Зарядка аккумулятора 18650 — основные правила
Смартфоны, ноутбуки, ручной электроинструмент, светодиодные фонари – это лишь малый перечень беспроводных устройств, для бесперебойной работы которых требуется источник энергии – батарейки или аккумуляторы. Наиболее популярный формат – Li Ion АКБ 18650. Функциональность и срок службы источника питания зависит от того, насколько правильно его эксплуатируют. Как выполняется зарядка для аккумуляторов 18650, какими зарядными устройствами, и какие параметры тока выставлять – об этом в статье.
Для правильной зарядки аккумулятора 18650 нужно подобрать подходящее ЗУ и параметры зарядки.
Как заряжать аккумулятор 18650
18650 – как правило, литий ионный источник питания для фонарей, электронных сигарет и других устройств. Габариты: высота – 65 мм, диаметр – 18 мм. Изнутри аккумулятор оснащен металлическими электродами – между ними циркулируют ионы лития, вырабатывая тем самым электрический ток. Высокий заряд или разряд приводят к тому, что на одном электроде накапливается больше ионов, они «нарастают», что влечет за собой снижение рабочих характеристик элемента.
Зарядка 18650 должна выполняться с соблюдением общих правил:
- диапазон окружающей температуры – от +10 до +40°;
- чтобы по мере пополнения заряда аккумулятор не перегревался, допускается на время отключать зарядное устройство от сети (делать этого не надо, если ЗУ оснащено встроенным термистором);
- даже если АКБ новая, до установки в электроприбор ее рекомендуется предварительно зарядить и проверить мультиметром;
- аккумулятор надо заряжать, когда он «сел». Дальше пойдет саморазряд, и если напряжение сильно снизится – источник питания выйдет из строя;
- не стоит надолго оставлять АКБ в ЗУ после того, как она восстановит заряд – максимум на 20 – 30 минут.
Стоит упомянуть, что бывает последовательно и параллельно соединенный аккумулятор, и в каждом случае необходимо учитывать ряд особенностей.
Последовательное соединение АКБ
Последовательное соединение АКБ.
При таком соединении напряжение всех аккумуляторов суммируется. Если подключить нагрузку, с каждой АКБ пойдет ток, равный общему току в сети. Получается, ток разряда задает сопротивление нагрузки. Что до емкости, при такой сборке она равняется емкости источника питания, характерного наименьшей энергоемкостью.
Если все батареи имеют максимальный заряд, то есть 100%, ток разряда будет везде одинаковым. В первую очередь сядет та АКБ, емкость которой ниже. Когда она разрядится, дальше сборку уже не получится нагрузить, несмотря на то, что в остальных аккумуляторах заряд еще есть. Если продолжить снимать ток, «слабая» батарея начнет перезаряжаться и быстро испортится. Именно по этой причине емкость сборки равняется емкости наиболее малоемкой, или самой разряженной АКБ.
Можно сделать такой вывод: при последовательной сборке нужны батареи одной емкости, и все они должны быть заряжены на 100%. Есть такая система как BMS (Battery Monitoring System), отслеживающая каждую батарею в связке. Как только один элемент разряжается, вся сборка отключается от нагрузки.
Что до непосредственно зарядки, выставляют такое напряжение, которое равняется сумме максимальных напряжений на всех АКБ. В случае с литиевыми источниками питания это 4.2 В. То есть если в сборке три батареи, параметр – 12.6 В.
Важно, чтобы энергоемкость всех элементов была одинаковой. Если нет, один аккумулятор восстановится быстрее остальных, и пока дождется окончания, начнет греться и перезаряжаться. А перезарядка для лития – критична.
Параллельное соединение АКБ
Особенность соединения – суммируется емкость батарей, входящих в связку. Ток разряда для каждой равен общему току нагрузки, поделенному на число элементов. Получается, больше аккумуляторов в связке – больший ток она способна отдавать. Что до напряжения, есть один момент. Если в сборке батареи с разным напряжением (заряженные до определенного %), то при соединении они начнут обмениваться энергией, и по итогу на всех напряжение выровняется.
Параллельное соединение АКБ.
Прежде чем делать параллельное соединение, рекомендуется одинаково зарядить элементы, иначе из-за больших токов достанется самому разряженному. При этом допускается, чтобы энергоемкость источников питания была разная – тот, что «посильнее», не даст быстрее разрядиться более «слабому». При зарядке тоже проблем не возникает – сборка автоматически балансируется.
Параметры зарядки
Как при последовательном, так и при параллельном соединении требуется соблюдение токов зарядки и разрядки. Если аккумулятор литиевый, ток зарядки не должен быть больше половины энергоемкости, измеряемой в Амперах. Например, модель на 1000 мАч (1 Ач) – ток ставят 0.5 А; 2 Ач – 1 А.
Максимальные токи разрядки указываются в характеристиках АКБ. Многие модели для смартфонов и ноутбуков не допускают токов, в два раза превышающих энергоемкость батареи. Допустим, аккумулятор 2500 мАч, предел для него – 5 А (2.5 х 2). Впрочем, сейчас выпускают высокотоковые устройства.
Выбор зарядного устройства
ЗУ, представленные на полках магазинов, различаются рабочими параметрами и функционалом:
- простые. Зарядник с одним гнездом, выдающий предельную силу тока в 1 А;
- усовершенствованные. Гнезда два, максимальный показатель напряжения – 4.2 В. Более дорогой, но удобный вариант, так как оснащен индикацией;
- универсальные. Подходят для зарядки любых аккумуляторов с разной химией.
Зарядников достаточно, и чем дороже модель, тем надежней (с индикаторами, системами безопасности).
При желании и если позволяет время, можно собрать зарядное устройство своими руками, но понадобится умение паять и «читать» схемы.
Рейтинг производителей
Производством источников питания занимаются многие компании, и применять такую описательную характеристику как «лучший» было бы неправильно. Вот рейтинг моделей, зарекомендовавших себя как надежные и долговечные:
- Samsung ICR18650. Емкость – 2600 мАч, доступная, но без системы защиты. Часто подделывается;
- LG 18650 HE2. Емкость – 2500 мАч, способна выдавать силу тока в 20 А. Полностью батарея практически не садится ввиду химического состава – Hybrid IMR. Поэтому востребована для питания электронных сигарет (вейпов);
- Samsung INR18650-25R. Емкость – 2500 мАч, используется для мощных устройств, где предполагаются различные нагрузки. Параметр тока разряда составляет 20 – 100 А;
- Panasonic NCR18650B. Энергоемкость – 3400 мАч, ток разряда – 1.6 – 6 А. Срок службы – примерно 300 циклов;
- Robiton 18650-3000. Батарея с защитой от разряда и перезаряда, емкостью 3000 мАч и током разряда 3.5 А.
Из других популярных моделей стоит также выделить: Samsung ICR18650-26HM, Olight 18650 ORB-186P36, ANSMANN Li-Ion 18650, Sony 18650 VTC5.
Как зарядить аккумулятор без зарядки
Если экстренно надо восстановить элемент питания, поможет с этим пусть старый, но хороший рабочий зарядник от телефона Samsung или Nokia. Он не выдаст большие значения тока и напряжения, поэтому точно не навредит.
- Обрезают оболочки проводов зарядки, и разъединяют их на «+» (обычно красного цвета) и «-» (черного).
- Крепят аккумулятор к оголенным контактам проводов (удобно использовать пластилин).
- Подключают ЗУ к сети или ПК с соблюдением полярности.
Что до времени, в среднем понадобится час.
18650 – популярный формат аккумуляторов, которыми запитываются многие портативные устройства. Но чтобы автономность была выше, и не пришлось часто ходить в магазин за заменой, надо знать, как правильно пользоваться АКБ, как ее заряжать.
Литиевые аккумуляторы 18650
Сложно найти область, где нет приборов, работающих на электрической энергии. Мобильные источники представляют аккумуляторы и одноразовые батарейки, питающие потребителя за счет превращения химической энергии в электрическую. Литий-ионные аккумуляторы представляют электронные пары с активными компонентами, содержащими соли лития. По форме аккумулятор напоминает одноразовую пальчиковую батарейку, но несколько большего размера, имеет сотни циклов зарядки, относится Li-ion аккумуляторам 18650.
Устройство li-ion аккумулятора 18650
Производство литий-ионных аккумуляторов основано на площадках компаний Sanyo, Sony, Panasonic, LG Chem, Samsung SDI, Skme, Moli, BAK, Lishen, ATL, HYB. Другие фирмы покупают элементы, переупаковывают их, выдавая за собственную продукцию. Они еще и пишут на термоусадочной пленке недостоверную информацию об изделии. В настоящий момент нет литий-ионных аккумуляторов 18650 емкостью выше 3600 мА-ч.
Основное отличие аккумуляторов от батарей в возможности многократной перезарядки. Все батарейки рассчитаны на напряжение 1,5 В, у изделия li-ion на выходе 3,7 В. Форм фактор 18650 означает, литиевый аккумулятор длиной 65 мм, диаметром 18 мм.
Характеристики рабочего режима литиевого аккумулятора 18650:
- Максимальное напряжение 4,2 В, причем даже незначительная перезарядка значительно сокращает срок службы.
- Минимальное напряжение 2,75 В. При достижении 2,5 В требуются особые условия восстановления емкости, При напряжении на клеммах2,0 В заряд не восстанавливается.
- Минимальная рабочая температура -20 0 С. Зарядка при минусовой температуре не возможна.
- Максимальная температура +60 0 С. При более высокой температуре можно ожидать взрыва или загорания.
- Емкость измеряется Ампер/часах. Полностью заряженный аккумулятор емкостью 1 А/ч может выдать 1А тока в течение часа, 2 А продолжительностью 30 минут или 15 А на протяжении 4 минут.
Контроллер заряда li-ion аккумулятора 18650
Основные производители выпускают стандартные литиевые аккумуляторы 18650 без защитной платы. Этот контроллер, выполненный в виде электронной схемы, устанавливают сверху на корпус, несколько удлиняя его. Плата располагается перед отрицательной клеммой, защищает АКБ от КЗ, перезаряда, переразряда. Собирается защита в Китае. Есть приборы хорошего качества, встречается откровенное надувательство – недостоверная информация, емкость 9 000А/ч. После установки защиты корпус помещается в термоусадочную пленку с надписями. За счет дополнительной конструкции корпус становится длиннее и толще, может не поместиться в предназначенное гнездо. Типоразмер его может быть 18700, увеличиться за счет дополнительных действий. Если аккумулятор 18650 используется для создания батареи в 12 В, в которой предусмотрен общий контроллер заряда, прерыватели на отдельных Li -ion элементах не нужны.
Целью защиты является обеспечение работы источника энергии в заданных параметрах. При зарядке простым ЗУ защита не допустит перезаряда и вовремя отключит питание, если литиевый аккумулятор 18650 сел до напряжения 2,7 В.
Маркировка литиевых аккумуляторов18650
На поверхности корпуса аккумулятора нанесена маркировка. Здесь можно найти полную информацию о технических свойствах. Кроме даты изготовления, срока годности и бренда производителя, зашифровано устройство литиевых аккумуляторов 18650, и связанные с этим аспектом потребительские качества.
- ICR– катод литий-кобальтовый. Аккумулятор обладает высокой емкостью, но рассчитан на небольшие токи потребления. Используют в ноутбуках, видеокамерах и подобной длительно работающей технике с небольшим потреблением энергии.
- IMR – катод литий-марганцевый. Обладает способностью выдавать большие токи, выдерживает разрядку до 2,5 а/ч.
- INR– катод из никелатов. Обеспечивает высокие токи, выдерживают разряд до 2,5 В.
- NCR– специфическая маркировка компании Panasonic. По свойствам аккумулятор идентичен IMR. Используются никелаты, соли кобальта, окись алюминия.
Позиции 2,3,4 называют «высокотоковыми», их используют для фонарей, биноклей, фотоаппаратов.
Литий-феррофосфатные аккумуляторы обладают способностью работать при глубоком минусе, восстанавливаются при глубоком разряде. Недооценены на рынке.
По маркировке можно определить, это литиевый заряжаемый аккумулятор буквы – I R. Если есть буквы C/M/F – известен материал катода. Будет указана емкость, обозначенная mA/h. Дата выпуска и срок годности расположены в разных местах.
Следует знать, нет у производителей литиевых многозарядных батарей изделий емкостью больше 3 600 мА/ч. Для того чтобы отремонтировать батарею ноутбука или собрать новую нужно приобретать аккумуляторы без защиты. Для использования в единичном экземпляре нужно покупать элементы с защитой.
Как проверить литиевый аккумулятор 18650
Если покупая дорогой прибор, вы сомневаетесь в правдивости информации на корпусе, есть способы проверки. Кроме специальных измерителей можно использовать подручные средства.
- У вас есть зарядное устройство, можно засечь время полной зарядки определенной силой тока. Произведение времени на силу тока выявит приблизительную емкость li-ion аккумулятора.
- Вам поможет интеллектуальное зарядное устройство. Оно покажет и напряжение, и емкость, но стоит прибор дорого.
- Подключите фонарик, замерьте силу тока, и ждите, когда светоч потухнет. Произведение времени на силу тока дает емкость тока в А/ч.
Определить мощность аккумулятора можно по весу: литиевый аккумулятор 18650 емкостью 2000мА/ч должен весить 40 г. Чем выше емкость, тем больше вес. Но бракоделы научились подсыпать песок в корпус, для тяжести.
Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов 18650
Литиевые аккумуляторы требовательны к параметрам напряжения на клеммах. Предельное напряжение 4,2 В, минимальное – 2,7 В. поэтому зарядное устройство работает как стабилизатор напряжения, создавая на выходе 5 В.
Определяющими показателями является ток зарядки и количество элементов в батарее, выставляемые своими руками. Каждый элемент (банка) должен получить полный заряд. Распределяется энергия с использованием схемы балансира для литиевых аккумуляторов 18650. Балансир может быть встроенным или контроль ведется вручную. Хорошее ЗУ стоит дорого. Сделать зарядку своими руками для li-ion может каждый, кто разбирается в электрических схемах и умеет паять.
Предлагаемая схема зарядного устройства, выполненного своими руками для литиевых аккумуляторов 18650, проста, будет отключать потребителя после зарядки самостоятельно. Стоимость комплектующих около 4 долларов, не дефицит. Приспособление надежное, не перегреется и не загорится.
Схема зарядного устройства для литиевых аккумуляторов 18650
В зарядном, сделанном своими руками, ток в цепи регулируется резистором R4. Сопротивление подбирают таким, чтобы первоначальный ток зависит от емкости литиевого аккумулятора 18650.Каким током заряжать li-ion аккумулятор, если его емкость 2 000 мА/ч? 0,5 – 1,0 С составит 1-2 ампера. Это и есть ток зарядки.
Каким током заряжать li-ion аккумулятор 18650
Есть порядок восстановления работоспособности литиевого аккумулятора 18650 после падения напряжения до рабочего. Мы восстанавливаем емкость, измеряемую в ампер-часах. Поэтому вначале подключаем Li-ion аккумулятор форм-фактор 18650 к ЗУ, потом своими руками устанавливаем ток зарядки. Напряжение изменяется по времени, начальное 0,5 В. Как стабилизатор, ЗУ рассчитан на 5 В. Для сохранения работоспособности, благоприятными считают параметры 40-80 % от емкости.
Схема зарядки li-ion аккумулятора 18650 предполагает 2 этапа. Вначале нужно поднять напряжение на полюсах до 4,2 В, далее постепенным снижением силы тока стабилизировать емкость. Заряд считается полным, если сила тока снизилась до значения 5-7 мА, когда питание отключится. Весь цикл зарядки не должен превышать 3 часа.
Самая простая одногнездная китайская зарядка для li-ion аккумуляторов 18650 рассчитана на зарядный ток в 1 А. Но следить за процессом придется самостоятельно, переключать своими руками. Универсальные зарядные устройства дороги, но имеют дисплей и самостоятельно ведут процесс.
Как правильно зарядить Li-ion аккумулятор 18650 в ноутбуке? Подключение комплекта источников энергии в гаджете через Pover Bank. Батарея может заряжаться от сети, но важно отключать питание, как только блок набрал емкость.
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.
Какие литиевые аккумуляторы 18650 лучше на Али Экспресс
Если для вас важна стоимость и качество литиевого аккумулятора 18650, воспользуйтесь ресурсом AliExpress. Здесь много товара, от разных производителей. Искомый аккумулятор пользуется спросом, его любят подделывать. Поэтому необходимо знать основные отличия хорошей модели от реплики.
Критично отнеситесь к указанной емкости. Только лучшие производители добились 3 600 А/ч, средние имеют показатель 3000-3200 А/ч. Защищенный аккумулятор больше на 2-3 мм в длину и чуть толще незащищенного. Но если вы собираете батарею, защита не нужна, не переплачивайте.
Добротные изделия и здесь стоят дороже. Учтите, что Ultrafire обещает 9000 мА/ч, но на деле оказывается в 5-10 раз ниже. Лучше использовать товар от проверенного производителя, стараться покупать всегда одну и ту же марку аккумулятора.
Предлагаем посмотреть порядок восстановления литиевого аккумулятора 18650
Как правильно заряжать литий-ионный аккумулятор 18650: сколько, каким током и напряжением
У аккумуляторных батарей этого типоразмера несколько важных показателей:
- емкость (mAh – мА/ч)
- ток разряда (А)
- ток заряда (А)
- максимальное количество циклов разряда
В этой статье я расскажу вам о последнем параметре, и как эти сведения могут помочь вам продлить срок службы ваших батарей.
Шаг 1: Циклы полного разряда
Когда аккумулятор заряжается, а после этого разряжается, это считается одним циклом.
- При зарядке литий-ионных 18650 аккумуляторов напряжение поднимается до максимума 4,2 В, потом падает до диапазона между 2 и 3 В, в зависимости от указанного в техническом описании конкретной ячейки предельного напряжения заряда.
- Не допускайте меньше 3 В, чтобы сохранить аккумулятору ресурс службы. Это происходит при любом процессе, который требует питания от аккумулятора. На эти процессы требуется ток, который обеспечивает аккумулятор, поэтому он разряжается. Для разряда также можно использовать тестовое оборудование.
- Для заряда литий-ионных аккумуляторных батарей 18650 типоразмера используйте специальное зарядное устройство.
- Как высчитывают количество циклов? Максимальное количество циклов полного разряда определяется разницей между емкостью при первом заряде (номинальной) и текущим уровнем заряда. Например, первоначально ваш телефон был заряжался до 3000 мА/ч, а сейчас заряжается до 2900 мА/ч, то есть до 96% от номинальной емкости.
- Когда этот показатель опустится до 80%, говорят, что батарея «умерла» (даже если на деле она переживёт еще пару тысяч циклов).
- У аккумуляторной батареи 3000 мА/ч условная «смерть» наступает при 80% от номинальной емкости.
- 80% от 3000 – 2400, поэтому, когда емкость аккумулятора упадет до этого значения, она будет считаться «мертвой».
- Количество циклов полного разряда у аккумуляторных батарей типоразмера 18650
- Обычно современные аккумуляторы этого типоразмера имеют количество циклов от 300 до 500. Это число может снизиться до 200 от перезаряда или глубокого разряда. Если же уровень заряда упадет ниже минимальной границы (А), число циклов может упасть вплоть до 50.
- При оптимальных условиях эксплуатации, число циклов вашего аккумулятора может превысить 500.
- Некоторые умудряются увеличить это число аж до 1000.
Шаг 2: Оптимизируйте температуру
18650 рекомендуют эксплуатировать при температуре 20-25°С.
Отклонение от этих цифр влечет падение способности держать заряд. Отклонение на 10°С уменьшает емкость на 20, а то и 30 мА/ч.
Экстремальные температуры (ниже 0° и выше 70°С) ведут к быстрой деградации. Эксплуатация аккумуляторной батареи при температуре, выходящей за обозначенные границы, быстро испортит батарею.
Никогда не заряжайте батареи при температуре ниже 0, это очень быстро разрушит структуру аккумулятора.
Если во время использования батареи вы заметили, что она нагрелась, дайте ей отдохнуть. При нормальной эксплуатации батарея не нагреется очень сильно, и ее температура никогда не повысится до 60°С. Если она быстро нагревается, значит вы ее слишком нагружаете.
Шаг 3: Не перезаряжайте аккумулятор (свыше 4,2В) и не давайте ему уйти в глубокий разряд (ниже 4,0В)
Если вы больше заботитесь о сохранении числа циклов, а не о емкости, то вы можете не заряжать батарею до конца.
Вместо этого вы можете заряжать ее методом частичной зарядки – когда вы заряжаете ее, к примеру, до 3,8 В вместо положенных 4,2 В.
Вы заметите, что емкость снизилась, но если снизить и нагрузку, то число циклов вашей батареи возрастет. Перезаряд увеличит емкость батареи, но это опасно, и сократит жизнь вашего аккумулятора.
Шаг 4: Уменьшите зарядный ток (Амперы)
Многие зарядные устройства снижают зарядный ток. «Быстрая зарядка» проходит при токе 1 А, или выше. Хотя так батарея заряжается быстрее, она прослужит вам значительно меньше. На графике видно, как зарядный ток влияет на число циклов полного разряда.
Шаг 5: Уменьшите разрядный ток (Амперы)
При разрядке телефона, как уже говорилось выше, вы можете установить предельное напряжение. Но вы также можете установить ампераж тока разряда. Чем выше ампераж, тем меньше в итоге емкость.
Разряд большого тока также уменьшит число циклов разряда. Разряжайте аккумулятор на малом токе, когда это возможность. Все крупные компании-производители электроники обычно испытывают тесты разряда при токе всего лишь 0,5-0,8 А.
Шаг 6: Увеличьте предельное напряжение
Логичным продолжением метода частичной зарядки является частичная разрядка. Цикл частичного разряда, в отличии от цикла полного разряда, малоизвестен. Его преимущество состоит в том, что за счет снижения нагрузки на аккумулятор, увеличивается число циклов зарядки.
Вместо разряда до 2,8 В (или значения, указанного в техническом описании вашей батареи) вы можете разряжать аккумулятор до 3,2 В.
Шаг 7: Немного о химическом составе аккумуляторов
Аккумуляторы работают по-разному в зависимости от химического состава. При оптимальных условиях эксплуатации многие банки 18650 типоразмера могут достичь числа циклов 1000 и даже выше.
Литий-ионные аккумуляторные батареи 18650 типа с наибольшим числом циклов разряда имеют формулу LiFePO4 (литий-железо-фосфатные аккумуляторы).
Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.