Практично всі сучасні літій-іонні акумулятори мають відмінну енергоємність, а також високі малогабаритні показники. Саме за допомогою їх можна живити пристрої високої потужності з найбільшою ефективністю. І зовсім не обов'язково для цього купувати готовий зарядний пристрій у магазині, адже є варіант більш бюджетний, який особливо сподобається радіоаматорам – зібрати зарядний для літій-іонних акумуляторів своїми руками.

Запобіжні заходи: перезаряд неприпустимий

Надзвичайно важливо перед початком складання АКБ для батарей запам'ятати одну просту річ - літієві акумулятори суворо заборонено перезаряджати. У них дуже суворі вимоги до режиму зарядки та експлуатації, тому їх не можна заряджати до напруги більше 4,2 В. А ще краще керуватися інформацією про безпечний поріг для кожної окремо взятої банки. До речі, там може бути вказано навіть менший поріг, який вважається допустимим для цього екземпляра.

Ще краще, якщо ви збираєтеся робити зарядку для літієвих акумуляторів своїми руками, кілька разів перевірити матеріали та обладнання, що використовуються. Якщо у вас є сумніви щодо точності показань вашого вольтметра або походження банок, а також максимально допустимої потужності їх заряду, краще ставити поріг ще менше. Оптимально буде в межах 4.1–4.15 В. У цьому випадку заряджати АКБ, які не мають вбудованої плати захисту, буде безпечно для вас.

В іншому випадку велика ймовірність сильного нагріву та здуття банок, рясного виділення газу з різким неприємним запахом і навіть їхнього подальшого вибуху. Перевірте всі кілька разів перед тим, як приступати до складання та заряджання.

Як зібрати зарядний пристрій для літієвихакумуляторів своїми руками

Один із найпростіших, якщо не найпростіший варіант створення зарядного пристрою. Він передбачає використання мікросхеми LM317. Вона дешева та повсюдно доступна, плюс оснащується індикатором заряду.

Налаштування зводиться до того, щоб встановити вихідну напругу номіналом 4,2 Вольта, використовуючи підстроювальний резистор R8. Тільки обов'язково без підключеного акумулятора. А також встановлюється зарядний струм шляхом підбору резисторів R4 і R6. Рекомендована потужність резистора R1 повинна становити не менше 1 Ватт.

Коли світлодіод на схемі згасне, це сигналізує про завершення заряджання батареї. При цьому показники зарядного струму до нуля зменшуватимуться ніколи не.

Мікросхеми типу LM317, як і її аналоги, дуже широко застосовуються у всіляких стабілізаторах струму та напруги. При цьому купити їх можна на будь-якому радіоринку, а обійдуться вони в копійки.

Недоліком схеми можна вважати напругу живлення, яка обов'язково повинна становити від 8 до 12 В. Це обумовлено тим, що для нормального функціонування мікросхеми потрібна різниця між напругою на АКП і напругою живлення не менше 4,25 В, тобто запитати пристрій за допомогою порту USB не вийде.

Послідовність збору заряджання літієвих акумуляторів своїми руками така:

1. підбираєте відповідний корпус;
2. кріпіть до нього блок живлення (5 В) та елементи зазначеної схеми (обов'язково у правильному порядку);
3. берете латунь і вирізаєте з неї дві смужки, кріпіть їх на гнізда;
4. використовуючи гайку, встановлюєте відстань між контактами та АКБ, які збираєтеся підключати;
5. кріпіть перемикач, якщо хочете згодом мати можливість змінювати полярність на гніздах (якщо – ні, залишаєте все як є).

Але якщо завданням є складання зарядного пристрою, орієнтованого на роботу з акумуляторами 18650, тоді відразу варто переходити до більш складних схем, або купувати готовий девайс. Без відповідних технічних навичок зібрати вузол не вдасться. Часом справді простіше витратити трохи більше грошей, але взяти заводський зарядник із необхідними параметрами та захистом.

Як зібрати зарядку для літій-іонних акумуляторів своїми руками?

Оскільки Li-Ion батареї чутливі до різкої напруги під час заряджання, у фірмових АКБ вбудовані спеціальні мікросхеми. Вони забезпечують контроль напруги і дозволяють перевищувати допустимі межі. Тому для того щоб зібрати зарядку для літієвих акумуляторів 18650 своїми руками, потрібна складніша схема, ніж та, про яку йшлося вище.

Такий варіант АКБ створити набагато складніше, ніж попередній і в домашніх умовах це можливо, тільки якщо є певні навички і відповідний досвід. Теоретично ви зможете отримати зарядний пристрій, який за характеристиками нічим не поступатиметься фірмовим АКБ. Але на практиці це далеко не завжди так.

А ви збирали ЗП в домашніх умовах із підручних матеріалів? Розкажіть у коментарях про свої результати.

Акумулятори

Яким струмом заряджати акумулятор 18650? Як правильно експлуатувати таку батарею? Чого літій-іонні джерела струму боятися і як такій батарейці продовжити термін служби? Подібні питання можуть виникати в різних галузях електроніки.

І якщо ви вирішили власноруч зібрати ваш перший ліхтарик або електронну сигарету, то вам обов'язково потрібно ознайомитись із правилами роботи з подібними джерелами струму.

Літій-іонний акумулятор – це тип акумулятора електричного струму, який з 1991 року, після того, як на ринок його презентувала компанія SONY, набув широкого поширення в сучасній побутовій та електронній техніці. Як джерело живлення подібні батареї використовуються в мобільних телефонах, ноутбуках і відеокамерах, як джерело струму для електронної сигарети та електромобіля.

Недоліки цього виду батарей починаються з того, що літій-іонні батареї першого покоління були вибухом на ринку. Не лише у прямому, а й у переносному значенні. Ці батареї вибухали.

Пояснювалося це тим, що використовувався всередині анод з металевого літію. У процесі численних зарядок та розрядок такого акумулятора, на аноді з'являлися просторові утворення, які призводили до замикання електродів, а як наслідок – до спалаху чи вибуху.

Після того, як цей матеріал замінили графітом, такої проблеми вдалося позбутися, але могли ще виникати проблеми на катоді, який був виконаний з оксиду кобальту. У разі порушення умов експлуатації, а точніше перезарядки, проблема могла повторитися. Виправлено це було з початком використання літій-феро-фосфатних батарей.

Всі сучасні літій-іонні батареї запобігають перегріву та перезаряду, але залишається проблема втрати заряду при низьких температурах користування приладами.

Серед незаперечних переваг літій-іонних батарей хотілося б відзначити наступні:

• висока ємність батареї;
• низький саморозряд;
• відсутність потреби обслуговування.

Оригінальні зарядні пристрої

Зарядний пристрій для літій-іонних акумуляторів досить схожий на зарядний для свинцево-кислотних батарей. Різниця полягає лише в тому, що у літій-іонного акумулятора дуже високі напруги на кожній банці і жорсткіші вимоги допусків по напрузі.

Банком такий акумулятор називають через зовнішню схожість з алюмінієвими банками з-під напоїв. Найпоширенішим елементом живлення подібної форми є 18650. Таке позначення акумулятор отримав завдяки своїм розмірам: 18 мм діаметра і 65 мм у висоту.

Якщо для свинцево-кислотних акумуляторів допустимі деякі неточності у вказівці граничних напруг під час зарядки, з літій-іонними елементами все набагато конкретніше. У процесі заряджання, коли напруга збільшується до 4.2 Вольта, подача напруги на елемент має припинитися. Допустима похибка всього 0.05 Вольт.

Китайські зарядки, які можна зустріти на ринку, можуть розраховуватись на елементи живлення на різних матеріалах. Li-ion, без шкоди для його працездатності, можна заряджати струмом 0.8 А. У цьому випадку необхідно дуже уважно контролювати напругу на банку. Бажано не допускати величини вище 4.2 Вольт. Якщо в зборці з батареєю буде контролер, то переживати ні про що не варто, контролер все зробить за вас.

Найідеальнішим зарядником для літій-іонних батарей буде стабілізатор напруги та обмежувального струму на початку заряду.

Літій заряджати потрібно стабільною напругою та обмеженням струму на початку заряду.

Саморобне зарядне

Щоб заряджати 18650, можна купивши універсальний зарядний пристрій, і не мучитися питанням, як перевірити мультиметром необхідні параметри. Але таке придбання вилетить вам у копійчину.

Ціна на такий пристрій варіюватиметься в районі 45 доларів США. А можна все-таки витратити 2-3 години і зібрати зарядний пристрій своїми руками. Причому це зарядне буде дешевим, надійним і автоматично відключатиме ваш акумулятор.

Деталі, які сьогодні ми будемо використовувати для створення зарядного пристрою, є у кожного радіоаматора. Якщо під рукою не виявилося радіоаматора з потрібними деталями, то на радіоринку ви зможете купити всі деталі не більше ніж за 2-4 долари. Схема, яка зібрана правильно і акуратно змонтована, починає роботу відразу ж і не потребує будь-яких додаткових налагодок.

Електрична схема заряду акумулятора 18650.

На додаток до всього, при встановленні стабілізатора на відповідний радіатор, ви зможете спокійно ставити заряджатися свої акумулятори без страху того, що зарядка перегріється і загориться. Чого зовсім не можна сказати про китайські зарядні пристрої.

Схема працює досить просто. Спочатку акумулятор потрібно зарядити постійним струмом, який визначається опором резистора R4. Після того, як акумулятор матиме напругу 4.2 Вольта, починається заряджання постійною напругою. Коли струм зарядки знизиться до дуже невеликих значень, світлодіод у схемі перестане горіти.

Струми, якими рекомендують заряджати літій-іонні акумулятори, не повинні перевищувати 10% від ємності акумулятора. Це дозволить збільшити термін служби вашого елемента живлення. При номіналі резистора R4 – 11 Ом, струм у ланцюзі становитиме 100 мА. Якщо ви використовуєте опір 5 Ом, то струм зарядки буде вже 230 мА.

Як продовжити життя вашому 18650

Розібраний акумулятор.

Якщо ваш літій-іонний акумулятор вам доводиться залишати на деякий час без роботи, краще зберігати елементи живлення окремо від пристрою, який вони живлять. Заряджений повністю елемент, згодом частину свого заряду втратить.

Елемент, який заряджений дуже мало, або зовсім розряджений, може назавжди втратити працездатність після тривалої сплячки. Оптимальним буде зберігання 18 650 на рівні заряду близько 50 відсотків.

Не варто допускати повного розряду та перезарядження елемента. У літій-іонних елементів живлення повністю відсутній ефект пам'яті. Бажано заряджати такі елементи живлення до того моменту, коли їхній заряд повністю вичерпається. Це також здатне продовжити працездатність акумулятора.

Літій-іонки не люблять ні спеки, ні холоду. Оптимальними температурними умовами цих елементів живлення буде діапазон від +10 до +25 градусів Цельсія.

Холод може не тільки зменшити час роботи елемента, а й зруйнувати його хімічну систему. Думаю, кожен із нас помічав, як на холоді швидко падає рівень заряду у мобільному телефоні.

Висновок

Резюмуючи все сказане вище, хочеться помітити, що якщо ви збираєтеся зарядити літій іонний акумулятор за допомогою зарядного пристрою магазинного виробництва, звертайте увагу на те, щоб це було не китайське виробництво. Дуже часто ці зарядні зібрані з дешевих матеріалів і не завжди в них дотримується потрібна технологія, що може призвести до небажаних наслідків як загоряння.

Якщо ви хочете збирати пристрій власноруч, то заряджати літій-іонний акумулятор потрібно струмом, який становитиме 10% від ємності акумулятора. Максимальною може бути цифра 20 відсотків, але ця величина вже небажана.

При користуванні подібними елементами живлення варто дотримуватися правил експлуатації та зберігання, щоб унеможливити вибух, наприклад, від перегріву, або ж виходу з ладу.

Дотримання умов та правил експлуатації продовжить термін служби літій-іонної батареї, і як наслідок – позбавить вас непотрібних фінансових витрат. Батарея – ваш помічник. Бережіть її!

Особливості заряджання літієвих акумуляторів та зарядні пристрої для них

Сучасна людина користується безліччю електронних гаджетів. Це ноутбук, мобільний телефон, планшет, фотоапарат та багато інших. Більшість цих пристроїв працюють від літієвих акумуляторів. Адже ми цінуємо їх за те, що це мобільні пристрої. Проте за портативність доводиться розплачуватись тим, що потрібно постійно заряджати акумулятори. Для цього вам знадобиться зарядний пристрій для літієвих акумуляторів. Найчастіше зарядні пристрої постачаються разом із самим пристроєм. Це той самий адаптер живлення ноутбука або телефону. В ідеалі, звичайно, для заряджання має використовуватися саме штатна зарядка. Але що робити, якщо вона втрачена чи вийшла з ладу. Потрібно підібрати відповідний зарядний пристрій. Що при цьому врахувати, обговоримо у цій статті.

У загальному випадку зарядний пристрій повинен мати на виході напругу 5 вольт і струм, величина якого відповідає (0,5-1) * Сн. Сн – це номінальна ємність акумулятора. Наприклад, для літієвого елемента ємністю 2200 мАг, зарядка повинна видавати струм від 1,1 ампера.

Більшість зарядних пристроїв солідних виробників проводять зарядку акумуляторів Li в кілька стадій. Перший етап йде при постійній величині струму 0,2-1 С і напрузі 4,1-4,2 (тут мається на увазі напруга на 1 елемент або банку). Ця стадія триває приблизно 40-50 хвилин. Другий етап проводиться при постійній напрузі. Є пристрої, які для прискорення процесу заряджання використовують імпульсний режим. Для літій-іонних систем з графітовою системою необхідно обмежувати напруги значенням 4,1 вольта на один елемент.

Якщо використовувати напругу вище 4,1 вольта, можна збільшити енергетичну щільність акумулятора. Але при цьому починаються окисні реакції, які скорочують термін служби батареї. У пізніших моделях ця проблема була усунена добавками. І на них напруга в процесі заряджання можна збільшувати до 4,2 вольта з відхиленням 0,05 на один елемент.

Якщо говорити про літієві акумулятори промислового призначення і для військової сфери, то для них зарядні пристрої підтримують напругу 3,9 вольта. Це забезпечує тривалий термін служби та надійність.

Якщо зарядний пристрій видає струм 1С, акумулятор зарядиться приблизно за 2-3 години. При досягненні повного заряду і напруга досягає величини відсікання, струм різко зменшується і становить кілька відсотків від початкового значення.

Варто сказати, що зі збільшенням зарядного струму час зарядки мало зменшується. При вищому струмі швидше зростає напруга першої стадії процесу, але другий етап підзарядки у разі йде довше.

Існують зарядні пристрої, здатні зарядити літієву батарею приблизно за годину. Таке зарядне для літієвих акумуляторів немає другого етапу і АКБ готова до роботи після завершення першої стадії. Рівень заряду акумулятора при цьому становитиме 70 відсотків. Але в силу природи батарей літієвого типу для них це не критично.

На графіці вище можна бачити три етапи заряджання Li акумулятора:

• Перший. Через батарею протікає максимально можливий (1С) струм заряду. Ця стадія закінчується зі збільшенням напруги до порогового значення;
• Другий. Напруга залишається максимальною (4,1-4,2 вольта), а зарядний струм зменшується до 3 відсотків від початкової величини;
• Третій. Компенсуючий заряд при його зберіганні (проводиться приблизно раз на 20 днів).

На етапі зберігання для літієвих акумуляторів струменеве заряджання неможливе через те, що це призводить до металізації Li. Але короткочасні заряджання постійним струмом компенсують втрати заряду. Така зарядка повинна виконуватися, коли напруга елемента знижується до 4,05 вольта. Процес заряджання припиняється за 4,2 вольта.

І ще один важливий момент. Акумуляторні літієві елементи дуже чутливі до перезаряду. Навіть при невеликій перезарядці на поверхні мінусового електрода починається металізація літію. Він дуже активний та взаємодіє з електролітом. Внаслідок реакції на катоді відбувається виділення кисню, підвищується тиск. В результаті може статися розгерметизація елемента, займання і навіть невеликий вибух.

Крім того, якщо при заряді постійно перевищувати напругу, термін служби літієвих батарей знижується. Тому в більшості літієвих акумуляторів крім самих елементів є плата захисту.

Плата контролює процес заряду та розряду елементів за нижньою та верхньою межею напруги. Часто використовуються температурні датчики, що відключають елементи при 90 градусів за Цельсієм. У деяких видах батарей є механічний клапан, що відкривається при збільшенні тиску всередині корпусу вище за певну межу.

Є винятки. Наприклад, акумулятори з наявністю марганцю у складі немає такого захисту. Марганець сильно гальмує металізацію на аноді та утворення кисню. Тому в такому захисті немає потреби.

Все це потрібно мати на увазі при виборі зарядного пристрою. Якщо ви заряджатимете літієву банку безпосередньо без контролера, напруга повинна контролюватись постійно. Але краще використовувати пристрої з автоматичним контролем або заряджати батарею через плату захисту.

Зарядні пристрої для різних гаджетів

Заряджання для акумуляторів смартфонів

Якщо ви втратили штатний зарядний пристрій від свого телефону, вам допоможе «жаба». Це один із найпоширеніших пристроїв. Назву зарядка отримала за характерну форму.

Користуватись їй простіше простого. У зарядки є 2 регульовані за шириною контакти: плюс і мінус. Вам потрібно встановити їх у положення, що підходить для акумулятора, що заряджається. Потім вставляється акумулятор, щоб контактувати з його висновками, і фіксується верхньою притискною планкою. Природно, що при установці потрібно дотримуватися полярності. Потім пристрій вставляється в роз'єм 220 вольт і заряджається, доки індикатор не покаже закінчення процесу.

У багатьох, напевно, виникає проблема із зарядкою Li-Ion акумулятора без контролера, у мене виникла така ситуація. Дістався вбитий ноутбук, в акумуляторі 4 банки SANYO UR18650A виявилися живими.
Вирішив замінити у світлодіодному ліхтарику замість трьох батарей ААА. Постало питання про їх зарядку.
Покопавшись в інеті знайшов купу схем, але з деталями у нас в місті туго.
Пробував заряджати від зарядки стільникового, проблема в контролі заряду, потрібно постійно стежити за нагріванням, трохи починає нагріватися.
Вирішив зробити самостійно. Купив у магазині постільку під акумулятор. На барахолці купив зарядку. Для зручності відстеження закінчення заряду бажано знайти з двоколірним світлодіодом, який сигналізує про кінець заряду. Він перемикається з червоного на зелений після закінчення зарядки.
Але можна й звичайну. Заряджання можна замінити на шнур USB та заряджати від комп'ютера або зарядки з USB виходом.
Моя зарядка лише для акумуляторів без контролера. Контролер я взяв від старого акумулятора мобільного телефону. Вона стежить за тим, щоб акумулятор не був перезаряджений вище напруги 4.2, або розряджений менше 2 ... 3 В. Також схема захисту рятує від коротких замикань, відключаючи саму банку від споживача в момент короткого замикання.
На ньому стоять мікросхема DW01 та складання двох MOSFET-транзисторів (M1, M2) SM8502A. Є і з іншими маркуваннями, але схеми подібні до цієї, і працює аналогічно.

Контролер заряду від акумулятора мобільного телефону.

Схема контролера.

Ще одна схема контролера.
Головне не переплутати полярність припаювання контролера з постількою та контролера із зарядкою. На хустці контролера вказані контакти "+" та "-".

У ліжку біля плюсового контакту бажано зробити явно помітний покажчик, червоною фарбою або плівкою, що самоклеїться, щоб уникнути переполюсовки.
Зібрав все докупи і ось що вийшло.

Заряджає чудово. При досягненні напруги 4,2 вольта контролер відключає акумулятор від зарядки, і світлодіод перемикається з червоного на зелений. Заряджання закінчено. Заряджати можна й інші Li-Ion акумулятори, тільки застосувати іншу постільку. Всім удачі.

Так як кількість заходів на сторінки сайту на запит «схема зарядки li-ion акумулятора» істотно зросла. Можна навіть сказати ці запити більшість за день. Тому, щоб задовольнити інформаційний попит, присвятимо цій темі окрему рубрику.

Для початку уявляю вам найпростішу схему заряджання для 3,7 вольтових, літій іонних акумуляторів. Живлення 5 вольт, у цій схемі здійснюється від USB комп'ютера, Адаптера постійного струму на 5 вольт (наприклад, зарядне від мобільного телефону) або малопотужної сонячної батареї. Потужність зарядного пристрою передбачається близько 1 ампера.

Мозком та серцем схеми служить мікрочіп MCP73831. Досить легко дістати або придбати в радіо магазині. Середня ціна близько 1,5 - 2 американських вічнозелених. Можна замовити у китайців за посиланням лише за $3.88 за 10 шт. MCP73831 є одним із не дорогих мікрочіпів у лінійці контролерів управління заряду для використання на обмеженому просторі на платі. Даташит на MCP73831 можна переглянути по . Ця мікросхема використовує постійний струм/постійний алгоритм заряду. А також припиняє зарядку при повністю зарядженому акумуляторі.

Наведу загальну схему:

Стали популярними в портативній електроніці, тому що вони можуть похвалитися найвищою щільністю енергії серед будь-якої батареї, яка використовується в комерційних цілях. Переваги включають тисячі перезарядок і не виникнення «», на відміну від акумуляторів. Тим не менш, літій-іонні акумулятори повинні заряджатися при ретельному контролі постійного струму та постійної напруги. Надлишок заряду та необережне поводження з літій-іонними елементами може призвести до пошкодження або нестабільної роботи батареї.

Отже, як говорилося, струм заряду має бути близько 1 ампера. Напруга, що подається, не повинна перевищувати 5 вольт. Очікувані розміри плати зарядного пристрою, не великі, близько 25 х 19 х 10 мм.

Усі необхідні елементи показано на схемі. Як приймач 5 вольт служить гніздо під міні USB, але ваша фантазія не обмежена. Можна хоч прямо впаяти дроти від адаптера 5 v.

• Амперметр може бути підключений тільки до входу +5 v.
• Їли вхідна напруга, все ж таки буде трохи більше, то струм заряду відповідно теж буде більшим. Але це нічого страшного, оскільки мікрочіп MCP73831 відсіче зайву напругу на виході.
• Також мікросхема припинить зарядку при досягненні акумулятором напруги в 3,7 v.
• Найкраще, щоб зарядний струм становив 35 - 37% від ємності акумулятора, що заряджається. Тобто якщо АКБ на 1000 мА, то струм заряду має бути близько 400 мА.

Готові хустки під пайку:

Так виглядає готова плата зарядного пристрою літій іонних акумуляторів.

Нагадаю, розміри мають вийти близько 25 х 19 х 10 мм.

Хоча схема вкрай проста в розробці та складанні і зібрати її не складе особливих труднощів, вважаю за необхідне вас повідомити, що цю схему ви можете придбати за ціною не більше $2, як ви вже здогадалися, у китайців.

Кріпити ж банку акумулятора можна, наприклад, за допомогою неодимових магнітів, а також дивіться інші варіанти кріплення контактів для банкових акумуляторів

На цьому все скоро покажу інші і схеми балансуючих зарядних пристроїв.