Напряжение li ion аккумулятора: Все, что вы хотели знать о Li-Ion аккумуляторах, но боялись спросить.

Содержание

Все, что вы хотели знать о Li-Ion аккумуляторах, но боялись спросить.

Сейчас на рынке представлено огромное разнообразие Li-Ion аккумуляторов различных марок, как с защитой, так и без. Взрывной рост их популярности пришелся на 2008-2010гг., когда на рынке появились большое количество мощных светодиодных фонарей в зарубежных интернет-магазинах.

Но, стоит признать, что, до сих пор, для большинства пользователей, этот тип элементов питания является достаточно новым и незнакомым. Чтобы не запутаться во всем этом многообразии мы хотим вам дать несколько советов, чтобы помочь определиться, какой именно литиевый аккумулятор вам необходим (защищенный-незащищенный) и как не купить откровенно некачественный товар.

Что нужно знать при использовании Li-Ion аккумуляторов.

В силу технологии Li-Ion аккумуляторы имеют ряд ограничений, которые необходимо соблюдать в процессе эксплуатации.
Это:
• максимальное напряжение (напряжение перезаряда) не должно превышать 4,25-4,35В

• минимальное напряжение (напряжение переразряда) не должно быть ниже 2,2-2,5В
• ток разряда не должен превышать 2ух-кратное значение емкости (2С): т.

е. для аккумулятора с емкостью 2200мАч максимальный ток разряда не должен быть выше 4400мА, а обладателя емкости в 3100мАч можно смело разряжать током до 6200мА. Есть особые типы высокомощных Li-Ion аккумуляторов, которые предназначены для работы с большими разрядными токами, превышающими величину их емкости в 5-10 раз.

Вот так делать не надо

Поэтому собирают аккумуляторные батареи с помощью контактной сварки и специальной ленты.

Качественная сварка Li-Ion аккумуляторной батареи

Опять же, для обслуживания такой батареи вам понадобится контроллер,

Li-Ion аккумуляторная батарея с контроллером заряда-разряда

который будет следить за процессами заряда-разряда аккумуляторов.

Но, перейдем от теории к практике и попробуем дать ответы на самые распространенные вопросы, которые возникают у покупателей при выборе Li-Ion аккумулятора.

1. Защищенный или нет.

Как мы уже говорили, Li-Ion аккумуляторы должны работать в диапазоне напряжений 4,2-2,5В. Для того, чтобы в процессе работы напряжение на АКБ не выходило за пределы этого диапазона на минусовой контакт незащищенного Li-Ion АКБ (их еще называют “ячейка”) ставят небольшую электронную плату защиты (зачастую, она именуется просто «защита»).

Именно эта плата обеспечивает работу ячейки в допустимом диапазоне напряжений, предохраняет от перегрузки по току и от короткого замыкания.

Плата защиты приваривается стальной лентой к контактам аккумулятора

и весь этот «бутерброд», упаковывается в термо-пленку с обозначение бренда и емкости (как реальной так и совершенно бредовой, в некоторых случаях).

на синем аккумуляторе (слева) заявленная емкость не соответствует действительности

Из-за платы защищенные аккумуляторы на пару миллиметров длиннее своих незащищенных сородичей и на 0,5 мм толще.

А, так как, качественная Li-Ion ячейка имеет длину 65мм, то защищенный Li-Ion АКБ вырастает в длине до 68-70мм. Такие аккумуляторы могут обозначаться типоразмером 18700 (где первые две цифры это диаметр в мм., а вторые две- длина). Это надо учитывать при выборе аккумулятора,- сможет ли такой аккумулятор влезть, к примеру, в ваш фонарь или зарядное устройство.

PS. На некоторых зарядных устройствах для Li-Ion аккумуляторах производители заранее указывают, что их продукт может заряжать аккумуляторы типоразмера вплоть до 18700.

зарядные устройства XTAR позволяют заряжать Li-Ion аккумуляторы вплоть до типоразмера 18700

Защищенные аккумуляторы можно применять в любых устройствах, которые расчитаны на работу с Li-Ion источниками питания и не имеют встроенного контроллера заряда-разряда. В настоящее время основными потребителями защищенных АКБ являются светодиодные фонари, так как именно такие аккумуляторы способны обеспечить питанием мощные светодиоды в течении продолжительного времени.

Так же, защищенные аккумуляторы находят все большее распространение в разнообразной маломощной бытовой электронике, которая работает от одного-двух АКБ.

При необходимости собрать более серьезный источник питания прибегают к изготовлению аккумуляторных батарей. Тут уже в ход идут только незащищенные аккумуляторы.

батарея из Li-ion аккумуляторов SANYO

Такие батареи стоят в большинстве современных ноутбуках, в электроинструменте, фото-видео технике, электровелосипедах и т.д. Управляет такими батареями специальный контроллер, который следит за напряжением на каждом отдельном аккумуляторе в батарее и необходимости в индивидуальных платах защиты нет.

контроллер батареи из Li-ion аккумуляторов

Подитог: если у вас светодиодный фонарь, с вероятностью 99% вам необходим защищенный аккумулятор. Если вы хотите отремонтировать батарею в ноутбуке или в шуруповерте или просто вам нужна БАТАРЕЯ из LI-Ion аккумуляторов, то вам необходимы именно незащищенные АКБ.

2. Емкость аккумулятора

Емкость аккумулятора указывается в мАч (милли-ампер-часах).

На момент написания статьи наиболее распространенными значениями емкости являются 2600-3500мАч (для Li-Ion АКБ типоразмера 18650). Емкость влияет только на время работы аккумулятора. Т.е. при прочих одинаковых условиях Li-Ion аккумулятор с емкостью 3400мАч будет работать примерно в 2 раза дольше чем аккумулятор емкостью 1700мАч.

ФАКТ: на настоящее время Li-Ion аккумуляторов типоразмера 18650 емкостью свыше 3500мАч НЕ СУЩЕСТВУЕТ. Все Li-Ion аккумуляторы типоразмера 18650 (а это наиболее распространенный типоразмер), имеющие обозначение 3800-5000мАч ФОТО изначально продукты сомнительного качества от покупки которых следует отказаться.

Обычно, реальная емкость таких АКБ составляет, в лучшем случае, 1500-2200мАч ссылка. А о “достоинствах” плат защит этих АКБ стоит только догадываться.

3. Производитель аккумулятора.

В настоящее время существует не так уж и много производителей Li аккумуляторов. Технология их изготовления не тривиальна и качественное масштабное производство возможно только на больших высокотехнологичных предприятиях. Среди самых известных и отлично-зарекомендовавших себя производителей можно выделить такие компании как: Sanyo, Sony, Panasonic, LG Chem, Samsung SDI, Skme, Moli, BAK, Lishen, ATL, HYB.

Сразу надо отметить: это фирмы которые непосредственно производят Li-Ion ячейки (незащищенные аккумуляторы). Заводы таких компаний зачастую располагаются в Японии, Тайване или Южной Корее.

ФАКТ: крупные производители Li-Ion аккумуляторов НЕ ВЫПУСКАЮТ ЗАЩИЩЕННЫХ АКБ. Они производят только НЕЗАЩИЩЕННЫЕ аккумуляторы. В природе не существует защищенных Li-Ion аккумуляторов Panasonic или SAMSUNG, которые были бы выпущены непосредственно “панасоником прямо в Японии” или “самсунгом” а все, кто утверждает обратное, по какой-то причине пытаются ввести вас в заблуждение.

Защищенные аккумуляторы СОБИРАЮТСЯ из незащищенного Li-Ion аккумулятора (ячейки) и платы защиты.

И собираются они тоже по-разному: сборка защищенных АКБ, в основном, происходит на заводах в Китае. Но Китай – Китаю рознь. Есть как откровенное барахло (с емкостями 3800мАч и выше) так и очень качественные продукты.

Защищенные аккумуляторы выпускаются под совершенно различными брендами, не имеющими отношения к производителю ячеек.

Наименование защищенному аккумулятору дает уже тот производитель, который собрал и упаковал этот аккумулятор. Зачастую, внешняя термоплёнка с нанесенным обозначение бренда скрывает реального производителя Li-Ion ячейки. Хотя, в последнее время наблюдается тенденция к вытеснению откровенно некачественных товаров аккумуляторами, изготовленными на основе качественных Li-Ion ячеек и плат защиты, производителями которых являются общепризнанные лидеры, такие как SANYO, Panasonic, SAMSUNG, SEIKO…

Ниже, мы приведем основные составляющие “качественного” защищенного Li-Ion аккумулятора:

1. Упаковка.

На упаковке явно указано из каких составляющих состоит аккумулятор. К качеству упаковки претензий быть не должно. Наличие «бренда» является хорошим знаком,-аккумуляторы без опознавательных знаков, по-умолчанию, доверия не вызывают.

2. Плюсовой контакт

(выступающий бугорок) должен быть жестко зафиксирован на аккумуляторе.

Проще говоря, он должен быть приварен, а не просто прижат картонной шайбой с термоусадкой. Иногда, плюсовой колпачок приваривают к стальной ленте а уже эту ленту приваривают к плюсовому контакту Li-Ioт ячейки.

Ключевое слово везде: “ПРИВАРИВАЮТ”

3. Плата защиты

должна быть от известного производителя и содержать 2-3 МОСФЕТа обеспечивая высокий разрядный ток.

4. Почитайте отзывы

о интересующем вас аккумуляторе на авторитетных интернет- ресурсах, посвященных этой тематике. Зачастую, там можно найти подробнейшие тесты и многочисленные отзывы от конечных пользователей.

скриншот страницы с большим тестом аккумуляторов 18650 с форума cpf.com

Среди самых известных русскоязычных форумов стоит выделить:
http://forum.fonarevka.ru/

Из англоязычных:
http://www.candlepowerforums.com/vb/forum.php
http://lygte-info.dk/

Будем надеяться, что данная статья смогла дать ответы на большинство вопросов, которые могли возникнуть у вас при покупке и использовании Li-ion аккумуляторов и уберечь вас от разочарования приобретения некачественных продуктов.

Если же мы упустили какие-либо моменты, которые вы считаете важными,- оставляйте свои комментарии,- мы обязательно ответим и, по возможности, внесем коррективы в текст статьи.

С уважением, коллектив Запас Мощности

Вернуться к списку

Какое напряжение Li-ion аккумулятора лучше

При выборе Li-ion аккумуляторов учитываются разные характеристики: типоразмер, наличие защиты, бренд, циклический ресурс, допустимые токи заряда и разряда. Но главную роль играют 2 параметра – емкость и номинальное напряжение. У большинства литий-ионных элементов номинальное напряжение равно 3,6 или 3,7 В.

Но встречаются и ячейки с отличающимся вольтажом. Например, элементы питания на основе литий-железо-фосфата (LiFePO4) имеют номинальное напряжение 3,2 вольта. Встречаются в продаже и литий-ионные ячейки с увеличенным напряжением: 3,75 В, 3,8 В, 3,85 В. О том, какое напряжение Li-ion аккумулятора лучше, почему и что зависит от этого параметра, проанализируем в этой статье.

Типы напряжений

Этот параметр включает несколько видов:

Номинальное напряжение – измеряется в средней точке графика разряда. Как правило, составляет 3,6 или 3,7 В.
Реальное или рабочее – бывает от 2,4 до 4,4 В.
Минимальное – допустимое значение, до которого аккумулятор может разрядиться без потери своих эксплуатационных характеристик. Для большинства литиевых ячеек составляет 2,4–2,5 В, а для высоковольтных моделей – 2,8–3 В.
Максимальное – допустимый верхний предел, превышение которого считается перезарядом и вредит работоспособности аккумулятора. Как правило, составляет от 4,2 В у большинства до 4,35–4,4 В у высоковольтных моделей.

Как меняется напряжение при работе Li-ion аккумулятора?

Когда элемент питания полностью заряжен (уровень заряда равен 100%), его вольтаж составляет 4,2–4,4 В, в зависимости от характеристик модели. При дальнейшем подключении к нагрузке аккум отдает накопленную энергию и постепенно разряжается, удерживая при этом номинальный вольтаж 3,6–3,7 В (±0,1 В при разрядном токе 0,2–0,5С).

Когда уровень остаточного заряда достигает 20% от накопленной емкости, напряжение снижается до 3 В. Чтобы не допустить глубокого разряда и химической деградации аккума, BMS плата отключает его от нагрузки. Обычно это происходит при снижении напряжения до 3–2,75 В. Когда разряженные элементы подключаются к зарядному устройству, их вольтаж снова увеличивается до 4,2–4,4 В.

Параметры зарядки Li-ion аккумуляторов

До какого напряжения заряжать Li-ion аккумулятор – зависит от параметров конкретной модели, но для большинства литиевых элементов верхний предел составляет 4,2 В. Кроме напряжения полного заряда, важную роль при выборе зарядного устройства играет допустимый ток заряда. Он может составлять от 0,5С до 1С, где С – это значение емкости. Например, аккум емкостью 2500 мАч допускается заряжать током от 1,25 А до 2,5 А.

Влияние химического состава

Литий-ионные аккумуляторы бывают разных подвидов, с некоторыми различиями в электрохимической системе. Эти различия влияют на рабочие параметры аккумов, в т. ч. и на значения напряжения. В зависимости от используемого активного вещества, различают литий-кобальтовые, литий-марганцевые, литий-железо-фосфатные, литий-титанатные и другие подвиды Li-ion элементов питания.

Самые популярные категории и их основные характеристики приведены в таблице.

Обозначение	ICR	INR или NCM	IMR или LMO	NCR или NCA	IFR или LFP
*Формула активного вещества (материал катода)*	LiCoO2	Li(NiCoMn)O2	LiMn2O4	Li(NiCoAl)O2	LiFePO4
*Номинальное напряжение*	3,6 В, 3,7 В	3,6 В, 3,7 В	3,6 В, 3,7 В, 3,8 В	3,6 В	3,2 В, 3,3 В
*U min*	2,5 В, 2,75 В	2,5 В	2,0 В, 2,5 В	2,5 В, 2,75 В	2 В
U *max*	4,25 В	4,25 В, 4,35 В	4,25 В	4,25 В	3,65 В
*Ток разряда*	1С	1С, 2С	10С, кратковременно – до 30С	1С	25С, кратковременно – до 40С
*Допустимый ток заряда*	0,7С, 1С	0,7С, 1С	0,7С, 1С, 3С	0,7С	1С–4С
*Срок службы*	До 1000 циклов	До 2000 циклов	До 700 циклов	Более 500 циклов	Более 3000 циклов

Различия в характеристиках объясняются разным составом аккумуляторов, а именно использованием в роли катодного материала оксидов кобальта, никель-марганец-кобальта, марганца, никель-кобальт-алюминия или железо-фосфата.

Методы повышения напряжения

Для повышения напряжения ячеек нужно снизить их внутреннее сопротивление. Для этого производители экспериментируют с материалами катода и анода, совершенствуют известные схемы и формулы, разрабатывают и внедряют инновационные добавки к электролиту. На каждом этапе они стараются найти компромисс между емкостью, токоотдачей и сроком службы элементов питания.

Кроме распространенных моделей на 3,6 и 3,7 В, можно встретить Li-ion аккумы на 3,75 В, 3,8 В, 3,85 В. В частности, батареи с вольтажом порядка 3,8 В широко используются в смартфонах. Такие элементы питания называют высоковольтными и обычно обозначают LiHV или High Voltage Li-ion. Заряжаются они не до 4,2, а до 4,4 В. Чтобы достичь таких значений, производители прибегают к разным хитростям, например, покрывают поверхность катода тонким слоем специальных материалов и включают добавки в электролит.

Какое напряжение лучше?

Существенной разницы между элементами питания с номинальным напряжением 3,6 В и 3,7 В при эксплуатации не наблюдается. Тем не менее, увеличение этого параметра влечет за собой возрастание энергоемкости. Известно, что для приблизительного расчета запасаемой емкости (в ватт-часах) достаточно умножить напряжение в вольтах на емкость в ампер-часах. Чем больше это значение, тем выше энергоемкость аккумулятора.

С другой стороны, у аккумуляторов с увеличенным вольтажом бывает меньший циклический ресурс. И наоборот, аккумы с меньшим напряжением могут значительно превосходить конкурентов по остальным не менее важным параметрам. Яркий пример таких аккумуляторов – модели на основе литий-железо-фосфата (LiFePO4).

Преимущества LFP аккумуляторов

Несмотря на меньшее напряжение (3,2 В), они превосходят конкурентов по таким параметрам как:

диапазон рабочих температур от -30 до +50 °С;
увеличенный циклический ресурс – минимум 2000 циклов;
меньшая подверженность эффекту старения – при хранении емкость падает всего на 1,5% в год;
термическая и химическая стабильность;
безопасность эксплуатации;
устойчивость к возгоранию, даже при разгерметизации;
простота утилизации;
устойчивость к глубокому разряду, перезаряду, короткому замыканию, перегреву;
способность выдерживать токи разряда до 25С и увеличенный зарядный ток;
меньшее время заряда.

И хотя удельная энергоемкость у LFP ячеек на 14% меньше, чем у Li-ion элементов других типов, во многих случаях этот аспект отходит на второй план. Например, при выборе аккумуляторных батарей для электровелосипедов и других видов персонального транспорта для круглогодичной эксплуатации лучшими заслуженно считаются АКБ типа LiFePO4. Также они предпочтительны в качестве тяговых АКБ для лодочных моторов и в целом для жестких условий эксплуатации.

Поэтому правильно выбирать Li-ion аккумуляторы не только и не столько по напряжению, как по всей совокупности характеристик.

Ранее в блоге VirtusTec.ru вышла статья о видах АКБ для активного отдыха.

Информационное руководство по литий-ионным батареям | Хьюстон, Техас, США |

Описание технологии

Аккумуляторы, созданные по спецификациям заказчика с использованием литий-ионных и литий-полимерных элементов, проектировались и разрабатывались в SWE более 20 лет. SWE вложила значительные средства в приобретение технологий и создание интеллектуальной собственности, связанной с разработкой аккумуляторных блоков и аккумуляторных систем, в которых используется литий-ионный и литий-полимерный химический состав. SWE сотрудничает с интеллектуальным сообществом в обмене техническими достижениями посредством международных конференций по аккумуляторным технологиям и технических журналов. SWE выпустила ряд патентов, непосредственно связанных с контролем литий-ионных аккумуляторов, и владеет различными соответствующими коммерческими секретами, некоторые из которых рассматриваются для будущих патентных заявок. Компания SWE применила всю эту интеллектуальную собственность в поставляемых продуктах, используемых в наземных, скважинных и подводных приложениях.

Знакомство с литий-ионными аккумуляторами

Литий-ионные аккумуляторы достигли уровня, при котором существует очень мало приложений, которые не могут использовать преимущества превосходного срока службы, мощности и плотности энергии, а также широкого диапазона рабочих температур. в литий-ионной технологии. Литий-ионные аккумуляторы также экологически безопасны.

Литий-ионные аккумуляторы широко используются в бытовой электронике. Это один из самых популярных типов аккумуляторов для портативной электроники с одним из лучших соотношений энергии к весу, отсутствием эффекта памяти и очень медленной потерей заряда, когда он не используется. Помимо бытовой электроники, уменьшенные версии литий-ионных аккумуляторов можно найти в специальных приложениях, начиная от имплантируемых человеку клеток и заканчивая различными спутниками, гибридными транспортными средствами и военными кораблями. Литий-ионные аккумуляторы становятся все более популярными для оборонных, автомобильных и аэрокосмических приложений из-за их высокой плотности энергии.

Недавние достижения в электронной технологии системы управления батареями (BMS) для литий-ионных батарей и новые концепции модульной конструкции для создания сложных систем батарей привели к тому, что системы батарей стали более безопасными, надежными, гибкими, долговечными и простыми. заряжать и поддерживать. Схемы защиты упаковки (PTC), отключающие сепараторы и т. д. (разработанные для массового потребителя) обеспечивают несколько уровней безопасности, недоступных в других химических веществах.

Все элементы, продаваемые SWE, сертифицированы производителем в соответствии с требованиями UL 1642.

Безопасность при транспортировке литий-ионных аккумуляторов

До 2003 года не существовало ограничений Департамента транспорта на транспортировку литий-ионных элементов или аккумуляторов. Однако, начиная с 2003/2004 года, DOT требовало, чтобы аккумуляторные блоки проходили новые тесты DOT. Это требование исключено для аккумуляторных батарей-прототипов.

Особенности литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы могут быть изготовлены по индивидуальному заказу в зависимости от размера, размера и производительности. Литий-ионные аккумуляторы имеют высокую ЭНЕРГЕТИЧЕСКУЮ ПЛОТНОСТЬ (соотношение веса и размера).

НАПРЯЖЕНИЕ НА ЯЧЕЙКУ: Литий-ионные батареи имеют номинальное напряжение 3,7 В на ячейку. При последовательном соединении элементов аккумуляторная батарея может иметь любое возможное напряжение с шагом 3,7 вольта. Бывший. В литий-ионных батареях используется 3 элемента для обеспечения 11,1-вольтовой батареи, 4 элемента для обеспечения 14,8-вольтовой батареи или 10 элементов для обеспечения 37-вольтовой батареи.

ЕМКОСТЬ: литий-ионных элемента установлены параллельно для обеспечения необходимого количества ампер-часов (Ач). Ач может варьироваться от нескольких ампер до сотен ампер, в зависимости от требований приложения. Бывший. В литий-ионных батареях используются три параллельных элемента по 2,6 Ач, которые производят 7,8 Ач, или десять элементов по 2,6 Ач, соединенных параллельно, для производства 26 Ач. Существует ряд ячеек с высоким рейтингом Ah, которые можно использовать для обеспечения МОЩНОСТИ, необходимой для вашего приложения.

МАКС. СКОРОСТЬ ЗАРЯДА: Литий-ионный аккумулятор имеет номинальную максимальную скорость заряда 1C, а литий-полимерный — 2C. Есть элементы, которые имеют скорость заряда до 10C. Выбрав правильную ячейку, вы можете получить литий-ионный аккумулятор, который будет соответствовать вашим требованиям.

ТЕХНОЛОГИЯ ЗАРЯДА: Литий-ионные аккумуляторы, использующие типичную схему Pack Protect, имеют сложный профиль зарядки, и следует использовать только зарядное устройство, предназначенное для данного аккумулятора. Но если вы используете SWE BMS (систему управления батареями) с импульсной зарядкой на борту, вам понадобится только простой источник питания постоянного тока с постоянной мощностью для зарядки аккумуляторной батареи или подключите ее напрямую к солнечной панели с помощью только изолирующего диода. Другими словами, нет необходимости в специальном зарядном устройстве для литий-ионных аккумуляторов, что снижает стоимость системы.

МАКС. СКОРОСТЬ РАЗРЯДА: Литий-ионные аккумуляторы имеют максимальную скорость разряда 2°С, а литий-полимерные — 3°С (Примечание: существуют литий-полимерные элементы со скоростью разряда более 30°С) .

ДИАПАЗОН ТЕМПЕРАТУР РАЗРЯДА: Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы имеют предел разрядки от -20°C до 60°C. Компания SWE выбрала химические и эмпирические данные с повышенным пределом разрядки до -50°C.

ХРАНЕНИЕ: Рекомендуемый диапазон температур для хранения: от -20°C до 60°C (хранение при температуре ниже 20°C уменьшает необратимую потерю емкости). Рекомендуемый диапазон напряжения для кратковременного хранения составляет от 3,0 до 4,2 В на элемент последовательно. Длительные периоды хранения: Храните литий-ионные аккумуляторы с емкостью около 75 % (от 3,85 В до 4,0 В) и при низкой температуре, чтобы уменьшить необратимую потерю емкости при длительном хранении.

МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ: Литий-ионные элементы имеют очень высокую мощность и плотность энергии. Соблюдайте меры предосторожности, основанные на здравом смысле, при обращении или тестировании. ЗАПРЕЩАЕТСЯ заменять отдельные элементы или модули, а также соединять эту батарею последовательно или параллельно с другими батареями, так как это может привести к возгоранию или взрыву.

ВНИМАНИЕ: Литий-ионные батареи могут представлять опасность возгорания или химического ожога при неправильном обращении. ЗАПРЕЩАЕТСЯ замыкать накоротко, перезаряжать, раздавливать, калечить, пробивать гвоздями, менять полярность, разбирать, подвергать воздействию температур выше 100°C (212°F) или сжигать.

УТИЛИЗАЦИЯ: Литий-ионные батареи не содержат материалов, наносящих вред окружающей среде; следовательно, нет никаких правил или ограничений по утилизации. Литий-ионные батареи могут быть переработаны для восстановления относительно дорогого кобальта, содержащегося в катоде. По окончании срока службы утилизируйте использованную батарею безопасным образом. Держись подальше от детей. Не разбирать и не бросать в огонь.

Система управления литий-ионными батареями SWE (BMS)

Компания SWE предлагает различные системы BMS для удовлетворения потребностей клиентов, от пакетов серии 1 до пакетов серий 10. BMS могут быть установлены последовательно для удовлетворения требований по напряжению и размещены параллельно для обеспечения требований по току.

Защита аккумуляторной батареи: BMS обеспечивает следующее: Защита аккумуляторной батареи от перезарядки (наиболее критическая), – Защита от чрезмерной разрядки аккумуляторной батареи, – Защита от перегрузки по току при разрядке, – Защита от перегрузки по току при зарядке, – Защита от короткого замыкания нагрузки, и Запретить состояние зарядки 0 В.

Управление зарядом: Контроль температуры заряда: – Импульсная зарядка на борту и контроль заряда могут быть установлены в процентах от емкости в соответствии с требованиями заказчика.

Датчик уровня топлива: Точный датчик уровня заряда аккумулятора, – Контроль температуры элемента и протоколы последовательной шины, соответствующие отраслевым стандартам. SMBus, I2C, RS485 и другие.

Рекомендуемый максимальный ток: 8 А непрерывно, до 20 А импульсно в течение 30 мс. (Примечание: от BMS серии 5 до серии 10 можно добавить дополнительные 4 усилителя тока по 16 А на BMS, что в сумме дает 72 А на BMS.)

Балансировка ячеек: Каждый модуль содержит схемы балансировки ячеек для балансировки последовательно соединенных секций во время зарядки или непрерывной балансировки.

СВОДНОЕ ОПИСАНИЕ: BMS обеспечивает необходимую защиту от перезаряда, переразряда, аномального заряда, тока разряда и короткого замыкания нагрузки.

Интегрированное управление импульсным зарядом позволяет конечному пользователю использовать простой источник питания постоянного тока с постоянной мощностью для зарядки аккумуляторной батареи или прямого подключения к солнечной панели только с изолирующим диодом. Другими словами, здесь не требуется специального зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов, что снижает стоимость системы. Зарядка также запрещена за пределами предварительно установленного диапазона температур, обычно от 0°C до 45°C.

Литий-ионные аккумуляторы не требуют частой полной разрядки и перезарядки («глубокий цикл»), но это может потребоваться примерно после каждой 30-й перезарядки для повторной калибровки любого электронного «указатель уровня топлива», если он используется. Это предотвратит некорректное отображение уровня заряда аккумулятора на указателе уровня топлива.

Хранение литий-ионных аккумуляторов

Скорость старения литий-ионных аккумуляторов зависит от температуры и уровня заряда. Литий-ионные аккумуляторы следует хранить в прохладном месте. В идеале они хранятся в холодильнике. Старение берет свое гораздо быстрее при высоких температурах.

Рекомендуемая температура хранения аккумуляторных систем — комнатная температура или ниже. Аккумуляторы следует контролировать и заряжать по мере необходимости. Как правило, батарею следует проверять каждые 90 дней, чтобы определить, следует ли ее перезаряжать или нет.

Литий-ионные аккумуляторы никогда не должны разряжаться ниже их минимального напряжения, от 2,4 В до 3,0 В на элемент.

Как и все перезаряжаемые батареи, литий-ионные батареи следует заряжать рано и часто. Однако, если они не используются в течение длительного времени, их следует довести до уровня заряда около 80% или меньше в зависимости от энергии аккумулятора и продолжительности хранения.

Литий-ионная батарея потеряет емкость, если во время хранения она будет заряжена на 100%.

BU-303: Путаница с напряжениями – Battery University

Батарея представляет собой электрохимическое устройство, создающее потенциал напряжения при помещении металлов разного сродства в раствор кислоты (электролит). Напряжение холостого хода (OCV) , которое возникает как часть электрохимической реакции, зависит от используемых металлов и электролита.

При зарядке или разрядке аккумулятор помещается в напряжение замкнутой цепи (CCV) состояние. Зарядка повышает напряжение, а разрядка снижает его, имитируя эффект резиновой ленты. Поведение напряжения под нагрузкой и зарядом определяется протекающим током и внутренним сопротивлением батареи. Низкое сопротивление приводит к небольшим колебаниям под нагрузкой или зарядом; высокое сопротивление вызывает чрезмерное колебание напряжения. Зарядка и разрядка взбалтывают аккумулятор; полная стабилизация напряжения занимает до 24 часов. Температура также играет роль; холодная температура снижает напряжение, а тепло повышает его.

Производители оценивают батарею, присваивая ей номинальное напряжение, и, за некоторыми исключениями, эти напряжения соответствуют общепринятому соглашению. Вот кратко номинальные напряжения наиболее распространенных аккумуляторов.

Свинцово-кислотные

Номинальное напряжение свинцово-кислотных аккумуляторов составляет 2 В на элемент, однако при измерении напряжения холостого хода OCV заряженной и отдохнувшей батареи должно составлять 2,1 В на элемент. Содержание свинцово-кислотного напряжения намного ниже 2,1 В/ячейка вызовет накопление сульфатации. При плавающем заряде напряжение свинцово-кислотных аккумуляторов составляет около 2,25 В/элемент, что выше при обычном заряде.

На основе никеля

В потребительских устройствах NiCd и NiMH рассчитаны на 1,20 В/элемент; промышленные, авиационные и военные батареи придерживаются оригинального 1,25 В. Нет никакой разницы между ячейками 1,20 В и 1,25 В; маркировка просто предпочтение.

Литий-ионный

Номинальное напряжение литий-ионного аккумулятора составляет 3,60 В/элемент. Некоторые производители элементов питания маркируют свои литий-ионные аккумуляторы как 3,70 В/элемент или выше. Это дает маркетинговое преимущество, потому что более высокое напряжение увеличивает ватт-часы на бумаге (напряжение, умноженное на ток, равно ваттам). Номинальное напряжение 3,70 В на элемент также создает незнакомые опорные значения 11,1 В и 14,8 В при последовательном соединении трех и четырех элементов вместо более привычных 10,80 В и 14,40 В соответственно. Производители оборудования придерживаются номинального напряжения ячейки 3,60 В для большинства литий-ионных систем в качестве источника питания.

Как появилось это более высокое напряжение? Номинальное напряжение зависит от материалов анода и катода, а также от импеданса. Расчеты напряжения включают измерение промежуточной точки от полного заряда 4,20 В на элемент до отсечки 3,0 В на элемент при нагрузке 0,5 °C. Для литий-кобальта среднее значение составляет около 3,60 В. То же сканирование, выполненное на литий-марганцевом сплаве с более низким внутренним сопротивлением, дает среднее напряжение около 3,70 В. Следует отметить, что более высокое напряжение часто устанавливается произвольно и не влияет на работу портативных устройств или настройку зарядных устройств. Но есть исключения.

Некоторые литий-ионные аккумуляторы с архитектурой LCO имеют поверхностное покрытие и добавки к электролиту, которые повышают номинальное напряжение элемента и обеспечивают более высокое напряжение заряда. Чтобы получить полную емкость, напряжение отключения заряда для этих аккумуляторов должно быть установлено соответствующим образом. На рис. 1 показаны типичные настройки напряжения.

Номинальное напряжение элемента	Типичное время окончания разрядки	Максимальное напряжение заряда	Notes
3.6V	2.8–3.0V	4.2V	Classic nominal voltage of cobalt-based Li-ion battery
3.7V	2.8–3.0V	4.2V	Маркетинговое преимущество. Достигается низким внутренним сопротивлением. Зарядное устройство должно иметь правильное напряжение полной зарядки для дополнительной емкости
3,85 В	2,8–3,0 В	4,4 В	Покрытие поверхности и добавки к электролиту. Зарядное устройство должно иметь правильное напряжение полной зарядки для увеличения емкости

Рис. 1: Напряжение литий-ионных аккумуляторов на основе кобальта.

Пользователи аккумуляторов хотят знать, влияют ли литий-ионные элементы с более высоким зарядным напряжением на долговечность и безопасность. Доступна ограниченная информация, но известно, что да, эти батареи имеют более короткий срок службы, чем обычные литий-ионные; календарная жизнь также может быть меньше. Поскольку эти батареи в основном используются в потребительских товарах, долговечность может быть согласована с устареванием, что делает приемлемым более короткий срок службы батарей. Преимущество заключается в более длительном времени работы из-за выигранной мощности Втч (Ач x В). Все ячейки должны соответствовать нормативным стандартам и быть безопасными.

Литий-ионный аккумулятор на основе фосфата имеет номинальное напряжение элемента 3,20 В и 3,30 В; литий-титанат 2,40В. Эта разница в напряжении делает эти химические вещества несовместимыми с обычным литий-ионным аккумулятором с точки зрения количества ячеек и алгоритма зарядки.