Выбор зарядки для литий ионных аккумуляторов 18650

Перейти на AliExpress.com

Литий-ионные батареи имеют небольшой вес, не склонны к саморазрядке и эффекту памяти, который снижает функциональность накопителя по мере использования. Аккумуляторы 18650, которые относятся к литиевому типу, универсальны и могут устанавливаться в гаджеты, пауэрбанки, фонарики и другие приборы.

Зарядка 18650 требует строгого соблюдения параметров режима и защиты батареи от скачков напряжения и тока короткого замыкания.

Немного о литий-ионных батареях

Li-ion аккумуляторные батареи (АКБ) отличаются рядом преимуществ по сравнению с Ni-Cd и Ni-Mh накопителями.

К ним относятся следующие аспекты:

высокая плотность выдаваемого тока и накапливаемой энергии, длительное сохранение заряда;
отсутствие эффекта снижения емкости при регулярной неполной зарядке;
саморазряд не более 4-8% в месяц при хранении без подзарядки, старение не более чем на 15-20% в год;
отсутствие необходимости в полном разряде для тренировки энергоемкости накопителя;
небольшой вес, вариативность формы и габаритов устройства;
диапазон рабочих температур – от -20°С до +50°С (низкие температуры препятствуют подзарядке);
длительный срок службы (до 10 лет работы и более 1000 циклов разряда).

Недостатками литиевых батарей являются:

зависимость срока эксплуатации от длительности использования и хранения, а не количества циклов разряда;
риск выхода из строя при перезаряде (поступлении тока по завершении зарядки);
низкая устойчивость к глубокому разряду;
высокая стоимость;
взрывоопасность при механических повреждениях и избытке тока, если они приводят к нагреву электролита и нарушению герметичности корпуса.

Название аккумулятора 18650 обусловлено его формой и габаритами. Ширина батареи составляет 18 мм, а длина – 65 мм. Последняя цифра в маркировке означает цилиндрическую форму АКБ. Схема накопителя снабжена контроллером, который предотвращает перегревание в процессе подзарядки.

Корпус аккумулятора может маркироваться и более подробно: например, INR18650-20R. Первая буква отличает все АКБ литиевого типа, вторая уточняет вид материала катода (C – кобальт, N – марганец, F – феррофосфат).

Буква «R» расшифровывается как rechargeable («перезаряжаемый источник»). Следующие 5 цифр отражают габариты и фактор формы батареи, а последняя – емкость АКБ в А/ч.

Аккумуляторы 18650 с платой защиты могут маркироваться как 18700 или 18670. Контроллер защитной платы позволяет предупредить превышение номинального вольтажа батареи (4,2 В) и его снижение более чем до 2,5 В.

Аккумулятор 18650: характеристики и типы, способы зарядки, область применения и ремонт

Кстати, почитайте эту статью тоже: Как удалить Daily Summary на Андроид

Как заряжать АКБ 18650

При зарядке АКБ 18650 необходимо соблюдать следующие правила:

Начинать восстановление нужно при напряжении 0,05 В, постепенно повышая его до 4,2 В.
Диапазон допустимого тока заряда – 25-50% от емкости (например, для АКБ на 2000 мА/ч он варьируется от 0,5 до 1 А).
Оптимальный показатель составляет 25-30% емкости, максимальный ампераж используется только при срочной подзарядке.
Допустимое время зарядки при полном разряде аккумулятора – 3 часа.
Для точного выбора длительности восстановления нужно измерить его вольтаж мультиметром или подключить к интеллектуальному зарядному устройству (ЗУ).

Литиевые АКБ рекомендуется заряжать в несколько этапов или импульсными токами.

Оптимальный режим состоит из двух этапов:

CC (constant current). На нем нужно обеспечить постоянный ампераж, который находится в пределах 20-50% емкости аккумулятора. При ускоренном заряде может использоваться и большее значение тока, но часто применять такой режим не рекомендуется. Зарядное устройство должно быть оборудовано функцией плавного подъема вольтажа. На первом этапе зарядник работает как стабилизатор силы тока.
CV (constant voltage). При подъеме напряжения до 4,2 В можно переходить ко второму этапу подзарядки, на котором поддерживается вольтаж 4,15-4,25 В. К концу первого этапа АКБ восстанавливается на 70-80%. По мере накопления заряда до 90-95% ампераж будет плавно снижаться. Как только его значение достигнет 1-5% емкости, батарею можно отключать от ЗУ.

Некоторые модели «зарядок» оборудованы режимом восстановления АКБ при глубоком разряде (менее 2,5 В). На нем батарея заряжается низким током (не более 5-10% емкости) до тех пор, пока ее вольтаж не достигнет 2,8 В. После этого ЗУ переходит в режим постоянного тока.

Какое устройство следует использовать

Для подзарядки АКБ 18650 нужно использовать устройства с номинальным напряжением 4,2 В. Если литий-ионный накопитель планируется подключать к универсальному ЗУ, то оно должно быть оборудовано контроллером параметров и индикаторами окончания процесса.

Кстати, почитайте эту статью тоже: Большие батарейки и аккумуляторы тип dНаиболее дешевые модели имеют 1-2 гнезда для батарей, максимальный ампераж до 1 А и номинальный вольтаж 4,2 В. Лучший вариант ЗУ для литиевых накопителей – интеллектуальное устройство, оборудованное измерителем напряжения на клеммах, функцией восстановления после глубокого разряда и защитой от превышения номинального вольтажа.

Как сделать зарядку для литий-ионных аккумуляторов самостоятельно

Простое ЗУ для аккумулятора 18650 несложно изготовить самостоятельно.

При наличии старого «зарядника» для мобильных телефонов Nokia или Samsung можно воспользоваться следующим способом:

Аккумуляторные батарейки Li Ion 18650

освободить провода, ведущие к блоку питания, от термопластичной оболочки;
разъединить красный кабель («плюс») и черный («минус»), совместить с соответствующими контактами на корпусе батареи (плюсовой контакт накопителя является слегка выпуклым, а отрицательный – плоским);
подключить устройство к компьютеру или сети 220 В в зависимости от типа соединения.

Для восстановления работоспособности аккумулятора нужно подключить АКБ к проводам на 1 час. Во время зарядки необходимо наблюдать за состоянием накопителя. Восстановление на неподходящем приборе рекомендуется использовать только в экстренных случаях.

Для создания более сложного устройства потребуются следующие элементы:

пластиковый бокс, соответствующий габаритам АКБ и имеющий выводы «плюс» и «минус»;
USB-разъем;
зарядная плата;
паяльник;
канифоль и припой.

Зарядную плату можно приобрести в магазине радиотехнических элементов или на «Алиэкспресс», а бокс – снять со старой игрушки или небольшого бытового прибора.

Сборка ЗУ производится в следующей последовательности:

Подготовить детали, разогреть паяльник и залудить провода.
Припаять зарядную плату к боксу с соблюдением полярности. Точки припаивания контактов обозначены на поверхности элемента. В процессе нужно следить, чтобы проводки с противоположной полярностью не замкнулись между собой.
Прикрепить плату на наружную поверхность бокса, чтобы избежать отрыва контактов.
Подсоединить провод с USB-разъемом к боксу.
Подключить к внутренним выводам ЗУ мультиметр, соблюдая полярность. Измерить ток и напряжение на клеммах.
Вставить аккумулятор, разряженный не более чем до 3 В, проверить функциональность собранного устройства.

Кстати, почитайте эту статью тоже: Аккумуляторные батареи: виды и применение, какой лучше выбрать для автомобиляДля контроля процесса плата оснащена цветовыми индикаторами: красная лампочка свидетельствует о неполном заряде, зеленая – об окончании восстановления.

Полезные рекомендации при эксплуатации аккумуляторов 18650

Чтобы сохранить емкость АКБ и продлить срок их эксплуатации, нужно следовать нескольким советам:

правильно выбирать режим работы ЗУ, при отсутствии контроллера регулировать параметры автоматически;
избегать глубокого разряда, подключать аккумулятор при снижении заряда до 70-80%;
при расчете длительности восстановления учитывать не только количество ампер-часов, но и разницу вольтажа при зарядке в заводских и домашних условиях, которая влияет на ваттную емкость;
не пытаться увеличить емкость АКБ циклами разряд-заряд;
не допускать перегрева накопителя, не оставлять его под прямыми солнечными лучами;
эксплуатировать батарею при температуре +10…+25°С, для использования при низких температурах утеплить корпус;
не допускать ударов по телу АКБ, воздействия сильного трения и вибрации, при транспортировке укладывать аккумуляторы на толстую мягкую подложку;
хранить литий-ионные накопители с 50-60% заряда и при температуре около 0°С.

При покупке аккумулятора нужно обращать внимание на дату выпуска. Батареи, произведенные более 3 лет назад, считаются просроченными и малофункциональными.

Немного о литий-ионных батареях

Особенности АКБ типа 18650:

Длительный срок службы. Источник питания способен выдерживать до 600 циклов разряда и заряда. Литиевые батареи обладают увеличенным сроком эксплуатации, они могут длительно сохранять емкость.
Компактные размеры. Высота элемента составляет 65 мм, диаметр – 18 мм. Эти числа легли в основу названия аккумулятора. При небольших размерах батарея имеет широкие возможности.
Наличие контроллера. Большая часть аккумуляторов старого образца отличается высокой взрывоопасностью. В корпусе батареи протекают химические реакции, скорость которых при перегреве многократно увеличивается. Возникало и механическое замыкание нескольких содержащих электролит емкостей, приводившее к возгоранию. Контроллер, встраиваемый в современные источники питания, препятствует сильному перегреву и взрыву. Это же устройство защищает АКБ от перезаряда.
Невозможность длительного хранения. Долго находившиеся в нерабочем состоянии батарейки быстро утрачивают емкость. Заряжать li-ion аккумулятор нужно регулярно. При этом соблюдают ряд правил, препятствующих выходу изделия из строя. Нужно правильно рассчитывать ток заряда и ограничивать напряжение. Нарушение правил приводит к снижению срока службы.

Как заряжать АКБ 18650

Многие зарядные устройства (ЗУ) универсальны, однако при зарядке литий-ионных аккумуляторов нужно соблюдать такие правила:

0,5-1 А – оптимальный ток заряда для 18650-х аккумуляторных батарей.

На раннем этапе необходимо подавать не более 0,05 В. Заканчивают процедуру, повышая параметр до 4,2 В. Это значение является допустимым безопасным уровнем для батарей 18650.
Ток заряда должен составлять 0,5-1 А. При большем значении заряд будет набираться быстрее. Однако подавать силу тока в 1 А сразу не рекомендуется. Показатель должен повышаться плавно.
Ускоренные способы зарядки нужно применять только в экстренных случаях. Время процедуры не должно превышать 3 часов. Перезаряд приводит к повреждению компонентов АКБ, вызывая перегрев.
Рекомендуется использовать устройства, автоматически контролирующие ход зарядки. Они самостоятельно отключаются после набора батареей требуемой мощности. Дешевые и самодельные приборы не оснащаются контроллерами, поэтому пользователю придется самостоятельно отслеживать ход процедуры.

Какое устройство следует использовать

Разные модели зарядных устройств отличаются техническими характеристиками, набором функций и некоторыми другими параметрами:

Liitokala Lii-500 – универсальная зарядка, которая сама подбирает токи для зарядки аккумуляторов.

Простые. Такие приборы подают ток силой 1 А. Они имеют единственное гнездо для установки АКБ 18650.
Усовершенствованные. Прибор снабжен 2 гнездами для батареек. Максимальный уровень напряжения составляет 4,2 В. Такое зарядное средство отличается более высокой стоимостью. К дополнительным функциям относится индикация заряда. Прибор самостоятельно ограничивает время процедуры, предотвращая перезаряд.
Универсальные. Используются для зарядки источников питания типа 18650 и 26650. Модели такого типа используются для восстановления работоспособности литий-ионных и никель-кадмиевых элементов. Лучшие устройства оснащены системой безопасности, избавляющей от регулярного измерения напряжения и силы тока.
Самодельные. Если готовый прибор найти невозможно, зарядное устройство можно собрать в домашних условиях. Компоненты соединяют согласно схемам.

Качество ЗУ во многом зависит от стоимости. Дешевые приборы не имеют компонентов, позволяющих отказаться от постоянного контроля. Использование неправильно собранного самодельного устройства может привести к выходу батареи из строя или травмированию человека.

Как сделать зарядку для литий-ионных аккумуляторов самостоятельно

Наиболее простым вариантом считается использование зарядного устройства от мобильного телефона. Приборы выдают напряжение, подходящее для восстановления мощности аккумуляторов 18650. Способ используется только в экстренных случаях. Частое его применение приводит к снижению емкости АКБ.

Самодельная зарядка для литий-ионного 18650-го аккумулятора, сделанная из старого зарядного устройства от телефона.

Чтобы зарядить батарейку, выполняют такие действия:

Штекер зарядного устройства срезают. Провода освобождают от изоляции и делят на положительный и отрицательный полюса. Плюсовой кабель чаще всего имеет оплетку красного цвета, минусовой – черного.
Очищенные провода прикрепляют к полюсам батареи пластилином. USB-кабель подсоединяют к разъему компьютера или специального адаптера.
Источник питания заряжают, периодически отслеживая процесс. Заряжать батарейку рекомендуется не более часа. Этого времени достаточно для полного восстановления емкости.

Для сборки усовершенствованной зарядки используют сложные схемы. Перед началом работы подготавливают паяльник, припой, флюс и клей. Отдельно приобретают плату, необходимую для нормального функционирования самодельного ЗУ.

Сборку осуществляют так:

Плату устанавливают в подготовленный заранее пластиковый бокс. Конструкцию снабжают плюсовым и минусовым проводами. Бокс используется для размещения батареи во время зарядки. Сделать емкость можно из старого ЗУ, непригодного к эксплуатации бытового прибора или игрушки. Размеры должны соответствовать параметрам аккумулятора.
Плату припаивают, учитывая маркировку. Обозначения позволяют без труда разместить провода. Плата снабжена разноцветными индикаторами, отражающими ход зарядки. Микросхему приклеивают к боксу в удобном месте. После этого, соблюдая полярность, подключают провода. Перед фиксацией их очищают от изоляции и обрабатывают канифолью. На плату наносят небольшое количество жидкого припоя.

При изготовлении устройства нельзя допускать короткого замыкания. Приведенная выше схема позволяет собрать простое, но надежное ЗУ за несколько часов. С помощью USB-кабеля его подсоединяют к электросети или компьютеру. Батарею устанавливают в получившееся гнездо. После включения зеленого индикатора прибор отключают.

Полезные рекомендации при эксплуатации аккумуляторов 18650

Литий-ионные батареи чувствительны к глубокому разряду. Не рекомендуется часто проводить тренировки, направленные на восстановление емкости. Продлить срок службы аккумулятора помогает правильная зарядка. Уровень мощности не должен превышать 90%. При доведении этого параметра до 100% источник питания может быстро утратить емкость.

Не стоит допускать критического разряда. Восстановление первоначальных параметров сопровождается некоторыми сложностями. Иногда глубоко разряженные элементы становятся непригодными к применению. При покупке изделий нужно обращать внимание на дату производства.

Просроченными считаются батареи, выпущенные более 3 лет назад. При питании портативной техники нужно учитывать, что аккумулятор не должен испытывать чрезмерных нагрузок. Заряжать аккумулятор нужно, принимая во внимание рекомендованные показатели силы тока и напряжения.

У аккумуляторных батарей этого типоразмера несколько важных показателей:

емкость (mAh – мА/ч)
ток разряда (А)
ток заряда (А)
максимальное количество циклов разряда

В этой статье я расскажу вам о последнем параметре, и как эти сведения могут помочь вам продлить срок службы ваших батарей.

Шаг 1: Циклы полного разряда

Что такое цикл?

Когда аккумулятор заряжается, а после этого разряжается, это считается одним циклом.

При зарядке литий-ионных 18650 аккумуляторов напряжение поднимается до максимума 4,2 В, потом падает до диапазона между 2 и 3 В, в зависимости от указанного в техническом описании конкретной ячейки предельного напряжения заряда.
Не допускайте меньше 3 В, чтобы сохранить аккумулятору ресурс службы. Это происходит при любом процессе, который требует питания от аккумулятора. На эти процессы требуется ток, который обеспечивает аккумулятор, поэтому он разряжается. Для разряда также можно использовать тестовое оборудование.
Для заряда литий-ионных аккумуляторных батарей 18650 типоразмера используйте специальное зарядное устройство.
Как высчитывают количество циклов? Максимальное количество циклов полного разряда определяется разницей между емкостью при первом заряде (номинальной) и текущим уровнем заряда. Например, первоначально ваш телефон был заряжался до 3000 мА/ч, а сейчас заряжается до 2900 мА/ч, то есть до 96% от номинальной емкости.
Когда этот показатель опустится до 80%, говорят, что батарея «умерла» (даже если на деле она переживёт еще пару тысяч циклов).

У аккумуляторной батареи 3000 мА/ч условная «смерть» наступает при 80% от номинальной емкости.
80% от 3000 – 2400, поэтому, когда емкость аккумулятора упадет до этого значения, она будет считаться «мертвой».
Количество циклов полного разряда у аккумуляторных батарей типоразмера 18650
Обычно современные аккумуляторы этого типоразмера имеют количество циклов от 300 до 500. Это число может снизиться до 200 от перезаряда или глубокого разряда. Если же уровень заряда упадет ниже минимальной границы (А), число циклов может упасть вплоть до 50.
При оптимальных условиях эксплуатации, число циклов вашего аккумулятора может превысить 500.
Некоторые умудряются увеличить это число аж до 1000.

Шаг 2: Оптимизируйте температуру

18650 рекомендуют эксплуатировать при температуре 20-25°С.

Отклонение от этих цифр влечет падение способности держать заряд. Отклонение на 10°С уменьшает емкость на 20, а то и 30 мА/ч.

Экстремальные температуры (ниже 0° и выше 70°С) ведут к быстрой деградации. Эксплуатация аккумуляторной батареи при температуре, выходящей за обозначенные границы, быстро испортит батарею.

Никогда не заряжайте батареи при температуре ниже 0, это очень быстро разрушит структуру аккумулятора.

Если во время использования батареи вы заметили, что она нагрелась, дайте ей отдохнуть. При нормальной эксплуатации батарея не нагреется очень сильно, и ее температура никогда не повысится до 60°С. Если она быстро нагревается, значит вы ее слишком нагружаете.

Шаг 3: Не перезаряжайте аккумулятор (свыше 4,2В) и не давайте ему уйти в глубокий разряд (ниже 4,0В)

Если вы больше заботитесь о сохранении числа циклов, а не о емкости, то вы можете не заряжать батарею до конца.

Вместо этого вы можете заряжать ее методом частичной зарядки – когда вы заряжаете ее, к примеру, до 3,8 В вместо положенных 4,2 В.

Вы заметите, что емкость снизилась, но если снизить и нагрузку, то число циклов вашей батареи возрастет. Перезаряд увеличит емкость батареи, но это опасно, и сократит жизнь вашего аккумулятора.

Шаг 4: Уменьшите зарядный ток (Амперы)

Многие зарядные устройства снижают зарядный ток. «Быстрая зарядка» проходит при токе 1 А, или выше. Хотя так батарея заряжается быстрее, она прослужит вам значительно меньше. На графике видно, как зарядный ток влияет на число циклов полного разряда.

Шаг 5: Уменьшите разрядный ток (Амперы)

При разрядке телефона, как уже говорилось выше, вы можете установить предельное напряжение. Но вы также можете установить ампераж тока разряда. Чем выше ампераж, тем меньше в итоге емкость.

Разряд большого тока также уменьшит число циклов разряда. Разряжайте аккумулятор на малом токе, когда это возможность. Все крупные компании-производители электроники обычно испытывают тесты разряда при токе всего лишь 0,5-0,8 А.

Шаг 6: Увеличьте предельное напряжение

Логичным продолжением метода частичной зарядки является частичная разрядка. Цикл частичного разряда, в отличии от цикла полного разряда, малоизвестен. Его преимущество состоит в том, что за счет снижения нагрузки на аккумулятор, увеличивается число циклов зарядки.

Вместо разряда до 2,8 В (или значения, указанного в техническом описании вашей батареи) вы можете разряжать аккумулятор до 3,2 В.

Шаг 7: Немного о химическом составе аккумуляторов

Аккумуляторы работают по-разному в зависимости от химического состава. При оптимальных условиях эксплуатации многие банки 18650 типоразмера могут достичь числа циклов 1000 и даже выше.

Литий-ионные аккумуляторные батареи 18650 типа с наибольшим числом циклов разряда имеют формулу LiFePO4 (литий-железо-фосфатные аккумуляторы).

Используемые источники: