Ток разряда li ion аккумулятора: Высокоточные аккумуляторы 18650 – какой максимальный ток разряда

Разряд литиевых батарей

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям

Опубликовано 18.05.2016 15:08

Автор: Abramova Olesya

---

---

Первые литий-ионные аккумуляторы были довольно непрочными и считались непригодными для высоких нагрузок. Но сегодня ситуация изменилась, и эта электрохимическая система стоит наравне с никелевой и свинцовой. Существует две основные направленности литий-ионных аккумуляторов – оптимизация под энергетические (емкостные) и мощностные требования.

Энергетический литий-ионный элемент оптимизирован под максимальную емкость для обеспечения долгой автономной работы. Примером такого элемента является Panasonic NCR18650B (рисунок 1), которая обладает высокой емкостью, но при разрядке значением в 2С и больше имеет существенное проседание характеристик. При пороговом значении напряжения отсечки в 3,0 В на элемент, разрядка силой 2С снизит емкость до 2,3 Ач вместо номинальных 3,2 Ач.

Такие элементы рассчитаны, в первую очередь, для портативных компьютеров и других не особо мощных применений.

Рисунок 1: Разрядные характеристики Panasonic NCR18650B. Элемент емкостью 3,200 мАч разряжается силой 0,2С, 0,5С, 1С и 2С. Отмеченная красным кружком область с пороговым напряжением отсечки 3,0 В на линии разряда силой 2С фиксирует момент полного разряда. Понижение температуры окружающей среды также приведет к потерям емкости, при 25°С емкость будет соответствовать номиналу, при 0°С ее значение будет составлять ~83 % от номинальной емкости, при -10°С – ~66 % и при -20°С – ~53 %.

Элемент Panasonic UR18650RX имеет небольшую емкость, но превосходные нагрузочные характеристики. Разряд силой тока 10 А (5С) приводит к минимально возможным потерям емкости с напряжением отсечки 3,0 В. Такие элементы предназначены для устройств с высокими токами нагрузки, например, для электроинструмента.

Рисунок 2: Разрядные характеристики Panasonic UR18650RX. Показан разряд этого 1950 мАч элемента С-рейтингом 0,2С, 0,5С, 1С, 2С и фиксированной силой тока 10 А. Разрядка всеми вышеперечисленными значениями обеспечивает емкость на уровне 2000 мАч при пороговом напряжении отсечки 3,0 В. Данные элементы обладают умеренной емкостью, но в состоянии удовлетворить высокий ток нагрузки. При понижении температуры окружающей среды реальная емкость понизится до: при 25°С – 100% от номинала, 0°С – ~92%, -10°С – ~85%, -20°С – ~80%.

Оптимизированный под показатели мощности элемент способен обеспечить непрерывный разряд силой 10С. Это означает, что элемент типоразмера 18650 емкостью 2000 мАч может обеспечить непрерывное питание нагрузки силой тока 20 А (30 А – в случае, если это элемент Li-фосфатной технологии). Такая превосходная производительность достигается частично за счет снижения внутреннего сопротивления, а также за счет оптимизации площади поверхности активного вещества. Низкое сопротивление обеспечивает высокое значение электрического тока с минимальным повышением температуры. Эксплуатация при максимально допустимом разрядном токе нагревает элемент примерно до 50°С, тогда как максимально допустимая температура составляет 60°С.

Для удовлетворения нагрузочным характеристикам у производителей аккумуляторов есть два пути: использование оптимизированных под мощность элементов или увеличение размеров аккумулятора из элементов, “заточенных” под емкость. Подобный метод из увеличения количества элементов используется в аккумуляторных системах электромобиля Tesla, и хотя такая система обеспечит отличный показатель автономного времени работы, ее вес и стоимость будут значительно увеличены.

3. Сигнатура разрядки

Одним из уникальных свойств аккумуляторов на основе лития и никеля является способность обеспечения непрерывной высокой мощности, вплоть до полного исчерпания аккумулятора. Это свойство становится возможным благодаря быстрому электрохимическому восстановлению. Свинцово-кислотный аккумулятор является “медленным”, его можно сравнить с фломастером, которому для восстановления способностей после расхода краски необходимо некоторое время. И в то время как восстановление характеристик относительно быстрое при разрядке (например, при запуске двигателя стартерным аккумулятором), то вся медлительность химических реакций становится очевидной при зарядке, которая длится 14-16 часов. С увеличением возраста свинцово-кислотного аккумулятора скорость восстановления его характеристик становится только хуже.

Аккумулятор может разряжаться постоянной нагрузкой, скажем в 0,2С, как, например, происходит в фонарике, но многие другие устройства требуют кратковременных нагрузок, в два-три раза превышающих допустимый разрядный С-рейтинг. Примером такого импульсного потребления электричества может служить технология GSM (Global System for Mobile Communications), используемая в мобильных телефонах. GSM требует пикового значения силы тока в 2 А каждые 577 микросекунды. Такая специфичность работы выдвигает особые требования к небольшим аккумуляторам, к тому же, при высокой частоте импульсного энергопотребления, электрические батареи начинают вести себя как большие конденсаторы и их характеристики, соответственно, меняются.

Рисунок 3: Разрядные импульсы GSM-приемника мобильного телефона. Импульсы частотой 577 микросекунд зависят от расстояния до ближайшей вышки и могут достигать 2 А.

---

Зарядные устройства Victron Energy (Голландия)

 

Phoenix Charger	Skylla-i	Skylla-TG
12/24В, 16-200А	24В, 80-500А	24/48В, 30-500А
Мощные профессиональные зарядные устройства для яхт, катеров и другого вида транспорта. Предлагаются однофазные и трехфазные зарядные устройства высокой мощности. Многостадийный адаптивный заряд с возможностью ручного управления.

---

С точки зрения долговечности, аккумуляторной батарее наиболее предпочтителен постоянный разрядный ток умеренной силы в сравнении с импульсной или одномоментной высокой нагрузкой. Рисунок 4 демонстрирует уменьшающуюся емкость NiMH аккумулятора при различных условиях разрядки – от “мягкого” постоянным током 0,2С до импульсного режима.

Стоит отметить, что большинство электрохимических систем, в том числе и литий-ионная, будут демонстрировать похожее поведение с нагрузочными характеристиками, указанными на рисунке 4.

Рисунок 4: Жизненный цикл никель-металл-гидридного аккумулятора при различных условиях нагрузки. NiMH лучше работает с постоянным разрядным током и аналоговыми устройствами, подключение цифровых устройств снижает срок службы. Li-ion ведет себя аналогичным образом.

На рисунке 5 анализируется количество полных циклов оптимизированного под емкостные показатели литий-ионного элемента при разрядке различными значениями С-рейтинга. При значении 2С аккумулятор подвергается значительному стрессу, ограничивая период снижения емкости до половины номинального значения всего лишь 450 циклами.

Рисунок 5: Жизненный цикл оптимизированного под емкостные показатели литий-ионного элемента при различных условиях нагрузки. При высоких нагрузках износ абсолютно всех аккумуляторных батарей увеличивается. Но элементы, оптимизированные под мощностные показатели, являются более выносливыми и надежными в случае высоких нагрузок.

---

Аккумуляторы EverExceed

 

OPzS	NI-CD	OPzV
20 лет / 1500 циклов	25 лет / 2000 циклов	20 лет / 1500 циклов
для промышленного и частного применения: телекоммуникации, аварийное освещение, солнечные электростанции, системы безопасности, (UPS) источники бесперебойного питания и т.д.

---

4. Рекомендации относительно разрядных процессов аккумуляторных батарей

• Тепло увеличит производительность аккумулятора, но каждые 10°С выше 25-30°С будут сокращать срок его службы вдвое. Рекомендуется держать аккумулятор в прохладном месте.

• Не допускайте чрезмерной разрядки.

• При высоких нагрузках и повторяющихся глубоких разрядах использование большого аккумулятора минимизирует наносимый стресс.

• Разрядка умеренным постоянным током лучше для аккумулятора в сравнении с импульсными и высокими кратковременными нагрузками.

• Аккумулятор показывает свойства конденсатора при разрядке высокочастотным током. Это позволяет использовать более высокие пиковые токи в сравнении с разрядкой постоянным током.

• Аккумуляторы на основе никеля и лития имеют высокое химическое быстродействие; свинцово-кислотные же являются медленными, и им необходимо несколько секунд для восстановления характеристик между тяжелыми разрядами.

• Приближение к граничным уровням заряда и разряда несет деградационный характер для всех электрохимических систем.

Последнее обновление 2016-04-06

Нужна ли тренировка литиевых аккумуляторов? / Хабр

Прошло уже достаточно времени с тех времен, когда Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторы безраздельно властвовали в мобильных устройствах, но с самого начала эпохи Li-ion и Li-pol все не утихают споры по поводу того, надо ли «тренировать» эти аккумуляторы сразу после покупки.

Доходит до смешного, в теме обсуждения ZP100 на china-iphone всем новичкам рекомендовали в приказном тоне пройти 10 циклов зарядки-разряда, а только потом приходить с вопросами о аккумуляторах.

Давайте попробуем разобраться, имеет ли такая рекомендация право на жизнь, или это рефлексы спинного мозга (за отсутствием головного, наверное) некоторых индивидуумов, у которых они остались со времен никелевых батарей.

Текст может и наверняка содержит орфографические, пунктуационные, грамматические и другие виды ошибок, включая смысловые. Автор будет благодарен за сведения о них (конечно, в приват, а еще лучше с помощью вот этого замечательного расширения), но не гарантирует их устранение.

О терминологии

• А (Ампер(A), или миллиампер — мА, микроампер — мкА) — значение силы тока в проводницеке. Может быть как большим, так и маленьким. Ток в 100А может сваривать листы железа, но взяв в руки провода от БП 5В 100А, вы ничего не почувствуете, потому что никаких 100А через вашу кожу не пройдет — сопротивление тела слишком большое для прохождения тока.
• В (Вольт(V), или милливольт — мВ, микровольт — мкВ) — значение напряжения. Большое напряжение создаст длинную искру, но при маленьком токе источника вас только треснет, но никак не превратит в горстку пепла. Пример — статическое электричество, напряжения составляет до 10кВ, а токи мизерные.
• Ом (Омы(Ohm), или килоом — кОм, мегаом — МОм) — значение сопротивление. Именно высокое сопротивление вашего тела (приблизительно 15 кОм) позволяет вам держать провода из первого пункта. Проходя по проводу, имеющему сопротивление (а все провода имеют сопротивление, и чем провод дальше из провинции китая тоньше, тем оно выше), напряжение падает на определенную величину, которая зависит от силы тока. Поэтому для обогревателя нужен толстый провод, а для лампочки — тонкий, хоть напряжение в обоих случаях 220В. Применительно к аккумуляторам и батареям (да и вообще ко всем источникам тока), можно говорить о внутреннем сопротивлении. Это сопротивление не даст вам получить большой ток за малое время, хотя аккумулятор при коротком замыкании очень к этому стремится — возникающая искра при замыкании клемм — это как раз несколько ампер тока при напряжении меньше вольта. Связано это с тем, что скорость ионов внутри аккумулятора не очень велика. Вязнут, бедняжки, по колено в полимере
• Вт (Ватт(W), или милливатт — мВт, дальше вы поняли, да?) — в простейшем представлении, это мощность постоянного тока, вычисляемая умножением вольт на амперы. К примеру, БП ноутбука, который выдает 3А при напряжении в 20В, и лабораторный блок питания, выдающий 3В, при токе в 20А, отдадут в нагрузку одинаковую мощность в 60Вт. Потребят из сети они больше, из-за того, что их КПД не 100% — часть энергии перейдет в тепло.
• Вт·ч (Ватт-час) — мера энергии. Из названия должно быть понятно, что 1 Вт·ч — это энергия, которую кто-то получит (или отдаст), принимая (или отдавая) мощность в 1Вт в течении часа. Или 60Вт в течении минуты. Вот тот БП выше, он как раз отдает каждый час 60Вт·ч. Вот это «правильная» емкость, которая не дает информации о самом аккумуляторе, но дает полное представление о его емкости.
  Еще есть киловатт-часы, кВт·ч — их пишут в квитанциях. Если оставить БП включенным, он выжрет энергии за месяц на 60Вт·ч*24*30 т.е. примерно на 43кВт·ч, или на 73 рубля. Разумеется, то, что выдает блок питания на выходе(те 20В и 3А) должен кто-то потреблять, ну и о КПД не забываем, это я упростил.
  
• А·ч (ампер-часы) — Заряд. Общепринято, хоть и ошибочно называется емкостью. Почему ошибочно? Потому что без напряжения, по одной цифре 5А·ч нельзя ничего понять — это говорит лишь о том, что например аккумулятор может выдать ток в 5 ампер в течении часа. Или один ампер в течении 5 часов. А вот сколько будет выдано энергии в течении этого часа — зависит от напряжения питания и от прожорливости потребителя. Проще говоря, А·ч это Вт·ч, из которых выдрали вольты(Вт — В*А, если В убрать, останется А). Казалось бы, что может быть проще — на аккумуляторе написано 2А·ч, 3.7В, умножай 2 на 3.7, получай 7.4Вт·ч и радуйся. Но есть нюанс(с). Вот он:
  
  Это график разряда литиевого аккумулятора, на котором видно, что напряжение снижается к концу разряда. А это означает, что простое умножение А·ч на В (которое сработало бы в случае с блоком питания, выдающим стабильное напряжение), дает значение энергии с очень большой погрешностью. Для того, чтоб узнать, сколько ватт-часов в аккумуляторе, можно, например, построить график мощности (которую можно получить умножением мгновенных значений тока и напряжения) а потом найти площадь под кривой этого графика:
  
  Это сложнее, но зато в результате мы получаем ватт-часы.
• xC — просто удобное обозначения тока заряда или разряда аккумулятора. Когда говорят о зарядке током 2С, или 0.1С, обычно имеют в виду, что ток должен составлять (2*емкость аккумулятора)/h или (0.1*емкость аккумулятора)/h.
  К примеру, аккумулятор емкостью 720mAh, для которого ток заряда составляет 0. 5С, надо заряжать током 0.5*720mAh/h = 360мА

О чтении даташитов

В гугле был найден даташит на аккумулятор, состоящий из одной странички:

Расшифрую, что там написано.

Думаю, что такое

Nominal capacity

и

Minimum capacity

всем понятно — обычная емкость, и минимальная емкость. Обозначение 0,2 С означает что такой емкости он достигает, только если его разряжать током в 0.2 от его емкости — 720*0.2=144мА.

Charding voltage

и

Nominal Voltage

— Напряжение зарядки и напряжение работы тоже просто и понятно.

А вот следующий пункт уже сложнее — Зарядка.

Method: CC/CV

— Означает, что первую половину процесса зарядки надо поддерживать постоянный ток(он указан ниже, 0.5С стандартно — т.е. 350мА, и 1С максимально — 700мА). А после достижения напряжения на аккумуляторе 4.2в, надо установить постоянное напряжение, те же самые 4.2в.

Пункт ниже —

Standart Discharge

, Разряд. Предлагают разряжать током от 0.5С — 350мА и до 2С — 1400мА до напряжения 3в. Производители лукавят — на таких токах емкость будет ниже заявленной.

Максимальный ток разряда как раз и определяется внутренним сопротивлением. Но надо различать максимальный ток разряда и максимально-допустимый. Если первый может составлять 5А, и даже более, то второй жестко оговорен — не более 1,4А. Связано это с тем, что при таких больших токах разряда аккумулятор начинает необратимо разрушаться.

Дальше идет информация о весе и температуре работы: зарядка от 0 до 45 градусов, разрядка от -20 до 60. Температура хранения: от -20 до 45 градусов, обычно при заряде 40%-50%.

Время жизни обещают не менее 300 циклов(полный разряд-заряд током 1С) при температуре 23 градуса. Это не означает, что после 300 цикла аккумулятор выключится и больше не включится, нет. Просто производитель гарантирует, что 300 циклов емкость аккумулятора падать не будет. А дальше — как повезет, зависит от токов, температуры, условий работы, партии, положения луны и так далее.

О зарядке

Стандартный метод, которым заряжаются все литиевые аккумуляторы(li-pol, li-ion, lifepo, только токи и напряжения отличаются) это СС-CV, упоминавшийся выше.

В самом начале заряда поддерживаем постоянный ток. Обычно это делают схемой с обратной связью в зарядном устройстве — автоматически подбирается такое напряжение, чтобы ток, проходящий через аккумулятор, был равен необходимому.

Как только это напряжение становится равно 4.2 вольтам(для описываемого аккумулятора), больше поддерживать такой ток нельзя — напряжение на аккумуляторе возрастет слишком сильно(мы помним, что нельзя превышать рабочее напряжение у литиевых аккумуляторов), и он может нагреться и даже взорваться.

Но сейчас аккумулятор заряжен не полностью — обычно на 60%-80%, и для зарядки остальных 40%-20% без взрывов ток надо снизить.

Проще всего это сделать, поддерживая постоянное напряжение на аккумуляторе, и он сам возьмет такой ток, который ему необходим. При снижении этого тока до 30-10мА аккумулятор считается заряженным.

Для иллюстрации всего вышеописанного я

раскрасил в фотошопе

подготовил график заряда, снятый с подопытного аккумулятора:

В левой части графика, подсвеченной синим, мы видим постоянный ток 0.7А, в то время как напряжение постепенно поднимается с 3.8В до 4.2В. Также видно, что за первую половину заряда аккумулятор достигает 70% своей емкости, в то время как за оставшееся время — всего 30%

О технологии тестирования

В качестве подопытного был выбран вот такой аккумулятор:

К нему был подключен

Imax B6

(я писал про него вот

тут

):

Который сливал на компьютер информацию о заряде-разряде. Графики строились в LogView.

Потом я просто подходил раз в несколько часов и попеременно включал заряд-разряд.

О результатах

В результате кропотливой работы(а вы сами попробуйте тыкать зарядку на протяжении 2 недель) были получены два графика:

Как понятно из его названия, он показывает изменение емкости аккумулятора на протяжении первых 10 циклов. Она немного плавает, но колебания составляют около 5% и не имеют тенденции. В целом, емкость аккумулятора не изменяется. Все точки сняты при разряде током 1С(0.7А), что соответствует активной работе смартфона.

Две из трех точек в конце графика — показывают, как изменяется емкость при низкой температуре аккумулятора. Последняя — как изменяется емкость при разряде большим током. Об этом следующий график:

Показывает, что чем больше ток разряда — тем меньше энергии можно получить с аккумулятора. Хотя, вот хохма, даже на самом мизерном токе в 100мА аккумулятор по емкости не соответствует даташиту. Все врут.

Хотя нет, тест аккумулятора от Mugen Power на 1900mAh для Zopo ZP100 показал вполне честные почти-два-ампера:

А вот китайский аккумулятор на 5000mAh набрал всего 3000:

О выводах

1. Тренировка литиевых аккумуляторов, состоящих из одной банки, бессмысленна. Не вредна, но тратит циклы работы аккумуляторов. В мобильных устройствах тренировку нельзя даже оправдать работой контроллера — параметры аккумулятора одинаковы, не меняются в зависимости от модели и времени. Единственное, на что может влиять недостаточный разряд — на точность показаний индикатора заряда (но не на время работы), но для этого достаточно одной полной разрядки раз в полгода.
   Еще раз. Если у вас плеер, телефон, рация, кпк, планшет, дозиметр, мультиметр, часы или любой другой мобильный девайс, использующий аккумулятор Li-Ion или Li-Pol(если он съемный, на нем будет написано, если он не съемный — то 99% это литий) — «тренировка» длиннее одного цикла бесполезна. Один цикл тоже, скорее всего, бесполезен.
   Если у вас аккумулятор для управляемых моделей, то первые несколько циклов надо разряжать малыми токами(малыми, хе-хе. Для них малые — это 3-5С. Это вообще-то полтора ампера на 11 вольтах. А рабочие токи там до 20С). Ну, кто пользуется этими аккумуляторами, тот знает. А всем остальным это не пригодится, разве что для общего развития.
2. В некоторых случаях, при использовании батарей с несколькими банками полный разряд-заряд может увеличить емкость. В батареях ноутбуков, если производитель поскупился на умный контроллер батареи, который не балансирует банки в последовательном соединении при каждом заряде, полный цикл может увеличить емкость на следующую пару циклов. Происходит это за счет выравнивания напряжения на всех банках, что приводит к их полному заряду. Несколько лет назад мне попадались ноутбуки с такими контроллерами. Сейчас не знаю.
3. Не верьте надписям на этикетках. Особенно китайским. В прошлом топике я приводил ссылку, в которой огромный тест китайских батарей не выявил ни одной, емкость которой соответствовала надписи. НИ ОДНОЙ! Всегда завышают. А если не завышают, гарантируют емкость только в тепличных условиях и при разряде малым током.
4. Держите аккумулятор в тепле. Смарт в кармане джинс будет работать немного дольше, чем в наружном кармане куртки. Разница может составлять 30%, а зимой и того больше.
5. Подписывайтесь на меня. Сделать это можно в моем профиле(кнопка «подписаться»).

Аккумулятор 18650: Характеристики и Как заряжать

Аккумулятор li ion 18650 представляет собой батарейку цилиндрической формы. Она мало чем отличается от обычных, элементов питания АА «пальчиковых», но имеют большие размеры. В длину они 66 мм, а в диаметре 18 мм.

Виды и типы аккумуляторов Li Ion 18650

Все аккумуляторы 18650 можно разделить на виды по материалу катода. Именно от этого компонента зависят основные эксплуатационные характеристики элементов питания: емкость и возможный ток разряда.

Самыми распространенными являются литий-кобальтовые аккумуляторные батареи. От других элементов питания они отличаются большим значением емкости. Поэтому их можно дольше эксплуатировать.

Существуют еще группа литий-марганцевых аккумуляторных батарей. По сравнению с литий-кобальтовыми, они имеют меньшую емкость, но при этом отличаются более высоким разрядным током.

Последняя группа – это литий-феррофосфатные элементы питания. Несмотря на то, что они не имеют большую емкость и не отличаются высоким напряжением, их можно эксплуатировать более 1000 циклов. Кроме этого, до полной зарядки необходимо подержать батарейки в станции 1 час.

Аккумуляторы 18650 с защитой

Требования безопасности, предъявляемые к эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей, гласят, что напряжение внутри элементов питания должно находиться в диапазоне 2,5-4,2 вольта. Самостоятельно очень сложно контролировать этот параметр, поэтому специально для этого придумана плата с защитой. Этот элемент предотвращает выход напряжения за указанный диапазон.

Производители припаивают эту плату к выводам, используя стальную или алюминиевую ленту. Крупные заводы питательных элементов редко выпускают подобные защиты. В устройствах, для которых они изготавливаются, имеются контроллеры заряда-разряда. Это батареи для ноутбуков, шуруповертов и других сложных блоков.

Больше всего защищенных литий-ионных батарей 18650 выпускают Китайские производители. На незащищенный аккумулятор припаивают защитную плату и оборачивают в специальный термозащитный материал. Их длина, из-за использования платы, на несколько миллиметров увеличивается.

Все устройства, на которых нет элемента для контроля состояния за батареей, лучше комплектовать защищенными аккумуляторами. В противном случае они могут выйти из строя, разрядившись в ноль или взорваться. При этом защита не сможет предотвратить перегрев элемента питания. Она контролирует состояние напряжения.

Как расшифровывается маркировка

В качестве примера можно рассмотреть литий-ионную батарею ICR18650-26F M.

1. Первый символ «I» используется на всех элементах данного типа, которые создаются по одной технологии;
2. Вторая буква позволяет понять, из какого материала выполнен катод. Для литий-ионных батарей это может быть кобальт – С, марганец – М, железофосфат – F;
3. Следующая буква – R – расшифровывается как аккумулятор;
4. Цифры 18650 можно разделить на два блока: 18 и 65. Это длина и диаметр соответственно;
5. Последняя цифра 0 – это форма, то есть цилиндр.

При этом у различных производителей маркировка может сильно отличаться.

Где применяются батарейки 18650

Сфера применения элементов питания и частота их использования намного шире, чем кажется многим. Из-за того, что они закрываются в специальную защиту, их не всегда видно.

Устанавливаются в следующие устройства:

• Ноутбуки;
• Фонарики;
• Power Bank;
• Различные гаджеты.

Они применяются везде, где обычные пальчиковые батарейки справиться с задачей не способны. Батарейки li ion 18650 отличаются большей емкостью и напряжением, их можно много раз перезаряжать и использовать заново.

Как определить плюс и минус

По сравнению с элементами питания АА и ААА, в литий-ионных нет такой заметной внешней разницы между плюсовой и минусовой клеммы, но разобраться достаточно легко:

• На «плюсовой» стороне имеются небольшие отверстия в количестве 3-4 штук.
• «Плюсовая» сторона немного выступает».
• «Минус полностью плоский.

Общие характеристики 18650

Емкость (mAh)	Выходное напряжение (В)	Максимальный ток (А)	Защитная плата
1100	3.3		+/-
1300	3.6	18	+/-
1620	3,6-3,7	20	+/-
2000	3,6-3,7	20-30	+/-
2100	3,6-3,7	20-30	+/-
2200	3,6-3,7	20-30	+/-
2400	3,6-3,7	20-30	+/-
2500	3,6-3,7	20-35	+/-
2600	3,6-3,7	20-35	+/-
2800	3,6-3,7	20-35	+/-
3000	3,6-3,7	20-35	+/-
3100	3,6-3,7	20-35	+/-
3200	3,6-3,7	20-35	+/-
3350	3,6-3,7	20-35	+/-
3400	3,6-3,7	20-35	+/-
3500	3,6-3,7	20-35	+/-
3600	3,6-3,7	20-35	+/-

В таблице приведены наиболее популярные аккумуляторы.

Размеры с защитой 66,5*18 мм и 66*18 мм без защиты. Вес в среднем около 40 грамм.

Основные производители: Samsung, Fenix, Avant, LG, Panasonic, Olight, Camelion, Proconnect, Rombica, SANYO и SONY.

Как правильно выбрать для себя батарейку 18650

Литий-ионные батареи отличаются друг от друга по некоторым характеристикам. Из-за этого необходимо обращать внимание на их тип и технические характеристики, прежде чем совершать покупку.

При выборе аккумулятора li ion 18650 необходимо обращать внимание на следующие характеристики:

• Энергоемкость;
• Номинальный ток;
• Напряжение
• Склонность к перегреву.

Если необходимо приобрести батарейки с большей автономностью, то необходимо обращать внимание на емкость, которая измеряется в mAh. Но, чем выше будет показатель емкости, тем меньше будет ток. Поэтому жертвуя одним, можно приобрести другое. Если говорить простым языком, то сила тока влияет на склонность элемента питания перегреваться.

Напряжение аккумуляторной батареи зависит от заряда. Напряжением может быть номинальным, минимальным, максимальным и реальным. Начальное напряжение производитель указывает на упаковке. Важно, чтобы его значение не опускалось ниже 2,4 Вольт, иначе батарею будет крайне сложно реанимировать. При использовании аккумуляторов, которые плохо выдерживают высокую температуру, можно стать свидетелем ее взрыва.

Рейтинг аккумуляторных батарей исходя из опыта эксплуатации

Схемы соединения аккумуляторов

К батареям можно приобрести кейсы, с помощью которых несколько элементов соединяются в одну большую. Если соединить несколько таких элементов питания с помощью кейсов параллельно, то емкость увеличится на столько, сколько аккумуляторов будет подсоединено 3600*3=10800 mAh. При этом напряжение будет равно напряжению одной батареи. От емкости зависит длительность их использования.

Параллельное соединение аккумуляторов 18650

Их можно соединить последовательно. В этом случае напряжение сложится, а емкость останется равной одной батареи. Сделать это можно с помощью специального кейса. Соединяя 3 элемента питания по 3,7 v мы получим 11,1 вольтовый аккумулятор 3600 мАh.

Последовательное соединение аккумуляторов 18650

Как проверить емкость АКБ

Существует несколько эффективных способов узнать емкость любого аккумулятора. Некоторые из них не требует особых затрат или специальной аппаратуры, а только нехитрые математические вычисления.

Точность таких методов не так высока, как при использовании специальных устройств, однако они позволяют узнать приблизительную емкость. Для многих этого будет достаточно.

Итак, для вычисления емкости бесплатным методом необходимо использовать известный ток. В характеристиках аккумулятора имеется информация о токе. Батарея, имеющая емкость 3600 заряжается на протяжении 36 часов током 100 мАч. Это значит, что конечный результат получается за счет перемножения двух составляющих: времени и тока. Поэтому, зная, сколько требуется для полной зарядки, можно узнать емкость.

Для измерения емкости другим способом, необходимо будет потратить деньги. Существует множество интеллектуальных зарядных устройств, с помощью которых можно быстро измерить емкость. Их можно приобрести в специализированном магазине или на aliexpress. Они используются для измерения различных показателей, а не только емкости.

Устройство измеряющее реальную емкость

Для осуществления третьего способа понадобятся такие детали, как АКБ, часы, амперметр с фонариком. Необходимо вставить батарейку в фонарик, включить его на максимальную мощность. Амперметр необходимо для измерения тока. Если фонарик будет светить 20 часов с потреблением тока в 100 мА, то получаем 20*100= 2000 мАч.

Как заряжать и каким током

Литий-ионные элементы могут заряжаться различными станциями. Главное, чтобы значение напряжения было 5 В, а тока от 0,5 до 1 от номинальной емкости батареи. Зарядка литиевого элемента, имеющего емкость 2600 мАч, производится током значением от 1,3 до 2,6 ампер.

Весь период зарядки можно разделить на несколько этапов. Сначала блок, используя ток 0,2 от величины емкости, производит зарядку на протяжении часа. При этом значение напряжения варьируется в пределах 4,1-4,2 вольта. Далее напряжение возрастает.

Что бы не забивать себе голову стоит просто купить зарядное устройство для пальчиковых аккумуляторов.

Как восстановить аккумулятор 18650

Аккумулятор 18650 восстановить можно только в том случае, если он не полностью разрядился. Иногда даже не полностью разряженную батарею реанимировать сложно. Но есть один далеко не всем известный вариант с отключением платы.

Выполняется он так:

• Снимается защита в виде платы.
• С помощью тестера измеряется напряжение на выходах. Его значение должно находиться в диапазоне 2 -2,5 В.
• Используя зарядное устройство регулировкой тока, необходимо подключить к АКБ, выставив 100 мА и 4,2В.

Если батарея начнет заряжаться, значит, она еще жива и ее можно восстановить.

Остались вопросы по Аккумуляторам 18650 или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полезным, полным и точным.

Литиевые аккумуляторы – что нужно знать пользователю?

Циллиндрические Li-ion аккумуляторы сейчас становятся все более популярны. Они используются в фонарях, игрушках, страйкбольном оборудовании и электронных сигаретах. В статье мы раскроем наиболее частые вопросы, которые задают покупатели и пользователи техническим специалистам ТМ ROBITON.

Разнообразие литиевых аккумуляторов

На данный момент популярны и широко применяются 5 типов литиевых аккумуляторов. Различаются они катодным материалом – это оксиды кобальта, марганца, никель-марганец-кобальта, железо-фосфата, алюминия. В зависимости от катодного состава аккумуляторы имеют различные характеристики, основные из которых приведены в сравнительной таблице:

	ICR	INR	IMR	NCR	IFR
Материал катода	LiCoO2 “LCO”	Li(NiCoMn)O2 “NCM”	LiMn2O4 “LMO”	Li(NiCoAl)O2 “NCA”	LiFePO4 “LFP”
Температурная безопасность	150*С	210*С	250*С	150*С	270*С
Токоотдача	1С	1С, 2С	10С (продолжительно) -30С (5с)	1С	25С(продолжительно) – 40С (2с)
Циклы	500 – 1000	1000 – 2000	300 – 700	>500	1000-2000
Макс ток заряда	0.7, 1С	0.7, 1С	0.7, 1С, 3С	0.7С	1С-4С
Максимальное напряжение	4.25В	4.25В, 4.35В	4.25В	4.25В	3.65В
Номинальное напряжение	3.6В, 3.7В	3.6В, 3.7В	3.6В, 3.7В, 3.8В	3.6В	3.2В, 3.3В
Минимальное напряжение	2.5В, 2.75В	2.5В	2.5В, допускается до 2.0В	2.5В, 2.75В	2.0В

В ассортименте торговой марки ROBITON представлены литиевые аккумуляторы всех 5 типов.

Плата защиты: защищенные и незащищенные аккумуляторы

Li-ion аккумуляторы чувствительны к глубокому разряду, а также к перезаряду и максимальному току, значения которых не стоит превышать. Пользователю достаточно проблематично соблюсти все условия. Например, если аккумулятор используется в фонаре, аккумулятор легко испортить, забыв выключить фонарь и подвергнув аккумулятор глубокому разряду. Крайне чувствительны они и к конечному  напряжению заряда. Поэтому существуют аккумуляторы с защитной платой. Она сама отключит банку от потребителя при достижении минимального напряжения, при превышении максимального тока или при достижении максимального напряжения. Наличие  защитной платы актуально для никель-кобальтовых аккумуляторов, никель-марганцевые IMR аккумуляторы в защитной плате не нуждаются.

Важные параметры – токоотдача, напряжение и количество циклов.

Токоотдачу, а также ток заряда принято выражать через “С” – емкость аккумулятора. Например, если аккумулятор имеет максимальную токоотдачу 2С, то для аккумулятора емкостью 2500мАч это составляет 5А (2*2500).

Высокотоковые IMR аккумуляторы

Аккумуляторы, которые могут отдавать токи 2С и более, обычно называют “высокотоковыми”. Высокотоковые IMR аккумуляторы могут не только отдавать большие токи при сохранении стабильного напряжения, но и как правило имеют “безопасную химию”, что означает их взрыво- и пожаробезопасность при значительном нагреве*. Такие аккумуляторы имеют меньшую емкость и меньший ресурс, чем аккумуляторы с “традиционной” химией и обычно не снабжаются защитной платой.  Если из высокотоковых IMR аккумуляторов собирается сборка, то на сборку устанавливается общая плата защиты, которая защищает аккумуляторы от глубокого разряда и перезаряда.

*Температурная безопасность – это максимальная температура, при которой не происходит взрыва, возгорания или деформации аккумулятора.

Температура эксплуатации, при которой аккумулятор сохраняет свои характеристики, как правило, значительно ниже и в среднем составляет  60*С.

Номинальное напряжение 3,6В и 3,7В.

Номинальное напряжение для литиевых аккумуляторов – это напряжение в средней точке разряда при 20-ти часовом разряде (см. график). У большинства аккумуляторов это напряжение составляет 3,6В или 3,7В. Существенной разницы между аккумуляторами с напряжением 3,6В и 3,7В при работе в большинстве устройств не наблюдается.

Количество циклов

Другой важной характеристикой является количество циклов заряд/разряд. Чаще всего под «количеством циклов» подразумевается количество, через которое емкость аккумулятора падает ниже 80% от начальное емкости. После этого аккумулятор конечно не “умирает”, а продолжает работать, но емкость и максимальный ток у него снижают свои значения.

Количество циклов обычно указывается для определенных условий: ток заряда 0,2С, ток разряда 0,2С, комнатная температура. Если аккумулятор эксплуатируется при токах 1С и выше (что не редкость), либо при отличной от комнатной температуре, то количество жизненных циклов будет ниже.

Заряд

Литиевые аккумуляторы необходимо заряжать методом CC-CV – сначала постоянным током, затем постоянным напряжением. Если на стадии заряда постоянным напряжением превысить его всего на 4%, то аккумуляторы будут вдвое быстрее терять ёмкость от цикла к циклу. Поэтому важно использовать специальные автоматические зарядные устройства для литиевых аккумуляторов.

Хранение

Аккумуляторы имеют саморазряд – это означает, что при хранении они с некоторой скоростью теряют свой заряд. Оптимальными условиями хранения являются: температура 0*C и уровень заряженности 40%.

Именно поэтому с производства аккумуляторы выходят заряженными на 40%, напряжение аккумулятора без нагрузки при этом находится на уровне 3,7-4,0В.

Литиевые аккумуляторы стареют, даже если не используются. Через 2 года хранения аккумулятор безвозвратно (не путать с саморазрядом) теряет примерно 20% своей ёмкости.

Из этого следует, что нет необходимости покупать аккумулятор “про запас” или чрезмерно увлекаться экономией.

Производители аккумуляторов

Крупные мировые производители аккумуляторов, такие как Panasonic, Samsung, LG и Sony не выпускают их как готовый продукт для розничной торговли, а поставляют их как комплектующие другим производителям. Некоторые из этих производителей добавляют свою защитную плату, некоторые только наклеивают поверх пленку со своим брендом и продают как свой товар – аккумулятор.

Добросовестные производители готовых аккумуляторов, такие как ROBITON использую банки от проверенных производителей, а также перед сборкой аккумулятора или его перепаковкой проверяют все параметры – отбраковывают старые аккумуляторы и на своей этикетке указывают реальную измеренную емкость.

 

Схемы контроллеров заряда-разряда Li-ion аккумуляторов и микросхемы модулей защиты литиевых батарей

Содержание статьи:

Для начала нужно определиться с терминологией.

Как таковых контроллеров разряда-заряда не существует. Это нонсенс. Нет никакого смысла управлять разрядом. Ток разряда зависит от нагрузки – сколько ей надо, столько она и возьмет. Единственное, что нужно делать при разряде – это следить за напряжением на аккумуляторе, чтобы не допустить его переразряда. Для этого применяют защиту от глубокого разряда.

При этом, отдельно контроллеры заряда не только существуют, но и совершенно необходимы для осуществления процесса зарядки li-ion аккумуляторов. Именно они задают нужный ток, определяют момент окончания заряда, следят за температурой и т.п. Контроллер заряда является неотъемлемой частью любого зарядного устройства для литиевого аккумулятора.

Исходя из своего опыта могу сказать, что под контроллером заряда/разряда на самом деле понимают схему защиты аккумулятора от слишком глубокого разряда и, наоборот, перезаряда.

Другими словами, когда говорят о контроллере заряда/разряда, речь идет о встроенной почти во все литий-ионные аккумуляторы защите (PCB- или PCM-модулях). Вот она:

И вот тоже они:

Очевидно, что платы защиты представлены в различных форм-факторах и собраны с применением различных электронных компонентов. В этой статье мы как раз и рассмотрим варианты схем защиты Li-ion аккумуляторов (или, если хотите, контроллеров разряда/заряда).

Контроллеры заряда-разряда

Раз уж это название так хорошо укрепилось в обществе, мы тоже будем его использовать. Начнем, пожалуй, с наиболее распространенного варианта на микросхеме DW01 (Plus).

DW01-Plus

Такая защитная плата для аккумуляторов li-ion встречается в каждом втором аккумуляторе от мобильника. Чтобы до нее добраться, достаточно просто оторвать самоклейку с надписями, которой обклеен аккумулятор.

Сама микросхема DW01 – шестиногая, а два полевых транзистора конструктивно выполнены в одном корпусе в виде 8-ногой сборки.

Вывод 1 и 3 – это управление ключами защиты от разряда (FET1) и перезаряда (FET2) соответственно. Пороговые напряжения: 2.4 и 4.25 Вольта. Вывод 2 – датчик, измеряющий падение напряжения на полевых транзисторах, благодаря чему реализована защита от перегрузки по току. Переходное сопротивление транзисторов выступает в роли измерительного шунта, поэтому порог срабатывания имеет очень большой разброс от изделия к изделию.

Паразитные диоды, встроенные в полевики, позволяют осуществлять заряд аккумулятора, даже если сработала защита от глубокого разряда. И, наоборот, через них идет ток разряда, даже в случае закрытого при перезаряде транзистора FET2.

Вся схема выглядит примерно вот так:

Правая микросхема с маркировкой 8205А – это и есть полевые транзисторы, выполняющие в схеме роль ключей.

S-8241 Series

Фирма SEIKO разработала специализированные микросхемы для защиты литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов от переразряда/перезаряда. Для защиты одной банки применяются интегральные схемы серии S-8241.

Ключи защиты от переразряда и перезаряда срабатывают соответственно при 2.3В и 4.35В. Защита по току включается при падении напряжения на FET1-FET2 равном 200 мВ.

AAT8660 Series

Решение от Advanced Analog Technology – AAT8660 Series.

Пороговые напряжения составляют 2.5 и 4.32 Вольта. Потребление в заблокированном состоянии не превышает 100 нА. Микросхема выпускается в корпусе SOT26 (3х2 мм, 6 выводов).

FS326 Series

Очередная микросхема, используемая в платах защиты одной банки литий-ионного и полимерного аккумулятора – FS326.

В зависимости от буквенного индекса напряжение включения защиты от переразряда составляет от 2.3 до 2.5 Вольт. А верхнее пороговое напряжение, соответственно, – от 4.3 до 4.35В. Подробности смотрите в даташите.

LV51140T

Аналогичная схема протекции литиевых однобаночных аккумуляторов с защитой от переразряда, перезаряда, превышения токов заряда и разряда. Реализована с применением микросхемы LV51140T.

Пороговые напряжения: 2.5 и 4.25 Вольта. Вторая ножка микросхемы – вход детектора перегрузки по току (предельные значения: 0.2В при разряде и -0.7В при зарядке). Вывод 4 не задействован.

R5421N Series

Схемотехническое решение аналогично предыдущим. В рабочем режиме микросхема потребляет около 3 мкА, в режиме блокировки – порядка 0.3 мкА (буква С в обозначении) и 1 мкА (буква F в обозначении).

Серия R5421N содержит несколько модификаций, отличающихся величиной напряжения срабатывания при перезарядке. Подробности приведены в таблице:

Обозначение	Порог отключения по перезаряду, В	Гистерезис порога перезаряда, мВ	Порог отключения по переразряду, В	Порог включения перегрузки по току, мВ
R5421N111C	4.250±0.025	200	2.50±0.013	200±30
R5421N112C	4.350±0.025
R5421N151F	4.250±0.025
R5421N152F	4.350±0.025

SA57608

Очередной вариант контроллера заряда/разряда, только уже на микросхеме SA57608.

Напряжения, при которых микросхема отключает банку от внешних цепей, зависят от буквенного индекса. Подробности см. в таблице:

Обозначение	Порог отключения по перезаряду, В	Гистерезис порога перезаряда, мВ	Порог отключения по переразряду, В	Порог включения перегрузки по току, мВ
SA57608Y	4.350±0.050	180	2.30±0.070	150±30
SA57608B	4.280±0.025	180	2.30±0.058	75±30
SA57608C	4.295±0.025	150	2.30±0.058	200±30
SA57608D	4.350±0.050	180	2.30±0.070	200±30
SA57608E	4.275±0.025	200	2.30±0.058	100±30
SA57608G	4.280±0.025	200	2.30±0.058	100±30

SA57608 потребляет достаточно большой ток в спящем режиме – порядка 300 мкА, что отличает ее от вышеперечисленных аналогов в худшую сторону (там потребляемые токи порядка долей микроампера).

LC05111CMT

Ну и напоследок предлагаем интересное решение от одного из мировых лидеров по производству электронных компонентов On Semiconductor – контроллер заряда-разряда на микросхеме LC05111CMT.

Решение интересно тем, что ключевые MOSFET’ы встроены в саму микросхему, поэтому из навесных элементов остались только пару резисторов да один конденсатор.

Переходное сопротивление встроенных транзисторов составляет ~11 миллиом (0.011 Ом). Максимальный ток заряда/разряда – 10А. Максимальное напряжение между выводами S1 и S2 – 24 Вольта (это важно при объединении аккумуляторов в батареи).

Микросхема выпускается в корпусе WDFN6 2.6×4.0, 0.65P, Dual Flag.

Схема, как и ожидалось, обеспечивает защиту от перезаряда/разряда, от превышения тока в нагрузке и от чрезмерного зарядного тока.

Контроллеры заряда и схемы защиты – в чем разница?

Важно понимать, что модуль защиты и контроллеры заряда – это не одно и то же. Да, их функции в некоторой степени пересекаются, но называть встроенный в аккумулятор модуль защиты контроллером заряда было бы ошибкой. Сейчас поясню в чем разница.

Важнейшая роль любого контроллера заряда заключается в реализации правильного профиля заряда (как правило, это CC/CV – постоянный ток/постоянное напряжение). То есть контроллер заряда должен уметь ограничивать ток зарядки на заданном уровне, тем самым контролируя количество “заливаемой” в батарею энергии в единицу времени. Избыток энергии выделяется в виде тепла, поэтому любой контроллер заряда в процессе работы достаточно сильно разогревается.

По этой причине контроллеры заряда никогда не встраивают в аккумулятор (в отличие от плат защиты). Контроллеры просто являются частью правильного зарядного устройства и не более.

Схемы правильных зарядок для литиевых аккумуляторов приведены в этой статье.

Кроме того, ни одна плата защиты (или модуль защиты, называйте как хотите) не способен ограничивать ток заряда. Плата всего лишь контролирует напряжение на самой банке и в случае выхода его за заранее установленные пределы, размыкает выходные ключи, отключая тем самым банку от внешнего мира. Кстати, защита от КЗ тоже работает по такому же принципу – при коротком замыкании напряжение на банке резко просаживается и срабатывает схема защиты от глубокого разряда.

Путаница между схемами защиты литиевых аккумуляторов и контроллеров заряда возникла из-за схожести порога срабатывания (~4.2В). Только в случае с модулем защиты происходит полное отключение банки от внешних клемм, а в случае с контроллером заряда происходит переключение в режим стабилизации напряжения и постепенного снижения зарядного тока.

Каким током заряжать Li-Ion аккумулятор? Все про Li-ion (литиевые аккумуляторы)

Рекомендуемый ток заряда литий-ионного аккумулятора напрямую зависит от его емкости и особенностей модели. Превышать рекомендованные токи заряда не рекомендуется, чтобы не сократить срок службы АКБ. Значение тока разряда (параметр С) примерно соответствует величине емкости аккумулятора или аккумуляторной сборки.

Процесс зарядки протекает в 2 этапа:

1. При неизменном токе (его значение выбирается из промежутка 0,2С–1С с учетом рекомендаций производителя АКБ) до значения напряжения 4,1–4,2 В.
2. При неизменном напряжении до тех пор, когда напряжение достигнет уровня напряжения отсечки, а ток заряда снизится до 3% от исходного значения.

Зарядное устройство литий-ионных АКБ – это источник постоянного напряжения 5 В. Его необходимо подбирать, так, чтобы он отдавал ток, приблизительно соответствующий 0,5–1 емкости аккумуляторной батареи.

Каким током нужно заряжать литиевые аккумуляторы?

В качестве примера определим, каким током можно заряжать Li-Ion аккумулятор 48 В, 10 А*ч, если согласно требованиям производителя ток заряда должен быть 0,5С, а ток разряда 3С. Отталкиваясь от емкости 10 А*ч, выбираем зарядное устройство не более 5 А (продолжительной силы тока заряда). При выборе контроллера (потребителя) также учитываем значение емкости и выясняем, что ток разряда должен быть не более 30 А (продолжительной силы тока разряда).

Аналогично рассчитаем, каким током заряжать литий ионные аккумуляторы 48 В, 20 А*ч. Поскольку С≈20, выбираем контроллер (потребитель) не более 60 А (3С) продолжительной силы тока разряда и зарядное устройство не более 10 А (0,5С) продолжительной силы тока заряда. Т.е. всегда руководствуемся значением емкости и рекомендациями производителя по выбору значения тока заряда (из диапазона 0,2С–1С).

О том, как правильно зарядить Li-Ion аккумулятор в первый раз, читайте в этом материале.

Обзор популярных моделей Li-ion аккумуляторов 18650

В данной статье мы рассмотрим ассортимент Li-ion аккумуляторов типоразмера 18650 от известных производителей, а так же постараемся дать рекомендации по применению конкретных моделей.

Поговорим о наиболее успешно зарекомендовавших себя производителей, а именно:

• LG chem
• Samsung
• Murata (Sony)
• Panasonic.

Стоит сразу сказать, что все значения максимально допустимых токов действительны лишь в тех случаях, когда соблюдается температурный режим аккумулятора. При превышении температуры в 60℃ на аккумуляторы начинают действовать негативные факторы, которые могут привести к деградации элементов или пожару.

Для наглядности мы поделим все модели аккумуляторов на 3 основные группы – низкотоковые, среднетоковые и высокотоковые.

Низкотоковые – это аккумуляторы с макс. долговременным током разрядки до 4-6А.

Среднетоковые – это аккумуляторы с макс. долговременным током разрядки до 10А.

Высокотоковые – это аккумуляторы с макс. долговременным током разрядки свыше 10А.

Так же мы рассмотрим некоторые интересные графики, которые особенно актуальны для высокотоковых моделей. С их помощью мы поймем, насколько падает емкость аккумуляторов со временем при разрядке максимальными токами, так как именно высокотоковые элементы зачастую используются при максимальных нагрузках.

LG chem

Низкотоковые

LG F1L – обладает емкостью 3350mAh. Рабочее напряжение от 2,5 до 4,2 вольт. Макс. ток

зарядки – 1,6А. Макс. долговременный ток разряда – 4,8А. Внутренние сопротивление – до 70mOm. Заявленный производителем ресурс – 300 циклов. Преимуществом является довольно высокая емкость. Такие аккумуляторы подойдут для фонариков и прочих устройств, потребление тока которых не превышает 1c.

LG D1 – обладает емкостью 3000mAh. Рабочее напряжение от 3 до 4,35 вольт. Макс. ток зарядки – 2,9А. Макс. долговременный ток разряда – 5,8А. Внутренние сопротивление – до 70mOm. Заявленный производителем ресурс – 300 циклов. Эти аккумуляторы широко используются при сборке батарей для ноутбуков, они так же подойдут для различных устройств, потребление тока которых не превышает 1,5c.

Среднетоковые

LG Mh2 – обладает емкостью 3200mAh. Рабочее напряжение от 2,5 до 4,2 вольт. Макс. ток

зарядки – 3,1А. Макс. долговременный ток разряда – 10А. Внутреннее сопротивление – до 40mOm. Заявленный производителем ресурс – 500 циклов. Сочетают в себе неплохой баланс между токоотдачей, емкостью, ресурсом и ценой. Эти элементы часто применяются при сборке АКБ  для различного электротранспорта.

LG M26 – обладает емкостью 2600mAh. Рабочее напряжение от 2,75 до 4,2 вольт. Макс. ток

зарядки – 2.5А. Макс. долговременный ток разряда – 10А. Внутреннее сопротивление – до 60mOm. Заявленный производителем ресурс – 500 циклов. Менее емкая и более дешевая альтернатива LG Mh2.

LG MJ1 – обладает емкостью 3500mAh. Рабочее напряжение от 2,5 до 4,2 вольт. Макс. ток

зарядки – 3,4А. Макс. долговременный ток разряда – 10А. Внутреннее сопротивление – до 40mOm. Заявленный производителем ресурс – 400 циклов. Данные аккумуляторы являются рекордсменами по емкости в формате 18650. В основном применяются в АКБ для электротранспорта, когда требуется максимальная емкость, при минимальных размерах батареи.

Высокотоковые

LG HE4 – обладает емкостью 2500mAh. Рабочее напряжение от 2,5 до 4,2 вольт. Макс. ток зарядки – 4А. Макс. долговременный ток разряда – 20А. Внутреннее сопротивление – до 20mOm. Заявленный производителем ресурс – 300 циклов при разрядке током до 10А или 200 циклов при разрядке током до 20А. Неплохое решение для различных аккумуляторных инструментов и вейп девайсов.

LG HG2 – обладает емкостью 3000mAh. Рабочее напряжение от 2,5 до 4,2 вольт. Макс. ток зарядки – 4А. Макс. долговременный ток разряда – 20А. Внутреннее сопротивление – до 20mOm. Заявленный производителем ресурс – 300 циклов при разрядке током до 10А или 200 циклов при разрядке током до 20А. Более емкий собрат LG HE4. Приобрел большую популярность в сфере вейп девайсов за счет хорошего сочетания токоотдачи, емкости и цены.

Samsung

Низкотоковые

Samsung 26F – обладает емкостью 2600mAh. Рабочее напряжение от 2,75 до 4,2 вольт. Макс. ток зарядки – 2.6А. Макс. долговременный ток разряда – 5.2А. Внутренние сопротивление – до 100mOm. Заявленный производителем ресурс – 300 циклов. Популярное решение для “ноутбучных” батарей. Пользуются спросом за счет своей низкой цены.

Samsung 30A –  обладает емкостью 3000mAh. Рабочее напряжение от 2,75 до 4,35 вольт. Макс. ток зарядки – 2.9А. Макс. долговременный ток разряда – 5.9А. Внутренние сопротивление – до 100mOm. Заявленный производителем ресурс – 300 циклов. Более емкая альтернатива samsung 26F.

Среднетоковые

Samsung 35e – обладает емкостью 3500mAh. Рабочее напряжение от 2,65 до 4,2 вольт. Макс. ток зарядки – 2А, Макс. долговременный ток разряда – 8А. Внутреннее сопротивление – до 35mOm. Заявленный производителем ресурс – 500 циклов. Данный аккумулятор является одним из самых емких решений на рынке. В сравнении с  LG MJ1 обладает немного более скромными характеристиками по токоотдаче, но в то же время имеет больший ресурс.

Высокотоковые

Samsung 25R – обладает емкостью 2500mAh. Рабочее напряжение от 2,5 до 4,2 вольт. Макс. ток зарядки – 4А. Макс. долговременный ток разряда – 20А. Внутреннее сопротивление – до 18mOm. Заявленный производителем ресурс – 250 циклов. Очень популярное решение для аккумуляторного электроинструмента. Так же эти аккумуляторы часто используются в АКБ для мощного электротранспорта. Свою славу эти аккумуляторы обрели за счет хорошего сочетания цены и высокой токоотдачи.

Samsung 25S – обладает емкостью 2500mAh. Рабочее напряжение от 2,5 до 4,2 вольт. Макс. ток зарядки – 4А. Макс. долговременный ток разряда – 25А. Внутреннее сопротивление – до 15mOm. Заявленный производителем ресурс – 250 циклов. Является “старшим братом” samsung 25R, предлагая лучшие характеристики токоотдачи за более высокую цену.

Murata (Sony)

С недавнего времени хорошо всем известные аккумуляторы sony серии VTC начали продаваться под брендом murata. Дело в том, что в 2017 году  японский производитель электронных компонентов murata Manufacturing выкупил аккумуляторное подразделение у  Sony. Были переданы не только патенты и технологии, но и заводы по производству аккумуляторов. В итоге для потребителя ничего не поменялось, все характеристики и качество остались на прежнем уровне.

Так же стоит отметить, что Sony имели несколько другой вектор развития, в сравнении с конкурентами. Sony сосредоточились на разработке и производстве высокотоковых аккумуляторов, добившись в этом больших успехов.

Высокотоковые

Murata/Sony VTC3 – обладает емкостью 1600mAh. Рабочее напряжение от 2,5 до 4,2 вольт. Макс. ток зарядки – 4А. Макс. долговременный ток разряда – 30А. Внутреннее сопротивление – 12mOm. Заявленный производителем ресурс – 300 циклов. Является Младшей моделью серии VTC, когда емкость не так важна, подойдет для аккумуляторного электроинструмента, вейп девайсов и т.д.

Murata/Sony VTC4 – обладает емкостью 2100mAh. Рабочее напряжение от 2,5 до 4,2 вольт. Макс. ток зарядки – 4А. Макс. долговременный ток разряда – 30А. Внутреннее сопротивление – 12mOm. Заявленный производителем ресурс – 500 циклов. В сравнении с VTC 3 имеют не только более высокую емкость, но и больший ресурс.

Murata/Sony VTC5 – обладает емкостью 2500mAh. Рабочее напряжение от 2 до 4,25 вольт. Макс. ток зарядки – 4А. Макс. долговременный ток разряда – 30А. Внутреннее сопротивление – 13mOm. Заявленный производителем ресурс – 300 циклов. Являются золотой серединой в линейке VTC, сочетая в себе хорошие характеристики токоотдачи и емкости за гуманную цену.

Murata/Sony VTC5A – обладает емкостью 2500mAh. Рабочее напряжение от 2 до 4,25 вольт. Макс. ток зарядки – 6А. Макс. долговременный ток разряда – 35А. Внутреннее сопротивление – 13mOm. Заявленный производителем ресурс – 300 циклов. На сегодняшний день является самым мощным аккумулятором формата 18650. Благодаря высочайшей токоотдаче он используется в самых мощных моделях электроинструмента.

Murata/Sony VTC5D – обладает емкостью 2700mAh. Рабочее напряжение от 2 до 4,25 вольт. Макс. ток зарядки – 6А. Макс. долговременный ток разряда – 35А. Внутреннее сопротивление – 13mOm. Заявленный производителем ресурс – 300 циклов. Наравне с VTC5A является рекордсменом по токоотдаче, обладая еще большей емкостью.

Murata/Sony VTC6 – обладает емкостью 3000mAh. Рабочее напряжение от 2 до 4,25 вольт. Макс. ток зарядки – 5А. Макс. долговременный ток разряда – 30А. Внутреннее сопротивление – 13mOm. Заявленный производителем ресурс – 500 циклов. Этот модель пользуется большим спросом благодаря самой высокой емкостью среди серии VTC, имея все те же отличные показатели токоотдачи.

Panasonic

Главным преимуществом аккумуляторов от panasonic является их высокий ресурс. Все нижеописанные модели выдерживают 500 циклов, прежде чем их емкость достигнет 80% от первоначальной.

Низкотоковые

Panasonic 18650B – обладает емкостью 3400mAh. Рабочее напряжение от 2,5 до 4,2 вольт. Ток зарядки – 1,6А. Макс. долговременный ток разряда – 6.7А. Внутренние сопротивление – до 40mOm. Заявленный производителем ресурс – 500 циклов. Эта модель идеально подойдет для фонариков и powerbank, сочетая в себе высокую емкость и долговечность.

Среднетоковые

Panasonic 18650PF – обладает емкостью 2900mAh. Рабочее напряжение от 2,5 до 4,2 вольт. Ток зарядки – 1,35А. Макс. долговременный ток разряда – 10А. Внутреннее сопротивление – до 40mOm. Заявленный производителем ресурс – 500 циклов. Долговечная и качественная модель. В основном применяется при сборке АКБ для электротранспорта.

Panasonic 18650BD – обладает емкостью 3200mAh. Рабочее напряжение от 2,5 до 4,2 вольт. Ток зарядки – 1,5А. Макс. долговременный ток разряда – 10А. Внутреннее сопротивление – до 40mOm. Заявленный производителем ресурс – 500 циклов. Более емкая среднетоковая модель от Panasonic.

Конечно, мы рассмотрели не все модели аккумуляторов 18650 от известных производителей, мы поговорили о наиболее распространенных вариантах на рынке, но в целом, вышеописанные аккумуляторы перекрывают практически все потребности в рамках формата 18650.

Литиевые аккумуляторные батареи – Разработка электронных продуктов

Хорошие ресурсы

Батарейный университет

Напряжение литиевого элемента

От 3,0 до 4,2 В (напряжение элемента обычно указывается как 3,7 В)

Серийные аккумуляторные блоки:

2 ячейки последовательно: от 6,0 до 8,4 В (7,4 В тип.)

3 ячейки последовательно: от 9,0 до 12,6 В (тип 11,1 В)

4 ячейки последовательно: от 12,0 до 16,8 В (14,8 В тип.)

Не допускайте падения напряжения аккумулятора ниже 3.0 В, так как это может повредить аккумулятор

Максимальный ток разряда

Литиевые батареи часто имеют указанный максимальный ток разряда, скажем, 2 ° C, что означает, что их номинальная емкость в 2 раза больше их мАч. Например, аккумулятор на 120 мАч с максимальным током разряда 2С позволит вам потреблять только до 240 мА непрерывного рабочего тока. Это означает, что для приложений, в которых требуется высокий ток, но ограниченное время работы, вам может потребоваться выбрать батарею большего размера, чем вы хотели бы в идеале, чтобы вы могли получить необходимый вам непрерывный ток разряда.Для таких приложений, как ИБП, это может сделать литий не лучшим выбором по сравнению с батареями другого химического состава.

Общие примечания

Литий-ионные батареи могут иметь самые разные формы и размеры, чтобы эффективно заполнять доступное пространство в устройствах, которые они питают.

Литий-ионные батареи легче других эквивалентных вторичных батарей – часто намного легче. Энергия сохраняется за счет движения ионов лития. Литий имеет третье место по наименьшей атомной массе среди всех элементов, что дает батарее значительную экономию в весе по сравнению с батареями, в которых используются гораздо более тяжелые металлы.Однако большая часть электродов эффективно «вмещает» ионы и увеличивает вес, а кроме того, «собственный вес» электролита, токосъемников, кожуха, электроники и добавок для повышения проводимости снижает заряд на единицу массы до немногим более значительного. других аккумуляторных батарей.

Литий-ионные аккумуляторы не страдают эффектом памяти. У них также низкая скорость саморазряда примерно 5% в месяц по сравнению с более чем 30% в месяц в обычных никель-металлогидридных батареях (NiMH батареи с низким саморазрядом имеют гораздо более низкие значения; они все еще могут удерживать 85% своего заряда. , через год) и 10% в месяц в никель-кадмиевых батареях.

Уникальным недостатком литий-ионного аккумулятора является то, что его срок службы зависит от старения с момента изготовления (срока годности) независимо от того, был ли он заряжен, а не только от количества циклов зарядки / разрядки. Таким образом, старая батарея не прослужит столько же, сколько новая, только из-за ее возраста, в отличие от других батарей. Этот недостаток не получил широкой огласки.

При уровне заряда 100% типичный литий-ионный аккумулятор ноутбука, который большую часть времени заряжен при температуре 25 градусов Цельсия или 77 градусов по Фаренгейту, будет безвозвратно терять примерно 20% емкости в год.Однако аккумулятор, хранящийся внутри плохо вентилируемого ноутбука, может подвергаться длительному воздействию температур, намного превышающих 25 ° C, что значительно сократит срок его службы. Потеря емкости начинается с момента изготовления батареи и происходит даже тогда, когда батарея не используется. Различные температуры хранения приводят к разным результатам потерь: 6% потерь при 0 ° C (32 ° F), 20% при 25 ° C (77 ° F) и 35% при 40 ° C (104 ° F). При хранении при уровне заряда 40% – 60% эти значения уменьшаются до 2%, 4%, 15% при 0, 25 и 40 градусах Цельсия соответственно.

При определенных температурных условиях аккумуляторы имеют тенденцию к повреждению и иногда никогда не могут полностью зарядиться снова. В определенных ситуациях, когда температура слишком низкая (ниже рекомендуемой температуры батареи), батарея все еще будет удерживать свой заряд, но не может быть перезаряжена из-за низкой температуры. Это чаще всего встречается в небольших батареях, таких как сотовые телефоны и портативные устройства.

По мере старения батарей их внутреннее сопротивление возрастает.Это приводит к падению напряжения на клеммах под нагрузкой, уменьшая максимальный ток, который может быть от них снят. В конце концов, они достигают точки, при которой батарея больше не может работать с оборудованием, в котором она установлена, в течение достаточного периода времени. Для приложений с высоким энергопотреблением, таких как электроинструменты, может потребоваться, чтобы аккумулятор был способен обеспечивать ток (15 ч-1) C – 15 / час, умноженный на C – емкость аккумулятора в ампер-часах, тогда как для MP3-плееров может потребоваться только (0,1 час- 1) C (разрядка за 10 часов). Благодаря аналогичной технологии батарея MP3 может выдерживать гораздо более высокое внутреннее сопротивление, поэтому ее эффективный срок службы составляет гораздо больше циклов.

Литий-ионные аккумуляторы могут даже перейти в состояние, известное как глубокая разрядка. На этом этапе аккумулятор может заряжаться очень долго. Например, аккумулятор ноутбука, который обычно полностью заряжается за 3 часа, может заряжаться до 42 часов. Или состояние глубокого разряда может быть настолько серьезным, что аккумулятор никогда не вернется к жизни. Глубокая разрядка происходит только тогда, когда изделия с аккумуляторными батареями не используются в течение длительного периода времени (часто 2 или более лет) или когда они заряжаются так часто, что они больше не могут удерживать заряд.Это делает литий-ионные аккумуляторы непригодными для резервного копирования, где они могут полностью разрядиться.

Автономный литий-ионный элемент никогда не должен разряжаться ниже определенного напряжения, чтобы избежать необратимого повреждения. Поэтому системы литий-ионных аккумуляторов оснащены схемой, отключающей систему, когда батарея разряжается ниже заданного порогового значения. Следовательно, в правильно спроектированной системе не должно быть возможности глубоко разрядить аккумулятор при нормальном использовании. Это также одна из причин, по которой литий-ионные элементы редко продаются потребителям как таковые, а только как готовые батареи, предназначенные для конкретной системы.

Когда схема контроля напряжения встроена в батарею (так называемая «умная» батарея), а не в оборудование, она постоянно потребляет небольшой ток от батареи, даже когда батарея не используется. Батарею нельзя хранить полностью разряженной в течение длительного времени, чтобы избежать повреждения из-за глубокой разрядки.

Срок службы батареи Указатель уровня топлива

На литий-ионном элементе 3,8 В / элемент указывает на уровень заряда около 50%. Следует отметить, что использование напряжения в качестве функции измерителя уровня топлива неточно, потому что элементы, изготовленные разными производителями, дают немного другой профиль напряжения.Это происходит из-за электрохимии электродов и электролита. Температура также влияет на напряжение. Чем выше температура, тем ниже будет напряжение.

Важные примечания

Аккумулятор может вздуваться во время зарядки

Зачем нужна плата защиты для литий-ионных аккумуляторов?

Литий-ионный аккумулятор работает от 3,0 до 4,2 В. За пределами этого диапазона емкость, срок службы и безопасность батареи ухудшаются.Когда напряжение ниже 2,4 В, металлические пластины батареи будут разрушены, что может вызвать более высокий импеданс, меньшую емкость и короткое замыкание. Когда более 4,3 В, срок службы и емкость будут повреждены. Более того, кристалл лития будет расти, что в конечном итоге может вызвать внутреннее короткое замыкание и взрыв.

Почему в индустрии мобильных телефонов было зарегистрировано так много взрывов?

Когда для зарядки литий-ионного аккумулятора используется адаптер (а не зарядное устройство), безопасность аккумулятора в значительной степени зависит от платы защиты.Когда печатной плате не удается отключить заряд, может произойти взрыв. Хотя вероятность выхода печатной платы из строя очень мала (например, 1 из 1 миллиона), 350 миллионов новых мобильных телефонов в год могут помочь во многих случаях.

Какой максимальный ток разряда литий-ионного аккумулятора?

Около 1С для непрерывного разряда и 3С для мгновенного разряда. Но эти цифры можно изменить, перепроектировав аккумулятор.

Какова структура стоимости и основные функции платы защиты?

На плате защиты есть две ИС: ИС защиты и ИС переключателя.Ключевые функции включают защиту от перегрузки по току (включая короткое замыкание), защиту от перезарядки (ограничение максимального напряжения примерно до 4,25 В) и защиту от чрезмерной разрядки (ограничение минимального напряжения примерно до 3,0 В).

Рекомендации по продлению срока службы литий-ионных батарей

В отличие от никель-кадмиевых аккумуляторов, литий-ионные аккумуляторы следует заряжать рано и часто. Однако, если они не используются в течение длительного времени, их следует довести до уровня заряда около 40% – 60%. Литий-ионные аккумуляторы не следует часто полностью разряжать и перезаряжать («с глубоким циклом»), как никель-кадмиевые аккумуляторы, но это может потребоваться примерно после каждой 30-й зарядки для повторной калибровки любого внешнего электронного «указателя уровня топлива» (например.г. Счетчик состояния заряда). Это предотвращает показание указателя уровня топлива неправильного заряда аккумулятора.

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

Литий-ионные батареи следует хранить в прохладном месте. В идеале они хранятся в холодильнике. Старение сказывается намного быстрее при высоких температурах. Высокие температуры в автомобилях вызывают быстрое разрушение литий-ионных аккумуляторов.

Литий-ионные аккумуляторы следует покупать только в случае необходимости, потому что процесс старения начинается сразу после изготовления аккумулятора.

При использовании портативного компьютера, работающего от стационарной сети в течение длительного времени, аккумулятор можно вынуть и хранить в прохладном месте, чтобы на него не влияло тепло, выделяемое компьютером.

Температура хранения и заряд

Хранение литий-ионной батареи при правильной температуре и зарядке имеют решающее значение для сохранения ее емкости. В следующей таблице показана величина необратимой потери емкости, которая произойдет после хранения при заданном уровне заряда и температуре.

Постоянная потеря емкости в зависимости от условий хранения

Температура хранения 40% заряда 100% заряда

0 ° C (32 ° F) 2% потеря через 1 год 6% потеря через 1 год

25 ° C (77 ° F) потеря 4% через 1 год 20% потеря через 1 год

40 ° C (104 ° F) 15% потерь через 1 год 35% потерь через 1 год

60 ° C (140 ° F) потеря 25% через 1 год 40% потеря через 3 месяца

Значительно выгодно избегать хранения полностью заряженной литий-ионной батареи.Литий-ионный аккумулятор, хранящийся с 40% -ным зарядом, прослужит во много раз дольше, чем аккумулятор со 100% -ным зарядом, особенно при более высоких температурах.

Температура

Максимальная температура заряда стандартной литиевой батареи: + 45ºC

Максимальная температура разряда и хранения типовой литиевой батареи: + 60ºC

Максимальная температура не является ограничением безопасности, так как батареи проходят испытания при температуре до + 130 ° C в рамках испытаний UL, чтобы гарантировать отсутствие теплового разгона или возгорания.Ограничение связано с падением производительности при более высоких температурах. В некоторых приложениях требуется рабочая температура + 70 ° C, и можно добиться от производителя согласия на использование ячейки при более высоких температурах 60 ° C, но, вероятно, с удалением гарантий на рабочие характеристики из таблицы данных. Вы также должны учитывать использование и любой самонагрев батареи, если ток разряда высокий. Такое же повышение температуры может быть применено и для зарядки, поскольку вы, вероятно, можете получить согласие на зарядку указанного элемента с температурой + 45 ° C при +55 ° C, но опять же со снижением производительности.Из-за самонагрева зарядки нельзя заряжать при более высоких температурах +60 / + 70ºC. Также имейте в виду, что саморазряд литиевых батарей намного выше при температуре + 30ºC.

Стандарты литиевых батарей

Литиевые батареи необходимо протестировать на соответствие UN38.3 в ЕС. Обычно при покупке одиночных литиевых батарей батарея уже проверена на это. Однако, если вашему приложению требуется специально изготовленный литиевый аккумулятор, вам нужно будет провести это тестирование, если это не было сделано производителем.Даже если пользовательский батарейный блок сделан из батарей, протестированных по стандарту UN38.3, процесс сборки их в новый блок с новой защитной платой и т. Д. Потребует повторного испытания. Это может показаться немного несправедливым, поскольку вы можете утверждать, что ваш новый пакет безопаснее из-за добавления новой дополнительной платы защиты, но это требование.

Тестирование на UN38.3 стоит около 4000 евро у многих компаний, но некоторые могут сделать это примерно за 1500 фунтов стерлингов (PMBL по состоянию на декабрь 2013 года), используя испытательную лабораторию на Дальнем Востоке и не увеличивая значительную наценку.Испытательный центр также потребует, чтобы несколько образцов аккумуляторных батарей были отправлены им для разрушающего тестирования, поэтому эту стоимость также необходимо учитывать.

Опасные грузы мощностью более 100 Втч!

Чтобы быть классифицированным как неопасный груз, литиевая батарея класса 9 должна быть <= 100 Втч (например, батарея 11,1 В, 9 Ач). Аккумулятор мощностью более 100 Вт · ч классифицируется как опасный груз, и если вам необходимо перевезти аккумулятор воздушным транспортом, вам необходимо найти перевозчика, готового принять его (вы не можете отправить его через стандартные службы авиаперевозок).Это не зависит от тестирования UN38.3.

Обратите внимание, что это ограничение распространяется только на одну заднюю батарею. Вы можете отправить несколько батарей 99 Втч, протестированных на соответствие стандарту UN38.3, в рамках стандартных услуг! Если вашему продукту требуется большая емкость, а литий является обязательным по сравнению с другими технологиями аккумуляторов, вы можете рассмотреть возможность использования нескольких съемных аккумуляторных блоков, каждый <100 Вт · ч, как способ избежать того, чтобы каждый отдельный аккумуляторный блок был классифицирован как опасный товар. Хорошим примером этого является транспортировка литиевых батарей, когда грузовому автомобилю разрешается перевозить ящики, полные ноутбуков, каждый со своей собственной батареей, даже если общая емкость батарей намного превышает 100 Втч.Подумайте также о самолете, многие пассажиры которого несут ноутбуки с литиевыми батареями большой емкости. Эти примеры не так просты, как кажется, из-за того, что оборудование, использующее литиевые батареи, классифицируется несколько иначе, чем просто транспортировочные коробки с литиевыми батареями, и вам нужно будет поговорить с вашим перевозчиком о требованиях, но на упрощенном уровне, если вы хотите провести эфир. При транспортировке аккумуляторов в обычном режиме вам необходимо выбрать размер отдельных аккумуляторных блоков <100 Вт · ч.

Использование нескольких литиевых аккумуляторных батарей

Например, предположим, что в вашем оборудовании используются съемные аккумуляторные батареи 2 x 99 Вт · ч, чтобы избежать классификации опасного продукта. Вы можете разряжать аккумуляторные блоки вместе, но при зарядке каждый аккумулятор необходимо заряжать отдельно.

Термистор заряда

Термисторы используются для зарядки для защиты от перезарядки и перегрева. Литиевые батареи можно безопасно заряжать только в указанном диапазоне температур.Это не просто диапазон температур окружающей среды: если аккумулятор был быстро разряжен, что привело к его нагреву, а затем был переведен на зарядку, термистор должен защитить зарядное устройство от возможности работы до тех пор, пока аккумулятор не остынет в достаточной степени. Термистор также добавляет уровень защиты, если аккумулятор слишком нагревается во время зарядки.

Литий-полимерные и литий-ионные

С точки зрения технологий, их главное отличие – упаковка аккумуляторов. Их положительный и отрицательный электроды имеют схожий химический состав.В литий-ионной технологии используется металлический корпус, чтобы ограничить расширение химических материалов в течение срока службы батареи. Литий-полимерный использует полимерные волокна для связывания химических материалов. Таким образом, он может использовать мягкие материалы для корпуса, такие как пластик или алюминиевая фольга. При толщине 3 мм или меньше литий-полимер имеет преимущество в емкости. При толщине более 3 мм литий-ионный аккумулятор имеет больше преимуществ, особенно в цене.

Последовательное и параллельное соединение литиевых батарей

Последовательное соединение обычно используется там, где требуется более высокое общее напряжение батареи.

Параллельное соединение тоже подойдет. Как правило, рекомендуется попытаться ограничить количество параллельных ячеек 4-мя ячейками, но можно увеличить количество параллельных ячеек до 10 и более.

Последовательное и параллельное соединение также хорошо, когда вам нужно более высокое напряжение и большая емкость, если вы соединяете одинаковое количество ячеек для каждой последовательной секции. Важно, чтобы элементы были хорошего качества, чтобы характеристики элементов были одинаковыми, и настоятельно рекомендуется использовать специализированную компанию по производству аккумуляторов для создания таких типов аккумуляторных блоков, если вы сами не являетесь экспертом из-за присущих литиевым элементам опасностей. при неправильном использовании.

Ячейки строительных блоков, используемые для сборки более крупных батарейных блоков с параллельными элементами:

18650 – это стандартный строительный блок.

Зарядка литиевых батарей

ИС управления зарядкой широко доступны для одиночных батарей и для последовательно соединенных батарей.

Предпочтительный ток быстрой зарядки составляет 1С, а абсолютный максимальный ток – 2С (но сверьтесь с таблицей данных аккумулятора!). Например, аккумулятор на 500 мАч имеет предпочтительный ток быстрой зарядки 500 мА.

Обратите внимание, что из-за того, что большая часть цикла зарядки представляет собой постоянное напряжение, а ток заряда все время уменьшается, вы не можете рассчитать время зарядки, просто сказав, что зарядное устройство будет выдавать, скажем, ток заряда 2А – оно будет доставить это только в течение первая часть цикла. Это означает, что переход на действительно сильноточное зарядное устройство поможет только во время первой фазы зарядки, так как аккумулятор будет определять, какой ток будет потребляться во время второй фазы.

Однако учтите, что вам не нужно заряжать по тарифу 1С.Зарядка при гораздо меньшем токе – это нормально, все, что происходит, это то, что вы удлиняете фазу постоянного тока цикла зарядки. Хотя литиевые элементы несколько пугают тем, что неправильное использование может быть опасным, они также довольно просты в том, что для перезарядки вы просто кладете то же количество А, которое вы вынимаете. Проблема не в том, чтобы вставить его достаточно быстро, а в том, чтобы не вставлять его слишком быстро и быть очень осторожным, чтобы не вложить слишком много (перезарядка). Возьмем для примера литиевый аккумулятор 7,4 В 24,8 Ач (16 ячеек, соединенных в 2 серии, 8 параллельно):

Чтобы полностью зарядить батарею, нужно положить до 24.8Ач.

Допустим, у вас есть максимальное время зарядки 8 часов для этого. 24,8 Ач / 24 часа = ток заряда 3,1 А.
Чтобы обеспечить фазу постоянного напряжения, вы можете добавить немного больше тока заряда, чтобы убедиться, что все готово, или, может быть, нет, если вы не ожидаете, что батарея разрядится до минимальной емкости.

В этом примере вы можете выбрать, скажем, микросхему зарядного устройства 3A или 3,5A, а не решение для зарядки 24,8A со скоростью 1С! Это означает, что вы будете заряжать на C / 8.3 или C / 7.1 балл)

Точка отсечки постоянного напряжения часто составляет 4,2 В. Вы можете увеличить срок службы батареи, настроив решение для зарядки на переключение на постоянное напряжение при немного более низком напряжении (например, 4,1 В), если максимальная емкость не является основной задачей.

ПОЛЕЗНЫЙ?

Мы получаем огромную выгоду от ресурсов в Интернете, поэтому мы решили, что должны попытаться вернуть часть наших знаний и ресурсов сообществу, открыв многие внутренние заметки и библиотеки нашей компании через такие мини-сайты.Мы надеемся, что вы найдете этот сайт полезным.

Не стесняйтесь комментировать, если вы можете добавить справку к этой странице или указать проблемы и решения, которые вы нашли, но обратите внимание, что мы не предоставляем поддержку на этом сайте. Если вам нужна помощь в решении проблемы, воспользуйтесь одним из множества онлайн-форумов.

Скорость разряда батареи | Литиевые батареи

Что такое C-rate?

C-rate – это единица измерения текущего значения, которое используется для оценки и / или обозначения ожидаемого эффективного времени работы батареи в условиях переменного заряда / разряда.Ток заряда и разряда батареи измеряется в единицах C-rate. Большинство портативных аккумуляторов рассчитаны на 1С. Это означает, что батарея емкостью 1000 мАч будет обеспечивать 1000 мА в течение одного часа при разряде со скоростью 1С. Та же батарея, разряженная при 0,5 ° C, обеспечит ток 500 мА в течение двух часов. При 2C аккумулятор емкостью 1000 мАч будет обеспечивать ток 2000 мА в течение 30 минут. 1С часто называют одночасовой разрядкой; 0,5 ° C – это двухчасовой разряд, а 0,1 ° C – 10-часовой разряд. Емкость батареи обычно измеряется анализатором батареи.Если показания емкости анализатора отображаются в процентах от номинального значения, отображается 100%, если батарея емкостью 1000 мАч может обеспечить этот ток в течение одного часа. Если до отключения батареи хватит всего на 30 минут, отобразится 50%. Новый аккумулятор иногда обеспечивает более 100% емкости. При разряде батареи с помощью анализатора батареи, который позволяет устанавливать различные значения C-скорости разряда, более высокое значение емкости наблюдается, если батарея разряжается с более низкой C-скоростью, и наоборот.Разрядив батарею емкостью 1000 мАч при 2 ° C или 2000 мА, анализатор масштабируется для получения полной емкости за 30 минут. Теоретически показание емкости должно быть таким же, как и при более медленном разряде, поскольку выделяется такое же количество энергии, только за более короткое время. Из-за внутренних потерь энергии и падения напряжения, которое приводит к тому, что батарея быстрее достигает нижнего предела напряжения, показание емкости может быть снижено до 95%. Разряд той же батареи при 0,5 ° C или 500 мА в течение двух часов может увеличить показание емкости примерно до 105%.Несоответствие показаний емкости с разными показателями C связано с внутренним сопротивлением батареи.

Для расчета значения тока нагрузки со скоростью заряда / разряда его можно получить с помощью:

∴ C-Rate (C) = ток заряда или разряда (A) / номинальная емкость аккумулятора

Также ожидаемое время доступности батареи при заданной разрядной емкости может быть получено с помощью:

∴ Время использования аккумулятора = емкость разряда (Ач) / ток разряда (A)

Разрядная способность литиевого элемента большой мощности.

[Пример] В продуктах высокой мощности номинальная емкость модели SLPB11043140H составляет 4,8 Ач. Литий-ионный элемент NMC.

1. Какой у данной модели ток разряда 1С?

∴ Ток заряда (или разряда) (A) = номинальная емкость аккумулятора * C-rate = 4,8 * 1 (C) = 4,8 A

Это означает, что при текущем состоянии разрядки аккумулятор доступен в течение 1 часа.

2. Значение тока разряда при разряде 20C равно 4.8 (A) * 20 (C) = 96A Эта батарея демонстрирует отличные характеристики, даже если батарея разряжается в состоянии разряда 20C. Ниже указано время доступности батареи, когда емкость батареи показывает 4,15 Ач

.

∴ Использованные часы (ч) = Разряженная емкость (Ач) / приложенный ток (A) = 4,15 (Ач) / 96 (A) ≒ 0,043 часа ≒ 2,6 минуты с 96A

Это означает, что аккумулятор можно использовать в течение 2,6 минуты (0,043 ч) с током нагрузки 96 А

Узнайте больше о литиевых батареях здесь:

Правильный уход продлевает срок службы литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные и литий-ионно-полимерные аккумуляторы широко распространены, и причина этого вполне обоснована.По сравнению с другими перезаряжаемыми батареями литий-ионные батареи имеют более высокую плотность энергии, более высокое напряжение элементов, низкий саморазряд и очень хороший срок службы, а также экологически безопасны, а также просты в зарядке и обслуживании. Кроме того, из-за их относительно высокого напряжения (от 2,9 В до 4,2 В) многие портативные устройства могут работать от одной ячейки, что упрощает общую конструкцию продукта.

В зависимости от области применения могут возникать споры о том, какая характеристика батареи является наиболее важной.Слишком много внимания было уделено увеличению емкости литий-ионных аккумуляторов, чтобы обеспечить максимальную продолжительность работы продукта при минимальных физических размерах. Бывают случаи, когда более длительный срок службы батареи, увеличенное количество циклов зарядки или более безопасная батарея более важны, чем ее емкость.

Прежде чем рассматривать роль зарядного устройства в продлении срока службы батареи, давайте рассмотрим характеристики литий-ионной батареи. Литий – один из самых легких металлов, один из самых реактивных и обладающий самым высоким электрохимическим потенциалом, что делает его идеальным материалом для батареи.Литий-ионная батарея не содержит лития в металлическом состоянии, но вместо этого использует ионы лития, которые перемещаются между катодом и анодом батареи во время заряда и разряда соответственно.

Несмотря на то, что существует много различных типов литий-ионных аккумуляторов, наиболее популярные химические продукты, производимые в настоящее время, можно сузить до трех, и все они относятся к их катодным материалам. Литий-кобальтовая химия стала более популярной в ноутбуках, фотоаппаратах и ​​сотовых телефонах, главным образом из-за ее большей емкости заряда.Другие химические составы зависят от необходимости в высоких токах разряда или повышенной безопасности, или от того, где стоимость является движущим фактором. Кроме того, в разработке находятся новые гибридные литий-ионные аккумуляторы, основанные на комбинации катодных материалов, сочетающих лучшие свойства каждого химического состава.

В отличие от аккумуляторов другого химического состава, технология литий-ионных аккумуляторов еще не развита. В настоящее время ведутся исследования новых типов аккумуляторов, которые обладают еще большей емкостью, более длительным сроком службы и улучшенными характеристиками, чем современные аккумуляторы.Таблица выделяет некоторые важные характеристики каждого типа батарей.

Литий-ионные полимерные батареи

Обладая характеристиками, аналогичными стандартному литий-ионному аккумулятору, вы можете заряжать и разряжать литий-ионный полимерный аккумулятор аналогичным образом. Основное различие между ними заключается в том, что твердый ионопроводящий полимер заменяет жидкий электролит, используемый в стандартной литий-ионной батарее, хотя большинство полимерных батарей также содержат электролитную пасту для снижения внутреннего сопротивления элемента.Отсутствие жидкого электролита позволяет помещать полимерную батарею в мешочек из фольги, а не в тяжелый металлический корпус, необходимый для стандартных литий-ионных аккумуляторов. Литий-ионные полимерные батареи набирают популярность из-за их рентабельной производственной гибкости, которая позволяет изготавливать их во многих различных формах, включая очень тонкие.

Все аккумуляторные батареи изнашиваются, и литий-ионные элементы не являются исключением. Производители аккумуляторов обычно считают, что срок службы аккумулятора заканчивается, когда емкость аккумулятора падает до 80% от номинальной.Тем не менее, батареи по-прежнему могут обеспечивать полезную мощность при зарядке ниже 80%, хотя и сокращают время работы.

Число циклов зарядки / разрядки обычно используется при оценке срока службы батареи, но срок службы и срок службы батареи (или срок службы) могут отличаться. Зарядка и разрядка в конечном итоге уменьшат активный материал батареи и вызовет другие химические изменения, что приведет к увеличению внутреннего сопротивления и необратимой потере емкости. Но необратимая потеря емкости происходит даже тогда, когда аккумулятор не используется.Постоянная потеря емкости является наибольшей при повышенных температурах, когда напряжение батареи поддерживается на уровне 4,2 В (полностью заряжена).

Для максимального срока хранения батареи следует хранить с зарядом 40% (3,6 В) при 40 ° F (в холодильнике). Возможно, одно из худших мест для литий-ионного аккумулятора – это портативный компьютер, который ежедневно используется на настольном компьютере с подключенным зарядным устройством. Ноутбуки обычно нагреваются или даже нагреваются, что приводит к повышению температуры батареи, а зарядное устройство поддерживает ее почти на 100%.Оба эти условия сокращают срок службы батареи, который может составлять от шести месяцев до года. Если возможно, пользователя следует проинструктировать о необходимости вынуть аккумулятор и использовать адаптер переменного тока для питания ноутбука, когда он используется в качестве настольного компьютера. Аккумулятор ноутбука, за которым правильно ухаживают, может прослужить от двух до четырех лет и более.

Существует два типа потери емкости аккумулятора: восстанавливаемая и безвозвратная потеря. После полной зарядки литий-ионный аккумулятор обычно теряет около 5% емкости в течение первых 24 часов, затем примерно 3% в месяц из-за саморазряда и дополнительно 3% в месяц, если аккумулятор имеет схему защиты. .Эти потери на саморазряд возникают, когда температура батареи остается около 20 ° C, но значительно увеличиваются с повышением температуры, а также по мере старения батареи. Эту потерю емкости можно восстановить, перезарядив аккумулятор.

Постоянная потеря емкости, как следует из названия, относится к постоянной потере, которая не может быть восстановлена ​​путем зарядки. Постоянная потеря емкости в основном связана с количеством полных циклов зарядки / разрядки, напряжением и температурой аккумулятора. Чем дольше батарея остается на уровне 4.2 В или уровень заряда 100% (или 3,6 В для литий-ионного фосфата), тем быстрее происходит потеря емкости. Это верно независимо от того, заряжается ли аккумулятор или только что он полностью заряжен с напряжением около 4,2 В. Постоянное поддержание литий-ионного аккумулятора в полностью заряженном состоянии сокращает срок его службы. Химические изменения, сокращающие срок службы батареи, начинаются в момент ее изготовления, и эти изменения ускоряются за счет высокого напряжения подзарядки и высокой температуры. Необратимая потеря емкости неизбежна, но ее можно свести к минимуму, соблюдая надлежащие методы работы с аккумулятором при зарядке, разрядке или просто хранении аккумулятора.Использование циклов частичной разрядки может значительно увеличить срок службы, а зарядка до уровня менее 100% может еще больше увеличить срок службы батареи.

Буква «C» – это термин, обозначающий батарею, который используется для обозначения заявленной производителями батареи разрядной емкости, измеряемой в миллиампер-часах. Например, батарея с номиналом 2000 мАч может обеспечивать нагрузку 2000 мА в течение одного часа, прежде чем напряжение элемента упадет до напряжения нулевой емкости. В том же примере зарядка аккумулятора со скоростью C / 2 будет означать зарядку с током 1000 мА (1 А).C важен для зарядных устройств, поскольку он определяет требуемый ток заряда и время, необходимое для полной зарядки аккумулятора. При обсуждении методов завершения минимального зарядного тока, батарея емкостью 2000 мАч, использующая терминатор C / 10, завершит цикл заряда, когда ток заряда упадет ниже 200 мА.

Увеличение срока службы батареи

Обычно сочетание нескольких факторов увеличивает или уменьшает срок службы батареи. Для увеличения срока службы

• Использовать циклы частичного разряда

  Использование только 20% или 30% емкости аккумулятора перед подзарядкой значительно продлит срок службы.Как правило, от 5 до 10 циклов неглубокой разрядки равны одному полному циклу разрядки. Хотя количество циклов частичной разрядки может исчисляться тысячами, поддержание полностью заряженной батареи также сокращает срок ее службы. По возможности следует избегать полных циклов разряда (до 2,5 В или 3 В, в зависимости от химического состава).

• Избегайте зарядки до 100% емкости

  Для этого можно выбрать более низкое напряжение холостого хода. Уменьшение напряжения холостого хода увеличит срок службы и срок службы за счет уменьшения емкости батареи.Падение плавающего напряжения с 100 мВ до 300 мВ может увеличить срок службы от двух до пяти и более раз. Литий-ионный кобальт более чувствителен к более высокому напряжению подзарядки, чем другие химические соединения. Литий-ионные фосфатные элементы обычно имеют более низкое напряжение холостого хода, чем более распространенные литий-ионные аккумуляторы.

• Выберите правильный метод прекращения зарядки

  Выбор зарядного устройства с минимальным током зарядки (C / 10 или C / x) также может продлить срок службы батареи, не заряжая до 100% емкости.Например, завершение цикла зарядки, когда ток падает до C / 5, аналогично уменьшению напряжения холостого хода до 4,1 В. В обоих случаях аккумулятор заряжается только примерно до 85% емкости, что является важным фактором срока службы аккумулятора. .

• Ограничить температуру аккумулятора

  Ограничение крайних значений температуры батареи продлевает срок ее службы, особенно запрет зарядки при температуре ниже 0 ° C. При зарядке ниже 0 ° C на аноде батареи появляется металлическое покрытие, которое может перерасти во внутреннее короткое замыкание, выделяя тепло и делая батарею нестабильной и небезопасной.Многие зарядные устройства имеют приспособления для измерения температуры батареи, чтобы гарантировать, что зарядка не происходит при экстремальных температурах.

• Избегайте высоких токов заряда и разряда

  Высокие токи заряда и разряда сокращают срок службы. Некоторые химические соединения больше подходят для более высоких токов, например, литий-ионный марганец и литий-ионный фосфат. Высокие токи создают чрезмерную нагрузку на аккумулятор.

• Избегайте очень глубоких разрядов (ниже 2 В или 2.5 В)

  Очень глубокая разрядка быстро и необратимо повредит литий-ионный аккумулятор. Внутреннее металлическое покрытие может вызвать короткое замыкание, сделав аккумулятор непригодным для использования и небезопасным. Большинство литий-ионных аккумуляторов имеют схему защиты в своих аккумуляторных блоках, которая размыкает соединение с аккумулятором, если напряжение аккумулятора меньше 2,5 В или превышает 4,3 В, или если ток аккумулятора превышает предопределенный пороговый уровень при зарядке или разрядке.

Способы зарядки

Рекомендуемый способ зарядки литий-ионного аккумулятора – подавать на аккумулятор постоянный ток с ограничением по напряжению ± 1% до тех пор, пока он не станет полностью заряжен, а затем остановиться.Методы, используемые для определения того, когда аккумулятор полностью заряжен, включают определение времени полного заряда, мониторинг тока заряда или их комбинацию.

В первом методе применяется постоянный ток с ограничением по напряжению в диапазоне от C / 2 до 1C в течение 2,5–3 часов, таким образом, батарея заряжается до 100%. Вы также можете использовать более низкий ток заряда, но это потребует больше времени. Второй метод аналогичен, но требует контроля зарядного тока. По мере зарядки аккумулятора напряжение повышается, как и в первом способе.Когда он достигает запрограммированного предела напряжения, который также называется плавающим напряжением, ток заряда начинает падать. Когда он впервые начинает падать, аккумулятор заряжен примерно на 50-60%. Плавающее напряжение продолжает подаваться до тех пор, пока ток заряда не упадет до достаточно низкого уровня (от C / 10 до C / 20), после чего батарея заряжена приблизительно от 92% до 99%, и цикл зарядки завершится. В настоящее время не существует безопасного метода быстрой зарядки (менее одного часа) стандартной литий-ионной батареи до 100% емкости.

Не рекомендуется подавать постоянное напряжение на аккумулятор после того, как он полностью заряжен, так как это ускорит необратимую потерю емкости и может вызвать внутреннее металлическое покрытие лития. Это покрытие может перерасти во внутреннее короткое замыкание, что приведет к перегреву и сделает аккумулятор термически нестабильным. Требуемый срок – месяцы.

В некоторых зарядных устройствах для литий-ионных аккумуляторов используется термистор для контроля температуры аккумулятора. Основное назначение такого монитора – предотвратить зарядку, если температура батареи выходит за пределы рекомендуемого диапазона от 0 ° C до 40 ° C.В отличие от никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов, температура литий-ионных элементов при зарядке повышается незначительно. Рис. 1 показывает типичный профиль заряда литий-ионных аккумуляторов в зависимости от времени зарядки, напряжения и емкости аккумулятора.

Основным определяющим фактором для плавающего напряжения является электрохимический потенциал активных материалов, используемых в катоде батареи, который для лития составляет примерно 4 В. Добавление других соединений будет повышать или понижать это напряжение. Второй фактор – это компромисс между емкостью элемента, сроком службы, сроком службы батареи и безопасностью.Кривые на рис. 2 показывают взаимосвязь между емкостью элемента и жизненным циклом.

Большинство производителей литий-ионных аккумуляторов установили напряжение холостого хода 4,2 В как лучший баланс между емкостью и сроком службы. Используя 4,2 В в качестве предела постоянного напряжения (плавающее напряжение), аккумулятор обычно может обеспечить около 500 циклов зарядки / разрядки, прежде чем емкость аккумулятора упадет до 80%. Один цикл зарядки состоит из полной зарядки до полной разрядки. Несколько неглубоких разрядов составляют один полный цикл зарядки.

Хотя зарядка до емкости менее 100% с использованием либо пониженного напряжения холостого хода, либо прекращения минимального зарядного тока приведет к первоначальному уменьшению емкости батареи, поскольку количество циклов увеличивается свыше 500, емкость батареи при более низком плавающем напряжении может превышать более высокое плавающее напряжение. Рис. 3 показывает, как рекомендованное напряжение холостого хода сравнивается с уменьшенным напряжением холостого хода в отношении емкости и количества циклов зарядки.

Из-за различий в химическом составе литий-ионных аккумуляторов и других условий, которые могут повлиять на срок службы аккумулятора, приведенные здесь кривые являются только оценкой количества циклов зарядки и уровней емкости аккумулятора.Даже одинаковый химический состав аккумуляторов от разных производителей может дать кардинально разные результаты из-за незначительных различий в материалах аккумуляторов и методах изготовления.

Производители аккумуляторов указывают метод заряда и поддерживающее напряжение, которое конечный пользователь должен использовать, чтобы соответствовать техническим характеристикам аккумуляторов в отношении емкости, срока службы и безопасности. Зарядка выше рекомендованного напряжения холостого хода не рекомендуется. Многие батареи включают в себя схему защиты батарейного блока, которая временно размыкает соединение с батареей при превышении максимального напряжения батареи.После открытия, подключение аккумуляторной батареи к зарядному устройству обычно приводит к сбросу защиты батареи. На аккумуляторных блоках часто указывается напряжение, напечатанное на аккумуляторе, например 3,6 В для одноэлементной батареи. Это напряжение не является постоянным напряжением, а скорее средним напряжением батареи, когда батарея разряжается.

Выбор зарядного устройства

Хотя зарядное устройство не контролирует глубину разряда батареи, ток разряда и температуру батареи, которые влияют на срок службы батареи, многие зарядные устройства имеют функции, которые могут продлить срок службы батареи.

Роль зарядного устройства в продлении срока службы аккумулятора в основном определяется подзарядным напряжением зарядного устройства и методом завершения заряда. Многие литий-ионные зарядные устройства имеют фиксированное напряжение холостого хода ± 1% (или ниже) 4,2 В, но есть некоторые предложения в 4,1 В и 4 В, а также регулируемые напряжения холостого хода. Использование зарядных устройств для аккумуляторов с пониженным постоянным напряжением может продлить срок службы аккумулятора при зарядке литий-ионного аккумулятора 4,2 В.

Зарядные устройства

, которые не предлагают варианты с более низким плавающим напряжением, также способны продлить срок службы батареи.Зарядные устройства, которые обеспечивают методы завершения минимального зарядного тока (C / 10 или C / x), могут продлить срок службы батареи, выбрав правильный уровень зарядного тока, при котором следует завершить цикл зарядки.

Уровень согласования

A C / 10 повысит емкость аккумулятора только примерно до 92%, но это приведет к увеличению срока службы. Уровень согласования C / 5 может удвоить срок службы, хотя емкость заряда батареи еще больше упадет примерно до 85%. Ряд микросхем зарядного устройства обеспечивают режим прекращения заряда C / 10 (порог тока 10%) или C / x (регулируемый порог тока).

Время работы от батареи

С нынешней технологией аккумуляторов и без увеличения размера аккумулятора вы не сможете увеличить время автономной работы и время автономной работы. Для максимального времени работы зарядное устройство должно заряжать аккумулятор до 100% емкости. Это приближает напряжение аккумулятора к рекомендованному производителем напряжению холостого хода, которое обычно составляет 4,2 В ± 1%. К сожалению, зарядка и поддержание уровня заряда батареи вблизи этих уровней сокращает срок ее службы. Одно из решений – выбрать более низкое напряжение холостого хода, которое не позволяет батарее достигать 100% заряда, хотя для этого потребуется батарея большей емкости, чтобы обеспечить такое же время работы.Конечно, во многих портативных устройствах аккумулятор большего размера может не подходить.

Кроме того, использование метода ограничения минимального зарядного тока C / 10 или C / x может иметь такое же влияние на срок службы батареи, как и использование более низкого напряжения холостого хода. Уменьшение напряжения холостого хода на 100 мВ снизит емкость примерно на 15%, но может удвоить срок службы. В то же время завершение цикла зарядки, когда ток заряда упал до 20% (C / 5), также снижает емкость на 15% и обеспечивает такое же удвоение срока службы.

Как и ожидалось, во время разряда напряжение аккумулятора будет медленно падать. Профиль напряжения разряда в зависимости от времени зависит от ряда факторов, включая ток разряда, температуру батареи, возраст батареи и тип анодного материала, используемого в батарее. В настоящее время в большинстве литий-ионных аккумуляторов используется кокс на нефтяной основе или графит. Профили напряжения для каждого из них показаны на Рис. 4 . Более широко используемый графитовый материал обеспечивает более плоское напряжение разряда между 20% и 80% емкости, затем быстро падает ближе к концу, тогда как на коксовом аноде наклон напряжения более крутой и ниже 2.Напряжение отсечки 5 В. Приблизительную оставшуюся емкость батареи легче определить с помощью коксового материала, просто измерив напряжение батареи.

Для увеличения емкости литий-ионные элементы часто подключаются параллельно. Никаких особых требований не требуется, кроме батарей должны быть одного химического состава, производителя и размера. Последовательно соединенные элементы требуют большей осторожности, потому что схемы согласования емкости и балансировки ячеек часто требуются, чтобы гарантировать, что каждая ячейка достигает одного и того же плавающего напряжения и одинакового уровня заряда.

Последовательное соединение двух ячеек (имеющих индивидуальную схему защиты блока) не рекомендуется, поскольку несоответствие емкости может привести к тому, что одна батарея достигнет предела перенапряжения, что приведет к разрыву соединения батареи. Многоэлементные аккумуляторные батареи следует приобретать у производителя аккумуляторов в собранном виде с соответствующей схемой защиты.

Что такое рейтинг заряда батареи и как рассчитать коэффициент заряда

Скорость заряда и разряда батареи контролируется параметром C Rates.Рейтинг батареи C – это измерение тока, при котором батарея заряжается и разряжается. Емкость аккумулятора обычно рассчитывается и обозначается как 1С (ток 1С), это означает, что полностью заряженный аккумулятор емкостью 10 Ач должен обеспечивать 10 А в течение одного часа. Та же самая батарея на 10 Ач, разряженная с рейтингом 0.5C, будет обеспечивать 5 ампер в течение двух часов, а при разряде со скоростью 2C она будет обеспечивать 20 ампер в течение 30 минут. Рейтинг батареи C важно знать, так как для большинства батарей доступная накопленная энергия зависит от скорости токов заряда и разряда.

ТАБЛИЦА ЗАРЯДА БАТАРЕИ

В приведенной ниже таблице показаны различные номиналы аккумуляторов с указанием времени их обслуживания. Важно знать, что даже несмотря на то, что при разряде батареи при разных скоростях C должны использоваться те же расчеты, что и идентичное количество энергии, в действительности, вероятно, будут некоторые внутренние потери энергии. При более высоких скоростях C некоторая часть энергии может быть потеряна и превращена в тепло, что может привести к снижению мощности на 5% или более.

Чтобы получить достаточно хорошие показания емкости, производители обычно оценивают щелочные и свинцово-кислотные батареи как очень низкие 0.05C, или 20-часовая разрядка. Даже при такой низкой скорости разряда свинцово-кислотные батареи редко достигают 100-процентной емкости, так как батареи имеют переоцененные характеристики. Производители предоставляют компенсацию мощности для корректировки несоответствий, если она разряжается с более высокой скоростью, чем указано.

КАК РАССЧИТАТЬ НОМЕР АККУМУЛЯТОРА

Рейтинг C батареи определяется временем, в течение которого она заряжается или разряжается. Вы можете увеличить или уменьшить показатель C Rate, и в результате это повлияет на время, необходимое для зарядки или разрядки аккумулятора.Время заряда или разряда C Rate изменяется в зависимости от номинала. 1С равен 60 минутам, 0,5С – 120 минутам, а рейтинг 2С равен 30 минутам.

Формула проста.

 t = Время
Cr = C Скорость

t = 1 / Cr (для просмотра в часах)
t = 60 минут / Cr (для просмотра в минутах) 

0,5C Пример скорости

• 2300 мАч Аккумулятор
• 2300 мАч / 1000 = 2.3A
• 0.5C x 2.3A = 1.15A доступно
• 1 / 0.5C = 2 часа
• 60/0.5C = 120 минут

2C Пример скорости

• 2300 мАч Аккумулятор
• 2300 мАч / 1000 = 2.3A
• 2C x 2.3A = 4.6A доступно
• 1 / 2C = 0,5 часа
• 60 / 2C = 30 минут

30C Пример скорости

Вы можете использовать приведенную ниже формулу для расчета выходного тока, мощности и энергии батареи на основе ее класса C.

 Er = Номинальная энергия (Ач)
Cr = C Скорость
I = ток заряда или разряда (амперы)

I = Cr * Er
Cr = I / Er 

КАК УЗНАТЬ РЕЙТИНГ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Аккумуляторы меньшего размера обычно имеют рейтинг 1С, который также известен как один час. Например, если ваша батарея имеет маркировку 3000 мАч при одночасовом расходе, то рейтинг 1С составляет 3000 мАч. Обычно вы можете найти показатель C вашей батареи на этикетке и в паспорте батареи. Батареи разного химического состава иногда показывают разную скорость разряда, например, свинцово-кислотные батареи обычно рассчитаны на очень низкую скорость разряда, часто равную нулю.05C, или 20-часовой тариф. Химический состав и конструкция вашей батареи будут определять максимальную скорость разряда вашей батареи, например, литиевые батареи могут выдерживать гораздо более высокие скорости разряда, чем другие химические соединения, такие как щелочные. Если вы не можете найти номинал батареи C на этикетке или в техническом паспорте, мы рекомендуем обратиться напрямую к производителю батареи.

Емкость литиевой батареи по сравнению со свинцово-кислотной при различных токах разряда

ПРИЛОЖЕНИЯ, ТРЕБУЮЩИЕ ВЫСОКИХ СТАВКОВ C

На рынке появляется все больше приложений и устройств, для которых требуется аккумулятор с высокой скоростью разряда.К ним относятся промышленные и потребительские приложения, такие как радиоуправляемые модели, дроны, робототехника и пусковые устройства транспортных средств. Все эти приложения требуют мощного всплеска энергии за короткий промежуток времени.

Большинству пусковых устройств может потребоваться разряд до 35 ° C, а в радиоуправляемой промышленности используются батареи с высокой скоростью разряда до 50 ° C! На рынке есть некоторые батареи, которые требуют еще более высоких показателей C, основанных на максимальной скорости импульсного разряда, при которой батарея полностью разряжается всего за несколько секунд.Однако большинству приложений не требуются такие высокие ставки C.

Если вам нужна помощь в поиске батареи, подходящей для вашего приложения, свяжитесь с одним из инженеров Power Sonic.

Выбор и зарядка литиевых батарей для жилых автофургонов

Категории: Блог, Литий

Если вы владелец дома на колесах или надеетесь им вскоре стать, вам хорошо известны различные размеры и варианты транспортных средств для отдыха, доступных на…

Прочитайте больше…

Что такое сульфатированная батарея и как ее предотвратить?

Категории: Блог, Аккумуляторы

Сульфатирование – это образование или накопление кристаллов сульфата свинца на поверхности и в порах активного материала батарей »l…

Прочитайте больше…

Глоссарий терминов по аккумуляторам

Категории: Блог, Аккумуляторы

Этот глоссарий технических терминов разработан, чтобы помочь вам понять часто используемые термины в индустрии аккумуляторных батарей.Активный материал T…

Прочитайте больше…

High Rate Discharge 18650 Battery

✓ Температура – Высокая скорость разряда 18650 батарея будет стареть с ускоренной скоростью ниже 0 ℃ или выше 45 ℃ . Если вы используете аккумуляторы 18650 с высокой скоростью разряда в горячем состоянии, это, безусловно, вызовет преждевременное старение.

✓Зарядка и разрядка – Чтобы получить максимальный срок службы аккумулятора с высокой скоростью разряда, мы рекомендуем держать его в диапазоне 3.00В – 4,00В . Эта поездка требует определенных усилий, так как большинство аккумуляторов разряжаются до 2,75 В, , прежде чем потребуется подзарядка, а полностью заряжаются до 4,20 В .
Логика, лежащая в основе этого, заключается в том, что когда вы доводите элемент до предела его возможностей, это создает нагрузку на батарею. При тестировании батареи, хранящиеся в этом диапазоне, будут иметь вдвое больший срок службы.

✓Зарядное устройство – Чтобы максимально эффективно использовать аккумулятор 18650 с высокой скоростью разряда, вы всегда должны следить за тем, чтобы зарядное устройство автоматически выключалось после завершения зарядки .Также рекомендуется удалить батареи 18650 с высокой скоростью разряда из зарядного устройства после завершения зарядки. , так как многие зарядные устройства имеют функцию непрерывной дозаправки батареи, чтобы гарантировать, что она всегда находится на максимальной емкости. Такое постоянное доливание может привести к перегрузке аккумулятора и преждевременному старению.

✓Скорость заряда – На рынке есть зарядные устройства, способные заряжать 4А или даже 6А. Хотя это может быть очень удобно, имейте в виду, что быстрая зарядка может ускорить процесс старения, поскольку эти скорости создают дополнительную нагрузку на аккумуляторную батарею.Нормальный диапазон для зарядки аккумуляторов 18650 с высокой скоростью разряда составляет от 0,1 А до 3 А .

☞: Мы избегаем использования каких-либо номиналов импульсов, поскольку существует слишком много факторов, которые следует учитывать при импульсном режиме батареи, например, длительность импульса, время покоя между импульсами и температура батареи, чтобы точно сравнить две батареи. По этим причинам мы используем рейтинг CDR (Current Discharge Rate), который представляет собой текущую скорость разряда, при которой аккумулятор может непрерывно безопасно разряжаться без перегрева или повреждения элемента.

BU-402: Что такое C-rate? – Battery University

Посмотрите, как масштабируются скорости заряда и разряда и почему это важно.

Скорость зарядки и разрядки аккумулятора определяется коэффициентом заряда. Емкость батареи обычно оценивается в 1С, что означает, что полностью заряженная батарея номиналом 1 Ач должна обеспечивать 1 А в течение одного часа. Тот же аккумулятор, разряжающийся при 0,5 ° C, должен обеспечивать ток 500 мА в течение двух часов, а при 2 ° C – 2 А в течение 30 минут. Потери при быстром разряде сокращают время разряда, и эти потери также влияют на время заряда.

C-rate 1C также известен как одночасовая разрядка; 0,5C или C / 2 – это двухчасовая разрядка, а 0,2C или C / 5 – 5-часовая разрядка. Некоторые высокопроизводительные батареи можно заряжать и разряжать выше 1С при умеренной нагрузке. В таблице 1 показано типичное время при различных скоростях C.

C-rate	Time		Таблица 1: C-rate и время обслуживания при зарядке и разрядке аккумуляторов емкостью 1 Ач (1000 мАч)
5C	12 мин
2C	30 мин
1C	1 час
0.5C или C / 2	2h
0,2C или C / 5	5h
0,1C или C / 10	10h
или		20h

Емкость аккумулятора или количество энергии, которое может удерживать аккумулятор, можно измерить с помощью анализатора аккумулятора. (См. BU-909: Оборудование для тестирования аккумуляторов.) Анализатор разряжает аккумулятор калиброванным током, одновременно измеряя время до достижения напряжения конца разряда.Для свинцово-кислотных аккумуляторов окончание разряда обычно составляет 1,75 В на элемент, для NiCd / NiMH – 1,0 В на элемент и для литий-ионных аккумуляторов – 3,0 В на элемент. Если батарея емкостью 1 Ач обеспечивает 1 А в течение одного часа, анализатор, отображающий результаты в процентах от номинального значения, покажет 100 процентов. Если разряд длится 30 минут до достижения напряжения отключения конца разрядки, то емкость аккумулятора составляет 50 процентов. Стоимость новой батареи иногда переоценивается, и ее емкость может превышать 100 процентов; другие недооценены и никогда не достигают 100% даже после заливки.

При разрядке батареи с помощью анализатора батареи, способного применять различные скорости C, более высокая скорость C приведет к более низкому показанию емкости и наоборот. При разрядке батареи 1 Ач с более высокой скоростью 2C, или 2A, в идеале батарея должна обеспечить полную емкость за 30 минут. Сумма должна быть такой же, поскольку одинаковое количество энергии распределяется за более короткое время. В действительности внутренние потери превращают часть энергии в тепло и снижают результирующую мощность примерно до 95 процентов или меньше.Разряд той же батареи при 0,5 ° C или 500 мА в течение 2 часов, вероятно, увеличит емкость до более 100 процентов.

Чтобы получить достаточно хорошие показания емкости, производители обычно оценивают щелочные и свинцово-кислотные батареи как очень низкие 0,05 ° C, или 20-часовую разрядку. Даже при такой низкой скорости разряда свинцово-кислотные батареи редко достигают 100-процентной емкости, так как батареи имеют переоцененные характеристики. Производители предоставляют компенсацию мощности для корректировки несоответствий, если она разряжается с более высокой скоростью, чем указано.(См. Также BU-503: Как рассчитать время работы батареи.) На рисунке 2 показано время разряда свинцово-кислотной батареи при различных нагрузках, выраженное в C-скорости.

Рис. 2: Типичные кривые расхода свинцово-кислотной кислоты в зависимости от скорости углерода. Батареи меньшего размера рассчитаны на скорость разряда 1С. Из-за вялого поведения свинцово-кислотная кислота рассчитана на 0,2 ° C (5 часов) и 0,05 ° C (20 часов).

Хотя свинцовые и никелевые батареи могут разряжаться с высокой скоростью, схема защиты предотвращает разряд литий-ионного элемента питания при температуре выше 1 ° C.Ячейка питания с активным материалом из никеля, марганца и / или фосфата может выдерживать скорость разряда до 10 ° C, и порог тока устанавливается соответственно выше.

Батареи в портативном мире

Материал по Battery UIniversity основан на незаменимом новом 4-м издании « Batteries in a Portable World – A Handbook on Battery for Non-Engineers », которое доступно для заказа через Amazon.com.

Какова скорость разряда литиевых батарей? | Майк Лам | Battery Lab

Обычно приложениями, требующими высокоскоростной разрядки, являются гоночные или промышленные приложения, которым необходимо обеспечить мощную энергию для запуска оборудования за короткий период времени, например, модели RC, сельскохозяйственные дроны, гоночные автомобили, лифты и транспортные средства. Для всех батарей стартера от скачка напряжения требуются батареи с высокой скоростью разряда.

C-rate представляет собой скорость, с которой батарея обеспечивает энергию.Чем выше мощность, тем выше скорость разряда (C-rate). 1C означает, что аккумулятор полностью заряжен и разряжается в течение одного часа, 2C – 30 минут, и так далее 10C = 6 минут, 100C = 6 секунд.

Большинство пусковых устройств на рынке имеют разряд около 30 ° C или 35 ° C. Есть ли более высокий? В области гоночных моделей существует довольно много аккумуляторов с высокой скоростью разряда, которые непрерывно разряжают от 30 ° C до 50 ° C, и многие батареи будут иметь маркировку скорости разряда 75 ° C или даже 100 ° C, что может означать «Макс.скорость импульсного разряда », то есть разряд достигает этой скорости в течение нескольких секунд. Обеспечить движущую силу модели.

Однако в большинстве приложений такая высокая скорость разряда не требуется. Наши часто используемые устройства имеют максимальную скорость разряда около 1С. Обычно стандарт IEC (Международной электротехнической комиссии) на скорость разряда литиевых батарей составляет 1С. Например, ток разряда аккумуляторной дрели на 7,2 В составляет 500 мА (0,5 А), емкость аккумулятора – 3500 мАч (3.5Ah), поэтому C-rate (скорость разряда) составляет 0,5A / 3,5Ah = 0,14C, это означает, что дрель может работать около 7 часов.

Как правило, скорость разряда аккумуляторов мобильного телефона составляет 0,2 ° C, если аккумулятор 5 000 мАч (5 Ач), ток разряда составляет 0,2 ° C * 5 Ач = 1 Ач, что означает, что аккумулятор разряжается на 1000 мАч в час и может работать около 5 часов.

В случае рассмотрения только скорости C, непрерывный разряд, превышающий 5C, уже является высоким показателем. Насколько мне известно, в условиях импульсного разряда литиевая батарея может разряжаться до 150С.

Что касается аккумуляторов с высокой скоростью разряда, вы можете узнать о сериях литиевых аккумуляторов Grepow с высокой скоростью разряда, включая аккумуляторы LiPo и LiFePO4, просто нажмите здесь.

Следите за официальным блогом Grepow, и мы будем регулярно обновлять отраслевые статьи, чтобы держать вас в курсе последних событий в области производства аккумуляторов.

Grepow: https://www.