Разборка заводских литий-ионных аккумуляторов формата 18650 / Habr
Всем привет! Давно меня просили сравнить заводские батареи 18650 в сравнении с поддельной батареей 18650 с «алиэкспресса».На тесте три банки из аккумуляторов ноутбуков Futjitsu-Siemens (синяя банка), Lenovo (красная банка), HP (зеленая банка). Аккумуляторные батареи с длительными сроками хранения, больше пяти лет. Поэтому ресурс у них плачевный, но некоторые батареи еще работают. Аккумуляторы подходят для питания фонариков или других гаджетов, аккумуляторы хоть и старые, но справляются со своей задачей.
Номера на банках:
— LG LGES318650, синяя банка;
— Noname NK6M4ED030541, красная банка;
— Sony US8650GRG5, зеленая банка.
Красный аккумулятор, как написали в комментариях, возможно это банка Sanyo.
Синий аккумулятор LG после разборки оказался не таким качественным, ожидал большего. Видно, что есть неплотная набивка внутренней основы батареи, что наводит на мысль о малой длине катода и анода. Ёмкость у такой батареи будет ниже заявленной.
Разбирая аккумуляторы 18650 или другие литий-ионные аккумуляторы, стоит подходить к этому процессу с повышенной аккуратностью, дабы не закоротить аккумулятор. Как видно на фото, даже аккуратная разборка привела к повреждению элемента, что привело к началу экзотермической реакции с нагревом аккумулятора. Но так как банка разобрана, то это процесс ограничился выделением неопределенного газа, возможно кислорода.
Аккумуляторы на тесте имеют схожее внутренне строение. Только синяя банка отличается дренажным клапаном и неплотной набивкой. Длина катода и анода в этой банке меньше, чем в красной и зеленой.
Аккумуляторные батареи сильно отличаются по строению дренажного клапана. Самый сложный в исполнении клапан — у зеленой банки. Самый простой — у синей банки. Такое ощущение, что при производстве синих банок для LG сэкономили.
Качественные по исполнению оказались аккумуляторные батареи Sony, Noname (красная банка, возможно Sanyo). В этих аккумуляторах сложный дренажный клапан, плотная набивка элементов батареи. По всем показателям выигрывает красная банка (возможно Sanyo) и аккумулятор Sony. Заводская банка LG выполнена некачественно, но лучше чем у подделки с «алиэкспресс». Разборку поддельного аккумулятора можно посмотреть в видео — youtu.be/r1xHjmWZimI, где плотность набивки внутреннего элемента маленькая.
Так выглядит разобранный элемент аккумулятора, на котором видно медную фольгу — анод, алюминиевую фольгу — катод. На анод нанесена углеродная матрица с внедренными ионами лития, которая образует структуру литий углерод шесть — LiC6. Катод состоит из алюминиевой фольги покрытой литерованным оксидом кобальта — LiСоO2.
Конечная таблица. Параметры измерений приблизительны. По моему мнению выиграл красный аккумулятор Noname (возможно Sanyo), но аккумулятор Sony так же показал хорошие результаты, что не сказать о банке LG.
Не разбирайте литий-ионные аккумуляторы в домашних условиях — покалечитесь или спалите окружающее пространство.
На этом все. Надеюсь, кому-то будет интересен данный материал.
Если в статье обнаружатся какие-то ошибки, дайте знать в ЛС. Всем спасибо за внимание.
habr.com
Sanyo, Panasonic, Sony, TrustFire, UltraFire, Delipow, Skyray, Goop, GTL, SpiderFire, Tomo, Hengguang, SuperFire.
Вот все то, что на картинке, здесь будет сравнительно обозреваться.Под катом много-много текста и графики, объективные данные и субъективные ощущения автора. Кому нужна только самая полезная информация, крутите вниз до выводов и сравнительной таблицы.
Методика тестирования:
— температура окружающей среды около 25 градусов
— зарядное устройство — Turnigy Accucel 6
— разряд до 1А до 3.0 В, затем заряд 1 А до 4.2 В, затем разряд 1 А до 3.0 В.
Надо сказать, что выбор режима заряда/разряда дался мне нелегко. Такие токи во многих случаях будут неоптимальными для конкретных аккумуляторов, поэтому измеренная емкость будет меньше заявленной. Но я руководствовался следующими соображениями:
Во-первых, надо обеспечить равные условия для всех участников соревнований. Подгонять оптимальные условия под каждый конкретный аккумулятор — крайне затратное по времени занятие.
Во-вторых, нельзя ориентироваться на ток, исчисляемый в долях от емкости. Если аккумулятор маркирован как 3000 мАч, а на самом деле в нем 500 мАч, то заряд в 0.7С или даже 0.3С будет для него вреден. Хотя зарядник все равно сразу уйдет на CV и снизит ток. В любом случае, кто завысил емкость в несколько раз, тот сам себе злобный Буратино.
В-третьих, тестировать аккумуляторы типоразмера 18650 в тепличных условиях малыми токами не вижу смысла, ибо на малых токах их практически никто использует.
В-четвертых, у большинства рассматриваемых аккумуляторов все равно нет паспорта с рекомендуемыми режимами заряда/разряда, поэтому выбирать режим придется мне.
И, наконец, в пятых, разрядный ток в 1А является чем-то вроде негласного стандарта (это также максимальный ток разряда для Imax B6 и его клонов), что позволяет сравнивать между собой аккумуляторы из разных обзоров.
Справедливости ради, для тех аккумуляторов, у которых есть хоть какай-то паспорт или спецификация, я провел дополнительные тесты с использованием паспортных режимов заряда/разряда. В общем зачете эти замеры не учитываются, но если характеристики аккумулятора совпадают с паспортными, ему это явно в плюс.
Дополнительно измерял ток короткого замыкания на полностью заряженном аккумуляторе (после всех остальных тестов). Это некий показатель способности аккумулятора отдавать большие токи и внутреннего сопротивления.
Tomo 3200 mAh
Стоимость: $4.21 на Aliexpress
Заявленная емкость: 3200 мАч
Измеренная емкость: 731 мАч, 774 мАч
Комментарий: очень легкие на ощупь; пришли вовсе не синие, как на картинке.
SuperFire 2600 mAh
Стоимость: $7.29 за пару на TinyDeal (нет в продаже)
Измеренная емкость: 462 мАч, 43 мАч
Комментарий:
Гавно. Пришли разряженные. Один просто бракованный. Графики заряда/разряда какие-то рваные. Ощутимо греются. Огромный разброс по весу. Выглядят дешево.
Sony 2600 mAh
Стоимость: $5.58 на Buyincoins
Заявленная емкость: 2600 мАч
Измеренная емкость: 2150 мАч
Соответствует паспорту: да
Комментарий:
Аккуратный аскетичный внешний вид. Плоский плюс.
Маркировка US18650GR. Для этой ячейки по паспорту (раз, два) Sony заявляет емкость лишь 2200 мАч (минимум 2100 мАч). Это BIC почему-то выставляет их как 2600. Соответствует паспорту, т.к. набрал 2150 и при заряде/разряде 1А/1А.
TrustFire 3000 mAh
Стоимость: $9.58 за пару на Buyincoins
Заявленная емкость: 3000 мАч
Измеренная емкость: 1313 мАч, 1690 мАч
Комментарий:
Обтянуты на троечку. Плоский минус из текстолита, утопленный на полмиллиметра. Весь из себя блестящий и «металлизированный».
Пришли с голограммой, вот такой
UltraFire 3600 mAh
Стоимость: $7.00 за пару на Aliexpress
Заявленная емкость: 3600 мАч
Измеренная емкость: 795 мАч, 705 мАч
Комментарий:
Отвратительная полиграфия, худшая во всем обзоре. Краска плывет, надписи разъезжаются. И я не думаю, что это последствия термоусадки, выглядит именно как кривая печать. Очень легкие, на ощупь как будто картонные, держать просто неприятно. Минус на печатной плате с выжженным логотипом. Я считаю это огромным минусом, т.к. уменьшать проводящую площадь контактной площадки — это преступление.
Выжженный логотип на минусе
GTL 3000 mAh
Стоимость: $7.40 за пару на DealExtreme
Заявленная емкость: 3000 мАч
Измеренная емкость: 1828 мАч, 1850 мАч
Комментарий:
Минус очень грязный. Пришли в коробке. Отделка нормальная.
SpiderFire 3000 mAh
Заявленная емкость: 3000 мАч
Измеренная емкость: 1880 мАч, 1791 мАч
Комментарий:
Пришли в коробке. На вид серые и унылые.
Приятно удивлен большим начальным зарядом. При разряде до срабатывания защиты (2.09В) выдает 2092 мАч.
Panasonic 2900 mAh
Стоимость: $7.68 на Buyincoins
Заявленная емкость: 2900 мАч
Измеренная емкость: 2464 мАч
Соответствует паспорту: да
Комментарий:
Хорошая полиграфия, достаточно ровно обтянуты. Внешний вид аля industrial. Они серые, если у меня на фотках белые, то это неправильный баланс белого.
Маркировка NCR18650. Тест на соответствие паспорту пройден. Заряд 0.5 до 4.2В, разряд 0.5 до 2.5В — 2863 мАч. Защита сработала на 2.40В.
Panasonic 3100 mAh
Стоимость: $9.89 на Buyincoins
Заявленная емкость: 3100 мАч
Измеренная емкость: 2580 мАч
Соответствует паспорту: да
Комментарий:
Внешне один в один как Panasonic 2900: хорошая полиграфия, достаточно ровно обтянуты, внешний вид аля industrial.
При первоначальном разряде сразу Low Voltage и срабатывание защиты. (м.б. плохой контакт с плюсом).
Затем вообще отказал: напряжение всегда 0, при заряде 1А — 0.10В, при заряде 2А — 0.20В. Подозреваю КЗ. Прозвонка на КЗ сработала. При попытке померять сопротивление выдал 4 Ома, затем вдруг аккумулятор заработал. Мистика какая-то.
Маркировка NCR18650A. Тест на соответствие паспорту пройден. Заряд 0.6 до 4.2В, разряд 0.5 до 2.5В — 3033 мАч. Защита сработала на 2.36В.
Sanyo 2600 mAh
Стоимость: $6.58 на Buyincoins
Заявленная емкость: 2600 мАч
Измеренная емкость: 2491 мАч
Соответствует паспорту: неоднозначно
Комментарий:
Сделан аккуратно, промышленный вид.
Маркировка отличается от ранее обозреваемых, на минусовом контакте надписей нет. Черной краской надписи:
QDSM4K6
101058
На пленке еле-еле заметная гравировка UR18650FM R1122 (R1122 — это типоразмер батареи по корейским стандартам).
Паспорта не нашел, приходится ориентироваться на UR18650F:
http://www.sanyo.com.hk/battery/en/shared/file/liionE.pdf
http://shop.battex.cz/pdf/1S1P-UR18650FM-K.pdf
Надо сказать, что первый документ рекомендует зарядку 0.5С, а второй — 0.7С. Выбрал самый безопасный вариант из двух — 0.5С, т.е. 1300 мА. Правда в документе отсечка не указана, указано только время заряда, поэтому пришлось дозаряжать, чтобы рястянуть время и соответствовать спецификации. Разряд 0.2С (500 мА) до 2.75В — 2554 мАч.
Для UR18650F Sanyo гарантирует 2500 мАч, в этом случае аккумулятор паспорту соответствует. Данных для UR18650FМ нет.
Hengguan 3500 mAh
Стоимость: $5.66 на Aliexpress
Заявленная емкость: 3500 мАч
Измеренная емкость: 30 мАч
Комментарий:
Гавно. Этот аккум сразу напряг уже тем, что при токе 100 мА напряжение сразу поднялось до 3.95В, а на второй минуте после подачи 1А зарядник сразу ушел в CV с током 0.5А — верный признак сверхнизкой емкости.
Delipow 2500 mAh
Стоимость: $6.16 за пару на Aliexpress
Заявленная емкость: 2500 мАч
Измеренная емкость: 536 мАч, 876 мАч
Комментарий:
Это оригинал. Даже коробка, в которой посылка пришла была с логотипом Delipow, нанесенным типографским способом. Выполнены аккуратно. На качестве в лучшую сторону это не отразилось. И вес экземпляров различается аж на 6% — признак крайне разлаженного или «наколеночного» производства. Не покупайте Delipow.
Palight 3000 mAh
Стоимость: $12.99 за пару на Aliexpress
Заявленная емкость: 3000 мАч
Измеренная емкость: 1076 мАч, 543 мАч
Комментарий:
Слишком большой начальный разброс напряжения: 3.94, 3.83. Внешний вид на тройку.
Skyray 3200 mAh
Стоимость: $13.99 за пару на Aliexpress
Заявленная емкость: 3200 мАч
Измеренная емкость: 1024 мАч, 1036 мАч
Комментарий:
Пришел вместе с Palight от того же продавца. Есть подозрение, что это вообще одни и те же аккумуляторы в разной термоусадке, но характеристики все же отличаются.
Внешний вид на ту же тройку, что Palight. Пленка неровная, просвечивается, полиграфия плохая.
Goop 2800 mAh
Стоимость: $6.21 на TinyDeal (нет в продаже)
Заявленная емкость: 2800 мАч
Измеренная емкость: 1757 мАч
Комментарий:
Единственный, у кого надписи наоборот. Если смотреть на надписи, чтобы они читались слева направо, контакт с большим потенциалом будет справа. Очень хорошая полиграфия, аккуратные надписи, выглядит дорого. Емкость так себе.
UltraFire 4000 mAh (по информации от KOL)
Стоимость: $6.98 за пару на Buyincoins
Заявленная емкость: 4000 мАч
Измеренная емкость: 1411 мАч, 1618 мАч
Комментарий от KOL:
Испытуемым уже почти год. Обтянуты хорошо. Плоский минус, защита, ножки подключения в батареи (подойдет для замены элементов в батареях ноутбука).
ВЫВОДЫ
Полная версия таблицы тут:
https://docs.google.com/spreadsheet/pub?key=0AlGxbq4uNyNJdENGcEFhWUk5c1N3cVh5c0hRcUJvYUE&output=html
Безусловным лидером по соотношению цена/качество оказались Sanyo 2600. Добротно сделаны, честная емкость, очень вкусная цена. При разряде с тестовыми параметрами этот аккумулятор даже уделал Panasonic 2900!
Безусловными лидерами по соотношению цена/качество оказались Sanyo 2600 и GTL 3000. Первые добротно сделаны, честная емкость, очень вкусная цена. При разряде с тестовыми параметрами этот аккумулятор даже уделал Panasonic 2900! Вторые имеют лучший показатель удельной цены и малый разброс.
Оба Panasonic’а тоже выглядят очень хорошо, и, если нужна максимальная емкость, брать нужно именно их. Интересно также то, что под нагрузкой в 1А Panasonic 3100 всего на 4.7% более емкий, чем Panasonic 2900, хотя стоит на 29% дороже. Поэтому переплачивать именно за Panasonic 3100 имеет смысл, только если пиковая емкость действительно нужна. Учтите, что эти аккумуляторы значимо превосходят Sanyo 2600 по емкости только в том случае, если их разряжать до 2.5 В. Если у Вас устройство обрубает разряд на 3.0 В, Panasonic’и большого преимущества перед Sanyo не имеют.
Китайцы вчистую проиграли, делают они по-прежнему барахло. Лишь народные TrustFire попали в зеленую зону, «взяв» низкой стоимостью. Можно и покупать при отсутствии других вариантов, но я бы все-таки доплатил пару баксов за Sanyo — они в пересчете на Вт*ч много дешевле получаются и деньги свои отрабатывают на 100%.
Хочу отметить однако GTL и SpiderFire с DX. За живые деньги я бы их покупать не стал, но за полцены с купонами, во время акций или за бонусные баллы это может быть хороший вариант. Емкость у них не ахти, зато стабильная: в отличие от других китайцев у этих разброс емкостей очень низкий, что указывает на стабильный производственный процесс. И вообще, отслеживайте цены. Я многое брал по другим ценам. Скидки имеют значение.
Palight и Skyray ни в коем случае брать нельзя. Судя по внешнему виду, это какие-то поделки-подделки с астрономической стоимостью и огромным разбросом.
UltraFire просто барахло на вид и слишком дорогие для такой емкости.
Hengguang и SuperFire также не брать ни за что — это брак в чистом виде.
Tomo и Delipow своих денег не стоят ни разу.
При выборе аккумуляторов обращайте внимание также и на другие факторы: размер (чтобы влезли куда надо), стоимость доставки (если не в РФ), ток КЗ (особенно для фонарей) и форму контактов. В таблице все есть. Не обходите вниманием и графики разряда, они много могут сказать про поведение аккумулятора под нагрузкой.
Ни Panasonic, ни Sanyo (который, стати, также входит в корпорацию Panasonic) аккумуляторов для розничного рынка не выпускают, они делают лишь ячейки, которые затем пакуют различные производители. Поэтому «настоящих» Sanyo и Panasonic нет, но аккумуляторы с настоящими ячейками их производства, очевидно, существуют.
Послесловие
К сожалению, автору не удалось получить для тестирования аккумуляторы Samsung — BIC сказал, что их нет на складе, и вернул деньги. Тем не менее, Buyincoins предлагает лучшее — все аккумуляторы с «зеленой» подсветкой в таблице куплены там.
TinyDeal — *&%$$@$#$& и &%$(@!($#, они после моей жалобы вообще убрали ВСЕ аккумуляторы 18650 из продажи (а может так совпало) и отказались возвращать деньги.
Полезные ссылки
shpokel протестировал Sanyo с DX в своем предновогоднем обзоре
Обзор Sanyo, Panasonic, Sony и Samsung с Buyincoins от kote (более свежий, спустя несколько месяцев после этого обзора)
Тест Panasonic 2.9 Ah Li-ion NCR 18650 от NASA
Тест 22 аккумуляторов 18650 (Tenergy, Solarforce, Redilast, Soshine, Panasonic, Samsung, TrustFire и другие)
Замеры аккумуляторов 18650 на Фонаревке
Тест аккумулятора Panasonic 18650B 3400 мАч на Фонаревке
Обзор Li-Ion 18650 KeepPower 2900 mAh (Samsung ICR18650-28A) на Фонаревке
Ветка на Фонаревке с реальными емкостями 18650 и Li-ion аккумуляторов
UPDATE:
Как правильно заметил arturito, в изначальной таблице содержалась ошибка в стоимости аккумуляторов GTL. После перерасчета они стали самыми дешевыми за Вт*ч и с очень хорошим коэффициентом вариации. Брать стоит.
UPDATE 2:
Выяснилось, что мои GTL не имеют защиты, хотя всем своим внешним видом показывают, что она есть, чем вводят в заблуждние. Без защиты они должны быть значительно меньше, примерно как Sony, а на самом деле размер схож с аккумуляторами, имеющими защиту. GTL с защитой стоят по $4.1, однако все равно получаются одним из лучших вариантов даже с такой ценой. Таблица обновлена.
mysku.ru
Какие выбрать аккумуляторы 18650 для шуруповерта?
Штатные никель-кадмиевые элементы, установленные в аккумуляторных банках для ручного инструмента, обладают пониженным ресурсом. Применение высокотоковых аккумуляторов 18650 для шуруповерта позволяет увеличить время автономной работы инструмента. Стабильные характеристики батарей позволяют поддерживать высокий крутящий момент до полного снижения заряда.
Высокотоковые аккумуляторы 18650.
Старые аккумуляторы 18650 в качестве ячеек для батареи дрели, шуруповерта
Для привода электродвигателя шуруповерта требуется использовать 3 элемента стандарта 18650, которые объединяются в последовательную цепь. Для одновременной зарядки элементов применяется плата выравнивания емкости, которая не обеспечивает заявленного срока эксплуатации аккумуляторов. Для повышения долговечности рекомендуется использовать готовое 3-канальное зарядное устройство, которое поставляется под обозначением Imax B3.
В аккумуляторных банках для шуруповртов применяется регулятор разрядки, от которого допускается отказаться. Контроль осуществляется визуально при помощи светодиода, расположенного на боковой части корпуса инструмента.
Поскольку элементы серии 18650 имеют уменьшенные габариты, то в штатный корпус аккумулятора поместится и блок зарядки. На кожухе необходимо предусмотреть штекер для подсоединения кабеля от сети переменного тока.
Алгоритм изготовления самодельной аккумуляторной банки для шуруповерта на основе литий-ионных элементов серии 18650:
При изготовлении самодельной аккумуляторной банки необходимо разобрать заводскую.
- Разобрать заводскую батарею, установить в нижней части блок питания и припаять выводы к разъему, который устанавливается в окне на боковой части корпуса. Рекомендуется установить плавкую вставку ножевого типа, рассчитанную на ток до 10 А, элемент размещается в цепи питания 18650.
- Вывести контрольные диоды платы зарядки в отдельные отверстия. Конструкцией предусмотрены лампы красного и зеленого цветов. При включении зеленой индикации зарядка батареи прекращается.
- Доработать зарядную плату путем замены сопротивлений, отвечающих за силу тока в цепи зарядки, на элементы с увеличенным номиналом. Поскольку микросхемы блока при работе нагреваются, то рекомендуется предусмотреть установку алюминиевого или медного радиатора. Применение теплоотвода повышает надежность работы устройства в условиях увеличенных температур и замкнутого корпуса аккумуляторной банки.
- Установить элементы 18650 в крышку, соединительные контакты остаются без изменений. Аккумуляторы напрямую подсоединяются к рабочим контактным пластинам банки и припаиваются кабелями к выходам блока зарядки. Для соединения используется медный многожильный провод, обеспечивающий безопасную эксплуатацию устройства.
- Протестировать зарядку аккумуляторов и работу шуроповерта.
Допускается собирать аккумуляторную банку из элементов, оснащенных выводами под припаивание соединительных проводов. Элементы привариваются в заводских условиях, конструкция позволяет собрать банку с повышенной емкостью. Для соединения элементов используется медный кабель или перемычка с сечением не менее 1,5 мм².
18650 аккумуляторы — какие лучше
Элементы питания стандарта 18650 производит много предприятий, расположенных на территории Юго-Восточной Азии. При выборе изделий следует обращать внимание на химический состав элемента, на наличие или отсутствие встроенного электронного защитного блока. Дополнительно анализируются вольт-амперные характеристики аккумулятора, которые обеспечат заявленную производительность работы инструмента.
Защищенные и незащищенные литий-ионные аккумуляторы
Батареи с защитой имеют в обозначении приставку Protected. На отрицательном полюсе располагается металлический щиток, под которым устанавливается плата круглой конфигурации с микропроцессором. Защитный блок подключен к положительному выводу отдельным плоским шлейфом с изолятором, который проходит вдоль корпуса аккумулятора. Узел обеспечивает защиту от короткого замыкания и предотвращает подачу тока с повышенной силой при зарядке. Предусмотрена защита от чрезмерной разрядки, при падении напряжения цепь размыкается.
Некоторые производители аккумуляторов используют для обозначения защиты словосочетание Short circuit, указывающее на предохранитель от короткого замыкания. Но изготовители не всегда наносят на корпус маркировку, указывающую на установку защиты. Перед началом эксплуатации подобных изделий рекомендуется прочитать отзывы владельцев или запросить дополнительную информацию у поставщика изделий.
Для снижения стоимости изделия практикуется отказ от установки контроллера, батареи имеют на корпусе отметку Unprotected. Поскольку из цепи исключен защитный блок, то рекомендуется устанавливать элементы питания в устройства с пониженным энергопотреблением. Пользователь самостоятельно контролирует уровень зарядки аккумуляторов, для восстановления емкости используется зарядный блок с микропроцессорным управлением.
Механическая защита литий-ионных аккумуляторов
Для предотвращения взрыва батарей Li-Ion типа используется 2 метода дополнительной защиты:
- Механический тумблер, который разрывает цепь питания при повышении температуры корпуса батареи. Устройство предотвращает дальнейший нагрев элемента, приводящий к деформации корпуса, разрыву оболочки и возгоранию.
- Предохранительный клапан, использующийся для стравливания излишков газа, образующегося при работе аккумулятора. Вместе с газообразными продуктами выбрасывается и часть жидкого электролита, разрушающего контактные площадки и электронные компоненты оборудования. Батарею со сработавшим предохранительным клапаном рекомендуется заменить.
Емкость литий-ионных аккумуляторов
Для обозначения емкости батарей используется единица измерения А*ч (ампер в час) или мА*ч (миллиампер в час), цифровое значение наносится на этикетку на корпусе аккумулятора. Параметр определяет продолжительность работы элемента питания при нормативной нагрузке до снижения емкости до нулевого значения. Батареи отличаются сниженным проявлением «эффекта памяти», который заключается в обратимом падении емкости (наблюдается при восстановлении заряда частично севшего аккумулятора).
Стандартные устройства Li-Ion не допускают глубокого разряда, который необратимо разрушает материал анода и катода. На долговечность работы влияют режимы зарядки, при повышенном напряжении в цепи питания происходит деградация батарей с одновременным падением емкости. Превышение напряжения на 4% приводит к снижению емкости на 50%, причем при последующей зарядке с нарушением параметров емкость снова снизится в 2 раза.
Токоотдача литий-ионных аккумуляторов
Токоотдача является дополнительным параметром, характеризующим батарею, значение наносится на корпус элемента питания, измеряется в А (амперах) или мА (миллиампер). Аккумуляторы с повышенным параметром называются высокотоковыми (маркировка High drain) и отличаются сниженной емкостью. При выборе элемента питания необходимо учитывать характеристики электрического привода, повышенная нагрузка на АКБ приводит к перегреву конструкции и преждевременному выходу узла из строя.
Как узнать, какие аккумуляторы 18650 по техническим характеристикам лучше
Для определения оптимального аккумулятора серии 18650 используется расчет параметров в соответствии с законом Ома. Для определения параметров требуется знать рабочее напряжение U и сопротивление прибора R, которое измеряется тестовым прибором, переключенным в режим омметра.
Отношение U и R позволяет определить силу тока в цепи питания, на основе анализа значения производится подбор батареи, которая будет работать без перегрузки. При выборе дополнительно учитываются емкость и габариты аккумулятора, который размещается в корпусе инструмента.
Виды литий-ионных батарей
Промышленность выпускает несколько разновидностей аккумуляторов серии 18650:
- Литий-кобальтовый элемент, предназначенный для эксплуатации в устройствах с пониженным потреблением энергии.
- Литий-марганцевый узел, отличающийся повышенной мощностью и улучшенной стабильностью.
- Литий-никель-марганец-кобальт-оксидный аккумулятор, имеющий повышенную мощность и энергоемкость. Для дополнительного улучшения характеристик используется легирование анода кремнием, но материал негативно влияет на долговечность аккумулятора. Устройства используются для привода электрических двигателей в инструментах или транспортных средствах.
- Литий-железо-фосфатная батарея, устойчивая к переразряду и приспособленная к установке вместо сернокислотных аккумуляторов в тяговых приводах.
- Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидный элемент, обладающий повышенной мощностью и расширенным сроком эксплуатации (по сравнению с изделиями литий-кобальтового типа). Устройство лучше для шуруповерта не использовать, поскольку аккумулятор сохранил основные недостатки литий-кобальтовых батарей.
- Литий-титановый узел, оснащенный анодом из кристаллов титаната лития. Катод выполняется из графита, напряжение на клеммах составляет 2,4 В. Устройство поддерживает режимы ускоренной зарядки, допускает эксплуатацию при низких температурах. Падение емкости при охлаждении до -30°С не превышает 20%. Изделие не подвержено тепловым пробоям, но низкая энергоемкость и повышенная стоимость сдерживают распространение литий-титановых элементов.
Старение, хранение и диапазон рабочих температур
При хранении батарей литий-ионного типа происходит естественное ухудшение рабочих параметров, связанное с изменением состава анода и катода. Производители закладывают снижение емкости 10% за каждый год нахождения элемента на складе (при соблюдении условий хранения). Если АКБ находится в неподобающих условиях, то процессы деградации ускоряются. На корпус элемента наносится дата изготовления и срок годности, после которого производитель не гарантирует работоспособности аккумулятора.
Запрещается хранение изделий в условиях повышенных или пониженных температур, размещение упаковки под прямыми солнечными лучами или рядом с нагревательными приборами. При снижении температуры корпуса ниже 0°С литий-ионный аккумулятор теряет до 50% стартовой емкости. Рекомендуется хранить частично заряженные батареи (на 30-50%) с периодической подзарядкой. При складировании разряженных элементов ускоряются процессы разрушения катода и анода, последующее восстановление батареи невозможно.
Литий-кобальтовые
Устройство отличается повышенной емкостью, но не допускает режимов ускоренной зарядки (из-за интенсивного выделения газов). Катод слоистого типа изготовлен из сплава лития и оксида кобальта, для анода применен спрессованный графит. Нормальное напряжение составляет 3,6 В, использование 4 последовательно соединенных элементов для замены кислотных батарей не рекомендуется, поскольку изделия не предназначены для применения в оборудовании с повышенным потреблением энергии.
Повышение нагрузки вызывает перегрев и разрушение корпуса с вытеканием электролита в полость прибора. Изделия рассчитаны на разрядку и зарядку током, не превышающим номинальной емкости. Аккумулятор не рекомендуется заряжать до напряжения выше допустимого параметра (4,2 В). Также изделия отличаются пониженным ресурсом и сниженной термической стабильностью (температура теплового пробоя не превышает 150°С). При полной зарядке вероятность пробоя возрастает.
Для восстановления рабочих параметров рекомендуется использовать зарядные блоки с микропроцессорным управлением, позволяющим регулировать параметры зарядки. Дополнительным недостатком батареи является низкая экологичность производства, отработавшие элементы подлежат утилизации. Изделия используются в сотовых телефонах, батареях планшетов или ноутбуков, ресурс изделия составляет до 1000 циклов разрядки и зарядки (зависит от условий эксплуатации).
Литий-марганцевые элементы
Элементы построены на базе катода из композиции лития и марганца, отличаются повышенной термической устойчивостью. Анод выполнен из графита с дополнительными присадками. Батареи имеют повышенный срок службы, приспособлены к эксплуатации в цепях с пониженным сопротивлением. Напряжение на выходах составляет 3,7 В, банка из 3 последовательно соединенных элементов заменяет свинцово-кислотный источник питания.
Изделия допускают длительный ток разрядки до 30 А (пиковые кратковременные значения достигают 50 А). Для обеспечения повышенного ресурса не допускается нагрев корпуса батареи выше 80°С. Емкость батареи на основе литий-марганцевой композиции на 30% ниже, чем у аналогичного по размерам никель-кобальтового аккумулятора. Существуют изделия одного типоразмера, различающиеся емкостью и предназначенные для установки в различное оборудование.
Литий-марганцевые аккумуляторы 18650.
Скорость восстановления емкости зависит от силы тока, при превышении параметра начинается выделение газов, способных разорвать кожух батареи. Конструкция аккумулятора допускает глубокую разрядку (до 2,5 В). Но при постоянном разряде или длительном хранении в таком состоянии начинается деградация активных веществ и электролита, приводящая к необратимому повреждению батарейки.
Существует комбинированный элемент литий-никель-марганец-кобальтового типа, обеспечивающий повышение энергоемкости при одновременном росте срока эксплуатации. Изделия используются для привода автомобилей (в гибридных силовых установках). За счет комбинированной схемы удалось снизить вероятность теплового пробоя (температура составляет более 250°С) и уменьшить пожароопасность батареи.
Литий-железо-фосфатные аккумуляторы
Батарея отличается применением для изготовления катода вещества, состоящего из лития, железа и фосфата. Материал был разработан в 1996 г. в ходе поисковых работ как альтернатива соединению лития и кобальта. Вещество отличается пониженной стоимостью при повышенной термической устойчивости (что позволило отказаться от контроллера зарядки). Технология изготовления и сам материал не наносят вреда экологии, но при этом АКБ литий-железо-фосфатного типа обладают пониженной емкостью.
Литий-железо-фосфатные аккумуляторы были разработаны 1996 году.
Изделия отличаются повышенным ресурсом, обеспечивая при разрядке стабильное напряжение (около 3,2 В). Падение параметров начинается только при снижении емкости до нулевой отметки. Стабильность параметров позволяет упростить конструкцию регулятора напряжения, что положительно сказывается на стоимости и весе оборудования. Последовательное соединение 4 элементов в общую банку дает напряжение на выходе 12,8 Вольт, что позволяет использовать элементы вместо традиционных свинцово-кислотных аккумуляторов.
Дополнительным преимуществом батареек на основе литий-железо-фосфатной композиции является повышенное значение тока при пиковой нагрузке. Материал катода обеспечивает снижение саморазряда в широком диапазоне температур (-30…+55°С). Общие технические характеристики предопределили широкое распространение батареек для привода силовых механизмов (например, электродвигателей автомобилей или бытового оборудования). Недостатком изделий является падение напряжения и емкости при росте тока в цепи нагрузки (эффект Пойкерта).
3batareiki.ru