокращению срока службы в жарких условиях в течение продолжительных периодов.

С другой стороны, низкие температуры увеличивают внутреннее сопротивление, что увеличивает нагрузку на аккумулятор и сокращает его емкость. Батареи, которые обеспечивают 100% -ную емкость при 27 ° C, обычно уменьшаются на 50% при -18 ° C и так далее.

Li ion аккумуляторы как правильно заряжать?

Не разряжать полностью

Несоблюдение этих советов и инструкций может привести к повреждению аккумулятора до такой степени, что он станет непригодным для использования. Вы также можете поставить под угрозу свою безопасность и безопасность других людей, если батарея не используется должным образом. В сочетании с несовпадающим зарядным устройством может произойти перегрев или перезарядка, и существует риск возгорания.

Полная разрядка производится не чаще раза в 3 месяца

Как правильно заряжать литий ионные аккумуляторы?

Зарядка ионно-литиевых батарей очень отличается от зарядки никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей.

Различия заключаются в том, что литий-ионные аккумуляторы имеют более высокое напряжение на элемент. Они также требуют гораздо более жестких допусков на напряжение при обнаружении полной зарядки, а после полной зарядки они не допускают или требуют подзарядки

Особенно важно иметь возможность точно определять состояние полной зарядки, поскольку литий-ионные аккумуляторы не допускают перезарядки

Хранение с небольшим зарядом

Большинство литий-ионных аккумуляторов, ориентированных на потребителя, заряжаются до напряжения 4,2 В на элемент, и это допускает отклонение около ± 50 мВ на элемент. Зарядка сверх этого вызывает напряжение в элементе и приводит к окислению, что сокращает срок службы и производительность. Это также может вызвать проблемы с безопасностью.

Заряжать только оригинальной зарядкой

Зарядку литий-ионных аккумуляторов можно разделить на два основных этапа:

• Заряд постоянного тока: на первой стадии зарядки литий-ионного аккумулятора или элемента тока заряда контролируется. Как правило, это составляет от 0,5 до 1,0 С. (Примечание: для батареи емкостью 2000 мАч скорость зарядки будет равна 2000 мА для скорости зарядки С). Для потребительских элементов LCO и батарей рекомендуется скорость зарядки не более 0,8 ° C.На этом этапе напряжение на ионно-литиевом элементе увеличивается для заряда постоянного тока. Время зарядки может быть около часа для этой стадии.
• Заряд насыщения: Через некоторое время напряжение достигает пика в 4,2 В для элемента LCO. В этот момент элемент или батарея должны войти во вторую стадию зарядки, известную как заряд насыщения. Поддерживается постоянное напряжение 4,2 В, и ток будет постоянно падать. Конец цикла зарядки достигается, когда ток падает примерно до 10% от номинального тока. Время зарядки может быть около двух часов для этой стадии в зависимости от типа элемента и производителя и т. Д.

Эффективность заряда, то есть величина заряда, удерживаемого батареей или элементом, относительно количества заряда, поступающего в элемент, является высокой. Эффективность зарядки составляет от 95 до 99%. Это отражает относительно низкие уровни повышения температуры клеток.

Не перегревать аккумулятор при зарядке

Есть моменты, когда вы не можете использовать аккумулятор в течение длительного периода времени. Вот советы по поддержанию максимальной емкости батареи для длительного хранения.

Характеристика

Главными составляющими литий-ионных аккумуляторов являются два электрода — отрицательно заряженный (анод) и положительно заряженный (катод), которые помещены в специальный воздухонепроницаемый корпус. Участок между ними полностью заполняется пористым сепаратором. Для пропитки последнего используется электролит (растворенная литиевая соль), благодаря которому в батареях накапливается электрическая энергия. Главная функция сепаратора — предотвратить возможное короткое замыкание между разно полюсными катодом и анодом и обеспечить такой запас электролита, чтобы ионная проводимость была максимально высокой. Когда ионы лития перемещаются из материи анода по электролиту в материю катода, во внешней цепи появляется электрический ток. Выпускаемый на текущий момент аккумулятор li ion наделен хорошей удельной энергоёмкостью (100-180 ватт-час на кг.), рабочее напряжение (от 3,4 до 3,6 в.). Ток разряда в нем колеблется от 2 С до 20 С. Новейшие литий-ионные батареи способны служить при температуре внешней среды от -20 до +60 C. На рынке литиевые батареи встречаются в разных электрических характеристиках, габаритах, размерах и т. д. Причиной этому является то, что на текущий момент не существует единых ГОСТ ов в этом направлении.

Реанимировать батарею с помощью холода

Дело в том, что низкие температуры лучше переносятся аккумулятором, чем жара. Многие специалисты дают советы, по профилактике устройства при помощи заморозки.
Первым делом следует изъять батарейку из устройства и положить её в плотный пакет. Он необходим для защиты и попадания воды внутрь. После этого, батарею нужно поместить в морозильную камеру холодильника. Аккумулятор должен находится в морозильной камере на протяжении 12 часов.
Через 12 часов устройство достается, и сушится с помощью бумажных полотенец. После этого процесса следует поместить литий-ионный аккумулятор 18650 в устройство и поставить его на подзарядку.

Как правильно заряжать литиевые аккумуляторы

Существует несколько схем зарядки литиевых аккумуляторов. Чаще используется двухэтапная  зарядка, разработанная компанией SONY. Не применяются устройства с применением импульсного заряда и ступенчатой зарядки, как для кислотных АКБ.

Зарядка любых разновидностей ионно-литиевых или литий-полимерных аккумуляторов требует строгое соблюдение напряжения. На одном элементе заряженного литиевого аккумулятора должно быть не больше 4,2 В. Номинальным напряжением для них считается 3,7 В.

Литиевые аккумуляторы можно ли заряжать быстро, не полностью? Да. Их всегда можно дозарядить. Работа батареи на 40-80 % емкости удлинняет АКБ срок годности.

Двухступенчатая схема зарядки батареи литиевых аккумуляторов

Принцип схемы CC/CV – постоянная сила зарядного тока/ постоянное напряжение. Как зарядить по этой схеме литиевый аккумулятор?

На схеме до 1 этапа зарядки изображен предэтап, для восстановления глубоко севшего литиевого аккумулятора, с напряжением на клеммах не менее 2,0 В. Первый этап должен восстановить 70-80 % емкости. Ток зарядки выбирают 0,2-0,5 С. Ускоренно заряжать можно, током 0,5-1,0 С. (С – емкость литиевых аккумуляторов, цифровое значение). Каким должно быть напряжение зарядки на первом этапе? Стабильным, 5 В. Когда достигнуто напряжение на клеммах аккумулятора 4,2 – это сигнал перехода на второй этап.

Теперь ЗУ поддерживает стабильное напряжение на клеммах, а зарядный ток по мере поднятия емкости снижается. При уменьшении его значения до 0,05-0,01 С зарядка закончится, устройство отключится, не допуская перезарядки. Общее время восстановления емкости для литиевого аккумулятора не превышает 3 часов.

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

Как контролируют параметры зарядки

Так как литиевые аккумуляторы работают в узком диапазоне изменения напряжения на клеммах, их нельзя перезаряжать выше 4,2 В и допускать разрядку ниже 3 В. Контроллер заряда установлен в ЗУ. Но каждый аккумулятор или батарея имеют собственные прерыватели, РСВ плату или РСМ модули защиты. В аккумуляторах установлена именно защита от того или иного фактора. В случае нарушения параметра, она должна отключить банку, разорвать цепь.

Контроллер – устройство, которое должно реализовать функции управления – переводить режимы CC/CV, контролировать количество энергии в банках, отключать зарядку. При этом сборка работает, нагревается.

Самодельные схемы зарядки, применяемые для литиевых аккумуляторов

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

Если батарея состоит из нескольких банок, разряжаются они не всегда равномерно. При зарядке необходим балансир, распределяющий заряд и обеспечивающий равномерный заряд всех банок в батарее. Балансир может быть отдельным или встроенным в схему подключения АКБ. Устройство защиты батареи называется BMS. Зная как заряжать приборы, разбираясь в схемах, можно своими руками собрать схему защитного устройства для литиевого аккумулятора.

Как заряжать литиевые батарейки?

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

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

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

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

Как заряжать Li-ion аккумулятор 18650

Одна из разновидностей литий-ионных аккумуляторов – это 18650. Их можно встретить в портативных компьютерах, фонариках, электронных сигаретах. По виду они напоминают всем привычную и знакомую пальчиковую батарейку, только чуть больше размером. Преимущество аккумулятор 18650 – высокий уровень емкость и способность долгое время держать заряд.

Аккумулятор Bailong BL-18650 — зарядка

Никаких вопросов не вызывает прямое подсоединение зарядки к самому устройству – например, ноутбуку. В таком случае сам контроллер ноутбука следит за процессом зарядки. Однако бывают ситуации, когда нужно напрямую зарядить литий-ионный аккумулятор 18650. При самостоятельной зарядке подобного аккумулятора за неимением специальных зарядных устройств следует придерживаться следующих рекомендаций:

1. В начале на аккумулятор подается максимальный ток.
2. Примерно через час ток понижается до минимального значения, а напряжение – до максимального.
3. Общее время зарядки не должно превышать 3 часа.

Сейчас в продаже можно найти много зарядных устройств, предназначенных для подзарядки литий-ионных аккумуляторов 18650, которые автоматически выставляют характеристики и время зарядки. К таким ЗУ относятся:

• Nitecore UM10;
• iStick 100TC;
• Litokala Lii500.

Что такое плата зарядки TP4056 и как ею пользоваться

Как правильно заряжать литийионные батарейки, мы узнали. Но чем это сделать? Можно воспользоваться покупным зарядным устройством, но если есть желание, то реально собрать зарядку для литиевых аккумуляторов самостоятельно. Для этого достаточно будет купить готовый модуль TP4056 и собрать несложную схему.

Модуль зарядки литиевой ячейки TP4056 1 А

Прелесть такого решения ещё и в том, что стоит всё удовольствие на том же Aliexpress около 30 рублей. Чтобы на базе этого модуля собрать готовое устройство, необходимо собрать следующую несложную схему.

По умолчанию, такой модуль выдаёт ток зарядки 1 А и подойдёт для зарядки аккумуляторов ёмкостью 2 000—3 000 мА·ч. Если нам нужен меньший ток, то достаточно изменить номинал резистора R3 в соответствии с таблицей:

В принципе, током 1 А можно заряжать аккумуляторы и большей ёмкости, но времени это займёт больше. Но если всё же нужен ток более 1 А, то будет несложно его увеличить, соединив несколько модулей параллельно. Для этого просто соединяем перемычками одноимённые выводы модулей.

Какими способами можно увеличить срок использования источника питания в телефоне

Ответ на данный вопрос, в большей степени, зависит от того, какой именно тип АКБ используется в конкретном телефоне.

Однако несмотря на такие рамки существуют еще и общие правила, как заряжать и что стоит учитывать, чтобы АКБ смог прослужить дольше:

1. Самым основным правилом будет использование родной зарядки телефона. Почему она лучше, чем какие-то альтернативы? Дело в том, что у “родной” зарядки есть важная функция, благодаря которой получается избегать перезаряда. Она фиксирует, когда батарея полностью восполнена и перестает подавать ток, из-за чего перезаряда фактически и не бывает. Какое-либо неродное ЗУ или его аналог не имеет подобной функции, по этой причине источник питания может повредиться. Кроме того, оригинальная зарядка спроектирована специально под нужды телефона, а значит, имеет оптимальные уровень напряжения, мощности и выходного тока.
2. Температура использования устройства. От данного параметра так же многое зависит, а потому использовать смартфон (равно как и его хранить) необходимо в условиях комнатной температуры. Это нужно, чтобы внутренние элементы батареи не изменяли свой химический состав. Потому любые перегревы или переохлаждения негативно сказываются на ИП (так же, как и резкие перепады).
3. В том случае, если смартфон был долго неактивен, то не нужно бежать его полностью разряжать или, наоборот, заряжать до 100%. Наиболее целесообразным методом, как правильно повести себя в данной ситуации, будет отключение устройства на уровне 50% заряда. В противном случае можно неумышленно, но все же повредить АКБ.

Стоит так же рассказать и об особенностях зарядки разных типов аккумуляторов, так как они отличаются друг от друга (пускай и некардинально).

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов 18650

Литиевые аккумуляторы требовательны к параметрам напряжения на клеммах. Предельное напряжение 4,2 В, минимальное – 2,7 В. поэтому зарядное устройство работает как стабилизатор напряжения, создавая на выходе 5 В.

Определяющими показателями является ток зарядки и количество элементов в батарее, выставляемые своими руками. Каждый элемент (банка) должен получить полный заряд. Распределяется энергия с использованием схемы балансира для литиевых аккумуляторов 18650. Балансир может быть встроенным или контроль ведется вручную. Хорошее ЗУ стоит дорого. Сделать зарядку своими руками для li-ion может каждый, кто разбирается в электрических схемах и умеет паять.

Предлагаемая схема зарядного устройства, выполненного своими руками для литиевых аккумуляторов 18650, проста, будет отключать потребителя после зарядки самостоятельно. Стоимость комплектующих около 4 долларов, не дефицит. Приспособление надежное, не перегреется и не загорится.

Схема зарядного устройства для литиевых аккумуляторов 18650

В зарядном, сделанном своими руками, ток в цепи регулируется резистором R4. Сопротивление подбирают таким, чтобы первоначальный ток зависит от емкости литиевого аккумулятора 18650.Каким током заряжать li-ion аккумулятор, если его емкость 2 000 мА/ч? 0,5 – 1,0 С составит 1-2 ампера. Это и есть ток зарядки.

Что делать, если аккумулятор не заряжается

Если вышеперечисленные методы не помогли, то рекомендуем ознакомиться со следующими способами как оживить аккумулятор 18650.

С помощью специального зарядного устройства

Это действие осуществляется при помощи китайской копии зарядного устройства «IMAX B6» и мультиметра. Эта зарядка доступна в широкой продаже, и она отлично восстанавливает аккумулятор в домашних условиях.
Для начала необходимо проверить саму батарею, путем соединения к ней мультиметра и выставляя устройство в режим измерения напряжения. Если у аккумулятора глубокий разряд, мультиметр покажет низкие показателями U в милливольтах.

Суть метода заключается в том, чтобы измерение реального количества U в аккумуляторе «мешает» контроллер.
Есть два вывода, плюс и минус, которые идут непосредственно с батареи на контроллер. На выводах чаще всего напряжение составляет 2,6 В это достаточно небольшое значение.

Напряжение будет по немногу подниматься. Это значит, что восстановление li ion аккумулятора идёт успешно. Через какое-то время значение U дойдет до 3,2 вольт, и батарея начнет «раскачиваться». Позже её можно будет заряжать от «родной» зарядки.

С помощью резистора и «родного» ЗУ

Этот способ еще более проще осуществить, чем предыдущий. Здесь необходимо «минус» подзарядки подвести к «минусу» аккумулятора. А «плюс» вывести путем резистора на «плюс» батареи.
После этого следует подать питание и напряжение будет возрастать.
Его можно поднять до 3В, для достижения этого показателя, нужно процедуру провести в течении пятнадцати минут. Как только метод завершен, аккумулятор можно проверить на работоспособность.

С помощью вентилятора

Чтобы осуществить этот метод нам понадобится блок питания, в котором выходное напряжение было минимум 12В. «Минус» вентилятора следует подсоединить к «минусовом» разъему блока питания, а его «плюсовой» к плюсу и обязательно фиксировать вручную на аккумуляторе.
Когда мы включим устройство, вентилятор начнет работать. Это значит, что в батарее уже идёт ток. Процедуру не стоит долго продолжать, где-то через 30 секунд нужно выключить сеть. После такого восстановления напряжение обычно повышается до 3В.

Восстановление 18650 аккумуляторов при помощи подзарядки от другого аккумулятора

Существует способ как реанимировать литий-ионную батарею с помощью другого автомобильного аккумулятора. Для этого нам нужна любая другая батарея на 9 В, скотч, а также тонкий провод.
Метод осуществляется по следующим этапам:

• Проводки требуется подвести к контактам батареи, которую мы хотим реанимировать. На каждый контакт провод должен быть отдельным.
• Нельзя замыкать контакты «плюс» и «минус» лишь одним проводом. Из-за этого может произойти короткое замыкание, и оживить батарею будет нельзя.
• Соединения нужно закрепить скотчем, на которой перед этим необходимо сделать метку маркером, какой провод с каким контактом будет соединён.
• Провод от «плюса» девятивольтового аккумулятора следует соединить с «плюсом» восстанавливаемой батареи.
• Минусовые контакты надо соединить по этому же методу.
• Все контакты закрепляем изолентой, чтобы провода не отошли.
• Ждём определенное время и следим за состоянием батареи, она должна минимально нагреться.
• Когда аккумулятор станет тёплым, сразу же отсоединяем от АКБ батареи.
• Проводим перезарядку.
• Проверяем работу.

С помощью использования тренировочных циклов

Этот метод проводится для предотвращения сульфатации, а также для того чтобы определить емкости батареи. Такие циклы нужно проводить минимум один раз в год и процедура выполняется по следующим этапам:

• Следует зарядить литий-ионный аккумулятор обычным током до того момента, пока он полностью не зарядится.
• Выдерживаем ее четыре часа после того как прекратилось питания.
• Корректируем плотность электролита.
• Включаем заряд на 25-35 минут чтобы электролит был перемешенным.
• Необходимо провести контрольную разрядку постоянным нормальным током десяти-часового режима и контролировать время полного разряда до того как напряжение спадет до 1,7 В на банку
• Емкость батареи можно определить как уровень разрядного тока умноженный на время разряда.
• После того, как контрольный разряд осуществлён необходимо сразу же полностью разрядить аккумулятор. Если получилось так, что емкость не заряжается аккумулятор 18650 скорее всего уже не починить.

Основные минусы данного метода:

• Сокращается срок службы.
• Долгое время восстановления литий-ионных аккумуляторов.
• Огромные затраты энергии.
• Маленькая эффективность способа.

https://youtube.com/watch?v=PIJZN7yWfuw

Какими бывают литиевые аккумуляторы

В зависимости от того, из какого материала изготовлен положительный электрод литиевого аккумулятора, существует их несколько разновидностей:

• с катодом из кобальтата лития;
• с катодом на основе литированного фосфата железа;
• на основе никель-кобальт-алюминия;
• на основе никель-кобальт-марганца.

У всех этих аккумуляторов имеются свои особенности, но так как для широкого потребителя эти нюансы не имеют принципиального значения, в этой статье они рассматриваться не будут.

Также все li-ion аккумуляторы производят в различных типоразмерах и форм-факторах. Они могут быть как в корпусном исполнении (например, популярные сегодня 18650) так и в ламинированном или призматическом исполнении (гель-полимерные аккумуляторы). Последние представляют собой герметично запаянные пакеты из особой пленки, в которых находятся электроды и электродная масса.

Наиболее распространенные типоразмеры li-ion аккумуляторов приведены в таблице ниже (все они имеют номинальное напряжение 3.7 вольта):

Внутренние электрохимические процессы протекают одинаково и не зависят от форм-фактора и исполнения АКБ, поэтому все, сказанное ниже, в равной степени относится ко всем литиевым аккумуляторам.