До скольки вольт можно разряжать аккумулятор 18650

Сложно найти область, где нет приборов, работающих на электрической энергии. Мобильные источники представляют аккумуляторы и одноразовые батарейки, питающие потребителя за счет превращения химической энергии в электрическую. Литий-ионные аккумуляторы представляют электронные пары с активными компонентами, содержащими соли лития. По форме аккумулятор напоминает одноразовую пальчиковую батарейку, но несколько большего размера, имеет сотни циклов зарядки, относится Li-ion аккумуляторам 18650.

Устройство li-ion аккумулятора 18650

Производство литий-ионных аккумуляторов основано на площадках компаний Sanyo, Sony, Panasonic, LG Chem, Samsung SDI, Skme, Moli, BAK, Lishen, ATL, HYB. Другие фирмы покупают элементы, переупаковывают их, выдавая за собственную продукцию. Они еще и пишут на термоусадочной пленке недостоверную информацию об изделии. В настоящий момент нет литий-ионных аккумуляторов 18650 емкостью выше 3600 мА-ч.

Основное отличие аккумуляторов от батарей в возможности многократной перезарядки. Все батарейки рассчитаны на напряжение 1,5 В, у изделия li-ion на выходе 3,7 В. Форм фактор 18650 означает, литиевый аккумулятор длиной 65 мм, диаметром 18 мм.

Характеристики рабочего режима литиевого аккумулятора 18650:

• Максимальное напряжение 4,2 В, причем даже незначительная перезарядка значительно сокращает срок службы.
• Минимальное напряжение 2,75 В. При достижении 2,5 В требуются особые условия восстановления емкости, При напряжении на клеммах2,0 В заряд не восстанавливается.
• Минимальная рабочая температура -20 0 С. Зарядка при минусовой температуре не возможна.
• Максимальная температура +60 0 С. При более высокой температуре можно ожидать взрыва или загорания.
• Емкость измеряется Ампер/часах. Полностью заряженный аккумулятор емкостью 1 А/ч может выдать 1А тока в течение часа, 2 А продолжительностью 30 минут или 15 А на протяжении 4 минут.

Литий-ионный аккумулятор 18650 — краткое описание, когда созданы

Само по себе понятие литиевых аккумуляторов появилось в 1970 году, когда ученый Майкл Уиттенгем продемонстрировал возможность соединения дисульфида титана с ионами лития во время разрядки АКБ, а при заряде они экстрагировались.

В то время напряжение такой батареи было слишком низким, а пожароопасность невероятно высокой. Это подтолкнуло Д. Гуденафома в 1980 году создать новый материал, называемый кобальтитом лития, а в 1996 году – феррофосфат лития. Новые батареи обладали более высоким напряжением.

То, что сейчас используется в качестве литий-ионного аккумулятора впервые появилось в 1991 году. Создал батарею Акира Есино, а производство запустила компания Sony, в качестве анода выступал графит, а катодом стал кобальтит лития. Трое ученых, работавших над созданием литий-ионных АКБ получили в 2021 году нобелевскую премию по химии.

Компания Sony первая выпустила литий-ионный АКБ

Принцип работы батареи

Основой работы Li-ion аккумулятора является углеродный материал и принцип так называемой интеркаляции. Суть заключается во внедрении лития в структуру отрешительного электрода в период заряда батареи. В результате образуется интеркаляционное соединение. Во время разрядки литий покидает кристаллический углерод, отдавая электрон.

Интересно! Безопасность литий-ионных батарей смогли повысить за счет отсутствия металлического лития и использования его связанных ионов.

Что означает “18650”, размер в мм

Типоразмер литий-ионных АКБ обозначается цифровым кодом. В случае с аккумуляторной батарейкой 18650, значения цифр следующие:

• 18 – диаметр;
• 65 – длина;
• 0 – форма корпуса – цилиндр.

Важно! С такими же техническими характеристиками, но с установленной защитой АКБ будет иметь другие габаритные размеры.

На корпусе батареи написаны ее характеристики
Также в наименовании аккумуляторной батареи 18650 могут содержаться буквы, у различных производителей они могут отличаться, но есть между ними некоторые общепринятые обозначения:

• I – говорит о том, что АКБ ионная;
• С – катод изготовлен из кобальта;
• F – материал катода железофосфат;
• М – в батарее используется марганец;
• R – обозначает, собственно, саму АКБ.

В зависимости от фирмы производителя могут добавляться иные символы, характеризующие элемент, маркировка аккумуляторов 18650 будет отличаться.

Где плюс и минус

В АКБ 18650 очень важно не перепутать полярность. Понять, где расположен где плюс и минус у аккумулятора 18650 не так сложно, как может показаться с первого взгляда. Да, обе стороны с первого взгляда похожи, но у них есть довольно значительное отличие – плюсовая клемма имеет до четырех маленьких отверстий и все же немного выступает, по сравнению от совершенно плоской минусовой.

Отличить полярность не сложно

Контроллер заряда li-ion аккумулятора 18650

Основные производители выпускают стандартные литиевые аккумуляторы 18650 без защитной платы. Этот контроллер, выполненный в виде электронной схемы, устанавливают сверху на корпус, несколько удлиняя его. Плата располагается перед отрицательной клеммой, защищает АКБ от КЗ, перезаряда, переразряда. Собирается защита в Китае. Есть приборы хорошего качества, встречается откровенное надувательство – недостоверная информация, емкость 9 000А/ч. После установки защиты корпус помещается в термоусадочную пленку с надписями. За счет дополнительной конструкции корпус становится длиннее и толще, может не поместиться в предназначенное гнездо. Типоразмер его может быть 18700, увеличиться за счет дополнительных действий. Если аккумулятор 18650 используется для создания батареи в 12 В, в которой предусмотрен общий контроллер заряда, прерыватели на отдельных Li -ion элементах не нужны.

Целью защиты является обеспечение работы источника энергии в заданных параметрах. При зарядке простым ЗУ защита не допустит перезаряда и вовремя отключит питание, если литиевый аккумулятор 18650 сел до напряжения 2,7 В.

Аккумулятор 18650 с защитой, что это

Для обеспечения большей безопасности, производители начали встраивать в корпус АКБ специальную электронную плату, призванную защищать от перегрева и разрыва оболочки. Регулируется напряжение заряда, а также контролируется разряд элемента. Приобретен аккумулятор 18650 с защитой или без, рассмотрим, как это определить.

Батарея с защитой немного больше обычной

Как определить с защитой или нет

Определить наличие защиты в аккумуляторе литиевого типа 18650 не сложно, как правило производитель указывает это на корпусе самого элемента. Также при сравнении с обычным Li-ion АКБ обнаруживается некоторое увеличение корпуса, как правило не более, чем на 2 мм.

Справка! На элементах питания с защитой можно увидеть надпись – protected, with protected PCB или protection circuit, незащищенные аккумуляторы могут выпускаться без дополнительных комментариев или с пометкой unprotected.

Нужна ли защита аккумулятора

Напряжение, воздействующее на аккумулятор при его зарядке значительно влияет на срок эксплуатации элемента. Защита блокирует зарядку при превышении или чрезмерном снижении напряжения во время перезарядки батареи. Это обеспечивает более продолжительный срок службы и безопасность использования батареи.

Маркировка литиевых аккумуляторов18650

На поверхности корпуса аккумулятора нанесена маркировка. Здесь можно найти полную информацию о технических свойствах. Кроме даты изготовления, срока годности и бренда производителя, зашифровано устройство литиевых аккумуляторов 18650, и связанные с этим аспектом потребительские качества.

1. ICR – катод литий-кобальтовый. Аккумулятор обладает высокой емкостью, но рассчитан на небольшие токи потребления. Используют в ноутбуках, видеокамерах и подобной длительно работающей технике с небольшим потреблением энергии.
2. IMR – катод литий-марганцевый. Обладает способностью выдавать большие токи, выдерживает разрядку до 2,5 а/ч.
3. INR – катод из никелатов. Обеспечивает высокие токи, выдерживают разряд до 2,5 В.
4. NCR – специфическая маркировка компании Panasonic. По свойствам аккумулятор идентичен IMR. Используются никелаты, соли кобальта, окись алюминия.

Позиции 2,3,4 называют «высокотоковыми», их используют для фонарей, биноклей, фотоаппаратов.

Литий-феррофосфатные аккумуляторы обладают способностью работать при глубоком минусе, восстанавливаются при глубоком разряде. Недооценены на рынке.

По маркировке можно определить, это литиевый заряжаемый аккумулятор буквы — I R. Если есть буквы C/M/F – известен материал катода. Будет указана емкость, обозначенная mA/h. Дата выпуска и срок годности расположены в разных местах.

Следует знать, нет у производителей литиевых многозарядных батарей изделий емкостью больше 3 600 мА/ч. Для того чтобы отремонтировать батарею ноутбука или собрать новую нужно приобретать аккумуляторы без защиты. Для использования в единичном экземпляре нужно покупать элементы с защитой.

Как проверить литиевый аккумулятор 18650

Если покупая дорогой прибор, вы сомневаетесь в правдивости информации на корпусе, есть способы проверки. Кроме специальных измерителей можно использовать подручные средства.

• У вас есть зарядное устройство, можно засечь время полной зарядки определенной силой тока. Произведение времени на силу тока выявит приблизительную емкость li-ion аккумулятора.
• Вам поможет интеллектуальное зарядное устройство. Оно покажет и напряжение, и емкость, но стоит прибор дорого.
• Подключите фонарик, замерьте силу тока, и ждите, когда светоч потухнет. Произведение времени на силу тока дает емкость тока в А/ч.

Определить мощность аккумулятора можно по весу: литиевый аккумулятор 18650 емкостью 2000мА/ч должен весить 40 г. Чем выше емкость, тем больше вес. Но бракоделы научились подсыпать песок в корпус, для тяжести.

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов 18650

Литиевые аккумуляторы требовательны к параметрам напряжения на клеммах. Предельное напряжение 4,2 В, минимальное – 2,7 В. поэтому зарядное устройство работает как стабилизатор напряжения, создавая на выходе 5 В.

Определяющими показателями является ток зарядки и количество элементов в батарее, выставляемые своими руками. Каждый элемент (банка) должен получить полный заряд. Распределяется энергия с использованием схемы балансира для литиевых аккумуляторов 18650. Балансир может быть встроенным или контроль ведется вручную. Хорошее ЗУ стоит дорого. Сделать зарядку своими руками для li-ion может каждый, кто разбирается в электрических схемах и умеет паять.

Предлагаемая схема зарядного устройства, выполненного своими руками для литиевых аккумуляторов 18650, проста, будет отключать потребителя после зарядки самостоятельно. Стоимость комплектующих около 4 долларов, не дефицит. Приспособление надежное, не перегреется и не загорится.

Схема зарядного устройства для литиевых аккумуляторов 18650

В зарядном, сделанном своими руками, ток в цепи регулируется резистором R4. Сопротивление подбирают таким, чтобы первоначальный ток зависит от емкости литиевого аккумулятора 18650.Каким током заряжать li-ion аккумулятор, если его емкость 2 000 мА/ч? 0,5 – 1,0 С составит 1-2 ампера. Это и есть ток зарядки.

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:

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.

Каким током заряжать li-ion аккумулятор 18650

Есть порядок восстановления работоспособности литиевого аккумулятора 18650 после падения напряжения до рабочего. Мы восстанавливаем емкость, измеряемую в ампер-часах. Поэтому вначале подключаем Li-ion аккумулятор форм-фактор 18650 к ЗУ, потом своими руками устанавливаем ток зарядки. Напряжение изменяется по времени, начальное 0,5 В. Как стабилизатор, ЗУ рассчитан на 5 В. Для сохранения работоспособности, благоприятными считают параметры 40-80 % от емкости.

Схема зарядки li-ion аккумулятора 18650 предполагает 2 этапа. Вначале нужно поднять напряжение на полюсах до 4,2 В, далее постепенным снижением силы тока стабилизировать емкость. Заряд считается полным, если сила тока снизилась до значения 5-7 мА, когда питание отключится. Весь цикл зарядки не должен превышать 3 часа.

Самая простая одногнездная китайская зарядка для li-ion аккумуляторов 18650 рассчитана на зарядный ток в 1 А. Но следить за процессом придется самостоятельно, переключать своими руками. Универсальные зарядные устройства дороги, но имеют дисплей и самостоятельно ведут процесс.

Как правильно зарядить Li-ion аккумулятор 18650 в ноутбуке? Подключение комплекта источников энергии в гаджете через Pover Bank. Батарея может заряжаться от сети, но важно отключать питание, как только блок набрал емкость.

Проведение зарядки

Многие покупатели различной электротехники интересуются, как заряжать аккумулятор 18650 Li-Ion (3,7V, 6800mah). Этот процесс осуществляется при помощи специального устройства. Оно начинает зарядку при напряжении 0,05 В, а заканчивает при максимальном уровне 4,2 В. Выше этого значения заряжать аккумулятор представленного типа нельзя.

Можно заряжать батареи 18650 током 0,5-1А. Чем он больше, тем быстрее проходит процесс. Однако более плавный ток предпочтительнее. Лучше не ускорять процесс зарядки, если аккумулятор не нужно применять срочно.

Процедура занимает не более 3 часов. После этого прибор отключит батарею. Это предотвращает ее перегрев и выход из строя. В продаже представлены устройства для зарядки, которые не могут контролировать протекание этого процесса. В этом случае пользователь должен сам следить за его выполнением. Специалисты рекомендуют приобретать приборы, которые сами управляют процессом. Это является безопасным методом.

Восстановление li-ion аккумулятора 18650

Если АКБ отказывается работать, это может проявиться так:

• Источник энергии быстро разряжается.
• Аккумулятор сел и не заряжается вообще.

Быстро разрядиться может любой источник, если емкость пропала. Именно этим страшен перезаряд и глубокий разряд, от которых ставится защита. Но нет спасения от естественного старения, когда хранение на складе ежегодно снижает емкость банок. Способов регенерации нет, только замена.

Что делать, если аккумулятор не заряжается после глубокого разряда? Как восстановить li-ion 18650? После отключения аккумулятора контроллером, в нем еще есть запас энергии, способный выдать 2.8-2.4 В напряжения на полюсах. Но зарядное устройство не распознает заряд до 3,0В, ему все, что ниже, то и ноль. Можно ли разбудить аккумулятор, запустить химическую реакцию вновь? Что нужно сделать, чтобы поднять заряд li-ion 18650 до 3,1 -3,3В? Нужно использовать способ «толкнуть» аккумулятор, дать ему необходимый заряд.

Не вдаваясь в расчеты, используйте предложенную схему, смонтировав ее с резистором 62 Ом (0,5Вт). Здесь использован блок питания на 5 В.

Если резистор греется, на литиевом аккумуляторе ноль, значит, есть КЗ или неисправен модуль защиты.

Как восстановить литиевый аккумулятор 18650, используя универсальное ЗУ? Выставить ток заряда 10 мА, и выполнить предзарядку, как написано в инструкции к прибору. После поднятия напряжения до 3,1 В зарядить в 2 этапа по схеме SONY.