Как правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы

Как правильно выбрать, что нужно учесть

При покупке нового гаджета рекомендуется приобретать лучшие зу для акб 18650. Хорошим зарядным устройством будет то, которое идет в комплекте с гаджетом, четко понимает, какая мощность нужна для аккумулятора, своевременно останавливает зарядку. Оригинальные зарядки сначала проводят подзарядку сильным током, а в конце подзарядки уменьшают ток. Это позволяет не перегревать элемент и продлить его срок службы

Если нужно купить зарядный прибор отдельно, следует обратить внимание на основные функции зарядки

1.Автоматическое обнаружение полного заряда аккумуляторов

Качественные зарядные приборы запрограммированы на обнаружение полного заряда, алгоритм работы-dV. Средняя продолжительность процесса три часа. Полностью разряжать и загружать элемент до максимума нельзя. Оптимальный заряд 25%, а максимальный 90%. Это благотворно скажется на сроке службы АКБ.

Процесс заключается в том, что напряжение увеличивается во время зарядки. При полном заряде оно немного падает, устройство отслеживает этот момент, прекращает процесс. В результате работы специализированного зарядного устройства для 18650 li ion аккумуляторов, батарея не перезаряжается.

2. Наличие защиты от перегрева, перезаряда, неправильной установки полярности

Современная зарядка пальчиковых аккумуляторв должна не только заряжать, но и защищать АКБ, продлевать ресурс пользования. Наличие защиты от перегрева, перезаряда реанимирует батарейки. Устройства содержат датчики, предохраняющие аккумулятор от перегрева, охлаждающий вентилятор, который не допускает перезаряда, дополнительный таймер следит за вовремя отключенным током. При ошибке в полярности система сообщит, что ионный акб неправильно установлен в прибор, и зарядка не начнется.

Защита акб от перегрева

3.Наличие функции “разряд”

Функция «разряд» позволяет продлить срок службы литиевых акб и поддерживать высокую производительность. Батареи считаются мертвыми, при напряжении на них 0,9 Вольт, в то время как многие электронные устройства выключаются, когда напряжение батареи падает только до 1,1 Вольт или выше. В том случае, если батарея не полностью разряжена, со временем появляется «эффект памяти», когда емкость аккумулятора уменьшается, и сокращается продолжительность его работы.

Чтобы предотвратить «эффект памяти», рекомендуется разрядить акб, например с помощью детской игрушки с моторчиком. В этом случае возникает риск сильного разряда пальчиковых батареек. И только после разряда можно начинать зарядку. Если напряжение батареи падает ниже 0,9 В, умные зарядные устройства могут воспринимать ее как неисправную и не заряжать. Поэтому для разрядки батарей используется зарядка 18650 аккумуляторов с обязательной функцией «разрядка».

Ответы на 5 часто задаваемых вопросов

1. Для чего используются литий-ионные батареи?

— В качестве источника питания. Подобные батареи часто применяют для различных мобильных телефонов, видеокамер, ноутбуков, для подзарядки электромобилей или современных электронных сигарет.

1. У моделей есть недостатки?

— Основной недостаток модели заключался в том, что первые разработки буквально взрывались. Это объясняется тем, что производители поместили внутрь анод, состоящий из металлического лития. Когда происходит большое количество зарядов и разрядов, то на аноде появляются образования, приводящие к замыканию электродов. В результате происходит возгорание, а после и взрыв. На данный момент эта проблема решена.

1. Как решилась проблема со взрывами?

— Чтобы обезопасить конструкцию, ученые заменили сердцевину на графит, и от проблемы со взрывами избавились. Но остались трудности с катодом, вызванные из-за конструкции из оксида кобальта. Если нарушались эксплуатационные характеристики, то взрывы повторялись. Именно поэтому нужно было следить, чтобы устройство не подвергалось перезарядке. Пользователям было крайне неудобно постоянно следить за уровнем зарядки и разработчикам пришлось вновь модифицировать устройство. Современные модели безопасны. Когда разработчики начали использовать литий-ферро-фосфатные батареи, то и от этой проблемы удалось избавиться. Современное устройство выпускают таким образом, чтобы перезаряд и перегрев был невозможен.

1. Современные модели имеют недостатки?

— Заряд теряется, если батарея попадает под воздействия низких температур.

1. Если долго не использовать батарею, то она испортится?

– Если не опускать уровень разреженности ниже 50%, то не испортится.

Самодельное зарядное устройство в домашних условиях (своими руками) – 1 схема

Для зарядки 18650 приобретают универсальную зарядку, и используют постоянно мультиметр, чтобы выяснять нужные параметры. Но такое приспособление стоит довольно дорого. Минимальная цена – 2700 рублей.

Вместо этого можно потратить всего несколько часов и собрать зарядное устройство самостоятельно. Плюсами такой сборки является дешевизна, надежность, автоматическое отключение аккумулятора. Все детали, используемые для сборки, найдутся в гараже у любого радиолюбителя. Если чего-то не хватает, это можно купить в ближайшем радиомагазине. Потратить на компоненты придётся максимум 300 рублей.

Если схему правильно собрать, то нет никакой необходимости дополнительной настройки — она сразу будет готова к эксплуатации.

Использовать нужно следующую электрическую схему:

Схема

Положительным моментом является то, что если установить стабилизатор на нужный радиатор, тогда аккумулятор заряжают, не опасаясь, что зарядка загорится. А это точно нельзя сказать о китайских зарядках, которые грешат этим неприятным последствием.

Восстановление li-ion аккумулятора 18650

Если АКБ отказывается работать, это может проявиться так:

• Источник энергии быстро разряжается.
• Аккумулятор сел и не заряжается вообще.

Быстро разрядиться может любой источник, если емкость пропала. Именно этим страшен перезаряд и глубокий разряд, от которых ставится защита. Но нет спасения от естественного старения, когда хранение на складе ежегодно снижает емкость банок. Способов регенерации нет, только замена.

Что делать, если аккумулятор не заряжается после глубокого разряда? Как восстановить li-ion 18650? После отключения аккумулятора контроллером, в нем еще есть запас энергии, способный выдать 2.8-2.4 В напряжения на полюсах. Но зарядное устройство не распознает заряд до 3,0В, ему все, что ниже, то и ноль. Можно ли разбудить аккумулятор, запустить химическую реакцию вновь? Что нужно сделать, чтобы поднять заряд li-ion 18650 до 3,1 -3,3В? Нужно использовать способ «толкнуть» аккумулятор, дать ему необходимый заряд.

Не вдаваясь в расчеты, используйте предложенную схему, смонтировав ее с резистором 62 Ом (0,5Вт). Здесь использован блок питания на 5 В.

Если резистор греется, на литиевом аккумуляторе ноль, значит, есть КЗ или неисправен модуль защиты.

Как восстановить литиевый аккумулятор 18650, используя универсальное ЗУ? Выставить ток заряда 10 мА, и выполнить предзарядку, как написано в инструкции к прибору. После поднятия напряжения до 3,1 В зарядить в 2 этапа по схеме SONY.

Теория

   Для последовательного соединения аккумуляторов, обычно к плюсу электрической схемы подключают положительную клемму первого  последовательное соединение аккумуляторов аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к минусу блока. Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Значит если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.

   Энергия, накопленная в АКБ, равна сумме энергий отдельных аккумуляторов (произведению энергий отдельных аккумуляторов, если аккумуляторы одинаковые), независимо от того, как соединены аккумуляторы — параллельно или последовательно.

   Литий-ионные батареи просто подключить к БП нельзя — нужно выравнивание зарядных токов на каждом элементе (банке). Балансировку проводят при зарядке аккумулятора, когда энергии много и её можно сильно не экономить и поэтому без особых потерь можно воспользоваться пассивным рассеиванием «лишнего» электричества.

   Никель-кадмиевые АКБ не требуют дополнительных систем, поскольку каждое звено при достижении его максимального напряжения заряда перестает принимать энергию. Признаки полного заряда Ni-Cd — это увеличение напряжения до определенного значения, а затем его падение на несколько десятков милливольт, и повышение температуры — так что лишняя энергия сразу превращается в тепло.

   У литиевых аккумуляторов наоборот. Разрядка до низких напряжений вызывает деградацию химии и необратимое повреждение элемнта, с ростом внутреннего сопротивления. В общем они не защищены от перезаряда, и можно потратить много лишней энергии, резко сокращая тем самым время их службы.

   Если соединить несколько литиевых элементов в ряд и запитать через зажимы на обоих концах блока, то мы не можем контролировать заряд отдельных элементов. Достаточно того, что одно из них будет иметь несколько более высокое сопротивление или чуть меньшую емкость, и это звено гораздо быстрее достигнет напряжения заряда 4,2 В, в то время как остальные будут еще иметь 4,1 В. И когда напряжение всего пакета достигнет напряжение заряда, может оказаться, что эти слабые звенья заряжены до 4,3 Вольт или даже больше. С каждым таким циклом будет происходить ухудшение параметров. К тому же Li-Ion является неустойчивым и при перегрузке может достичь высокой температуры, а, следовательно, взорваться.

   Чаще всего на выходе источника зарядного напряжения ставится устройство, называемое «балансиром». Простейший тип балансира — это ограничитель напряжения. Он представляет из себя компаратор, сравнивающий напряжение на банке Li-Ion с пороговым значением 4,20 В. По достижении этого значения приоткрывается мощный ключ-транзистор, включенный параллельно элементу, пропускающий через себя большую часть тока заряда и превращающий энергию в тепло. На долю самой банки при этом достается крайне малая часть тока, что, практически, останавливает ее заряд, давая дозарядиться соседним. Выравнивание напряжений на элементах батареи с таким балансиром происходит только в конце заряда по достижении элементами порогового значения.

Можно ли заряжать литий-ионный аккумулятор без контроллера?

Да, можно. Однако это потребует плотного контроля за зарядным током и напряжением.

Вообще, зарядить АКБ, к примеру, наш 18650 совсем без зарядного устройства не получится. Все равно нужно как-то ограничивать максимальный ток заряда, так что хотя бы самое примитивное ЗУ, но все же потребуется.

Самое простейшее зарядное устройство для любого литиевого аккумулятора — это резистор, включенный последовательно с аккумулятором:

Сопротивление и мощность рассеяния резистора зависят от напряжения источника питания, который будет использоваться для зарядки.

Давайте в качестве примера, рассчитаем резистор для блока питания напряжением 5 Вольт. Заряжать будем аккумулятор 18650, емкостью 2400 мА/ч.

Итак, в самом начале зарядки падение напряжение на резисторе будет составлять:

U_r = 5 — 2.8 = 2.2 Вольта

Предположим, наш 5-вольтовый блок питания рассчитан на максимальный ток 1А. Самый большой ток схема будет потреблять в самом начале заряда, когда напряжение на аккумуляторе минимально и составляет 2.7-2.8 Вольта.

Внимание: в данных расчетах не учитывается вероятность того, что аккумулятор может быть очень глубоко разряжен и напряжение на нем может быть гораздо ниже, вплоть до нуля.

Таким образом, сопротивление резистора, необходимое для ограничения тока в самом начале заряда на уровне 1 Ампера, должно составлять:

R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2 Ом

Мощность рассеивания резистора:

P_r = I2R = 1*1*2.2 = 2.2 Вт

В самом конце заряда аккумулятора, когда напряжение на нем приблизится к 4.2 В, ток заряда будет составлять:

I_зар = (U_ип — 4.2) / R = (5 — 4.2) / 2.2 = 0.3 А

Т.е., как мы видим, все значения не выходят за рамки допустимых для данного аккумулятора: начальный ток не превышает максимально допустимый ток заряда для данного аккумулятора (2.4 А), а конечный ток превышает ток, при котором аккумулятор уже перестает набирать емкость (0.24 А).

Самый главный недостаток такой зарядки состоит в необходимости постоянно контролировать напряжение на аккумуляторе. И вручную отключить заряд, как только напряжение достигнет 4.2 Вольта. Дело в том, что литиевые аккумуляторы очень плохо переносят даже кратковременное перенапряжение — электродные массы начинают быстро деградировать, что неминуемо приводит к потери емкости. Одновременно с этим создаются все предпосылки для перегрева и разгерметизации.

Защита, встроенная в аккумулятор не позволит его перезарядить ни при каких обстоятельствах. Все, что вам остается сделать, это проконтролировать ток заряда, чтобы он не превысил допустимые значения для данного аккумулятора (платы защиты не умеют ограничивать ток заряда, к сожалению).

Зарядка при помощи лабораторного блока питания

Если в вашем распоряжении имеется блок питания с защитой (ограничением) по току, то вы спасены! Такой источник питания уже является полноценным зарядным устройством, реализующим правильный профиль заряда, о котором мы писали выше (СС/СV).

Все, что нужно сделать для зарядки li-ion — это выставить на блоке питания 4.2 вольта и установить желаемое ограничение по току. И можно подключать аккумулятор.

Вначале, когда аккумулятор еще разряжен, лабораторный блок питания будет работать в режиме защиты по току (т.е. будет стабилизировать выходной ток на заданном уровне). Затем, когда напряжение на банке поднимется до установленных 4.2В, блок питания перейдет в режим стабилизации напряжения, а ток при этом начнет падать.

Когда ток упадет до 0.05-0.1С, аккумулятор можно считать полностью заряженным.

Как видите, лабораторный БП — практически идеальное зарядное устройство! Единственное, что он не умеет делать автоматически, это принимать решение о полной зарядке аккумулятора и отключаться. Но это мелочь, на которую даже не стоит обращать внимания.

Какое устройство следует использовать

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

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

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

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

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

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

Защита аккумулятора

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

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

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

Итак, с компонентами разобрались. Теперь непосредственно сборка:

Плюсы:

• Надежная, проверенная годами элементная база;
• Высокий ток заряда;
• Возможность увеличения зарядного тока до 4А путем замены токозадающих резисторов;
• Небольшой размер;
• Простота монтажа и эксплуатации.

Минусы:

• Цена великовата;
• Платка не предназначена для зарядки последовательных сборок (2S, 3S, 4S и более не умеет);
• Требуется внешнее питание;
• Боится переполюсовки;
• Некоторая заторможенность последней фазы заряда (CV).

Вывод:народной платки TP4056*Dronk.Ruблогразыгрываем 10 крутых гаджетов от XiaomiDronk.ru/cashback/LetyShopsВыбираем кэшбэк-сервис на 6-летие Алиэкспресс

• Карнавал скидок для фанатов Xiaomi
• Умные часы или умный браслет? Взвешиваем плюсы и минусы на примере Xiaomi и LG
• Живучие китайские смартфоны. Часть 1
• Живучие китайские смартфоны. Часть 2
• 5 проекторов для дома
• Китайские планшеты с Dual OS, для тех, кто не может сделать выбор
• 10 гаджетов для гиков с Gearbest со скидкой в честь дня рождения площадки
• История Chuwi — от MP3-плееров в 2004 до планшетов на Windows 10 в 2016

Варианты зарядных устройств для аккумуляторов

Обзор умных зарядных устройств для аккумуляторов.

• La Crosse Alpha Power BC-700 занимает в рейтинге лучших зарядных элементов призовое место из-за своей универсальности. Заряжает акб любого химического состава и размера. Время зарядки 2 часа. Прибор сам определяет тип и способ получения энергии. В функции обязательно входит заряд, дозаряд, разряд, предотвращение перегрева аккумулятора, выявление поврежденных батарей, их диагностика и реанимация. 
• OPUS BT-C310заряжает самые распространенные типы батареек аа, ааа. Индикатор перегрева и принудительное охлаждение зарядки защищает ионные аккумуляторы 18650 от повреждений.

OPUS BT-C3100

Зарядка Liito Kala Lii-500 с функцией разряда заряжает, тестирует, определяет внутреннее сопротивление акб. Заряжает от одного до четырех АКБ, возможны разные типы. На дисплее отражается надпись относительно одного элемента. Под экраном расположены кнопки, которые предназначены для выбора силы тока для каждого носителя энергии и режима зарядки. Зарядка отлично работает для 4 аккумуляторов с током в 1000 mА, хотя немного греется.

Liito Kala Lii-500

• Nitecore D4 – высококлассное зарядное устройство для батареек aa aaa, рассчитанное на 4 аккумуляторные батарейки, автоматически выставляет скорость зарядки и автоматически прекращает зарядку. На большом экране высвечивается информация о скорости, вольтаже АКБ, времени зарядки. Из минусов отсутствие ручной настройки во времени заряда, что не устраивает некоторых покупателей. Но подходят для тех, кто пользуется зарядкой для ионных аккумуляторов 18650 каждый день, имеет несколько устройств с батареями разного типа.
• Nitecore i2 Intellicharger новая улучшенная версия, хотя рассчитана на восстановление двух батареек. Использует технологию активного распределения тока. Автоматически выставляет скорость заряда. Заряжает АКБ в два раза быстрее предыдущих версий, чем привлекает пользователей.
• Efest LUC BLU6 имеет защиту от перенапряжения, от обратной полярности, коротких замыканий. Одновременно может заряжать шесть хранителей энергии. Уникальность зарядному для аккумулятора 18650 создает функция Bluetooth. Загруженное приложение на смартфон позволяет следить за процессом поглощения энергии. Зарядник гибкий в работе из-за возможности выбора скорости для каждой ячейки в отдельности.
• MAX 1551/MAX 1555 – более бюджетный вариант специализированной зарядки акб, работает не только от USB, но и от отдельного адаптера питания (например, зарядника от телефона).

Зарядник от мобильного телефона

Polo P10 используется для ежедневного применения. Зарядник рассчитан на восемь аккумуляторов одного типа. Устройство оснащено интеллектуальной системой. Минусом является отсутствие дисплея.

• Golisi S4 заряжает одновременно четыре аккумулятора, имеет цифровой дисплей, зарядку для акб 18650 можно проводить при 12 В.
• Fikida – зарядное устройство, самое недорогое на два аккумулятора. Может заряжать АКБ от юсби разъема, от вывода компьютера или ноутбука. 

Fikida

Technoline BC-700 занимает лидирующие позиции в рейтинге недорогих, но качественных и функциональных зарядных устройств. Заряжает, перезаряжает и разряжает аккумулятор 18650.

Срок службы акб 18650 зависит от качества зарядного устройства, к выбору которого нужно подходить с особой тщательностью и вниманием. При выборе зарядки продавец-консультант сможет подобрать подходящее зарядное устройство для Вашего Li-ion аккумулятора 18650, которое будет не только заряжать, но и заботиться о продлении сроков эксплуатации батареек

Перед покупкой нужно учитывать, что цена качественной и функциональной зарядки для литиевых аккумуляторных батареек 18650 зависит не только от возможностей прибора, но и от бренда.