Как заряжать литий─ионный аккумулятор?

• Как правильно заряжать литий-ионный аккумулятор телефона, ноутбука и других устройств Как продлить жизнь аккумулятора?
• Предисловие.
• Вопрос, как правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы (и, соответственно, телефоны, планшеты, фотоаппараты и другие мобильные устройства), стал крайне актуальным в наши дни.
• Это и понятно: от этого зависит и время работы устройства от одной зарядки, и, зачастую, срок жизни всего устройства в целом (если аккумулятор — несъёмный).

 И, хотя общее управление процессом зарядки осуществляют контроллеры, встроенные либо в «зарядку», либо в заряжаемое устройство, от пользователя тоже кое-что зависит. Правильно заряжая (и расходуя) аккумулятор, пользователь может существенно продлить время его здоровой и счастливой жизни.

 Сначала — небольшой научный  экскурс, каково номинальное напряжение литий-ионных аккумуляторов, и как измеряется в мобильных устройствах процент их заряда.  

Глава 1. Теория вопроса. Пределы заряда и разряда литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов. Что и как показывают индикаторы заряда?

 Стандартный одиночный литий-ионный (или литий-полимерный, Li-pol) аккумулятор (ячейка) имеет номинальное напряжение около 3.7 Вольт с разбросом в пределах 3.6 — 3.8 Вольт.

Данный номинал напряжения примерно соответствует зарядке на 50%. Свежезаряженный аккумулятор обычно имеет напряжение около 4.2 В; а за полностью разряженный принимается аккумулятор с напряжением 3.0 — 3.2 В.

На самом деле, аккумулятор можно разрядить и ниже 3 Вольт, но это уже опасно для его жизни и здоровья.

То же самое касается и заряда: выше 4.2 Вольт тоже зарядить можно, но это тоже опасно; причём уже не только для аккумулятора, но и для окружающих людей.

 В наиболее типовом случае рабочая область напряжений литий-ионного аккумулятора в процессе работы составляет от 3.2 до 4.2 Вольт (нижнее значение менее 3 В используется редко).

 В устройствах с литий-ионными аккумуляторами при индикации уровня заряда за ноль принимают нижний порог напряжения (т.е. 3.2 В, а не ноль Вольт); а верхний порог (4.2 В) принимается за 100%; промежуточные значения линейно аппроксимируются.

Смартфоны показывают уровень заряда аккумулятора в виде столбика, часто сопровождаемого цифрами процента заряда.

Многие смартфоны также рисуют и графики разряда и последующего заряда аккумулятора. «Правильный» график под равномерной тестовой нагрузкой выглядит так (взят из обзора Asus Zenfone 3 Zoom):

Здесь всё правильно и красиво: линейный спад заряда и последующее линейное нарастание с небольшим замедлением к концу процесса (уровни 4.2 V и 3.2 V проставлены автором статьи).

В некоторых смартфонах аппроксимация не столь точная, тогда там получаются вогнутые или выпуклые кривые (пример взят из обзора BQ-6001L Jumbo):

Для таких смартфонов пользователю уже надо учитывать, что к концу разряда проценты падают быстрее, и выключение телефона может наступить раньше, чем думает пользователь. 🙂

Бывают и совсем «кривые» случаи, когда кривая расхода может падать в конце почти мгновенно процентов на 20 (смартфон Zopo Hero 1):

Здесь пользователь уже сразу должен от показаний индикатора заряда отнимать эти 20%, чтобы не остаться неожиданно без связи. Кстати, кривая заряда тоже имеет аналогичный скачок, но вверх (в конце заряда).

Вред излишнего заряда литий-ионных аккумуляторов хорошо показан на следующем графике (взят из этой статьи):

Здесь хорошо видно, что при заряде свыше 4.2 Вольт количество возможных циклов заряда/разряда резко падает.

Для многоэлементных аккумуляторных батарей с последовательным соединением ячеек всё сказанное выше тоже действительно, но с умножением напряжения на количество последовательно подключенных ячеек.  

Глава 2. Вредные факторы, влияющие на срок службы литий-ионных аккумуляторов и способы борьбы с ними

Самое главное для продления жизни аккумуляторов — не делать того, что они «не любят». А не любят они пять вещей: перегрев, переохлаждение, перезаряд, переразряд и превышение допустимого тока заряда/разряда.

 Сначала разберёмся с наиболее «простыми» случаями.

 1. Самый простой случай — это переразряд, поскольку в жизни с этим случаем встретиться крайне сложно.

Контроллеры питания, встроенные  в мобильных устройствах, очень чётко предотвращают переразряд. Как правило, при падении напряжения ниже 3.0 — 3.2 В на ячейку аккумулятора, они мобильное устройство просто-напросто отключают.

 Но пользователю, конечно, лучше не доводить мобильное устройство до такого состояния, и вовремя его подзарядить. Это тоже поможет «долголетию» аккумулятора!

2. Следующая ситуация, с которой по жизни трудно столкнуться, это — перезаряд. Здесь тоже срабатывает контроллер аккумулятора, не давая напряжению на аккумуляторе подняться выше предельно-допустимого.

Но бывают в этом отношении и неприятные исключения. Обычно они встречаются в тех случаях, когда, согласно конструкции изделия, аккумулятор для зарядки нужно отключить от устройства, с которым он работает, и «автономно» подключить к зарядному устройству.

Такой способ зарядки означает, что контроллер аккумулятора находится в зарядном устройстве, а они, в свою очередь, иногда имеют «неполноценную» конструкцию с завышенным напряжением на выходе.

В этом случае крайне желательно проверить напряжение на выходе «зарядки» на холостом ходу. Если оно превышает 4.3 В, то использование такой зарядки будет вредным для аккумулятора.

 Что касается в целом вопроса, до какого уровня лучше заряжать аккумулятор, то лучше его немного недозаряжать, остановившись на уровне 90-95% (хотя особой критичности этого фактора нет). В некоторых марках телефонов (напр.

, Sony) в процессе заряда индикаторный светодиод переключается с красного на зелёный не при 100%, а при 90%. Такие телефоны после переключения цвета на зелёный можно отключать от зарядки, не дожидаясь уровня заряда в 100%.

Остальные «вредные» ситуации — более «жизненны» и реально могут встретиться.

3. Переохлаждение — частая ситуация, но, к счастью, не выводящая аккумулятор из строя «навсегда».

Наиболее критичным является охлаждение аккумулятора ниже нуля градусов (по Цельсию).

В этом случае падает одновременно и напряжение на аккумуляторе, и его ёмкость. Многие устройства автоматически отключаются.

Но эти неприятности — не навсегда. После прогрева аккумулятора до нормальной температуры все его свойства восстанавливаются; и даже возвращается куда-то исчезнувший было заряд.

 Избежать переохлаждения можно естественными способами. Малогабаритные устройства (телефоны и т.п.) — держать в карманах «ближе к телу»; крупногабаритные (ноутбуки и т.п.) — обернуть на время транспортировки теплоизолирующим материалом.

4. Более серьёзная и опасная проблема — перегрев.

Перегрев может возникать как из-за высокой температуры окружающей среды, так и из-за нагрева самого устройства в процессе работы; или и то, и другое одновременно. Кроме того, аккумулятор нагревается и в процессе его зарядки.

 Нагрев аккумулятора свыше 40 градусов — не желателен, а свыше 60 градусов — опасен. И, в любом случае, такой нагрев сокращает срок жизни аккумулятора; независимо от того, работает ли аккумулятор на нагрузку, или просто «лежит».

1. В деле спасения аккумулятора от перегрева есть много как очевидных способов, так и «тонкостей».
2. Краткий список способов уменьшения нагрева:
3. — не класть устройство (например, телефон) на освещенное прямыми солнечными лучами место;
4. — не класть рядом с нагревательными приборами, а также на любые тёплые предметы (например, на компьютер);
5. — не класть в места с затруднённой вентиляцией;
6. — не заряжать сильным током («тонкости » этого вопроса будут рассмотрены чуть далее).
7. Кроме того, при высокой вычислительной нагрузке (например, в играх) благоразумным будет извлечь телефон из чехла (обложки), поскольку чехол затрудняет теплоотвод.  
8. Для производительных ноутбуков при интенсивной нагрузке есть смысл использовать охлаждающие подставки.

5. Переходим к разбору следующего «вредного» пункта — зарядке аккумулятора слишком высоким током.

Хотя, как уже говорилось выше, процесс заряда контролируется соответствующим контроллером, пользователь тоже имеет возможность повлиять на течение этого процесса.

Снижение тока заряда одновременно и уменьшит нагрев аккумулятора, и более равномерно будет воздействовать на разные участки рабочего вещества аккумулятора.

Сама возможность превышения допустимого тока часто возникает из-за упрощенной работы контроллера, не слишком точно настроенного под применённый аккумулятор. Также некоторое значение может иметь и разброс выходного напряжения зарядного устройства (обычно +/- 5%).

Очень сильное значение может иметь длина и толщина жил соединительного кабеля между зарядным устройством и аккумулятором. И не всегда чем кабель лучше — тем лучше. 🙂

Снизить ток заряда можно, по существу, двумя способами: использованием более длинного или более тонкого кабеля; а также применением вместо зарядного устройства с «быстрой зарядкой» обыкновенного зарядного устройства.

В некоторых статьях рекомендуют с этой же целью применять зарядное устройство с меньшим выходным током. Это, уважаемые читатели, бред! Дело в том, что обозначенные на зарядных устройствах напряжение и ток на выходе имеют разный смысл.

Для напряжения указано номинальное значение; а для тока — предельно-допустимое значение. Применив более слабое по выходному току ЗУ, чем того требуют спецификации заряжаемого устройства, пользователь нарушит допустимый режим по току, и ничего хорошего из этого не выйдет (последствия зависят от наличия схемы защиты от перегрузки и качества её работы).  

• Вернёмся к вопросу о применении более длинного кабеля для снижения тока заряда.
• В наиболее распространённом случае, когда зарядное устройство для телефона имеет стандартный USB-выход на 5 Вольт, этот вопрос решается легко: достаточно приобрести USB-удлинитель на 1-3 метра и дополнительно его подключить между ЗУ и штатным зарядным кабелем телефона.
• Применять эту хитрость смысл есть в том случае, когда зарядка телефона осуществляется в «неспешном» порядке (например, так можно оставить заряжаться на ночь).

Если же стоит обратная задача — зарядить телефон как можно больше за ограниченное время, то, наоборот, надо воспользоваться как можно более коротким кабелем. Например, можно использовать штатный кабель от какого-либо повербанка (power bank): они там имеют длину 15-30 см.

В случаях, когда Вы являетесь владельцем телефона с «быстрой зарядкой», можно продлить жизнь аккумулятора, отказавшись от её использования в «неспешных» случаях. Для этого достаточно использовать вместо ЗУ с «быстрой зарядкой» обычное ЗУ на 5 Вольт и на такой же максимальный ток, какой обозначен на устройстве с «быстрой зарядкой» (обычно —  2 Ампера).

1. Отдельно и особо надо рассмотреть вопрос и о «модных» портативных аккумуляторах (повербанках) с солнечной батареей.
2. В этих «модных» повербанках (power bank) соединены вместе все способы укорочения жизни аккумуляторов.
3. Во первых, зарядка на прямых солнечных лучах приводит к повышенному нагреву аккумуляторов (примерно на 20-40 градусов выше температуры окружающей среды).
4. А во-вторых, зарядка от солнечных элементов там часто делается напрямую, минуя контроллер, что может привести и к перезаряду аккумуляторов.
5. 

В связи с этим крайне не желательно заряжать такие устройства с помощью солнечной батареи. Если уж у Вас оказался повербанк с солнечной батареей, заряжайте его всё равно «обычным» способом, т.е. от сетевого адаптера.

А возможность зарядки от солнечной батареи пусть останется на случай чрезвычайных обстоятельств в походе.

И, в заключение этой главы, пара рекомендаций о хранении неиспользуемых (резервных) аккумуляторов и редко используемых (повербанках и т.п.).

Специалисты не рекомендуют оставлять на хранение полностью заряженные аккумуляторы. Желательно оставлять их на хранение с уровнем заряда 40-60%. А когда дело дойдёт до их применения, то  непосредственно перед применением зарядить до номинала.

Ну, и совсем идеальное их хранение — это в сухом прохладном месте; например — в холодильнике при температуре от нуля до 5 градусов выше нуля (если позволяет место).

Дополнение от 26.05.2019: есть сильное подозрение, что беспроводные зарядки тоже могут вредить аккумуляторам. Подробности — на  iguides.ru.

Дополнение

Как заряжать и обслуживать литий ионный аккумулятор: 6 простых правил

• Если вы интересуетесь как заряжать литий ионный аккумулятор, значит вы попали по адресу.
• Современные мобильные устройства требуют автономного источника питания.
• Причем это справедливо как для «высоких технологий» вроде смартфонов и ноутбуков, так и для более простых устройств, скажем, электродрелей или мультиметров.
• 

Существует масса типов разнообразных аккумуляторов. Но для портативной техники чаще всего используются Li-Ion.

К столь широкому распространению привела относительная простота производства и невысокая стоимость.

Поспособствовали этому и отличные эксплуатационные характеристики, плюс низкий саморазряд и большой запас циклов зарядки-разрядки.

Важно! Для большего удобства большинство таких батарей снабжается специальным контролирующим устройством, которое не дает заряду переходить критические отметки.

1. При критической разрядке эта схема просто перестает подавать напряжение на устройство, а во время превышения допустимого уровня заряда отключает поступающий ток.
2. 
3. Телефон или планшет с литий-ионным аккумулятором необходимо ставить на зарядку, когда показатель батареи находится на 10–20%.
4. При этом после достижения номинальных 100%зарядка должна продлится еще полтора-два часа.
5. Это необходимо потому что фактически батарея будет заряжена на 70–80%.

Совет! Примерно раз в три месяца необходимо проводить профилактическую разрядку.

• При зарядке от ноутбука или стационарного компьютера необходимо учитывать, что USB порт неспособен обеспечить достаточного высокого напряжения, следовательно, процесс отнимет больше времени.
• Чередование циклов полной и неполной (80–90%) зарядки продлит срок использования устройства.
• 
• Несмотря на столь умную архитектуру и общую неприхотливость, соблюдение некоторых правил использования аккумуляторов поможет продлить срок их использования.
• Чтобы батарея устройства не «страдала» достаточно придерживаться простых рекомендаций.

Правило 1. Не нужно полностью разряжать аккумулятор

У литий-ионных аккумуляторов современных конструкций отсутствует «эффект памяти». Поэтому заряжать их лучше до того, как настанет момент полной разрядки.

Некоторые производители отмеряют срок службы своих батарей именно количеством циклов зарядки с нулевого значения.

Наиболее качественная продукция способна переносить до 600 таких циклов. При зарядке батареи с 10–20% остатком количество циклов возрастает до 1700.

Правило 2. Полную разрядку все же необходимо предпринимать раз в три месяца

1. При нестабильной и нерегулярной зарядке среднестатистические отметки максимального и минимального зарядов в упомянутом ранее контроллере сбиваются.
2. Это приводит к тому, что устройство получает некорректную информацию о количестве заряда.

3. 

Предотвратить это поможет профилактическая разрядка. При полной разрядке аккумулятора, минимальное значение заряда в схеме управления (контроллере) обнулится.

После этого необходимо зарядить батарею «под завязку», продержав от восьми до двенадцати часов в подключенном к сети состоянии.

Это обновит максимальное значение. После такого цикла работа батареи будет стабильнее.

Правило 3. Неиспользуемый аккумулятор необходимо хранить с небольшим количеством заряда

Перед хранением лучше зарядить аккумулятор на 30–50% и хранить при температуре 150С. В таких условиях батарея может храниться довольно долго без особого ущерба.

Полностью заряженный аккумулятор в процессе хранения потеряет существенную часть емкости.

А полностью разряженные после долгого хранения останется только отдать на переработку.

Правило 4. Зарядку необходимо производить только оригинальными устройствами

• Примечательно, что непосредственно зарядное устройство встроено в конструкцию мобильного устройства (телефона, планшета и пр).
• Внешний адаптер в таком случае выступает в роли выпрямителя и стабилизатора напряжения.
• 

Фотоаппараты и видеокамеры не оснащаются подобным устройством. Именно поэтому их аккумуляторы необходимо вынимать и заряжать во внешнем устройстве.

Использование сторонней «зарядки» может негативно сказаться на их состоянии.

Правило 5. Перегрев губителен для Li-Ion аккумуляторов

Высокие температуры крайне негативно отражаются на конструкции аккумуляторов. Низкие тоже губительны, но в гораздо меньшей степени.

1. Об этом необходимо помнить при эксплуатации литий-ионных батарей.
2. Батарею необходимо предохранять от прямых солнечных лучей и использовать на расстоянии от источников тепла.
3. Допустимый диапазон температур находится между -400С и +500С.

Правило 6. Зарядка батарей при помощи «лягушки»

Использование несертифицированных зарядных устройств небезопасно. В частности, распространенные «лягушки» китайского производства нередко воспламеняются в процессе зарядки.

• Поэтому зарядка через лягушку рекомендуется только в крайних случаях.
• 
• Прежде чем использовать подобное универсальное зарядное устройство, необходимо сверится с указанными на упаковке максимально допустимыми значениями.
• Так, внимание необходимо обратить на максимальную емкость.
• Если ограничение меньше чем емкость аккумулятора, то в лучшем случае он полностью не зарядится.
• При подключении батареи на корпусе «лягушки» должен засветиться соответствующий индикатор.
• Если этого не происходит, значит, заряд критически низок или аккумулятор вышел из строя.
• При подключении зарядного к сети должен засветиться индикатор подключения.
• За достижение максимального заряда отвечает другой диод, который активируется в соответствующих условиях.

Советы по использованию Li-ion аккумуляторов

Как заряжать и обслуживать литий ионный аккумулятор: 6 простых правил

Источник

Как правильно заряжать литий-ионный аккумулятор

Литий-ионные аккумуляторы сейчас чрезвычайно популярны. Больше 80% всех бытовых аккумуляторов являются литий-ионными. И для того, чтобы эти аккумуляторы служили верой и правдой долгое время, очень важно правильно с ними обращаться и правильно заряжать.

Как правило, литий-ионный аккумулятор представляет собой дуэт – собственно, саму аккумуляторную банку и присоединенную к ней плату защиты. Плата защиты предохраняет аккумулятор от перезарядки или чрезмерной разрядки.

Также она ограничивает максимальный ток аккумулятора – следит, чтобы не было короткого замыкания.

Все это очень важно, поскольку литий-ионный аккумулятор может очень драматично реагировать на перезарядку или чрезмерный ток (а еще на перегрев) – банально взрываться, нанося совершенно небанальные повреждения.

Тем не менее, вполне могут поставляться аккумуляторы без защиты – только банки. В этом случае подразумевается, что контроль степени заряда и тока будет осуществляться дополнительной электроникой, о которой должен позаботиться сам потребитель.

Литий-ионные аккумуляторы с защитой и без нее

Необходимо всегда обращать внимание на наличие защитной электроники при использовании литий-ионных аккумуляторов.

Без схем защиты ни заряжать, ни использовать эти аккумуляторы нельзя! Поскольку в нештатных ситуациях химические процессы в аккумуляторах могут начать протекать чрезмерно бурно.

Это может привести к разрыву аккумуляторной банки, воспламенению выделяющихся газов, электролита и, в итоге, к нехилому взрыву с пламенем и разбрасыванием вокруг горящих частей аккумулятора.

Сам процесс правильного заряда аккумулятора – это контролируемый и управляемый процесс. Вначале разряженный аккумулятор заряжается постоянным током 0.2 – 1 С (С – это емкость аккумулятора в ампер/часах). При достижении напряжения 4.0-4.1В (в зависимости от рекомендаций производителя) зарядка продолжается при постоянном напряжении до достижения 4.

2В на элемент. Допустимое отклонение напряжения составляет всего +-0.05В. Для соблюдения этих режимов, безусловно, необходима соответствующая электроника. Как правило, это схемы, собранные на специализированных микросхемах. Хороший выбор – для заряда аккумуляторов использовать специализированные зарядные устройства.

Также можно собрать зарядное устройство самостоятельно.

Литий-полимерные аккумуляторы заряжаются также, как и литий-ионные, поскольку по природе своей они очень похожи. В чем их основное различие — читайте в статье «Литий-полимерный аккумулятор — отличие от литий-ионного».

Лучший вариант – заряжать каждый аккумулятор отдельно. Кроме зарядных устройств, можно приобрести готовые платы-контроллеры для зарядки отдельных аккумуляторов. Например, на базе популярной микросхемы TP4056.

Зарядка одного литий-ионного аккумулятора

Миниатюрная плата (около 20х30 мм) позволяет заряжать литий-ионный аккумулятор от источника постоянного напряжения до 8В. Подойдет, в том числе, компьютерный USB. Два индикатора отображают ход заряда. Плата сама остановит зарядку при достижении напряжения 4.2В – с ее помощью можно заряжать и аккумуляторы без платы защиты.

Если используется несколько аккумуляторов одновременно, то возможны варианты. Для увеличения емкости при том же выходном напряжении батареи соединяют параллельно – плюс к плюсу, минус к минусу.

Например, если взять два аккумулятора емкостью 2500 мАh и соединить их параллельно, то получится батарея емкостью 5000 mAh с выходным напряжением 4.2В.

Заряжать такую батарею нужно также, как и отдельный аккумулятор, только это займет в 2 раза больше времени.

Если нужно повысить напряжение при сохранении емкости, аккумуляторы соединяют последовательно. Те же две банки из предыдущего примера, соединенные последовательно, дадут батарею с напряжением 8.4В и емкостью 2500mAh.

Ток зарядки последовательно соединенных аккумуляторов должен быть такой же, как и при зарядке одного аккумулятора, а напряжение соответствовать напряжению всей батареи – 4.2В умножить на количество последовательно соединенных элементов.

Когда аккумуляторы используются в связке, очень важно подбирать совершенно одинаковые банки – одного производителя и модели, одной степени свежести. В идеале – из одной партии. Дело в том, что разные аккумуляторы могут иметь немного отличающиеся емкости, напряжение и другие параметры. Соответственно, работать они будут неравномерно и быстрее выйдут из строя.

Правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы, соединенные последовательно, необходимо устройствами, которые имеют систему балансировки заряда каждого элемента. Строго говоря, и разряжаться такие батареи должны через аналогичные системы балансировки.

Суть ее работы состоит в том, чтобы следить за параметрами каждого аккумулятора и останавливать зарядку всей батареи, если один из аккумуляторов будет уже заряжен полностью. Аналогично при разряде: если один из аккумуляторов полностью разрядился – отключается вся батарея.

Это позволит избежать перезаряда/переразряда аккумуляторов и продлит срок их службы.

Контроллер заряда/разряда двух последовательно соединенных аккумуляторов может выглядеть так:

Зарядка двух последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторов

Контакты P+ и P- платы служат как для подачи напряжения при зарядке, так и при снятии тока при разрядке батареи. Плата может использоваться с аккумуляторами без плат защиты.

Для зарядки трех последовательно соединенных аккумуляторов может подойти такая схема:

Зарядка трех последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторов

Так же как и в предыдущем варианте, контакты Р+ и Р- используются как для подачи напряжения зарядки, так и для снятия питания при работе от аккумуляторов. Плата имеет систему балансировки, защиту от перезаряда/разряда и защиту от короткого замыкания. И также может использоваться с незащищенными аккумуляторами.

Похожая плата зарядки/разрядки имеется и для четырех последовательно соединенных аккумуляторов.

Зарядка четырех последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторов

Большее количество последовательно соединенных аккумуляторов встречается достаточно редко. Чаще для увеличения мощности используют последовательно соединенные пары параллельно соединенных аккумуляторов. Например, батареи ноутбуков могут содержать три или четыре пары аккумуляторов.

Правильная зарядка аккумуляторов – совершенно необходимое условие для того, чтобы использование литий-ионных аккумуляторов было долговременным и эффективным. Уделите этому достойное внимание и аккумуляторы будут служить вам верой и правдой.

Как заряжать литий-ионные аккумуляторы

Li-ion аккумуляторы в последнее время широко используются в самых различных устройствах – от электрических автомобилей до смартфонов и игрушек. Учитывая, что такие элементы питания чрезвычайно требовательны к уровню напряжения при зарядке, важно использовать штатные зарядные устройства. Если вы хотите, чтобы любой аккумулятор служил вам максимально долго, требуется придерживаться при его зарядке нескольких простых правил. Каковы эти правила для литий-ионных аккумуляторов, мы и расскажем в этой статье.

В первую очередь важно понимать, что современные литий-ионные аккумуляторы существенно отличаются от более распространенных ранее кадмиевых или литий-металлогидридных элементов питания – как нюансами самого процесса подзарядки, так и особенностями эксплуатации и хранения. А значит следует забыть те рекомендации, которые были усвоены Вами ранее относительно предшественников Li-ion аккумуляторов, и усвоить новые. 

Правильная зарядка литий-ионных аккумуляторов

Если речь идет о новом аккумуляторе, перед использованием в любом устройстве его нужно зарядить.

Что касается аккумуляторов данного типа для электровелосипедов и других средств электротранспорта, то самой распространенной ошибкой при первой эксплуатации аккумуляторов является их использование непосредственно после покупки.

Начинающие драйверы часто считают, что АКБ продаются в заряженном виде. Это действительно так – производители заряжают аккумуляторы, однако только наполовину, и без первой полноценной зарядки емкость и срок службы АКБ снижается.

Другой важный момент – не рекомендуется доводить аккумулятор до полного разряда.

После каждой даже самой непродолжительной поездки на электросамокате или на электровелосипеде аккумулятор следует подзарядить.

Если Вы усвоите данное правило, то сможете значительно увеличить срок жизни АКБ. Таким образом, сразу же после разрядки литий-ионного аккумулятора его необходимо поставить на подзарядку.

К сожалению, часто неквалифицированные продавцы рекомендуют покупателям довести аккумулятор до полного разряда после первого заряда. Категорически не рекомендуем делать это – так вы рискуете столкнуться с внезапным выходом новой АКБ из строя. Возможно, нерадивые продавцы дают такую рекомендацию из корыстных побуждений -ведь когда аккумулятор выйдет из строя вам потребуется купить новый.

Литий-ионные АКБ очень чувствительны к высоким температурам, поэтому старайтесь не допускать их чрезмерного нагрева.

При эксплуатации аккумулятора при температуре в пределах +25 градусов достигается максимальный ресурс и наибольшая отдача тока.

Поэтому следите за тем, чтобы аккумулятор не оставался долго под солнцем и избегайте хранить АКБ в помещении, где температура выше указанного максимума.

В том случае, если литий-ионный аккумулятор продолжительное время находился на холоде, перед зарядкой его необходимо прогреть до комнатной температуры. Заряжать АКБ сразу после нахождения на морозе нельзя. Такие резкие температурные колебания могут нанести аккумулятору непоправимый вред.

И последняя важная рекомендация: при длительном перерыве в эксплуатации аккумулятор лучше хранить в холодном месте – зимой, к примеру, на неотапливаемом балконе или в гараже. Это продлит срок его жизни.

Сам процесс зарядки Li-ion аккумулятора не представляет сложности – необходимо сначала присоединить его к штатному устройству для зарядки, а потом соединить устройство с электрической сетью. После того, как полный заряд будет получен, просто отключите аккумулятор от ЗУ.

Перейти в раздел Li-ion аккумуляторов

Как заряжать литий-ионные аккумуляторы — способы и инструкции для новичков

Сегодня мы постараемся рассказать читателю о том, как заряжать литий-ионные аккумуляторы. На самом деле, мало кто действительно это знает, хотя, казалось бы нужно просто зарядить аккумулятор. Таким образом, как и в других ситуациях, здесь есть тонкости и нюансы, которые необходимо придерживаться.

Более того, в качестве дополнения к этой статье, мы перечислим 5 правил по эксплуатации литий-ионных аккумуляторов, которые направлены на увеличение их срока службы.

Как заряжать литий-ионные аккумуляторы?

Самым лучшим способом заряда литий-ионных аккумуляторов, является процесс заряда в два этапа. Именно этот способ использует компания Sony в зарядниках. Несмотря на сложность контроллера заряда, этот способ позволяет зарядить по максимуму литий-ионный аккумулятор 18650 и другие типы. Тем не менее, это требует наличия соответствующего оборудования и приборов.

Таким образом, мы рассмотрим процесс заряда литий-ионных аккумуляторов при помощи зарядников, которые имеют подходящее выходное напряжение и ток.

В нашем случае, мы будем заряжать литий-ионный аккумулятор 18650. В качестве зарядника выступает устройство, которое имеет выходное напряжение 3.7V и выходной ток 450мА. По расчетам, аккумулятор будет заряжаться около 15 часов.

• Вставляем аккумулятор в слот зарядного устройства, согласно полярности. Опять же таки, если вы новичок и ничего не понимаете, то обратите внимание на то, что указано внутри слота. Вы должны увидеть пометку «+» и «-», на батарейке полярность «-» это плоская часть.

• После этого, вставьте зарядник в розетку. Практически все зарядные устройства имеют индикатор заряда. Красный индикатор означает, что аккумулятор не заряжен, неправильно установлен или отсутствует в слоте. Зеленый индикатор означает, что аккумулятор зарядился.

• По окончании заряда аккумулятора, вы увидите, что загорелся зеленый индикатор. Выньте зарядное устройство с розетки, извлеките аккумулятор и используйте по необходимости.

Купить зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов 18650 на AliExpress

Итак, начнем с того, что литий-ионные аккумуляторы не столь «привередливы», в отличие от их никель-металл-гибридных собратьев, но все же и они требуют бережной эксплуатации и обязательного ухода. Ниже перечислены 5 правил, которые позволяют увеличить срок службы батарейки.

Нельзя полностью разряжать аккумулятор

Возможно вы и не знали, но у каждой литий-ионной батарейки, даже самой дорогой, отсутствует так называемый «эффект памяти», то есть исходя из этого можно сделать вывод, что если вы посадили батарейку до ноля, то она в разы сократит свой потенциал и исходную емкость.

Большинство производителей литий-ионных батареек изначально рассчитывают максимальное количество циклов зарядки и разрядки батарейки, после исчерпания которого батарея будет полностью разряжена и не поддастся последующему использованию, даже если ее заряжать.

Стоит отметить, что количество максимальных циклов зарядки/разрядки батарейки составляет от 400 до 600.

Следовательно, если вы хотите, чтобы аккумуляторная батарея вашего телефона прослужила вам не 300 циклов, а 1000-1300, то вам просто нужно придерживаться одного правила.

Это правило гласит о том, что нельзя допускать процент заряда смартфона ниже 10-20%, а при таком проценте сразу же необходимо ставить смартфон на зарядку. Ну а если такой возможности нет, то просто не пользоваться смартфоном, либо и вовсе его отключить.

Ниже приведена таблица, которая позволяет узнать зависимость количества циклов разряда от глубины разряда.

Глубина разряда	Количество циклов разряда
100% DoD	500 у.е
50% DoD	1500 у.е
25% DoD	2500 у.е
10% DoD	4700 у.е

Теперь объясним простыми словами, если вы не будете допускать процента заряда смартфона ниже 90%, то количество циклов разряда составит около 4700 у.е. Следовательно при допуске постоянной разрядки батареи, количество циклов разрядки составляет всего лишь 500 у.е.

Разрядку аккумулятора до конца нужно проводить раз в месяц

Стоит отметить, что и постоянно заряженная батарейка тоже не есть хорошо. Поэтому специалисты пришли к выводу о том, что полная разрядка батареи до отвала даже увеличит срок работы батареи. Ну а после 100% разрядки батареи ее необходимо поставить на длительную зарядку около 10-12 часов.

Поясним, данная процедура позволяет сбросить так называемый верхний и нижний флаги заряда аккумулятора.

Не допускайте полный заряд аккумулятора на длительное время

Полный заряд батареи тоже вредит и снижает количество циклов разряда. Поэтому процент заряда батареи следует держать от 30 до 50, при соответствующей температуре в 15°C. Если же не соблюдать это правило, то емкость вашей батареи со временем уменьшится.

Итак, в нижеприведенной таблице вы можете заметить рекомендуемое соотношение процента заряда к температуре окружающей среды при хранении в течение 1 года.

Температура	Lithium-ion (Li-cobalt)
40% заряд	100% заряд
0°C	98%	94%
25°C	96%	80%
40°C	85%	65%
60°C	75%	60% (через 3 месяца)

Используйте батарейки только оригинального качества

Многие пользователи старательно экономят на покупке литий-ионных батареек. Важно заметить, что это недопустимо, так как может негативно сказаться на работе вашего устройства.

К примеру есть цифровые фотоаппараты, которые идут с внешним питанием. Поэтому как вы понимаете при использовании дешевых батареек в таких дорогостоящих устройствах, вы не только попадаете на замену сгоревших деталей в будущем, но и вообще можете «убить» его. Причиной тому будет являться высокое выходное напряжение, которое обычно имеют дешевые литий-ионные батарейки.

Не допускайте перегрева литий-ионного аккумулятора

Самым большим врагом любой литий-ионной батарейки является их перегрев, то есть работа в условиях высокой температуры, подобного допускать абсолютно нельзя, особенно это касается гаджетов (ноутбуки, планшеты и смартфоны).

Запомните! Максимально допустимая температура работы, которая является «безопасной» для литий-ионного аккумулятора составляет от –40°C до +50°C.

Таким образом, никогда не оставляйте электронику под открытым солнцем, во избежании попадания солнечных лучей, это позволит предотвратить нагрев литий-ионного аккумулятора.

Используя эти правила и советы, вам придется меньше тратить деньги на покупку новых литий-ионных аккумуляторов, что как нам кажется, важно для каждого.

Видео: Как правильно заряжать Li-ion аккумуляторы. Параллельное соединение аккумуляторов

Видео: Самый дешёвый способ зарядки аккумуляторов с балансировкой

Видео: Как и чем зарядить Li-ion и Li-po аккумуляторы 18650, от мобильного и др. TP4056

Как заряжать литий ионный аккумулятор: особенности процесса

Практически любое современное электронное устройство с возможностью автономной работы имеет “на борту” литий ионный аккумулятор. Такие аккумуляторы имеют ряд преимуществ перед предыдущим поколением Ni-Cd и Ni-MH элементов. Самое главное из них – не нужен полный цикл (заряд-разряд), что очень удобно для пользователя.

Любое из таких бытовых устройств комплектуется зарядным устройством. Достаточно подключить его к сети, и через несколько часов устройство заряжено. Но бывают неприятные моменты, когда батарея категорически отказывается “брать заряд” или процесс проходит нормально, но устройство “мало держит”. Причины могут быть разные.

В статье пойдет речь о том, как правильно заряжать литий ионные аккумуляторы.

Конструкция литиевой батареи

По своему внешнему виду li-ion аккумуляторы бывают двух видов. Цилиндрические элементы (на фото, внешне напоминают обычную одноразовую батарейку) и призматические (плоский прямоугольник, например в любом мобильном телефоне).

Конструктивно батарея представляет собой два электрода (плюсовой на основе кобальтата лития и минусовой на основе графита) и пористого сепаратора, который пропитан электролитом.

Химической реакции в чистом виде не происходит. Переносчики заряда ионы лития, которые внедряются в кристаллическую решётку других материалов.

В зависимости от места использования, производители оснащают батарею защитным клапаном, пластиной термической защиты или электронной платой (или все эти устройства вместе).

Как заряжать литий ионный аккумулятор

Если действовать скрупулёзно и правильно заряжать li ion, заряд должен быть разбит на три этапа.

Первый этап (только в случае глубокого разряда аккумулятора ниже 2,9v) –заряд небольшим током. После выхода на номинальное напряжение выше 3,2v идёт второй  основной этап зарядки. Этот этап продолжается до набора напряжения 4,2v. После чего третий этап. Зарядка при стабилизированном напряжении 4,2v минимальными токами.

Внимание! Максимальное напряжение заряда 4,2v. Подача на аккумулятор без защиты более высокого напряжения в течение длительного времени, приводит к его выходу из строя либо возгоранию.

Каким током заряжать li ion аккумулятор? Ток зарядки аккумулятора обозначают в количестве единиц “С”. В этом случае буква “С”- ёмкость батареи. Первый этап 0,1-0,2С, второй этап 0,2-1C, третий 0,1С.

Бросается в глаза большой разброс тока при основном заряде аккумулятора-втором этапе. Единого мнения здесь нет. Общее правило — чем меньше, тем лучше.

Ток заряда 0,2-0,5С считается номинальным режимом зарядки, ток 0,5-1С – ускоренным режимом.

Например: Ёмкость 2000mAh. Номинальный ток заряда на втором основном этапе 400-1000mA, ускоренный 1000-2000mA. Время заряда в первом случае составит 2-5 часов, во втором 1-2 часа.

Здесь указано фактическое время заряда. Ёмкость делим на ток заряда и добавляем 20% на потери. Так происходит потому, что первый этап занимает несколько минут, а третьим производители пренебрегают.

Объяснение этому факту простое. Если заряжать аккумулятор на все 100%, срок его службы сокращается.

Заканчивая же заряд вторым этапом, получаем приблизительно 85% от номинальной ёмкости и повышенный срок эксплуатации.

Важно! В процессе заряда температура аккумулятора повышается на 5-10 градусов. Сильный же нагрев батареи говорит о её неисправности и опасности дальнейшей эксплуатации.

Зарядные устройства начального уровня

Простейшее зарядное устройство для лития выглядит приблизительно так. Достаточно простой режим заряда позволил реализовать все необходимые функции в одной маленькой микросхеме. Это микросхема TP4056.

Она автоматически включает первый этап заряда при сильно разряженном аккумуляторе. В случае же напряжения на выводах больше 2,9v, автоматически включается второй этап. После доведения аккумулятора до напряжения 4,2v происходит отсечка тока заряда.

Светодиодная индикация сигнализирует о текущем состоянии (красный светодиод – заряд, зелёный – готово ).

Для удобства добавлены входные и выходные площадки для распайки, разъем micro USB для подачи входного напряжения от любого блока питания с таким разъёмом и сменный резистор, перепаяв который, можно ограничить ток зарядки.

Все остальные недорогие зарядные устройства устроены приблизительно так же. Независимо от того, насколько красив у них корпус или упаковка. Приблизительно такая же схема реализована в любом мобильном телефоне, планшете, смарт-часах и т.п. Для заряда таких устройств достаточно соблюдать простые правила:

• заряжать только штатным (оригинальным) зарядным устройством. При подключении чужой зарядки, скорее всего ничего плохого не случится, но время заряда может быть резко больше или же аккумулятор просто откажется заряжаться;
• подключать такую электронику для подзарядки не дожидаясь полного разряда. Это существенно увеличит срок службы батареи;
• не заряжать при минусовых температурах. Диапазон температуры при заряде от 0 до +45 градусов Цельсия;
• при предполагаемом длительном неиспользовании электронного устройства, аккумулятор необходимо зарядить;
• при сильном нагреве корпуса (выше 50 градусов) прекратить заряд.

Обратите внимание! То, что мы в быту называем “зарядкой” для телефона, планшета, ноутбука и т.д. , на самом деле не является зарядным устройством. Это простой блок питания.  Его задача заключается в том, чтобы подать на вход электронного устройства нужное напряжение. Зарядное устройство встроено в сам телефон, планшет и т.п.

Продвинутые зарядные устройства 

Если аккумулятор является съёмным (фонарь, электронная сигарета и т.п. ) рекомендуется  приобрести более продвинутое зарядное. Производителей много. Но все они используют одну и ту же электронику, так что функционал практически одинаковый. На фото дисплей такого зарядного. По каждому каналу оно выводит вот такую информацию.

Напряжение аккумулятора (как правило, по напряжению идёт автоматическое определение типа аккумулятора), ток заряда (можно выбрать 3-4 режима), режим заряда (можно выбрать заряд, тест и т.д.), время заряда, ёмкость аккумулятора и важный параметр – внутреннее сопротивление (на фото справа внизу 35 микроом).

Внутренне сопротивление — параметр, позволяющий за несколько секунд определить, насколько работоспособен аккумулятор. Если этот показатель выше 100, не стоит ждать стабильной работы. Такая банка сможет работать только при малых токах нагрузки и непродолжительное время.

Замер корректен только при первоначальной установке в зарядное устройство. При увеличении степени заряженности и температуры аккумулятора, показатель внутреннего сопротивления меняется в лучшую (меньшую) сторону.

Важно! Невозможно корректно измерить внутреннее сопротивление с помощью зарядных устройств, предполагающих подключение шлейфа. Кроме того, на любом зарядном не будет корректен показатель в случае, если дополнительно установлена плата защиты.

С точки зрения физики процесса, такие зарядные выполняют те же действия. Тот же первый-второй этап заряда. Но возможность выбора тока заряда, тестирования и хорошая визуализация результатов (ёмкость и внутреннее сопротивление) позволяют более комфортно и  правильно заряжать литий ионные аккумуляторы.

Заряд батарейных блоков

Если в устройстве используется не один аккумулятор, а батарейный блок, схема заряда предполагает, что каждый элемент блока будет заряжаться отдельно. В этом случае в самой батарее установлена плата контроллера, обеспечивающая такую индивидуальную зарядку каждому элементу.

Случается, что производители откровенно игнорируют такую необходимость при зарядке батарейных блоков (например, почти все изделия “power bank”).  Это существенно снижает общую ёмкость такой сборки и срок её службы.

Блоки ноутбуков

Почти все производители ноутбуков искусственно ограничивают срок службы батарей. Чаще всего используется электронный “счётчик циклов”. После достижения определённого значения, батарея блокируется. 1 цикл = 1 включение ноутбука. Если ноутбук используется по большей части  в качестве настольного ПК, рекомендуется снять батарею и устанавливать её в отсек только по мере необходимости.    

Разряд

По умолчанию максимальный разрядный ток составляет 2С. Но существует линейка Li ion с большой токоотдачей. В этом случае нагрузка может быть 10-30С.

Маркируются такие банки, как правило,  буквами “INR”, но у некоторых производителей маркировка иная. Так что, если есть планы сильно нагружать батарею, необходимо изучить “даташит”.

Если эта модель такую нагрузку не допускает, от затеи лучше отказаться.

Разряжать Li-ion можно до состояния 10-20% заряда. В таком режиме батарея прослужит 1000 и более циклов. Если же разряжать аккумулятор полностью, количество циклов существенно снижается до 400-600.

Самое плохое, что можно сделать, полностью разрядить аккумулятор и оставить его хранится в таком виде на длительное время. С большой долей вероятности после такого хранения встанет вопрос о его замене.  В заряженном состоянии литиевые аккумуляторы хранятся несколько лет. Потеря энергии за год в зависимости от температуры воздуха 10-20%.

Причины “плохой” работы аккумулятора

Не всегда уменьшение времени работы батареи связано с её деградацией. Существует ещё несколько причин, на которые нужно обратить внимание.

1.  Работа софта телефона, планшета и т.д. Необходимо проверить, не прописался ли в системе вирус или другой вредоносный софт. Включение-выключение геолокации тоже сильно влияет на время работы батареи.
2. Зарядное устройство. Используется штатное или “аналог”. В последнем случае попробовать другое зарядное устройство.
3. Соединительный шнур. Да, такая “мелочь” может привести к неполному заряду. Скрытые обрывы – это очень частое явление.
4. Неисправность внутреннего контроллера батареи. Визуально это не определить. Поможет специалист.
5. Деградация самой батареи.

Конечно, пункт 5 – это приблизительно 70% случаев. Но не забываем и об остальных 30%. Проверить большинство вариантов несложно.

Меры безопасности

Сами по себе элементы, собранные по технологиям ионов лития, достаточно безопасны. Времена, когда такой аккумулятор мог взорваться в руках при большой нагрузке, остались в прошлом. Исключение, недавние события, когда один известный производитель в маркетинговых целях продвигал систему сверхбыстрой зарядки своих телефонов. Но определённые меры безопасности соблюдать нужно.

• категорически запрещается заряжать одноразовые литиевые элементы, т.е. первичные батарейки.  Например, в форм-факторе 14500 (для обычной батарейки АА) выпускаются как аккумуляторы, так и батарейки системы Li-SOCl2. Они имеют очень похожую маркировку. Всегда следует убедится, что будет заряжаться именно аккумулятор;
• не следует пытаться разобрать литиевую батарею или прокалывать  и стравливать давление у “надувшегося” элемента (неисправен клапан давления). Возгорание маловероятно, но сильный нагрев и вытекание электролита почти наверняка;
• при заряде многофункциональными зарядными устройствами с заданием параметров вручную, запрещено подавать на li ion без защитных плат (например, внутренние банки мобильных телефонов) напряжение более 5 вольт. Высокая вероятность возгорания батареи. При подобном заряде цилиндрического элемента (в любом из них есть защитная механическая пластина) он просто выйдет из строя;
• при авиаперелётах не помешает уточнить правила провоза батарей. Сейчас обычно разрешён провоз исключительно в салоне (не в багаже) аккумуляторов внутри той или иной техники. Политику провоза сменных (запасных) батарей необходимо уточнять;
• в случае попадания электролита на кожу, необходимо промыть этот участок под проточной водой.

При расчётных режимах работы, литий ионные аккумуляторы являются надёжным и долговечным источником энергии. Используя оригинальные зарядные устройства и отдавая предпочтение режиму заряда от 10-20% остаточного заряда, можно существенно продлить их срок службы. На “сегодня” это самый массовый тип автономного питания, как в бытовой электронике, так и в промышленных системах.