Зарядка литий ионных аккумуляторов: Схемы самодельных зарядок для литий-ионных аккумуляторов (18650, 14500 li-ion), как правильно заряжать литий-полимерные АКБ — БилдоМан

Содержание

Как заряжать литий ионные аккмуляторы?

Как заряжать литий ионный аккумулятор, чтобы значительно продлить срок его службы и добиться длительной эффективной работы? Соблюдение простых правил эксплуатации, рекомендованных производителем, позволит продлить срок жизни батареи питания и избежать больших затрат на дорогостоящую покупку. Принцип работы литий-ионных батарей отличается от никель-кадмиевых и других устройств, поэтому и требования к циклам заряда и разряда будут совсем другими.

Основные правила зарядки аккумуляторов

Одна из главных особенностей: литий-ионные аккумуляторы не требуется полностью заряжать и разряжать. В отличие от никель-кадмиевых элементов питания, такие батареи не имеют эффекта памяти, следовательно при неполной зарядке их емкость не уменьшается, и продолжительность автономной работы не сокращается. Более того, полная разрядка приводит к сокращению срока работы аккумулятора, продолжать использовать ноутбук нежелательно уже при 20%-ной отметке.

Можно перечислить несколько основных правил правильной зарядки и эксплуатации литий-ионных аккумуляторов:

Нельзя хранить долгое время разряженную батарею. Если разряженный аккумулятор пролежал на полке несколько месяцев, его можно выбрасывать: зарядить его заново уже не получится. Это одна из самых распространенных причин, по которым литий-ионные батареи полностью выходят из строя.
Нежелательно постоянно поддерживать аккумулятор на зарядке во время работы ноутбука. Если он используется в качестве стационарного компьютера дома, на время работы можно вынимать аккумулятор и использовать только сеть от розетки. При этом несколько раз в месяц батарею необходимо подключать для полноценной зарядки и разрядки.

Оптимальный уровень заряда для хранения аккумулятора – 30-50%. При таком уровне батарея сама практически не теряет заряд и сохраняет свои свойства в течение длительного времени.
Нельзя допускать перегрева и переохлаждения батареи питания. Ее нежелательно оставлять на открытом солнце или вблизи обогревателей, нельзя включать ноутбук на улице при температуре ниже нуля. И то, и другое приводит к ускоренному износу, и скоро придется покупать новый аккумулятор.

Литий-ионные батареи любого типа рекомендуется подзаряжать только оригинальными зарядными устройствами. Это касается как ноутбуков, так и смартфоном или планшетов. Если блок питания вышел из строя, необходимо приобрести новый той же марки и с теми же характеристиками.

Как увеличить срок работы аккумулятора?

Правильно зарядить литий-ионный аккумулятор – значит обеспечить ему длительную автономную работу и долгую работоспособность. Стандартный срок эксплуатации для батарей такого типа составляет от 400 до 600 циклов зарядки и разрядки, однако правильная эксплуатация с соблюдением всех рекомендаций способна увеличить этот показатель до 1000 циклов. Заботиться о батарее питания будет намного проще, если поставить на ноутбук специальные утилиты, позволяющие контролировать уровень зарядки литий-ионного аккумулятора и степень его изношенности, а также своевременно закрывать все ненужные программы.

Для увеличения времени автономной работы необходимо правильно экономить энергию. При временном прекращении работы ноутбук нужно переводить в режим гибернации – это значительная экономия заряда батареи. Также нужно отключать все невостребованные в данный момент функции, закрывать лишние программ и не допускать слишком большого списка автозагрузки. Если батарея все же вышла из строя, не стоит пытаться разбирать ее самостоятельно и пытаться ремонтировать.

5 практических советов по эксплуатации литий-ионных аккумуляторов / Хабр

Литий-ионные аккумуляторы не столь «привередливы», как их никель-металл-гидридные собратья, но все равно требуют определенного ухода. Придерживаясь

пяти простых правил

, можно не только продлить жизненный цикл литий-ионных аккумуляторных батарей, но и повысить время работы мобильных устройств без подзарядки.

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.

Зарядка литий-ионных аккумуляторов 18650 своими руками

Статья обновлена: 19.11.2020

Для зарядки Li-ion аккумуляторов 18650 и других типоразмеров важно использовать надежные и походящие им зарядные устройства.

Используемое ЗУ должно выдавать подходящий ток зарядки и работать в режиме CC/CV, без излишнего заряда и токовых перегрузок.

Купить готовое устройство с нужными параметрами – проще и надежнее, чем собирать зарядку для литий-ионных аккумуляторов 18650 своими руками. Но такая возможность есть, и самостоятельно сделать зарядник по простой схеме может каждый электронщик.

Подготовка

Для создания зарядного устройства для аккумулятора 18650 своими руками пригодятся:

модуль на базе чипа TP4056, а именно вариант со схемой защиты – для отслеживания напряжения при помощи компонентов DW01A и FS8205A;

блок питания с вольтажом 12 В и током 2 А;
SPST-выключатель с 2 выводами;
блок питания на 5 В или вместо него стабилизатор 7805 и 4 конденсатора на 100 нФ;
отсек для цилиндрического Li-ion элемента со стандартными параметрами 18х65 мм;
печатная плата;
разъем питания;
паяльник для сборки элементов по схеме;
пластиковая коробочка с ориентировочными размерами 8 см х7 см х 3 см;
клей для фиксации компонентов;
горячий нож для резки пластика;
винты, отвертка для завинчивания крышки.

Алгоритм зарядки Li-ion аккумуляторов

Для Li-ion элементов характерно линейное изменение тока и напряжения. Поэтому для восполнения их заряда через USB или обычный блок питания отлично подходит модуль с чипом TP4056. О протекании процесса зарядки сообщают диоды. Безопасное восполнение заряда ведется при стабильном токе 0,2–0,7С. Когда Uвых достигает 4,2 В, начинается зарядка при U=const с плавным снижением тока до 10% от его исходного значения.

Зарядный ток регулирует резистор, соединенный с выводом PROG. Продаваемые модули этой конфигурации обычно имеют резистор на 1,2 кОм и обеспечивают зарядный ток 1 А. Для подзарядки достаточно подать на входной разъем напряжение 4–8 В и соединить «плюс» и «минус» заряжаемой «банки» с контактами модуля TP4056.

Сборка зарядки для литиевого аккумулятора 18650 по схеме

Для завершения сборки электрокомпонентов нужно спаять их согласно схеме:

Положительный контакт разъема питания соединить с произвольным контактом выключателя, а отрицательный – с выводом GND стабилизатора.
Свободный контакт выключателя объединить с выводом Vin стабилизатора.
На макетной плате в диапазоне между Vin и GND выводами поместить параллельно 3 конденсатора.
Между точками Vout и GND поставить оставшийся 1 конденсатор.
Соединить выводы Vout и IN+, GND и IN-.
Положительный контакт аккумуляторного отсека свести с выводом B+, а отрицательный – с В-.

При использовании вместо стабилизатора и конденсаторов 5–вольтного блока питания сделать самому зарядку 18650 еще проще. Нужно просто подключить полюса блока питания к выводам IN+ и IN- модуля TP4056. По окончании пайки остается поместить собранную схему в пластиковый корпус. По заранее прочерченным линиям при помощи горячего ножа в нем нужно сделать окошки для компактного размещения всех компонентов: USB-порта, диодов, выключателя и разъема.

Все компоненты размещаются в самодельном корпусе. Аккумуляторный отсек крепится термоклеем. Модуль TP4056 устанавливается так, чтобы диоды и USB разъем попали в подготовленные под них прорези, и приклеиваются. В конце размещаются и фиксируются клеем стабилизатор, разъем и выключатель. Затем остается привинтить крышку и зашлифовать наждачкой края окошек. Аналогично можно сделать своими руками и зарядку для трех 18650 аккумуляторов, используя соответствующую схему.

Ранее в нашем блоге приводились основные технические характеристики источников бесперебойного питания.

Зарядка литий-ионных аккумуляторов

: Категория: Поддержка по зарядным устройствам; Опубликовано 09.05.2016 14:27; Автор: Abramova Olesya

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.

2. Зарядка без-кобальтовых литий-ионных аккумуляторов

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.

3. Перезаряд литий-ионных аккумуляторов

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.

4. Итоги

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.

5. Рекомендации по зарядке литий-ионных аккумуляторов

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

Li-ion аккумулятор: как правильно заряжать

Свыше 80% портативной электротехники работает от литий-ионных аккумуляторов. Они просты, надежны и долговечны, если знать их особенности и как правильно заряжать li-ion батареи.

Конструкция литий-ионной АКБ – аккумуляторная банка, которая объединена с платой защиты. Для мощных аккумуляторов используется система из нескольких блоков с платами защиты, объединенная балансиром, который выравнивает уровень заряда для равномерной работы всех элементов. Используемые здесь технологии отличаются от предыдущих. Поэтому ответом на вопрос, как заряжать новый литий-ионный аккумулятор, будет – как обычно, он не требует особых манипуляций.

Это интересно: Как правильно заряжать аккумуляторные батарейки

Этот тип элементов питания очень требователен к процессу зарядки. Так, максимально допустимое напряжение равняется 4,2 В с допуском всего 0,05 В. Плата защиты отвечает именно за то, чтобы показатели аккумулятора оставались в пределах нормы. Мы собрали самые важные советы, с помощью которых вы разберетесь, как правильно заряжать литий-ионный аккумулятор. Они достаточно простые в исполнении, но при этом действенные.

Как заряжать li-ion аккумулятор: главные правила

Чтобы ваш литий-ионный аккумулятор работал как можно дольше, воспользуйтесь простыми рекомендациями.

Используйте оригинальное зарядное устройство

Первое, на что обращать основное внимание – это необходимость пользоваться только оригинальным зарядным устройством. Это в меньшей степени актуально для смартфонов, поскольку во многих моделях ЗУ уже встроено в телефон, а сетевой адаптер только подает ток расчетных параметров. Тем не менее использование оригинального адаптера помогает сохранять оптимальные условия эксплуатации для АКБ.

Иначе дело обстоит с техникой, где нет встроенных ЗУ, к примеру, с фотокамерами. Здесь использование зарядного устройства, предусмотренного и рекомендованного производителем, крайне важно. Только так можно добиться правильной зарядки элемента. Даже если вы подберете зарядник, аналогичный по параметрам, можете сильно навредить аккумулятору из-за случайного перезаряда.

Не разряжайте аккумулятор полностью

Интересная особенность в вопросе, как заряжать li-ion аккумулятор, состоит в том, что у них отсутствует «эффект памяти», зато очень чувствительная к повреждениям химическая система. Особенно это касается разрядки. Производители гаджетов рекомендуют ставить их заряжаться, когда индикатор батареи показывает 10-20%. Таким нехитрым способом вы существенно продлеваете ее срок жизни: с 400-600 полных циклов до 800-1000.

Это правило в большей мере относится к незащищенным моделям аккумуляторов, но также достаточно эффективно работает в случае наличия защиты. Защитная плата обычно держит напряжение в пределах 2,4 В. Однако, если девайс разрядился до минимального значения, а потом в силу обстоятельств долгое время был без зарядки, риск повреждения АКБ многократно увеличивается. Следующее правило частично пересекается с текущим.

Если нужно длительное хранение, оставляйте аккумулятор заряженным на 40-50%

Здесь логика простая и связана с особенностями технологии. Так, если вы оставляете полностью заряженную батарею на долгое бездействие, то есть риск, что спустя некоторое время она утратит часть емкости.

С другой стороны, полностью или почти разряженный аккумулятор также нельзя класть на хранение. Это уже грозит его переразрядом и «смертью», причем навсегда. Оптимальный ответ на вопрос, как заряжать литий-ионный аккумулятор для долгого хранения – до 50%, не больше и не меньше.

Не допускайте перегрева и переохлаждения

Li-ion батареи достаточно неприхотливы, чтобы выживать при температурах от -30°C до +40°С. При этом они достаточно чувствительны к значительным перепадам температур. Если вы будете долго держать аккумулятор на холоде, время его работы очень сокращается. К примеру, каждый владелец смартфона зимой замечал, когда на улице устройство начинает разряжаться вдвое-втрое быстрее обычного. Передержка АКБ на холоде может разрушить его структуру.

Не менее страшен перегрев. Во-первых, нагревание батареи свыше 60°С просто грозит ее повреждением. Во-вторых, если вы зарядили устройство в нормальных условиях, а потом аккумулятор попал в условия высокой температуры (от солнечных лучей, нагревательного прибора рядом и т.д.), то может быть переразряд со всеми вытекающими последствиями.

Заряд Li-ion АКБ типоразмера 18650 с помощью Вымпел-55

&bigtriangleup;

&bigtriangledown;

07.02.2020

Плюсы и минусы Li-ion АКБ

Литий-ионный аккумулятор – один из самых распространенных видов АКБ, широко используется в большом количестве современной бытовой электроники, электромобилях и всеми любимых портативных гаджетах.
Главные плюсы АКБ данного типа – большой ток отдачи, высокая плотность накапливаемой энергии, малый саморазряд, стабильное напряжение, не требует обслуживания, большой рабочий ресурс (более 1000 циклов заряда и разряда), и относительная неприхотливость.
Но есть и минусы – такие аккумуляторные батареи не любят глубоких разрядов, желательно их заряжать до падения ниже — 10% заряда. Оптимальная температура работы 20-25 градусов Цельсия. В холоде процесс разряда происходит быстрее, так же не рекомендуется заряжать холодные АКБ. Как и во всех остальных типах аккумуляторов — не следует превышать допустимые значения напряжения и тока. При механическом повреждении или замыкании li-ion аккумулятора может произойти возгорание. Но если внимательно относиться к эксплуатационным особенностям, то можно значительно продлить их срок службы.

Типоразмеры li-ion аккумуляторов

Для того что бы определить формат у li-ion АКБ имеется система маркировки:

Первые две цифры указывают на диаметр АКБ (в мм).
Следующие две цифры говорят о длине АКБ (в мм).
Последняя цифра служит ссылкой на форм-фактор элемента питания (для цилиндрических обозначается как 0)

Рассмотрим один из самых популярных форм цилиндрических li-ion АКБ c маркировкой – 18650 (например, данный типоразмер используется в ноутбуках, производстве составных АКБ для автомобилей Tesla и для питания разнообразной портативной электроники.

Об этом типоразмере далее и пойдет речь).

18 – диаметр (в мм)
65 – длинна (в мм)
0 – обозначение цилиндрической формы

Заряд li-ion АКБ типоразмера 18650 с помощью Вымпел-55

У большей части электроники с li-ion АКБ имеются встроенные механизмы для заряда, для подзарядки достаточно просто подключить в сеть через адаптер. В других случаях аккумулятор нужно заряжать самостоятельно.
Номинальное напряжение li-ion АКБ типоразмера 18650 составляет 3,7В.
Напряжение заряда составляет 4,1В

Наиболее правильно заряжать li-ion АКБ в два этапа:

На первом этапе нужно заряжать АКБ постоянным током, с расчетом 0.5С (где С – емкость батареи в Ач) соответственно если емкость батареи составляет – 3Ач, ток заряда должен составлять 1,5 А. Если емкость батареи указана в мА, то можно пересчитать: 1000 мАч = 1 Ач. Заряд происходит до достижения напряжения на АКБ 4.1 В.
После достижения напряжения в 4. 1В — заряд идет при постоянном напряжении и постепенном снижении тока.

График заряда

Как только ток заряда уменьшится 0.05-0.01С, заряд можно считать завершенным.
Вымпел–55 может работать в автоматическом режиме, т.е. самостоятельно понижать ток при достижении нужного напряжения.

Порядок действий:

Для зарядки нам понадобится: Вымпел-55 и батарейный отсек 1×18650 (с выводами на + и — , для подключения зажимов)

Батарейный отсек

Подключаем Вымпел–55 к сети, выставляем в настройках «Алгоритм– 1»
Подробнее о алгоритмах(видео)
Далее по инструкции выставляем нужные значения напряжения и тока
Подключаем зажимы к выводам + и –
Отключаем зарядное устройство после окончания заряда

Заряд составных батарей 18650

Возврат к списку

Заряд литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов.

Источники питания и зарядные устройства

Заряд литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов

Зарядное устройство для Li-ion аккумуляторов подобно зарядному устройству для свинцово-кислотных аккумуляторов (SLA) в части ограничения напряжения на аккумуляторе. Основные различия между ними заключаются в том, что у зарядного устройства для Li-ion аккумуляторов – выше напряжение на элемент (номинальное напряжение элемента 3.6 V против 2 V для SLA), более жесткий допуск на это напряжение и отсутствие медленного или плавающего подзаряда по окончании полного заряда.

В то время как для SLA аккумуляторов допустима некоторая гибкость в установке значения напряжения прекращения заряда, то для Li-ion аккумуляторов изготовители очень строго подходят к выбору этого напряжения. Порог напряжения прекращения заряда для Li-ion аккумуляторов с графитовым электродом – 4.10 V, с коксовым электродом – 4.20 V, допуск на установку для обоих типов + – 0.05 V на элемент. Для вновь разрабатываемых Li-ion аккумуляторов, вероятно, будут другие значения этого напряжения. Следовательно, зарядные устройства для них должны быть адаптированы к требуемому напряжению заряда.

Более высокое значение порога напряжения обеспечивает большее значение емкости, поэтому в интересах изготовителя выбрать максимально возможный порог напряжения без нарушения безопасности. Однако на величину этого порога влияет температура аккумулятора, и его устанавливают достаточно низким для того, чтобы допустить повышенную температуру при заряде. Вмешательство потребителя в любое Li-ion зарядное устройство не рекомендуется.

В зарядных устройствах и анализаторах аккумуляторов, которые позволяют изменять порог напряжения, правильная установка этого порога должна соблюдаться при обслуживании любых аккумуляторов Li-ion типа. Однако большинство изготовителей не обозначают тип Li-ion аккумулятора. И если напряжение установлено неправильно, то коксовый аккумулятор выдаст более низкое значение емкости, а графитовый будет немного перезаряжен. При умеренной температуре, никакого повреждения не происходит, и более низкое напряжение разряда не повредит графитовому аккумулятору. Ниже приведена таблица, позволяющая сравнить варианты исполнения элементов аккумуляторов с коксовым и графитовым электродами.

Время заряда Li-ion аккумуляторов приблизительно 3 часа и аккумулятор остается прохладным во время заряда. Полный заряд достигается после того, как напряжение достигнет верхнего порога напряжения, и (and the current has dropped and leveled off to a low plateau ) ток уменьшится до некоторого низкого уровня.

Увеличение зарядного тока в Li-ion зарядном устройстве не намного сокращает время заряда, особенно для коксового исполнения. Хотя и пик напряжения достигается быстрее, все же лучше более длительный заряд. На рис. 9 приведены стадии заряда Li-ion аккумулятора. Наблюдайте сходство с SLA зарядным устройством.

Рис. 9. Стадии заряда Li-ion аккумуляторов

При основном методе заряд оканчивается, как только уровень напряжения достигнут. Такое зарядное устройство более быстрое и простое, чем зарядное устройство с двумя стадиями, но оно может зарядить аккумулятор только до 70 % емкости.

Медленный заряд не применяется, потому что Li-ion аккумулятор не терпит перезаряда.

Медленный заряд может вызвать металлизацию лития, что приводит к нестабильности элемента.

Вместо этого, время от времени для компенсации маленького саморазряда аккумулятора из-за небольшого тока потребления устройством защиты, может применяться кратковременный заряд.

Коммерческие Li-ion аккумуляторы содержат несколько встроенных устройств защиты. Обычно, плавкий предохранитель срабатывает, если напряжение заряда любого элемента достигает 4.30 V или температура элемента достигает 100° C (212° F). Переключатель давления в каждом элементе прекращает заряд, если превышен некоторый порог давления; а внутренняя схема управления отключает аккумулятор в нижней и верхней точках напряжения.

Большинство изготовителей продают Li-ion элементы только в составе аккумулятора вместе с устройством защиты. Эта предупредительная процедура вызвана возможной опасностью взрыва и воспламенения в случае, если аккумулятор заряжается и разряжается вне безопасных ограничений.

Потенциально может возникнуть проблема, если корпуса аккумуляторов, зарезервированные для NiCd и NiMH аккумуляторов, приспособлены к Li-ion элементам. Такие аккумуляторы могут заряжаться на не предназначенных для них зарядных устройствах и могут быть причиной опасности, если нет защиты против заряда на таком зарядном устройстве. Рекомендуется изготавливать выводы Li-ion аккумуляторов несовместимыми с выводами NiCd и NiMH аккумуляторов.

Незаряжаемые литиевые аккумуляторы занимают значительную долю рынка среди таких приложений как видеокамеры, часы и маленькие электронные устройства. Из-за их длительного периода работоспособности и высокой плотности энергии, литиевые аккумуляторы также используются для военных приложений и аварийных устройств.

Меры предосторожности: Никогда не пытайтесь заряжать незаряжаемый литиевый аккумулятор! Попытка зарядить эти аккумуляторы может вызывать взрыв и воспламенение, которые распространяют ядовитые вещества и могут причинить повреждения оборудованию.

Меры безопасности: В случае разрушения, утечки электролита и попадания его на кожу или глаза, немедленно промойте эти места проточной водой. Если электролит попал в глаза, промойте их проточной водой в течение 15 минут и обратитесь к врачу.

Дополнительная информация:

Заряд Li-ion (Li-polymer) аккумуляторов первоначально осуществляется постоянным током до момента достижения напряжения на аккумуляторе 4.2 В, а затем при постоянном напряжении до момента уменьшения тока до величины, равной 0.05С. После этого заряд полностью прекращается. Типовые характеристики быстрого заряда Li-ion и Li-polymer аккумуляторов в зависимости от тока заряда приведены на рис. 10.

Рис. 10. Типовые характеристики быстрого заряда Li-ion (Li-polymer) аккумуляторов

Зарядка литиевых батарей: основы

Никки Мойлан 19 марта 2021 г.

При покупке в нашей компании процесс зарядки литиевых батарей становится повседневной частью рутины, и мы понимаем, что существует много информации о наших продуктах. Будь то то, как технология принимает зарядку, или передовые методы зарядки, мы здесь, чтобы изложить основы. Будь то передовые методы зарядки литиевых батарей, чтобы получить дополнительную информацию о том, как они работают и можно ли заряжать, чтобы ваша аккумуляторная система работала эффективно, наша команда всегда готова помочь.

Как зарядить аккумулятор LiFePO4?

Наша команда получает этот вопрос ежедневно, и у нас есть сообщение в блоге о зарядке LiFePO4 аккумуляторов, которое помогает решить эту тему. Существует три основных способа зарядки системы: от солнечной батареи, от генератора и от берега.

Battle Born Batteries продает аксессуары только тех брендов, которые, как мы знаем, производят качественную продукцию. Одна из таких компаний — Victron Energy. Battle Born — главный продавец компонентов Victron, потому что они надежны и хорошо сконструированы.Они даже предлагают телефонное приложение Victron Connect, в котором вы можете просматривать все сведения о своих устройствах с поддержкой Bluetooth.

Наша команда также рекомендует компоненты от Progressive Dynamics и Magnum. У нас есть много вещей для покупки, так что загляните в наш магазин, если вам нужно больше мощности!

Один из компонентов, который мы часто рекомендуем, — это контроллеры заряда Victron Energy SmartSolar MPPT для систем, оборудованных солнечными батареями. Для контроллеров заряда от солнечных батарей мы рекомендуем следующие настройки:

Насыпная и абсорбционная: 14.2-14,6 вольт (рекомендуется 14,4 вольт)
, поплавок: 13.6

Мы также часто предлагаем интеллектуальное зарядное устройство Victron IP-65 Blue Smart Charger, поскольку оно водонепроницаемо, совместимо с Bluetooth и имеет профиль зарядки для литиевых аккумуляторов и аккумуляторов другого химического состава. Это устройство подключается напрямую к аккумулятору и предназначено для зарядки от одного аккумулятора. Он отлично подходит для тех, кто работает с троллинговыми двигателями или имеет последовательно подключенные аккумуляторные системы.

Для зарядки генератора мы часто рекомендуем использовать зарядное устройство постоянного тока или зарядное устройство аккумулятор-аккумулятор.Изолированное зарядное устройство Victron Orion-TR Smart DC-DC — это адаптивное трехступенчатое зарядное устройство с алгоритмами для опций накопления, поглощения и поплавка.

Вы также можете безопасно смешивать химические составы батарей с этим устройством, например пусковую батарею AGM с домашним литиевым банком. Стремитесь к диапазону от 14,2 В до 14,6 В с объемной ступенью и ступенью абсорбции, а для плавающей ступени лучше всего подходит 13,6 В.

Хотя литиевые батареи технически не требуют плавающего заряда, подавляющее большинство устройств все еще имеют режим плавающего заряда.Батареи, естественно, имеют напряжение 13,6 В, но достижение 14,6 В является идеальным и должно произойти, чтобы задействовать механизмы балансировки.