8-900-374-94-44
Человека в современной жизни окружает множество электронных помощников. В быту мы используем планшеты, мобильные телефоны, ноутбуки и т. п. На работе используются шуруповёрты, портативные дрели, фонарики, power bank и пуско-зарядные аккумуляторы для автомобиля. Во всех этих устройствах используются разные типы аккумуляторных батарей. Но больше всего распространены литий─ионные аккумуляторы. Они стали популярными благодаря небольшим размерам и массе в сочетании с высокой энергоёмкостью. При разумной стоимости они имеют приличный срок эксплуатации (300─400 циклов заряд-разряд). Поскольку эти АКБ широко используются в разных устройствах, которые нас окружают, надо понимать, как их правильно заряжать. Поэтому сегодняшний материал посвящён зарядке Li─Ion аккумуляторов.
Содержание статьи
Поскольку многие пользователи имеют смутное представление о том, что такое литий─ионная аккумуляторная батарея, скажем пару слов о её устройстве. Если смотреть на примере аккумулятора мобильного телефона, то аккумулятор там имеет следующую конструкцию.
Конструкция литий─ионного аккумулятора
АКБ мобильного телефона в абсолютном большинстве случаев имеет в своей конструкции один аккумуляторный элемент, который часто называют банкой. Номинальное напряжение банки обычно составляет 3,7 вольта. В АКБ ноутбуков таких элементов может быть от 2 до 12. Но там они не прямоугольной, а цилиндрической формы (тип 18650). Также в составе аккумулятора есть контроллер, который представляет собой плату с распаянной на ней управляющей микросхемой. Она управляет процессом заряда и разряда банки, не допуская её перезаряда или глубокого разряда.
Таким образом, производители аккумуляторов уже позаботились о том, чтобы избежать внештатных ситуаций при зарядке и разрядке батареи. А пользователю остаётся только соблюдать некоторые правила эксплуатации, о которых будет сказано ниже.
Если вам интересно, то можете прочитать подробный материал про литий-ионный аккумулятор в статье по ссылке.
Вернуться к содержанию
При зарядке Li─Ion аккумулятора нужно помнить о том, что лучше всего поддерживать заряд батареи на уровне 20─80% от полной ёмкости. Литий─ионные АКБ не любят перезаряд. Как говорилось выше, контроллер контролирует степень заряженности аккумуляторного элемента или элементов, если их несколько. Он не допустит их перезарядки. Но это не значит, что аккумулятор можно сутками держать на зарядке. Это совершенно ни к чему.
Телефон и зарядное устройство
Теперь перечислим несколько вариантов, как заряжать Li─Ion аккумулятор.
Зарядное устройство «лягушка»
Вернуться к содержанию
Теперь коротко расскажем об основных правилах эксплуатации литий─ионных аккумуляторов.
Эту процедуру следует проводить раз в 3 месяца. Она заключается в полной разрядке и последующей полной зарядке АКБ. Это необходимо делать, чтобы контроллер аккумулятора «откалибровал» границы заряда и разряда батареи.
Калибровка литий─ионного аккумулятора
Если вам интересна переделка шуруповёрта на литиевые аккумуляторы 18650, можете прочитать статью по ссылке.
Вернуться к содержанию
Перед тем как отправить литий─ионную АКБ на хранение, её также нужно заряжать. Но уровень заряда должен быть около 50 процентов. Это считается оптимальным значением. Температура хранения батареи в идеале должна составлять 15 градусов Цельсия. В таких условиях литиевый аккумулятор лучше всего сохраняет ёмкость. Чем выше температура хранения, тем больше будут потери ёмкости при хранении.
При длительном хранении раз в три месяца проводите полный заряд-разряд аккумулятора и снова заряжайте его до 50%.
Литиевые аккумуляторы представляют гальваническую пару, в которой катодом служат соли лития. Независимо, литий-ионный, литий-полимерный сухой или гибридный аккумулятор, зарядное устройство подходит всем. Изделия могут иметь форму цилиндра, или герметичную мягкую упаковку, способ зарядки для них общий, отвечающий особенностям электрохимической реакции. Как зарядить Li-ion АКБ?
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.
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.
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
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.
Каждый литиевый аккумулятор представляет герметичное изделие цилиндрической, призматической формы, для Li-pol в мягкой упаковке. Все они имеют напряжение 3,6- 4,2 В и разную емкость, измеряемую в мА/ч. Если собрать последовательно 3 банки получится батарея с напряжением на клеммах 10,8 — 12,6 В. Емкость при последовательной зарядке, измеряется по самому слабому литиевому аккумулятору в связке.
Как правильно заряжать литиевый аккумулятор 18650 или Pol на 12 вольт, нужно знать. Для возвращения прибору емкости необходимо использовать ЗУ с контроллером. Важно иметь в сборке РСМ для каждой банки, защиту от недо- и перезаряда. Другая схема незащищенных литиево-ионных аккумуляторов – установка РСВ – управляющей платы, лучше с балансирами, для равномерной зарядки банок.
На зарядном устройстве необходимо задать напряжение, под которым работает батарея, 12,6 В. На приборной доске устанавливается количество банок и ток зарядки, равный 0,2- 0,5 С.
Как заряжать, предлагаем посмотреть видео, способ зарядки для 2, 3 литиевых аккумуляторов 18650, соединенных последовательно. Используется бюджетное зарядное устройство.
Варианты зарядки литий-ионных литиево-полимерных аккумуляторов:
Специалисты советуют использовать для зарядки литиевых аккумуляторов штатное зарядное, остальные – только в форс-мажорных обстоятельствах. Однако, как зарядить литиевый аккумулятор без штатного зарядного устройства, нужно знать.
Шуруповерт на литиевых аккумуляторах почти всегда апгрейд. Если с Ni-Cd элементами были одни требования к зарядке, теперь они стали противоположными. В первую очередь нужно приобрести или собрать зарядник, именно для энергоемких литиевых аккумуляторов шуруповерта с форм фактором 18650. Схема зарядки применяется из двух этапов CC/CV.
Зарядка литиевого аккумулятора шуруповерта оптимальна, когда остается 20-50 % емкости – одна палочка на индикаторе. Чем чаще заряжать, тем стабильнее напряжение на клеммах и длиннее жизнь источника энергии. Чем ровнее напряжение на клеммах, тем больше циклов выдержит литиевый аккумулятор шуруповерта.
| Глубина разряда, % | Количество циклов заряда |
| 100 | 500 |
| 50 | 1500 |
| 25 | 2500 |
| 10 | 4 700 |
Если в шуруповерте 2 аккумулятора, один снимите, зарядите на 50-60 % и держите в резерве. Но второй заряжайте всегда по окончании работы, даже на 10 %. Лучшая температура для заряда +15-25 0 С. При минусе батарея шуруповерта не зарядится, но работать до -10 0 может.
Как заряжать литиевый аккумулятор шуруповерта зарядным устройством, зависит от схемы сбора батареи из банок. В любом случае, напряжение на ЗУ должно быть равно заявленному для прибора, а сила тока 0,5 С на первом этапе. На втором, напряжение клеммное стабильно, а сила тока падает, вплоть до окончания процесса.
Время зарядки аккумуляторов определяется процессом восстановления емкости. Различают полный и частичный заряд.
Емкость измеряется в ампер-часах. Это значит, если подать заряд, численно равный емкости, то за час на клеммах создастся нужное напряжение, а запас энергии будет 70-80 %. Если емкость измеряется в единицах С, при быстрой зарядке следует подавать ток 1С-2С. Время быстрой зарядки около часа.
Для полного цикла зарядки батарей из нескольких элементов, соединенных последовательно, используют 2 этапа – CC/CV. Этап СС длится, пока на клеммах не появится напряжение , равное рабочему, в вольтах. Второй этап: при стабильном напряжении подается в банку ток, но с увеличением емкости, он стремится к нулю. Время заряда занимает около 3 часов, независимо от емкости.
Две разных системы аккумуляторов – литиевые и свинцовые требуют разного подхода к восстановлению емкости. Свинцовый АКБ не настолько требовательны к параметрам зарядки, как литиевые. Да и критерии заряда другие.
Для зарядки на первом этапе Li-ion, Li-pol требуется постоянный ток, на втором этапе постоянное напряжение. Если не контролировать параметры на первом этапе, возможен перезаряд. Но если в батарее есть встроенная защита – BMS – она справится. Поэтому несколько добавить энергии можно даже зарядником от телефона.
В зарядном устройстве для свинцовых АКБ главный показатель – стабильное напряжение. Для литиевых зарядников на первом этапе важен стабильный ток.
Правда, появились универсальные ЗУ, которые можно перенастроить на тот или иной режим зарядки. Перед вами российская разработка «Кулон».
Не допускайте полного разряда. У литий-ионных аккумуляторов отсутствует так называемый эффект памяти, поэтому их можно и, более того, нужно заряжать, не дожидаясь разрядки до нуля. Многие производители рассчитывают срок жизни литий-ионного аккумулятора количеством циклов полного разряда (до 0%). Для качественных аккумуляторов это 400-600 циклов. Чтобы увеличить срок службы вашего литий-ионного аккумулятора, чаще заряжаете свой телефон. Оптимально, как только показатель заряда батареи опустится ниже отметки 10-20 процентов, можете ставить телефон на зарядку. Это увеличит количество циклов разряда до 1000-1100.
Данный процесс специалисты описывают таким показателем как Глубина Разряда (Depth Of Discharge). Если ваш телефон разряжен до 20%, то Глубина Разряда составляет 80%. В нижеприведенной таблице показана зависимость количества циклов разряда литий-ионного аккумулятора от Глубины Разряда:
Разряжайте раз в 3 месяца. Полный заряд на протяжении длительного времени также же вреден для литий-ионных аккумуляторов, как и постоянная разрядка до нуля.
Из-за крайне нестабильного процесса заряда (мы часто заряжаем телефон как придется, и где получится, от USB, от розетки, от внешнего аккумулятора и тд.) специалисты рекомендуют раз в 3 месяца полностью разряжать аккумулятор и после этот заряжать до 100% и подержать на зарядке 8-12 часов. Это помогает сбросить так называемый верхний и нижний флаги заряда аккумулятора. Более подробно об этом можно прочитать здесь.
Храните частично заряженными. Оптимальным состоянием для длительного хранения литий-ионного аккумулятора является уровень заряда от 30 до 50 процентов при температуре 15°C. Если же оставить батарею полностью заряженной, со временем ее емкость существенно снизится. А вот аккумулятор, который долгое время пылился на полке разряженным до нуля, скорее всего, уже не жилец – пора отправлять его на утилизацию.
В нижеприведенной таблице показано сколько остается емкости в литий-ионном аккумуляторе в зависимости от температуры хранения и уровня заряда при хранении в течение 1 года.
Используйте оригинальное зарядное устройство. Мало кто знает, что зарядное устройство в большинстве случаев встроено непосредственно внутрь мобильных устройств, а внешний сетевой адаптер лишь понижает напряжение и выпрямляет ток бытовой электросети, то есть напрямую на батарею не воздействует. Некоторые гаджеты, например цифровые фотокамеры, лишены встроенного зарядного устройства, и поэтому их литий-ионные аккумуляторы вставляют во внешний «зарядник». Вот тут-то использование внешнего зарядного устройства сомнительного качества вместо оригинального может негативно сказаться на работоспособности батареи.
Не допускайте перегрева. Ну а злейшим врагом литий-ионных аккумуляторов является высокая температура – перегрева они напрочь не переносят. Поэтому не допускайте попадания на мобильные устройства прямых солнечных лучей, а также не оставляйте их в непосредственной близости от источников тепла, например электрообогревателей. Максимально допустимые температуры, при которых возможно использование литий-ионных аккумуляторов: от –40°C до +50°C
Также, вы можете посмотреть Часто Задаваемые Вопросы по аккумуляторам на нашем сайте.
Всем нам уже все уши прожужжали, что литий-ионные аккумуляторы правильнее всего заряжать постоянным током до напряжения 4.2 В. По достижении данного значения считается, что аккумулятор набрал где-то 70-80% своей максимальной емкости. К слову сказать, этот момент наступает достаточно быстро и чем больше был ток заряда, тем быстрее.
Теперь остается зафиксировать на аккумуляторе это напряжение и подержать его так еще какое-то время. За это время аккумулятор должен набрать еще процентов 20 емкости. Ток заряда при этом будет неуклонно снижаться но, что немаловажно, до нуля так никогда и не дойдет. Окончанием заряда можно считать снижение тока до ~0.05 от номинальной емкости (той, которая указана на этикетке).
Это так называемый двухэтапный режим заряда CC/CV, о котором более подробно мы рассказывали в этой статье.Описанная логика по своей сути очень правильная и в первом приближении не имеет недостатков: быстрый набор основной емкости, четко заданные критерии перехода к фазе снижения тока и момента окончания зарядки. Но так ли это?
На самом деле, для описанной выше логике работы зарядных устройств порог в 4.2 вольта выбран далеко не случайно. Дело в том, что длительное прикладывание повышенного напряжение к li-ion аккумуляторам ведет к деградации их электродов и электродных масс (электролита) и, как следствие, потери емкости. А так как фаза заряда с фиксированным напряжением и падающим током обычно довольно длительная, то желательно ограничить напряжение сверху на уровне 4.2 (или 4.24В). Что и делается на практике.
Однако, более правильным было бы контролировать напряжение на аккумуляторе не тогда, когда через него протекает большой зарядный ток, а во время холостого хода. Дело в том, что в зависимости от величины внутреннего сопротивления батареи и тока, напряжение на аккумуляторе может запросто достигать 4.3 и даже 4.4 Вольта (если, конечно, нет PCB-модуля, который отрубит акб из-за перенапряжения). Таким образом, зарядное устройство перейдет в режим стабилизации напряжения немного раньше, чем хотелось бы, увеличивая тем самым общее время заряда.
Умная зарядка дейстовала бы следующим образом: сначала отключила бы зарядный ток, выждала бы небольшую паузу, измерила бы напряжение холостого хода на аккумуляторе и на основании этого приняла бы решение о своих дальнейших действиях. Чем ближе напряжение приблизилось к 4.15В (это напряжение полностью заряженного аккумулятора), тем более короткий импульс зарядного тока выдает зарядка. Как только напряжение достигнет заданного порога (4.15 вольта), импульсы тока совсем прекратятся.
Вот как это выглядит на графике:
В таком зарядном устройстве можно оставлять аккумулятор на сколь угодно длительное время, и он будет подзаряжаться по мере необходимости.
Мы только что описали еще один (более правильный) способ зарядки литиевых аккумуляторов — импульсный. Но такие зарядки менее распространены, так как для реализации этого алгоритма требуется микропроцессорное управление, что усложняет и удорожает схему.
Но не надо грустить! Оказывается, существует схема импульсного зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов БЕЗ МИКРОПРОЦЕССОРА. Вот она:
Как это ни удивительно эта несложная схема в полной мере реализует весь описанный выше алгоритм заряда при полном отсутствии «мозгов». Схема работает следующим образом.
С момент включения схема начинает заряжать аккумулятор постоянным током. Величина тока зависит от напряжения питания и сопротивления резистора RD.
В момент, когда напряжение на элементе при наличие зарядного тока начинает превышать 4,15 Вольта, компаратор (KA393 или KIA70XX) видит это и закрывает транзистор VT1. Далее следует пауза, за время которой напряжение на элементе снижается до своего истинного значения. Т.к. напряжение холостого хода на аккумуляторе ещё не достигло величины 4,15 В, оно вскоре упадет ниже этого значения. Компаратор, увидив это, вновь откроет зарядный ключ.
Процесс будет повторяться снова и снова, с той лишь разницей, что по мере зарядки аккумулятора импульсы зарядного тока будут всё время сокращаться, а длительность паузы между импульсами, наоборот, увеличиваться. То есть будет увеличиваться скважность импульсов.
Ближе к концу зарядки длительность импульса зарядного тока составляет доли процента от длительности паузы между ними, а напряжение на элементе будет практически равно 4,15 Вольта (конкретное значение выставляется потенциометром R1 при настройке схемы).
Теперь о деталях. Разумеется, можно использовать обычный трансформатор без средней точки. Прекрасно можно обойтись и однополупериодным выпрямителем. А еще проще взять в качестве питания какой-нибудь уже готовый 5-вольтовый зарядник от сотового телефона. Чтобы его не спалить возможно придется еще сильнее ограничить ток заряда, увеличив RD, например, до 0.47 Ом.
Транзисторы что-то типа KTA1273. Силовой полевик указан на схеме, но еще лучше взять PHB108NQ03LT (выпаять из старой материнской платы от компа).
Подстроечник 470 Ом. И не самых маленьких размеров, т.к. он все-таки должен рассеивать какую-то мощность. Брать более 470 ом не советую, т.к. это увеличивает гистерезис срабатывания микросхемы KIA (микросхема может просто вырубить зарядку вместо того, чтобы генерировать импульсы, как задумано).
Схемы можно объединять в последовательные цепочки. Это позволяет заряжать батареи из последовательно соединенных аккумуляторов.
Внимание! В случае одновременного заряда нескольких элементов соединенных последовательно, для каждого аккумулятора должна использоваться своя схема со своим собственным трансформатором питания. Или со своей собственной вторичной обмоткой трансформатора. В любом случае каждый канал должен иметь собственный источник питания, не имеющий гальванической связи с другими источниками. В противном случае некоторые из аккумуляторов окажутся замкнутыми накоротко и произойдет небольшой ба-ба-бах!
Схему можно значительно упростить, выкинув необязательные цепи, а также заменив полевик на обычный биполярный транзистор. Вот, например, парочка вполне рабочих вариантов:
Транзистор можно заменить на наш дубовый КТ837. Питания лучше не делать больше 6 вольт, т.к. чем оно выше, тем сильнее все будет греться. Резистором R1 при сильно разряженном аккумуляторе нужно ограничить ток на уровне 700-800 мА, этого будет вполне достаточно для одного элемента li-ion. При подборе резистора главное не превысить максимальную мощность силового транзистора и способности источника питания.
Если не получилось найти микросхемы KIA70хх, их можно заменить другими детекторами напряжения, например, BD4730. Вот вариант зарядки с этой микросхемой:
Для того, чтобы настроить схему, необходимо отловить момент, когда напряжение на аккумуляторе станет ровно 4.2В и в этот момент выставить на 5-ом выводе микросхемы напряжение 2.99 Вольта (при помощи резистора R6). Если есть регулируемый блок питания, можно выставить на нем ровно 4.2 Вольта и на время настройки подключить его вместо аккумулятора.
Любая из этих схем позволяет заряжать литиевые аккумуляторы любых типоразмеров и емкостей (с учетом коррекции зарядного тока) — от небольших элементов в призматических корпусах до циллиндрических 18650 или гигантских 42120.
Литий-ионные аккумуляторы типоразмера 18650 широко используются в качестве источников питания для разнообразных устройств бытовой и электронной техники. В виде независимых источников питания и в составе аккумуляторных батарей они успешно применяются в ноутбуках, шуруповертах, радиоприемниках, фонариках, электронных сигаретах и многих других устройствах. Важными преимуществами литиевых источников питания выступают значительная емкость, малый саморазряд, безопасность использования и отсутствие потребности в обслуживании.
Аккумуляторы типа Li-ion имеют высокий эксплуатационный ресурс. Но такие факторы как глубокий разряд, перезаряд, использование при низких температурах и несоблюдение правил заряда приводят к ускоренному износу аккумуляторов и их преждевременному выходу из строя. Поэтому важно знать, каким током заряжать Li-ion аккумулятор 18650, использовать подходящее по всем параметрам зарядное устройство и соблюдать все правила подзарядки, чтобы избежать их перегрева и быстрой потери свойств.
Для корректной зарядки Li-ion аккумуляторов 18650 важно:
составляющий порядка 0,5–1 емкости аккумулятора.Зарядные устройства для аккумуляторов типоразмера 18650 бывают различных конфигураций. Например, есть модели с зарядным током 1 А, вмещающие 1 элемент питания, и варианты с несколькими «гнездами», индикатором уровня зарядки, системой безопасности и максимальным напряжением 4,2 В.
Теперь обсудим, каким током лучше заряжать аккумуляторы 18650. Возможные варианты – 0,5 А и 1 А. При силе зарядного тока 1 А процесс подзарядки проходит быстрее, чем при 0,5 А, но для сохранения эксплуатационного ресурса элементов питания более предпочтителен плавный заряд. Поэтому оптимальный ток заряда – 0,5 А. Если нужно ускорить процесс подзарядки, можно увеличить зарядный ток до 1 А, но без особой необходимости этого делать не стоит.
Для подзарядки литиевых элементов питания желательно использовать оригинальные зарядные устройства, рассчитанные на применение с конкретной моделью аккумулятора. Они четко понимают, какая мощность необходима конкретному элементу питания, и своевременно останавливают процесс зарядки. Что касается силы тока, оригинальные зарядные устройства вначале осуществляют подзарядку сильным током, а ближе к завершению процесса подзарядки уменьшают его. Такой алгоритм помогает избежать перегрева элементов питания и продлить срок их службы.
Предлагаем вам ознакомиться с еще одним познавательным материалом – о том, как правильно заряжать литий-железо-фосфатные аккумуляторные батареи.
Перейти в раздел зарядные устройства для АКБ
Буду краток. То, как надо обращаться с аккумуляторами — зависит от технологии, в них используемой.
Ni-Cd, Ni-MH необходимо для предотвращения падения ёмкости заряда — разряжать в нуль перед зарядкой. Иначе происходит укрупнение элементов, которые несут заряд и в итоге общая ёмкость аккумулятора падает. Именно с тех времен и родилось «при покупке обязательно разрядите, зарядите; повторите процедуру 3 раза». Это актуально и сейчас, вот только в тех же мобильниках такие аккумуляторы уже много лет неиспользуются. Но актуальности не потеряло — путем нескольких циклов глубокого разряда и последующего заряда восстанавливаются уже вроде как «убитые» аккумуляторы. То что аккумуляторы надо разряжать полностью и делать такие глубокие циклы — запомнили и передавали из уст в уста.
Но прогресс не стоял на месте и потихоньку в большинстве устройств (имею ввиду ноутбуки, мобильники, плееры) аккумуляторы сменились на литий-ионные и чуть позднее появились литий-полимерные.
Но Li-Ion, Li-Pol — устроены совсем иначе. И обращаться с ними необходимо совсем иначе. Эти аккумуляторы не терпят глубокого разряда — легко их таким образом вообще вывести из строя. Именно поэтому и продаются устройства на 2/3 заряженными. И совсем не для того, что бы устройство можно было включить для проверки.
Но закостенелость мышления людей делает своё черное дело — до сих пор ходят из уст в уста передаются «как надо правильно заряжать аккумуляторы», даже не делая акцент о каком типе идет речь. То что русскому хорошо — немцу смерть — и знать не знают.
А вот начни спрашивать — «ты хоть физику процесса знаешь?», «что там происходит при заряде, разряде, почему можно, почему нельзя?». Сказать не могут. Друг сказал… вот и курсирует десятилетиями по сарафанному радио тысячи заблуждений.
Поэтому сторонников «разрядов-зарядов» Li-Ion аккумуляторов прошу написать подробно чем же они основывают свое мнение, потому как наука и практика не на их стороне.
Их даже хранить (когда на долгое время не планируете использоваться) необходимо по разному — никель-кадмиевые и метал-гидридные необходимо полностью разрядить, а литий-ионные и литий-полимерные — наоборот зарядить процентов до 60-80.
Зарядные и разрядные процессы в электрических батареях являются химическими реакциями, но литий-ионная система имеет свои нюансы. Ученые говорят о движении энергии в батарее как о части ионного потока между анодом и катодом. Это утверждение в какой-то мере верно, но если ученые были бы абсолютно правы, то электрические батареи работали вечно. Падение емкости со временем объясняется потерей ионов, но и процессы внутренней коррозии вкупе с другими дегенеративными эффектами также играют определенную роль. (Смотрите BU-808: В чем причина конечного времени работы литий-ионных аккумуляторов).
Зарядное устройство для литий-ионной электрохимической системы представляет собой ограниченное по напряжению устройство, весьма похожее на зарядное для свинцово-кислотных аккумуляторов. Но есть и различия — более высокое напряжение на элемент, более жесткие допуски напряжения и отсутствие режима поддержания при полном заряде. В то время как свинцово-кислотная электрохимическая система имеет некоторую гибкость пороговых значений напряжения, литий-ионная требует очень строгой настройки зарядных устройств, так как перезаряд не может быть принят. Не может быть создано какое-либо «чудо» зарядное устройство, способное продлить срок службы или предоставить дополнительную емкость путем импульсного тока или других уловок. Литий-ионная является “чистой” системой и принимает ровно тот заряд, который она может аккумулировать.
Зарядные устройства Victron Energy (Голландия)
| Phoenix Charger | Skylla-i | Skylla-TG |
 |
 |
 |
| 12/24В, 16-200А | 24В, 80-500А | 24/48В, 30-500А |
| Мощные профессиональные зарядные устройства для яхт, катеров и другого вида транспорта. Предлагаются однофазные и трехфазные зарядные устройства высокой мощности. Многостадийный адаптивный заряд с возможностью ручного управления. | ||
Литий-ионные аккумуляторы с такими традиционными катодными материалами как кобальт, никель, марганец и алюминий обычно имеют напряжение 4,20 В на элемент. Допустимым отклонением является +/- 50 мВ на элемент. Некоторые версии на основе никеля заряжаются до 4,10 В на элемент; существуют и специально оптимизированные под емкость модели с напряжением 4,30 В и выше на элемент. Повышение напряжения помогает увеличить емкость аккумулятора, но злоупотребление путем превышения значений спецификаций может повредить аккумулятор и даже создать угрозу безопасности. Встраиваемая в аккумулятор схема защиты [BU-304] защищает его от превышения заданного напряжения.
На рисунке 1 показаны графики тока и напряжения литий-ионного аккумулятора относительно этапов зарядки. Полный заряд достигается, когда ток уменьшается до показателя 3-5 процентов от значения номинальной емкости.
Рисунок 1: Этапы зарядки литий-ионного аккумулятора. Li-ion считается полностью заряженным, когда зарядный ток падает до заданного уровня. Вместо режима непрерывного поддержания заряда, некоторые зарядные устройства используют подзарядку только при падении напряжения аккумулятора.
Рекомендуемая скорость зарядки литий-ионных элементов, оптимизированных под емкость, составляет 0,5-1С, полное время заряда при такой скорости составит 2-3 часа. Производители рекомендуют использовать скорость зарядки 0,8С и меньше для продления срока службы аккумулятора. Элементы же, оптимизированные под мощностные показатели, могут использовать более “быстрое” зарядное устройство. Эффективность зарядки литий-ионной электрохимической системы составляет порядка 99 процентов, благодаря этому отсутствует тепловыделение и аккумулятор остается прохладным.
Некоторые аккумуляторы все же могут немного нагреться (примерно на 5°С) при достижении полного заряда. Это может быть вызвано работой схемы защиты и/или повышенным внутренним сопротивлением. Если же температура аккумулятора повысилась более чем на 10°С при умеренных скоростях зарядки, это может говорить о его неисправности, следовательно, необходимо прекратить дальнейшую зарядку и эксплуатацию.
Полная зарядка фиксируется при достижении аккумулятором порогового значения напряжения и падением зарядного тока до 3 процентов от номинального значения. Также аккумулятор считается заряженным, если напряжение и ток достигли некоторого значения и не могут более приблизиться к своим пороговым значениям. Причиной такого поведения может служить повышенный саморазряд [BU-802b].
Увеличение тока зарядки, как ни парадоксально, не ускорит процесс достижения полного заряда. Хотя аккумулятор и быстрее достигнет пикового значения напряжения, ему все еще будет необходим режим насыщения, который в нашем случае займет больше времени. Уменьшение времени первого этапа зарядки компенсируется увеличением времени второго. Высокий ток зарядки, тем не менее, довольно быстро заполнит аккумулятор энергией примерно до 70 процентов.
Литий-ионному аккумулятору не требуется полная зарядка, как в случае со свинцово-кислотным, даже наоборот — легкий недозаряд обеспечит лучшие показатели долговечности. Дело в том, что при полном заряде в аккумуляторе возникает довольно высокое напряжение, которое носит деградационный характер. Ограничение напряжения или устранение режима насыщения продлит срок службы аккумулятора, но, с другой стороны, приведет к уменьшению времени автономной работы. Большинство зарядных устройств оптимизированы как раз под емкость, длительность срока службы воспринимается менее важной.
Некоторые недорогие зарядные устройства вообще могут игнорировать режим насыщения, используя более упрощенный метод зарядки, который длится один час или даже меньше. Такая зарядка фиксирует свое окончание достижением аккумулятором определенного значения напряжения. Окончательный уровень заряда при таком методе составляет примерно 85 процентов от номинальной емкости, что для большинства потребителей является достаточным уровнем.
Промышленные же зарядные устройства часто используют несколько заниженное значение порогового напряжения для продления срока службы аккумулятора. В таблице 2 приведены расчетные значения емкости при зарядке до различных пороговых значений напряжения с и без использования режима насыщения. (Смотрите также BU-808: Как увеличить срок службы литий-ионного аккумулятора).
| Напряжение отсечки/на элемент | Возможная емкость | Время зарядки | Емкость с режимом насыщения |
| 3,80 | 60% | 120 минут | ~65% |
| 3,90 | 70% | 135 минут | ~75% |
| 4,00 | 75% | 150 минут | ~80% |
| 4,10 | 80% | 165 минут | ~90% |
| 4,20 | 85% | 180 минут | 100% |
Таблица 2: Стандартные зарядные характеристики литий-ионных аккумуляторов. Применение режима полного насыщения при заданном напряжении отсечки приводит к повышению емкости примерно на 10 процентов, но приводит к стрессу из-за высокого напряжения.
В самом начале зарядного процесса напряжение аккумулятора очень быстро поднимается. Такому поведению можно привести аналогию — подъем груза резинкой, когда в первый момент резинка натягивается, а груз все еще на своем месте. Показатель использования емкости в течение процесса зарядки стабилизируется относительно напряжения аккумулятора (рисунок 3). Такой эффект характерен для всех электрических батарей. Чем выше ток зарядки, тем эффект “резинки” будет ярче выражен. Холодная температура зарядки или высокое внутреннее сопротивление элемента могут усилить проявление этого эффекта.
Рисунок 3: Зависимость напряжения и емкости литий-ионного аккумулятора от времени зарядки. Эффект зависимости емкости от напряжения при зарядке похож на эффект подъема груза растягивающейся резинкой.
Оценка состояния заряда путем считывания напряжения заряжаемого аккумулятора непрактична, гораздо более точным индикатором служит напряжение разомкнутой цепи аккумулятора после нескольких часов покоя. На даже напряжение разомкнутой цепи не является 100-процентным показателем, так как оно зависимо от температуры. Уровень заряда смартфонов, ноутбуков и других устройств оценивается с помощью кулоновского подсчета. (Смотрите BU-903: Как измерить степень заряженности электрической батареи).
Литий-ионный аккумулятор не может поглотить перезаряд. При достижении полной степени заряда необходимо отсечь зарядный ток. Приложение непрерывного тока поддержания заряда может привести к металлизации лития, что чревато проблемами с безопасностью аккумулятора. Чтобы свести к минимуму стресс, желательно не оставлять заряженный литий-ионный аккумулятор подключенным к зарядному устройству.
После того, как процесс зарядки окончился, напряжение аккумулятора начинает падать. Со временем, напряжение холостого хода стабилизируется на уровне 3,70-3,90 В на элемент. Стоит обратить внимание, что литий-ионный аккумулятор, к которому применялась зарядка в режиме насыщения, будет держать напряжение высоким более длительное время, чем тот, к которому этот режим не применялся.
Когда возникает необходимость хранения литий-ионных аккумуляторов подключенными к зарядному устройству, некоторые из них могут иметь функцию капельного поддержания заряда, призванного компенсировать небольшой саморазряд самого аккумулятора и потребление энергии встроенной схемой защиты. Такое зарядное устройство срабатывает при понижении напряжения аккумулятора до 4,05 В на элемент и подзаряжает его снова до значения 4,20 В. Существует и другой режим зарядки, со срабатыванием при напряжении 4,00 В на элемент и подзарядкой до 4,05 В. Использование такого режима несет меньше вреда аккумулятору и продлевает срок его службы.
Некоторые портативные устройства могут оставаться включенными или даже эксплуатироваться во время зарядки. Потребление энергии устройством в этом случае называется паразитной нагрузкой и может вызвать искажения циклов зарядки. Производители аккумуляторов советуют избегать паразитных нагрузок, так как они приводят к возникновению множественных мини-циклов заряда/разряда. Этого не всегда можно избежать, к примеру, часто возникает необходимость эксплуатации того же ноутбука от электросети. Возникает ситуация, когда аккумулятор заряжается до 4,20 В на элемент и тут же подвергается разряду. Уровень стрессового воздействия на такой аккумулятор довольно высок, поскольку циклы возникают при высоком напряжении, а часто – и при повышенной температуре.
Портативное устройство должно быть отключено при зарядке. Это позволит аккумулятору беспрепятственно достичь порогового значения напряжения и точки насыщения. Паразитная нагрузка сбивает с толку зарядное устройство, воздействуя на напряжение аккумулятора и препятствуя току насыщения, возможны даже ситуации, когда аккумулятор уже полностью заряжен, но из-за воздействия паразитной нагрузки зарядное устройство продолжает зарядку, что конечно же приводит к повреждению аккумулятора.
В то время как традиционные литий-ионные аккумуляторы имеют номинальное напряжение элемента 3,60 В, литий-фосфатные (LiFePO) являются исключением с напряжением элемента 3,20 В и напряжением зарядки 3,65 В. Относительно новой технологией являются литий-титанатные модели с напряжением элемента 2,40 В и напряжением зарядки 2,85 В. (Смотрите BU-205: Виды литий-ионных аккумуляторов).
Зарядные устройства для этих безкобальтовых аккумуляторов несовместимы с обычными 3,60-вольтовыми. Необходимо предусматривать технологию изготовления аккумулятора и обеспечить его правильным зарядным напряжением. 3,60 В литий-ионный аккумулятор, подключенный к зарядному устройству, предназначенному для литий-фосфатной системы, просто не получит достаточного заряда, и, наоборот, воздействие повышенного зарядного напряжения на литий-фосфатный аккумулятор приведет к его повреждению.
Литий-ионные аккумуляторы вполне безопасны в пределах определенного рабочего напряжения, но если по неосторожности превысить напряжение, это может привести к неустойчивости аккумулятора. Продолжительная зарядка напряжением выше 4,30 В аккумулятора, рассчитанного на напряжение 4,20 В, может привести к металлизации лития на аноде. На катоде начинают происходить окислительные процессы, он становится нестабильным и выделяет углекислый газ (CO2). Давление в элементе возрастает, и если зарядка будет продолжаться, может сработать устройство прерывания тока, которое ответственно за безопасность при повышении внутреннего давления элемента до 1,000-1,380 кПа. Если по каким-то причинам давление продолжает расти дальше, то при значении в 3,450 кПа может раскрыться мембрана безопасности. В любом случае, такие экстремальные значения давления небезопасны, и могут привести к возгоранию или даже взрыву аккумулятора. (Смотрите BU-304b: Обеспечение безопасности литий-ионных аккумуляторов).
Тепловой пробой, который и приводит к возгоранию или взрыву, непосредственно зависим от высокой температуры. Полностью заряженному аккумулятору нужно меньшее температурное воздействие для коллапса в сравнении с частично заряженным. Все аккумуляторы на основе лития являются более безопасными при низком уровне заряда, поэтому полностью заряженные аккумуляторы даже запрещено перевозить воздушным транспортом (регламентированный уровень заряда составляет 30 процентов). (Смотрите BU-704a: Перевозка аккумуляторов на основе лития воздушным транспортом).
Пороговой температурой для полностью заряженного литий-кобальтового аккумулятора является 130-150°С, для литий-никель-марганец-кобальтового (NMC) — 170-180°С, а для литий-марганцевого — около 250°С. Литий-фосфатный обладает температурной стабильностью, даже немного лучшей, чем у литий-марганцевого. (Смотрите BU-304a: Аспекты безопасности литий-ионных аккумуляторов и BU-304b: Обеспечение безопасности литий-ионных аккумуляторов).
Не только литий-ионная электрохимическая система небезопасна при перезаряде. Аккумуляторы на основе свинца и никеля также могут расплавиться и привести к пожару при неправильной эксплуатации. Правильно спроектированное зарядное оборудование имеет первоочередное значение для всех аккумуляторных систем. Наличие функции контроля температуры поможет избежать многих проблем.
Зарядка литий-ионных аккумуляторов намного проще зарядки аккумуляторов на основе никеля. Нет необходимости в сложном анализе зависимых от возраста аккумулятора изменений напряжения для определения полного заряда. Процесс зарядки может быть прерывистым, нет нужды в режиме насыщения, как в случае со свинцово-кислотными аккумуляторами. Эти нюансы дают большое преимущество для использования в сфере возобновляемых источников энергии, таких как солнечные панели и ветряные турбины, которые не всегда могут полностью зарядить аккумулятор. Отсутствие необходимости в режиме поддержания заряда значительно упрощает и удешевляет зарядное устройство. Уравнительный заряд, который требуется для обслуживания тех же свинцово-кислотных аккумуляторов, не является необходимым для литий-ионных.
Выключите заряжаемое устройство или отдельно заряжайте его аккумулятор, чтобы позволить зарядному току беспрепятственно достичь значения режима насыщения. Паразитная нагрузка сбивает с толку зарядное устройство.
Производите зарядку при умеренной температуре. Не заряжайте литий-ионный аккумулятор при температуре ниже 0°С (Смотрите BU-410: Зарядка аккумуляторных батарей в условиях высоких и низких температурах).
Литий-ионной электрохимической системе не обязателен полный заряд, частичный даже лучше, так как увеличивает срок службы аккумулятора.
Не все зарядные устройства имеют функцию капельной подзарядки, следовательно, на все 100 процентов аккумулятор при их помощи зарядиться не сможет.
Следует прекратить зарядку при обнаружении излишнего тепловыделения аккумулятора.
Перед длительным хранением аккумулятора зарядите его до 40-50 процентов. (Смотрите BU-702: Как правильно хранить электрические батареи).
Последнее обновление 2016-02-23
Зарядка литий-ионной батареи Литий-ионный аккумулятор В комплекте:
Литий-ионная технология
Типы литий-ионных аккумуляторов
Литий-полимерный аккумулятор
Литий-ионная зарядка
Преимущества и недостатки литий-иона
Технология аккумуляторов включает в себя: Обзор аккумуляторных технологий Определения и термины батареи кадмиевых NiMH Литий-ионный Свинцово-кислотный
Литий-ионные, литий-ионные аккумуляторы обеспечивают превосходный уровень производительности.Чтобы получить лучшее от них, они должны быть правильно заряжены.
Если зарядка литий-ионного аккумулятора не выполняется надлежащим образом, работа аккумулятора может быть нарушена и даже может быть разрушена, поэтому следует соблюдать осторожность.
Правильная зарядка литий-ионных аккумуляторов обеспечивает наилучшую производительность и максимальный срок эксплуатации. В результате зарядка литий-ионного аккумулятора обычно осуществляется в сочетании с системой управления аккумулятором. Это контролирует уровень заряда, разряда и скорости, с которой это может происходить.
Зарядка литий-ионного аккумулятораВ самых общих чертах, заряд и разряд литий-ионной батареи относительно легко объяснить.
Когда литий-ионный элемент или аккумулятор разряжается, он подает ток на внешнюю цепь. Внутренне анод высвобождает ионы лития в процессе окисления, которые проходят к катоду. Электроны от созданных ионов текут в противоположном направлении, вытекая в электрическую или электронную цепь, на которую подается питание.Ионы и электроны затем реформируются на катоде.
Этот процесс высвобождает химическую энергию, которая хранится в клетке в виде электрической энергии.
Во время цикла зарядки реакции происходят в обратном направлении с ионами лития, проходящими от катода через электролит к аноду. Электроны, обеспечиваемые внешней цепью, затем объединяются с ионами лития для обеспечения накопленной электрической энергии.
Следует помнить, что процесс зарядки не является полностью эффективным — некоторая энергия теряется в виде тепла, хотя типичные уровни эффективности составляют около 95% или чуть меньше.
С точки зрения электроники процесса, зарядка литий-ионных батарей очень отличается от зарядки никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей. Невозможно использовать одни и те же электронные схемы для зарядки их по разным причинам.
Зарядка литий-ионных батарей зависит от напряжения, а не от тока. Таким образом, зарядка литий-ионных аккумуляторов больше похожа на зарядку свинцово-кислотных аккумуляторов.
Одно из различий в зарядке литий-ионных аккумуляторов заключается в том, что они имеют более высокое напряжение на элемент — от 3,7 до 4 В на элемент, а не на 1,2 В. 1
Ионно-литиевые элементытакже требуют гораздо более жестких допусков на напряжение при обнаружении полного заряда, а после полного заряда они не допускают или требуют подзарядки или подзарядки. Особенно важно иметь возможность точно определять состояние полной зарядки, поскольку литий-ионные аккумуляторы не допускают перезарядки.Они перегревают, и это уменьшает их жизнь, но в экстремальных обстоятельствах это может привести к тому, что они загорятся и даже взорвутся.
Типичная кривая разряда потребительского литий-ионного элементаБольшинство литий-ионных аккумуляторов, ориентированных на потребителя, заряжаются до напряжения 4,2 В на элемент, а допустимое отклонение составляет 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.
Кривая разряда, показанная выше, будет типичной для потребительской литий-оксидной формы литий-ионного элемента. Различные типы литий-ионных элементов имеют немного разные напряжения, но все они будут иметь одинаковые кривые разряда.
Зарядка литий-ионных аккумуляторов может быть разделена на два основных этапа:
Заряд постоянного тока: На первом этапе зарядки литий-ионного аккумулятора или элемента ток 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 около 4.2 вольта для ячейки 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 зарядки, то есть величина заряда, удерживаемого батареей или элементом, относительно количества заряда, поступающего в элемент, является высокой.Эффективность зарядки составляет от 95 до 99%. Это отражается на относительно низких уровнях повышения температуры клеток.
Многие элементы в настоящее время предназначены для быстрой зарядки, хотя в пределах номинальных характеристик элемента этот процесс может сократить срок службы батареи, и необходимо обеспечить баланс между удобством и сроком службы.
С учетом количества энергии, накопленной в ионно-литиевых батареях, характера их химии и т. Д., необходимо убедиться, что батареи заряжены надлежащим образом и с помощью соответствующего зарядного устройства и оборудования.
Зарядные устройства для литий-ионных аккумуляторов или комплекты аккумуляторов оснащены различными механизмами для предотвращения повреждений и опасности. Часто эти механизмы предусмотрены в аккумуляторном блоке, который затем можно использовать с простым зарядным устройством.
Механизм, необходимый литий-ионной батарее для зарядки и разрядки, включает:
Ток зарядки: Ток заряда должен быть ограничен для литий-ионных аккумуляторов.Обычно максимальное значение составляет 0,8C, но более низкие значения обычно устанавливаются, чтобы дать некоторый запас. Для некоторых батарей возможна более быстрая зарядка.
Даже для аккумуляторов или элементов, способных выдерживать более высокие значения тока зарядки, это влияет на срок службы. Если есть возможность снизить скорость зарядки и не использовать быструю зарядку, это увеличит срок службы элемента.
Температура зарядки: Необходимо контролировать температуру зарядки литий-ионной батареи.Элемент или батарея не должны заряжаться, если температура ниже 0 ° C или выше 45 ° C.
Литий-ионные элементы и батареи работают лучше всего при работе при комнатной температуре, поэтому зарядка между указанными температурными пределами дает лучшую зарядку, а также продлевает срок службы батареи.
Ток разряда: Защита от тока разряда требуется для предотвращения повреждения или взрыва в результате коротких замыканий.Будет определенное ограничение для конкретного аккумулятора, и его не следует превышать. Принимая во внимание огромное количество накопленной энергии, превышение пределов может привести к пожару или даже к впечатляющему взрыву.
Обычно батарейные блоки имеют схему управления зарядом / разрядом, чтобы гарантировать, что ток не превышается, но всегда лучше не перегружать их.
Различные типы технологий литий-ионных аккумуляторов могут предоставлять различные возможности — в результате фактический тип технологии выбора литий-ионных аккумуляторов будет зависеть от применения и требуемой способности тока / разряда.
Перенапряжение: Защита от перенапряжения зарядки требуется для предотвращения слишком высокого напряжения, прикладываемого к клеммам батареи. Если зарядное напряжение может возрасти слишком высоко, это может привести к повреждению.
При использовании ионно-литиевой батареи обязательно использовать зарядное устройство производителя, поскольку в зарядном устройстве и аккумуляторной батарее могут использоваться разные элементы защиты, в зависимости от конструкции.
Срок службы ионно-литиевых элементов и батарей часто определяется в терминах числа циклов разрядки заряда, которые они выдерживают до того, как их способность удерживать заряд падает.
Несмотря на то, что литий-ионные элементы имеют то, что называется календарным сроком службы — срок их службы в терминах прошедшего времени, даже если они не используются, другим важным фактором является количество циклов разрядки заряда, которое они могут выдержать. Обычно это, а не календарное время жизни, означает конец срока службы литий-ионной батареи.
Другие характеристики литий-ионной батареи показывают улучшения по сравнению с конкурентами. Было показано, что он способен выдерживать около 1000 циклов зарядки / разрядки, если используется очень осторожно, и при этом способен удерживать 80% своей первоначальной емкости.
Ni-Cadпредлагает до 500 циклов, хотя это очень зависит от того, как они используются. Плохо обработанная клетка может дать только 50 или 100. NiMH клетки еще хуже, и это одна из основных областей, получающих развитие. Они способны дать только 500 циклов в лучшем случае, прежде чем их емкость упадет до 80% от начального уровня заряда.
Также обнаружено, что литий-ионные элементы и батареи не страдают от эффекта памяти, который был очевиден с Ni-Cads. Эффект памяти становился очевидным, если клетки использовались только частично при каждом использовании.Со временем они «запомнили» уровень разрядки и их емкость соответственно снизилась. В результате хорошо было периодически выполнять полный разряд клеток. Это не так для литий-ионных элементов.
Зарядка и разрядка ионно-литиевых батарей является ключом к их работе и долговременной работе. Обычно чипы управления батареями встроены в аккумуляторные блоки. Это управляет зарядкой и разрядкой литий-ионной батареи. Таким образом, пользователь может подключить аккумулятор к зарядному устройству и оставить его для зарядки, зная, что его не нужно отключать через определенное время.Микросхема управления батареей также гарантирует, что батарея не разряжена слишком далеко. Проблема состоит в том, чтобы гарантировать, что управление батареей понимает точное состояние заряда батареи.
Больше электронных компонентов:
Резисторы
Конденсаторы
Индукторы
Кристаллы кварца
Диоды
транзистор
Фототранзистор
FET
Типы памяти
тиристор
Соединители
РЧ разъемы
Клапаны / Трубы
батареи
Выключатели
Реле
Вернуться в меню компонентов., ,
Узнайте, что приводит к старению Li-ion и что может сделать пользователь батареи, чтобы продлить срок его службы.
Исследования аккумуляторов настолько сосредоточены на химии лития, что можно себе представить, что будущее аккумуляторов лежит исключительно на литии. Есть веские основания для оптимизма, поскольку литий-ионный во многих отношениях превосходит другие химические препараты. Приложения растут и выходят на рынки, которые ранее были прочно удержаны свинцовой кислотой, например, в режиме ожидания и выравнивания нагрузки.Многие спутники также питаются от Li-ion.
Литий-ионный еще не полностью созрел и все еще совершенствуется. Заметные успехи были достигнуты в долговечности и безопасности, в то время как емкость увеличивается постепенно. Сегодня Li-ion отвечает ожиданиям большинства потребительских устройств, но приложения для электромобилей нуждаются в дальнейшей разработке, прежде чем этот источник питания станет общепринятой нормой.
Как помощник по уходу за батареей, у вас есть выбор, как продлить срок службы батареи. Каждая аккумуляторная система имеет уникальные потребности в отношении скорости зарядки, глубины разряда, нагрузки и воздействия неблагоприятных температур.Проверьте, что вызывает потерю емкости, как повышение внутреннего сопротивления влияет на производительность, что делает повышенный саморазряд и насколько низко может разрядиться аккумулятор? Вы также можете быть заинтересованы в основах тестирования батареи.
BU-415: как заряжать и когда заряжать?
BU-706: краткое изложение того, что можно и чего нельзя делать
Литий-ионный аккумулятор работает на движение ионов между положительным и отрицательным электродами.Теоретически такой механизм должен работать вечно, но цикличность, повышенная температура и старение снижают производительность с течением времени. Производители придерживаются консервативного подхода и указывают, что срок службы литий-иона в большинстве потребительских товаров составляет от 300 до 500 циклов разрядки / зарядки.
Оценка срока службы батареи по счетным циклам не является окончательной, поскольку разрядка может варьироваться по глубине и нет четко определенных стандартов того, что составляет цикл (см. BU-501: Основы разрядки).Вместо подсчета циклов некоторые производители устройств предлагают замену батареи на отметке даты, но этот метод не учитывает использование. Батарея может выйти из строя в течение отведенного времени из-за интенсивного использования или неблагоприятных температурных условий; однако, большинство упаковок длится значительно дольше, чем указано на марке.
Производительность батареи измеряется емкостью, что является основным показателем работоспособности. Внутреннее сопротивление и
.Ион лития Аккумулятор легко заряжать. Безопасная зарядка более сложная. Основа алгоритм должен заряжаться при постоянном токе (от 0,2 до 0,7 ° C в зависимости от производителя), пока батарея не достигнет 4,2 В пост. тока (вольт на элемент), и удерживайте напряжение при 4,2 В до тех пор, пока зарядный ток не упадет до 10% от начального Скорость заряда. Условием завершения является падение зарядного тока до 10%. Верхнее зарядное напряжение и ток завершения слегка изменяются в зависимости от производитель.
Однако таймер зарядки должен быть включен для безопасность.
Заряд не может быть прекращен при напряжении. Емкость достигается при 4,2 В на элемент, это только от 40 до 70% полной емкости, если не заряжено очень медленно. По этой причине вам необходимо продолжать заряжать до текущего падает, и заканчивать на слабом токе.
Важно отметить, что Подзарядка не рекомендуется для литиевых батарей. Литий-ионная химия не может принять перезарядку, не повредив ячейку, возможно покрытие металлического лития и становится опасным.
Поплавковая зарядка, Тем не менее, это полезный вариант. Проблема безопасности с сохранением батареи постоянным зарядом является то, что если зарядное устройство должно как-то сойти с ума и применить более высокое напряжение могут быть проблемы. И, поэтому логика идет, короче зарядное устройство включено, тем меньше вероятность того, что при подключении заряд сработает к батарее. Тем не менее, есть еще один метод безопасности, защита аккумулятора плата, которая должна быть включена либо в батарею, либо в другую схему между аккумулятором и зарядным устройством.BPB (также известный как PCB для «защиты» печатная плата «) или другая схема управления батареей остановит заряд, если напряжение становится слишком высоким.
иногда возникает вопрос: «Каков эффект зарядки с 4,2 вольт? «В отличие от других аккумуляторных батарей батарея будет заряжаться, но это никогда не достигнет полной зарядки, она будет только частично заряжена. Причина для это то, что для встраивания ионов в анодные или катодные кристаллы требуется больше напряжение, чем у простого электрохимического элемента напряжения.Чем выше напряжение чем больше ионов может быть вставлено. Ссылка на страницу содержит наши исследования и некоторые количественные данные об относительной емкости литий-ионных батарей, которые заряжены ниже 4,2 вольт. Преимущество зарядки при более низких напряжениях заключается в том, что жизнь цикла резко возрастает.
При скорости зарядки в течение фазы постоянного тока низкий, процесс зарядки будет тратить меньше времени при постоянном напряжении хвостик.Если вы заряжаете ниже примерно 0,18 C, элемент практически заполнен, когда 4,2 вольт достигнут. Это может быть использовано в качестве альтернативного алгоритма оплаты. Просто зарядите ток ниже 0.18C и прекратите заряд, когда напряжение достигает 4,2 вольт на ячейку.
Каждый литий
В ионном аккумуляторе должен быть сохранен баланс
предотвращение их чрезмерной разрядки. Обычно это делается с безопасностью
плата, которая контролирует зарядку и разрядку упаковки и предотвращает
опасные вещи случаются.Технические характеристики этих плат безопасности
продиктованный изготовлением ячейки, и может включать в себя следующее:
Решения на базе микроконтроллера