Сьогодні для мобільної, побутової техніки, інструментів використовують спеціальні акумулятори. Вони відрізняються експлуатаційними характеристиками. Щоб батарея працювала довго, без збоїв, потрібно враховувати вимоги виробників.

Одним із найпопулярніших видів сьогодні є акумулятори Li-Ion. Як правильно заряджати цей вид батарей, а також особливості його експлуатації, слід докладно розглянути перед експлуатацією приладу.

Загальна характеристика

Одним із найпоширеніших видів акумуляторів сьогодні є тип Li-Ion. Такі пристрої відрізняються відносно невисокою вартістю. При цьому вони невибагливі до умов експлуатації. У цьому випадку у користувача рідко виникає питання, як правильно заряджати акумулятор Li-Ion 18650 циліндричної форми або іншого різновиду.

Найчастіше представлені батареї встановлюють у смартфони, ноутбуки, планшети та інші подібні пристрої. Представлені акумулятори характеризуються довговічністю та надійністю. Вони не бояться повної розрядки.

Однією з основних особливостей представлених виробів є відсутність «ефекту пам'яті». Такі батареї можна заряджати практично в будь-який зручний момент. "Ефект пам'яті" виникає при неповному розряді акумулятора. Якщо в ньому залишалася невелика кількість заряду, з часом ємність акумулятора падатиме. Це призведе до недостатньо тривалого харчування техніки. У літій-іонних батареях "ефект пам'яті" зведений до мінімуму.

Конструкція

Конструкція акумулятора літій-іонного типу залежить від типу пристрою, для якого вона призначена. Для мобільного телефону застосовується батарея, яка називається "банком". Вона має прямокутну форму і включає один конструкційний елемент. Його номінальна напруга становить 3,7 Ст.

Зовсім іншу конструкцію має батарея представленого типу для ноутбука. Окремих акумуляторних елементів може бути кілька (2-12 штук). Кожен має циліндричну форму. Це акумулятор Li-Ion 18650. Як правильно зарядити їх, детально вказує виробник техніки. Така конструкція має у своєму складі спеціальний контролер. Він має вигляд мікросхеми. Контролер керує процедурою заряджання, не допускає перевищення номінального значення ємності батареї.

У сучасних акумуляторах для планшетів, смартфонів також передбачено функцію контролю заряду. Це значно продовжує термін експлуатації батареї. Вона захищена від різних несприятливих факторів.

Особливості заряджання

Розглядаючи, як правильно заряджати Li-Ion акумулятори телефону, ноутбука та іншої техніки, необхідно звернути увагу на особливості роботи цього пристрою. Слід сказати, що літій-іонні батареї не терплять глибокого розряду та перезарядження. Цим керує спеціальний пристрій, який додається у конструкцію (контролер).

Ідеально підтримувати заряд представленого типу батареї на рівні від 20 до 80% повної ємності. За цим слідкує контролер. Однак фахівці не рекомендують залишати пристрій постійно підключеним до зарядки. Це значно скорочує термін експлуатації батареї. На контролер діє у разі постійне навантаження. Згодом його функціональність через це може знижуватися.

При цьому контролер також не допустить глибокого розряду. Він просто у певний момент відключить батарею. Ця захисна функція украй необхідна. В іншому випадку користувач може випадково перезарядити або занадто сильно розрядити батарею. Також в акумуляторах сучасного зразка передбачено якісний захист від перегріву.

Принцип роботи батареї

Щоб розуміти, як правильно заряджати Li-Ion акумулятор (новий або вживаний), необхідно розглянути принцип його роботи. Це дозволить оцінити необхідність контролювати рівень розряду та заряду пристрою.

Іони літію в акумуляторі представленого типу переміщуються від електрода до іншого. І тут виникає електричний струм. Електроди можуть бути виготовлені із різних матеріалів. Цей показник меншою мірою впливає на експлуатаційні характеристики приладу.

Іони літію наростають на кристалічній решітці електродів. Останні, у свою чергу, змінюють свій обсяг та склад. Коли батарею заряджено або розряджено, на одному з електродів іонів стає більше. Чим вище навантаження на металеві елементи конструкції, яке надає літій, тим коротшим буде термін експлуатації приладу. Тому краще не допускати високого відсотка осідання іонів на одному або іншому електроді.

Варіанти зарядки

Перед використанням батареї потрібно розглянути, як правильно заряджати Li-Ion акумулятор смартфона, планшета та іншої техніки. І тому існує кілька способів.

Одним із найправильніших рішень буде застосування зарядного пристрою. Його постачає у комплекті з електронною технікою кожен виробник.

Другим варіантом є заряджання батареї від стаціонарного комп'ютера, підключеного до побутової мережі. Для цього застосовується кабель USB. У цьому випадку процедура заряджання буде тривалішою, ніж при використанні першого способу.

Можна виконати цю процедуру за допомогою прикурювача в автомобілі. Ще одним менш популярним способом є заряджання літій-іонного акумулятора за допомогою універсального пристрою. Його ще називають «жабою». Найчастіше такі пристрої застосовують для підзарядки батарей смартфонів. Контакти цього пристрою можна відрегулювати за шириною.

Заряджання нової батареї

Новий акумулятор потрібно правильно ввести в експлуатацію. Для цього телефон, планшет чи інше обладнання потрібно повністю розрядити. Тільки коли пристрій вимкнеться, його можна буде підключити до мережі. Контролер не дасть батареї надто сильно розрядитися. Саме він вимикає пристрій, коли акумулятор втрачає ємність до заданого рівня.

Далі потрібно підключити електротехніку до мережі за допомогою штатного зарядного пристрою. Процедуру виконують доти, доки індикатор не засвітиться зеленим світлом. Можна залишити пристрій у мережі ще на кілька годин. Таку процедуру проводять кілька разів. При цьому спеціально розряджати телефон, планшет чи ноутбук не потрібно.

Звичайна зарядка

Знаючи, як правильно заряджати акумулятори Li-Ion, можна продовжити термін роботи батареї. Фахівці рекомендують провести правильну процедуру для нового елемента живлення. Після цього не бажано повністю розряджати акумулятор. Коли індикатор покаже, що ємність батареї має заряд на 14-15%, його потрібно підключити до мережі.

Також не рекомендується використовувати інші пристрої для наповнення ємності акумулятора, крім штатного. Воно має максимально прийнятні показники струму, допустимі конкретної моделі батареї. Інші варіанти можна використовувати лише у разі нагальної потреби.

Калібрівка

Існує ще один нюанс, який потрібно дізнатися, вивчаючи питання, як правильно заряджати акумулятори Li-Ion. Експерти рекомендують періодично проводити калібрування цього пристрою. Вона проводиться раз на три місяці.

Спочатку у звичайному режимі потрібно розрядити електротехніку до вимкнення. Далі його підключають до мережі. Заряджання продовжується доти, доки індикатор не горітиме зеленим світлом (батарея заряджена на 100%). Цю процедуру слід виконувати для правильної роботи контролера.

Під час проведення такої процедури друкована плата акумулятора визначає граничні рамки заряджання та розряджання. Це необхідно для забезпечення нормальної роботи контролера, що дозволяє уникнути збоїв. При цьому використовується штатний зарядний пристрій, який постачається виробником у комплекті з телефоном, планшетом або ноутбуком.

Зберігання

Щоб батарея пропрацювала максимально довго та ефективно, потрібно розглянути також питання, як правильно зарядити акумулятор Li-Ion для зберігання. У деяких випадках може виникнути ситуація, коли пристрій для живлення техніки тимчасово не експлуатується. І тут потрібно правильно підготувати для зберігання.

Акумулятор заряджають до 50%. У такому стані його можна зберігати досить довго. Проте температура довкілля має бути близько 15 ºС. Якщо вона підвищиться, швидкість втрати батареєю своєї ємності збільшуватиметься.

Якщо акумулятор потрібно зберігати досить тривалий час, його потрібно раз на місяць повністю розряджати та заряджати. Батарея набирає 100% власної заданої ємності. Потім прилад знову розряджають і заряджають до 50%. При регулярному проведенні такої процедури акумулятор можна зберігати дуже довго. Після цього він повністю придатний для експлуатації.

Розглянувши, як правильно заряджати акумулятори Li-Ion, можна значно продовжити термін експлуатації батареї цього типу.

Зарядити літій-іонні (li-ion) акумулятори можна зарядними пристроями або самостійно. Не розглядатимемо пристрій li-ion і полімерних (li-pol) акумуляторів, а відразу перейдемо до практики. Обидва типи акумулятора заряджаються однаково тому далі говоритимемо про li-ion.

Правила заряду Li-Ion акумулятора:

• Акумулятор можна заряджати лише за температури від 0 до +45 градусів. Поки акумулятор не зігріється, нормально брати заряд не буде;
• Мінімальна напруга Li-Ion акумулятора 2,5 або 3 вольта, залежно від хімічного складу. Краще орієнтуватися на 3В;
• Номінальна напруга 3,7;
• Максимальна напруга заряду 4,2 або 4,3 В, залежно від хімічного складу. Краще орієнтуватися на 4,2 В;
• Місткість зазначена на батареї або пристрої, назвемо її C. Далі буде зрозуміло навіщо знати її для заряду;
• Нормальний режим заряду: струм обмежений 0,5 * C (тобто значення дорівнює половині ємності батареї), напруга обмежена 4,2 В;
• Якщо батарея розряджена до 3В і нижче: струм повинен бути обмежений 0,1 * C до тих пір, поки напруга не перевищить 3В;
• Батарея заряджається до тих пір, поки струм не перестане зменшуватися або його взагалі не буде, якщо при цьому ви обмежили напругу 4,2В. Якщо напруга не обмежуєте - до того як напруга не підніметься до 4,2 В;
• Ніколи не піднімайте напругу вище 4,2 або 4,3 вольт. При стабільному перевищенні напруги на електродах відбувається відкладення. У найкращому разі батарея назавжди втратить у ємності. При тривалому процесі відкладення викликає замикання. Можливе її нагрівання, руйнування електродів та займання.

Додатково

Для самостійного заряду Вам потрібно обмежувати напругу та силу струму. ідеальний варіант для цього лабораторне джерело живлення.

У літій-іонних акумуляторах з напругою вище 3,7 акумулятори з'єднані паралельно. Поділивши напругу акумулятора на 3,7, виходить число послідовно з'єднаних акумуляторів. Помноживши кількість акумуляторів на 3, отримаємо мінімальну напругу для батареї. Помноживши на 4,2 отримаємо максимальну напругу.

Li-Ion акумулятори практично позбавлені «ефекту пам'яті» тому не потребують тренування. Намагайтеся не повністю розряджати батарею і не тримати постійно зарядженою.

Оптимальний заряд батареї 50-80%. Однак мучиться і витримувати такі значення при використанні ноутбука, смартфона або навіть ліхтарика безглуздо. Зазвичай заряджають коли зручно і за потребою, розряджається до скільки доведеться. Li-Ion для цього і створений, немає сенсу обмежувати себе.

Дотримуючись перерахованих вище методи заряджання батарей великими напругами або струмом «для поштовху» шкідливі АКБ. Краще залиште батарею на малому струмі на кілька годин або кілька днів. Це ощадливий спосіб оживити батарею. Це дозволить контролеру відпрацювати належним чином і дозволити заряд нормальними струмами.

Мабуть, на цьому все, вдалих зарядок.

У сучасних мобільних телефонах, ноутбуках, планшетах використовуються літій-іонні акумулятори. Поступово вони витіснили лужні акумулятори із ринку портативної електроніки. Раніше у всіх цих пристроях використовувалися нікель-кадмієві та нікель-металгідридні акумуляторні батареї. Але їх часи минули, оскільки Li-Ion батареї мають найкращі характеристики. Щоправда, вони можуть замінити лужні не за всіма параметрами. Наприклад, для них недосяжні струми, які можуть віддавати нікель-кадмієві АКБ. Для харчування смартфонів та планшетів це некритично. Однак в області портативного електроінструменту, який споживає великий струм, лужні акумулятори, як і раніше, в ході. Тим не менш, роботи з розробки акумуляторів з високими струмами розряду без кадмію продовжуються. Сьогодні ми поговоримо про літій-іонні акумуляторні батареї, їх пристрій, експлуатацію та перспективи розвитку.

Перші акумуляторні елементи з анодом з літію були випущені в сімдесятих роках минулого століття. Вони мали високу питому енергоємність, що відразу зробило їх затребуваними. Фахівці давно прагнули розробити джерело на основі лужного металу, що має високу активність. Завдяки цьому було досягнуто високої напруги цього типу батарей та питомої енергії. При цьому сама розробка конструкції таких елементів була виконана досить швидко, а ось їхнє практичне використання викликало складності. З ними вдалося впоратися лише у 90-ті роки минулого століття.

Упродовж цих 20 років дослідники дійшли висновку, що основною проблемою є літієвий електрод. Цей метал дуже активний і при експлуатації протікав ряд процесів, що призводили до запалення. Це почали називати вентиляцією з утворенням полум'я. Через це на початку 90-х виробники були змушені відкликати батареї, випущені для мобільних телефонів.

Це сталося після низки нещасних випадків. У момент розмови струм, який споживається від акумулятора, виходив на максимум і почалася вентиляція з викидом полум'я. Внаслідок цього сталося багато випадків отримання користувачами опіків особи. Тому вченим довелося доопрацьовувати конструкцію літій-іонних акумуляторів.

Металевий літій вкрай нестабільний, особливо проявляється при зарядці та розрядці. Тому дослідники почали створювати акумуляторну батарею літієвого типу без використання літію. Почали використовуватися іони цього лужного металу. Звідси й пішла їхня назва.

Літій-іонні батареї мають меншу питому енергію, ніж . Але вони безпечні за дотримання норм заряду і розряду.

Реакції, що відбуваються в Li-Ion акумуляторі

Ривком у напрямку впровадження літій-іонних акумуляторних батарей у побутову електроніку стала розробка АКБ, у яких мінусовий електрод був виконаний із вуглецевого матеріалу. Кристалічна решітка вуглецю дуже добре підійшла як матриця для інтеркаляції іонів літію. Щоб збільшити напругу акумулятора, позитивний електрод виконаний з оксиду кобальту. Потенціал літерованого оксиду кобальту становить приблизно 4 вольти.

Величина робочої напруги більшості літій-іонних акумуляторів становить 3 вольти і більше. У процесі розряду на мінусовому електроді відбувається деінтеркаляція літію з вуглецю та його інтеркаляція до оксиду кобальту плюсового електрода. У процес заряджання процеси відбуваються навпаки. Виходить, що металевого літію у системі немає, а працюють його іони, які переміщаються з одного електрода на інший, створюючи електричний струм.

Реакції на негативному електроді

Всі сучасні комерційні моделі літій-іонних акумуляторів мають мінусовий електрод з вуглецевмісного матеріалу. Від природи цього матеріалу, а також речовини електроліту багато в чому залежить від складного процесу інтеркаляції літію у вуглець. Матриця вуглець на аноді має шарувату структуру. Структура може бути упорядкованою (натуральний чи синтетичний графіт) або частково впорядкованою (кокс, сажа тощо).

При інтеркаляції іони літію розсувають шари вуглецю, впроваджуючись між ними. Виходять різні інтеркалати. При інтеркаляції та деінтеркаляції питомий обсяг матриці вуглецю змінюється неістотно. У негативний електрод, крім вуглецевого матеріалу, можуть використовуватися срібло, олово та їх сплави. Також пробують використовувати композитні матеріали із кремнієм, сульфідами олова, сполуками кобальту тощо.

Реакції на позитивному електроді

У первинних літієвих елементах (батарейках) для виготовлення плюсового електрода часто використовуються різні матеріали. В акумуляторах цього не виходить і вибір матеріалу обмежений. Тому плюсовий електрод Li-Ion акумулятора виконується з літованого оксиду нікелю або кобальту. Також можуть застосовуватися літій - марганцеві шпинелі.

Сьогодні ведуться дослідження матеріалів із змішаних фосфатів чи оксидів для катода.Як вдалося довести фахівцям, такі матеріали покращують електричні характеристики літій-іонних АКБ. Також розробляються способи нанесення оксидів поверхню катода.

Реакції, що протікають у літій-іонному акумуляторі при заряді, можна описати такими рівняннями:

позитивний електрод

LiCoO 2 → Li 1-x CoO 2 + xLi + + xe

негативний електрод

З + xLi + + xe - → CLi x

У процесі розряду реакції йдуть у зворотному напрямку.

На малюнку нижче схематично показані процеси, що протікають в літій-іонному акумуляторі при заряді та розряді.

Пристрій літій-іонних акумуляторів

За своїм виконанням Li-Ion акумулятори виконуються в циліндричному та призматичному виконанні.Циліндрична конструкція представляє рулон електродів із сепараторним матеріалом для поділу електродів. Цей рулон поміщений у корпус із алюмінію або сталі. З ним з'єднаний мінусовий електрод.

Позитивний контакт виводиться у вигляді контактного майданчика на торець акумулятора.

Li-Ion акумулятори призматичної конструкції робляться за допомогою укладання пластин прямокутної форми один на одного. Такі батареї дають можливість зробити упаковку щільнішою. Складність полягає у підтримці стискаючого зусилля на електродах. Є призматичні АКБ з рулонним складанням електродів, що скручуються в спіраль.

У конструкції будь-яких літій-іонних акумуляторів передбачені заходи для забезпечення їх безпечної роботи. Насамперед це стосується запобігання розігріву та займання. Під кришкою батареї встановлюється механізм, який збільшує опір акумулятора зі збільшенням температурного коефіцієнта. При зростанні тиску всередині АКБ вище за допустиму межу, механізм розриває позитивний висновок і катод.

Крім того, для збільшення безпеки експлуатації в Li-Ion акумуляторах обов'язково використовується електронна плата. Її призначення – це контроль за процесами заряду та розряду, виключення перегріву та короткого замикання.

Зараз випускається багато призматичних літій-іонних акумуляторів. Вони знаходять застосування у смартфонах та планшетах. Конструкція призматичних батарей часто може відрізнятися у різних виробників, оскільки немає єдиної уніфікації. Електроди протилежної полярності поділяються на сепаратор. Для виробництва використовується пористий поліпропілен.

Конструкція Li-Ion та інших різновидів літієвих АКБ завжди виконується герметичною. Це обов'язкова вимога, оскільки витікання електроліту не припустимо. Якщо він витікне, то електроніка буде пошкоджена. Крім того, герметичне виконання не допускає потрапляння всередину АКБ води та кисню. Якщо вони потраплять усередину, то в результаті реакції з електролітом та електродами зруйнують акумулятор. Виробництво комплектуючих для літієвих акумуляторів та їх складання знаходиться у спеціальних сухих боксах в атмосфері аргону. У цьому використовуються складні прийоми зварювання, герметизації тощо.

Щодо кількості активної маси Li-Ion акумулятора, то тут виробники завжди шукають компроміс. Їм потрібно досягти максимальної ємності та забезпечити безпеку функціонування. За основу приймається відношення:

А про / А п = 1,1, де

А про – активна маса негативного електрода;

А п - активна маса позитивного електрода.

Такий баланс не допускає утворення літію (чистого металу) та унеможливлює займання.

Параметри Li-Ion акумуляторів

Літій-іонні акумулятори, що випускаються сьогодні, мають високу питому енергоємність і робочу напругу. Останнє здебільшого становить від 3,5 до 3,7 вольта. Енергоємність становить від 100 до 180 ват-годину на кілограм або від 250 до 400 на літр. Якийсь час тому виробники не могли випустити АКБ з ємністю вище кількох ампер-годину. Наразі проблеми, які стримують розвиток у цьому напрямі, усунуті. Так, що у продажу стали зустрічатися акумулятори літієвого типу з ємністю кілька сотень ампер-годину.

Струм розряду сучасних Li-Ion акумуляторів становить від 2С до 20С. Вони працюють в інтервалі температури навколишнього середовища від -20 до +60 Цельсія. Є моделі працездатні у -40 Цельсія. Але відразу варто сказати, що за негативних температур працюють спеціальні серії АКБ. Звичайні літій - іонні батарейки для мобільних телефонів при негативних температурах стають непрацездатними.

Саморозряд цього типу батарей дорівнює 4-6 відсотки протягом першого місяця. Далі він зменшується і на рік становить до відсотків. Це значно менше, ніж у нікель-кадмієвих і нікель-металогідридних батарей. Термін служби приблизно 400-500 циклів заряд-розряд.

Тепер поговоримо про особливості експлуатації літій-іонних акумуляторів.

Експлуатація літій-іонних батарей

Заряджання Li─Ion акумуляторів

Заряд літій-іонних АКБ зазвичай комбінований. Спочатку вони заряджаються при постійному струмі величиною 0,2-1С доки не наберуть напругу 4,1-4,2 вольта. А потім зарядка ведеться при постійній напрузі. Перший ступінь триває приблизно близько години, а другий близько двох. Щоб зарядити акумулятор швидше, використовується імпульсний режим. Спочатку випускалися Li-Ion акумулятори з графітом і їм встановлювалося обмеження напруги 4,1 вольта однією банку. Справа в тому, що при вищій напрузі в елементі починалися побічні реакції, що скорочують термін експлуатації цих акумуляторів.

Поступово ці мінуси вдалося усунути рахунок легування графіту різними добавками. Сучасні літій - іонні елементи без проблем заряджають до 4,2 вольта.Похибка складає 0,05 вольта на елемент. Існують групи Li-Ion акумуляторних батарей для військової та промислової сфери, де потрібна підвищена надійність та тривалий термін служби. Для таких АКБ витримують максимальну напругу елемент 3,90 вольта. У них дещо нижча енергетична щільність, але збільшений термін служби.

Якщо заряджати літій-іонну батарею струмом величиною 1С, час повного набору ємності складе 2-3 години. Акумулятор вважається повністю зарядженим, коли напруга зростає до максимального, а струм знижується до 3 відсотків від величини початку процесу зарядки. Це можна побачити на графіку нижче.

На графіці нижче представлені етапи заряджання Li-Ion батареї.

Процес заряджання складається з наступних етапів:

• Етап 1. На цій стадії через акумуляторну батарею протікає максимальний струм заряду. Він продовжується досі досягнення порогової напруги;
• Етап 2. При постійній напрузі на АКБ струм заряджання поступово зменшується. Цей етап припиняється, коли величина струму зменшується до 3% від початкового значення;
• Етап 3. Якщо акумулятор ставиться на зберігання, на цьому етапі йде періодичний заряд для компенсації саморозряду. Робиться орієнтовно через кожні 500 годин.
  З практики відомо, що збільшення струму заряду не скорочує час заряджання батареї. При підвищенні струму напруга зростає швидше до граничного значення. Але тоді потім другий етап заряджання триває довше. Деякі зарядні пристрої можуть зарядити Li-Ion акумулятор за годину. У таких ЗУ немає другого етапу, але реально акумулятор у цій точці заряджається десь на 70 відсотків.

Що стосується струменевої підзарядки, то для літій-іонних батарей вона не застосовується. Це тим, що це тип АКБ неспроможна при перезарядці поглинати надлишкову енергію. Струменеве заряджання може призвести до переходу частини іонів літію в металевий стан (валентність 0).

А нетривалий заряд добре компенсує саморозряд та втрати електричної енергії. Заряджання на третьому етапі може виконуватися кожні 500 годин. Як правило, виконується при зниженні напруги АКБ до 4,05 вольт на одному елементі. Заряд ведеться до підвищення напруги до 4,2 вольта.

Варто відзначити слабку стійкість літій іонних акумуляторів до перезаряду. Внаслідок подачі зайвого заряду на вуглецевій матриці (мінусовий електрод) може початися осадження металевого літію. Він має дуже високу хімічну активність та взаємодіє з електролітом. В результаті на катоді починається виділення кисню, що загрожує зростанням тиску в корпусі та розгерметизацією. Тому якщо ви заряджаєте Li-Ion елемент в обхід контролера, не допускайте підйому напруги при заряді вище, ніж рекомендує виробник батареї. Якщо акумулятор постійно перезаряджається, термін його служби скорочується.

Безпеки Li-Ion АКБ виробники приділяють серйозну увагу. Заряд припиняється зі збільшенням напруги вище допустимого рівня. Також встановлено механізм вимкнення заряду при збільшенні температури батареї вище 90°С. Деякі сучасні моделі батарей мають у своїй конструкції вимикач механічного типу. Він спрацьовує у разі зростання тиску всередині корпусу АКБ. Механізм контролю напруги електронної плати відключає банку від зовнішнього світу за мінімальною та максимальною напругою.

Існують літій-іонні батареї без захисту. Це моделі, що містять у своєму складі марганець. Цей елемент при перезаряді сприяє гальмування металізації літію та виділення кисню. Тому в таких акумуляторах захист стає не потрібним.

Зберігання та розрядні характеристики літій-іонних АКБ

Акумулятори літієвого типу зберігаються досить добре і саморозряд на рік становить лише 10-20% залежно від умов зберігання. Але при цьому деградація елементів батареї продовжується навіть, якщо вона не використовується. Взагалі всі електричні параметри літій-іонного акумулятора можуть відрізнятися для кожного конкретного екземпляра.

Наприклад, напруга при розряді змінюється в залежності від ступеня зарядки, струму, температури навколишнього середовища і т. п. На термін експлуатації АКБ впливають струми та режими циклу розряд-заряд, температура. Один з головних недоліків Li-Ion батарей - це чутливість до режиму заряд-розряд, через що в них передбачається багато різних видів захисту.

На графіках нижче представлені розрядні характеристики літій-іонних акумуляторів. На них розглянуто залежність напруги від струму розряду та температури навколишнього середовища.

Як бачимо, зі збільшенням розрядного струму падіння ємності незначно. Але при цьому робоча напруга помітно зменшується. Аналогічна картина спостерігається за температури менше 10 градусів Цельсія. Варто також відзначити початкову просідання напруги акумулятора.

Прогрес йде вперед, і на зміну традиційним NiCd (нікель-кадмієвим) і NiMh (нікель-металогідридним) все частіше приходять літієві акумулятори.
При порівнянні ваги одного елемента, літій має велику ємність, крім того, напруга елемента у них втричі вище - 3,6 V на елемент, замість 1,2 V.
Вартість літієвих акумуляторів почала наближатися до звичайних лужних батарей, вага і розмір набагато менші, та до того ж їх можна і потрібно заряджати. Виробник каже, 300-600 циклів витримують.
Розміри є різні і підібрати потрібний не складає труднощів.
Саморозряд настільки низький, що лежать роками залишаються зарядженими, тобто. пристрій залишається робочим коли він потрібний.

"С" означає Capacity

Часто зустрічається позначення виду xC. Це просто зручне позначення струму заряду або розряду акумулятора із частками його ємності. Утворено від англійського слова Capacity (місткість, ємність).
Коли говорять про зарядку струмом 2С, або 0.1С, зазвичай мають на увазі, що струм повинен становити (2 × ємність акумулятора)/h або (0.1 × ємність акумулятора)/h відповідно.
Наприклад, акумулятор ємністю 720 mAh, для якого струм заряду становить 0.5С, треба заряджати струмом 0.5 × 720mAh/h = 360 мА, це стосується і розряду.

А можна зробити найпростіший або не дуже простий зарядний пристрій, залежно від вашого досвіду та можливостей.

Схема простого зарядного пристрою на LM317

Мал. 5.

Схема із застосуванням забезпечує досить точну стабілізацію напруги, що встановлюється потенціометром R2.
Стабілізація струму не така критична, як стабілізація напруги, тому достатньо стабілізувати струм за допомогою шунтуючого резистора Rx і NPN-транзистора (VT1).

Необхідний струм зарядки для конкретного літій-іонного (Li-Ion) та літій-полімерного (Li-Pol) акумулятора вибирається шляхом зміни опору Rx.
Опір Rx приблизно відповідає наступному відношенню: 0,95/Imax.
Вказане на схемі значення резистора Rx відповідає струму 200 мА, це зразкове значення, залежить так само від транзистора.

Потрібно забезпечити радіатором залежно від струму заряду та вхідної напруги.
Вхідна напруга повинна бути вищою за напругу акумулятора мінімум на 3 Вольта для нормальної роботи стабілізатора, що для однієї банки становить?7-9 V.

Схема простого зарядного пристрою на LTC4054

Мал. 6.

Можна випаяти контролер заряду LTC4054 зі старого стільникового телефону, наприклад Samsung (C100, С110, Х100, E700, E800, E820, P100, P510).

Мал. 7. У цього дрібного 5-ногого чіпа маркування «LTH7» або «LTADY»

Вдаватися в найдрібніші подробиці роботи з мікросхемою я не буду, все є в датасіті. Опишу лише найнеобхідніші особливості.
Струм заряду до 800 мА.
Оптимальна напруга від 4,3 до 6 Вольт.
Індикація заряду.
Захист від КЗ на виході.
Захист від перегріву (зниження струму заряду за температури більше 120°).
Не заряджає акумулятор при напрузі на ньому нижче 2,9V.

Струм заряду задається резистором між п'ятим виведенням мікросхеми та землею за формулою

I=1000/R,
де I – струм заряду в Амперах, R – опір резистора в Омах.

Індикатор розряджання літієвого акумулятора

Ось проста схема, яка запалює світлодіод, коли батарея розряджена та її залишкова напруга близька до критичного.

Мал. 8.

Транзистори будь-які малопотужні. Напруга запалювання світлодіода підбирається дільником з резисторів R2 та R3. Схему краще підключати після блоку захисту, щоб світлодіод не розрядив акумулятор зовсім.

Нюанс довговічності

Виробник зазвичай заявляє 300 циклів, але якщо заряджати літій всього на 0,1 Вольта менше, до 4.10, то кількість циклів зростає до 600 і навіть більше.

Експлуатація та запобіжні заходи

Можна з упевненістю сказати, що літій-полімерні акумулятори найніжніші акумулятори з існуючих, тобто вимагають обов'язкового дотримання кількох нескладних, але обов'язкових правил, через недотримання яких трапляються неприємності.
1. Не допускається заряд до напруги, що перевищує 4.20 Вольт на банку.
2. Коротке замикання акумулятора не допускається.
3. Не допускається розряд струмами, що перевищують здатність навантаження або нагрівають акумулятор вище 60°С. 4. Шкідливий розряд нижче напруги 3.00 Вольта на банку.
5. Шкідливе нагрівання акумулятора вище 60°С. 6. Шкідлива розгерметизація акумулятора.
7. Шкідливе зберігання у розрядженому стані.

Невиконання перших трьох пунктів призводить до пожежі, решти - до повної чи часткової втрати ємності.

З практики багаторічного використання можу сказати, що ємність акумуляторів змінюється мало, але збільшується внутрішній опір і акумулятор починає працювати менше часу при великих струмах споживання - створюється враження, що ємність впала.
Тому я зазвичай ставлю більшу ємність, яку дозволяють габарити пристрою, і навіть старі банки, яким років по десять, працюють цілком пристойно.

Для невеликих струмів підходять старі акумулятори від стільникових.

Зі старої ноутбучної батареї можна витягнути багато цілком робочих акумуляторів формату 18650.

Де я використовую літієві батареї

Давно переробив шуруповерт та електровикрутку на літій. Користуюся цими інструментами нерегулярно. Тепер навіть за рік невикористання вони працюють без підзарядки!

Маленькі батареї ставлю в дитячі іграшки, годинник і т.д., де із заводу стояли 2-3 «таблеткові» елементи. Там де потрібно рівно 3V додаю один діод послідовно і виходить саме.

Ставлю у світлодіодні ліхтарики.

У тестер замість дорогої та малоємної «Крони 9V» встановив 2 банки та забув усі проблеми та зайві витрати.

Загалом ставлю скрізь, де виходить, замість батарейок.

Де я купую літій та корисності по темі

Продаються. За цим посиланням знайдете модулі зарядок та ін. корисності для саморобників.

На рахунок ємності китайці зазвичай брешуть і вона менша за написану.

Чесні Sanyo 18650

Огляд зарядок для літієвих акумуляторів типу 18650

Сучасній людині допомагає безліч гаджетів. Зокрема, ми використовуємо ноутбуки, смартфони, фотоапарати, планшети тощо. Більшість цих пристроїв в автономному режимі працює від акумуляторних батарей літієвого типу. Завдяки акумуляторам ці пристрої дійсно мобільні. Один з різновидів літієвих АКБ - це 18650. На вигляд вони нагадують пальчикові батарейки, але за розмірами вони більше. Такі акумуляторні елементи є в АКБ ноутбуків, ліхтарях, електронних сигаретах. Саме останні зробили цей тип батарей особливо затребуваним. Для тих, хто має такі акумулятори, важливо знати, як їх правильно заряджати. У цій статті ми поговоримо про зарядні пристрої для акумуляторів 18650. Ми розповімо про загальні вимоги до таких пристроїв, а також розглянемо кілька прикладів таких зарядок.

Зарядка для літієвих акумуляторів 18650 повинна видавати на виході 5 і струм від 0,5 до 1 від номінальної ємності АКБ. Тобто літієвий елемент, ємність якого 2600 мАг, повинен заряджатися струмом 1,3-2,6 ампера. Виробники зарядних пристроїв для батарей літієвого типу виготовляють зарядки, які проводять процес у кілька етапів.

Перша стадія заряду проводиться струмом (0,2-1) від величини ємності. При цьому напруга підтримується на рівні 4,1-4,2 вольта (на одному банку).За часом цей етап триває трохи менше за годину. Друга стадія проходить при постійній напрузі. Деякі виробники випускають пристрої, у яких реалізовано імпульсний режим. Це дозволяє прискорити заряджання.

Приклади зарядних пристроїв для акумуляторів 18650

Зарядний пристрій Nitecore Digicharger D4 розрахований на зарядку щонайбільше чотирьох акумуляторів. Бренд Nitecore встиг зарекомендувати себе випуском якісних пристроїв. D4 лише підтверджує позитивну репутацію.

Зарядний пристрій Nitecore D4 має якісний, інформативний дисплей, що відображає багато корисних даних. Тут ви можете побачити швидкість та час заряджання, напруга на елементах, а також інші подібні дані. Засоби керування дозволяють перемикатися між чотирма відсіками і переглядати інформацію по всіх елементах, що заряджаються. Завдяки цьому будь-якої миті можете переглядати стан акумуляторів. Зарядка універсальна і у відсіки можна вставляти акумулятори різних форм-факторів. У тому числі формат 18650.

Зарядний пристрій встановлює швидкість та час заряджання в автоматичному режимі. У цьому є плюси, але є свої мінуси. Адже іноді може знадобитися тонше ручне налаштування, але тут у Nitecore D4 її немає. Серед можливостей є оптимізований метод із зарядки IMR акумуляторів. Крім того, варто відзначити автоматичне переривання зарядки після закінчення процесу для всіх типів акумуляторів, що підтримуються. Це безперечний плюс у скарбничку цього пристрою.

Загалом Nitecore D4 можна рекомендувати для щоденного використання тим, хто має багато мобільних пристроїв з різними типами акумуляторів. Серед них, літієві АКБ 18650. Функціонал пристрою досить широкий, але для зручності новачків передбачена повністю автоматична робота. Хороше поєднання ціни, можливостей та якості складання.