РазноеЛитий полимерные аккумуляторы как правильно заряжать – Как правильно заряжать литий─полимерный аккумулятор?

Литий полимерные аккумуляторы как правильно заряжать – Как правильно заряжать литий─полимерный аккумулятор?

Содержание

Литий-полимерные аккумуляторы: характеристики и преимущества

Литий-полимерные аккумуляторы появились на рынке не так давно, но уже служат источником питания для многих гаджетов. Эти АКБ применяют в смартфонах, планшетах, ноутбуках, детских игрушках и прочей технике.

Аккумуляторы постепенно совершенствуются, исправляются старые ошибки и недоработки. Но всё-таки литий-полимерные аккумуляторы выходят из строя, а иногда могут взрываться. Ниже будет рассмотрено, как избежать преждевременных поломок, где купить, а также особенности этого вида батарей.

Специфические свойства литий-полимерных аккумуляторов

Li-Po батареи — это один из видов литиевых АКБ. Разработка полимерных аккумуляторов основывалась на литий-ионных батареях. В них применяется жидкий электролит, из-за чего возникают некоторые проблемы при эксплуатации.

Главной целью специалистов было избавиться от старого электролита, так как он вызывал много трудностей.

Кроме этого, было сделано несколько изменений в принципе работы батареи.

Литий полимерный аккумулятор

Литий полимерный аккумулятор

Чтобы понять, чем литий-полимерные аккумуляторы отличаются от других, нужно разобраться в двух главных понятиях:

  1. Электролит — это раствор кислоты, проводящий электрический ток. В отличие от обычных проводников, здесь ток проводят положительно заряженные ионы.
  2. Полимер — это вещество, которое состоит из цепочки повторяющихся мономеров (группа молекул).

Итак, что же изменили учёные в литий-ионных батареях? Во-первых, электролит стал твёрдым. Во-вторых, в качестве электролита стал применяться полимер. Отсюда и название этих аккумуляторов.

При этом полимер очень тонкий, выглядит как плёнка. Полимер теперь не проводит ток, но свойство проводить ионы у него осталось.

Таким образом, учёные получили электролит и сепаратор в одном куске полимера.

Электрохимия сегодня быстро развивается, постоянно вносятся новые изменения в конструкцию Li-Po. Например, недавно в аккумуляторы были добавлены граблеобразные электролиты, которые содержат ионы лития.

Характеристики Li-Po

Данные, которые написаны ниже, постоянно изменяются, так как прогресс в электрохимии не стоит на месте.

Все характеристики актуальны только в 2019 году. Кроме того могут изменяться, в зависимости от батареи и производителя.

характеристики Li-Po

характеристики Li-Po

Основные характеристики:

  1. Энергоёмкость — измеряется в mAh (миллиампер в час). Если вспомнить школьный курс физики, то ампер — это сила тока. Часы, в данном случае, характеризуют время, в течение которого эта батарея поддерживает необходимый ток. Для понимания сути характеристики возьмём обычный аккумулятор от смартфона на 4000 mAh, для примера. В течение одного часа такая батарея выдаёт ток силой 4000 mA. Если брать 4 часа, то сила тока будет примерно равна 1000 mA и так далее.
  2. Следующая характеристика — это количество разрядов и зарядов, обратите на него внимание. Это число определяет, насколько долго проживёт аккумулятор. Li-Po имеют не так уж и много циклов. Норма для этих АКБ 400–500 циклов. Когда батарея отработает свои 500 циклов, её можно выкидывать. Ni-MH батареи имеют минимум 1000 циклов.
  3. Входное и выходное напряжение. Входное — это напряжение, которое должно быть в розетке. Выходное — это то напряжение, которое выдаёт батарея. Чаще всего эти две характеристики равны, но бывают и исключения.

Правильная эксплуатация

Литий-полимерные аккумуляторы очень нежные. Есть много причин, из-за которых АКБ выходят из строя.

Несоблюдение правил эксплуатации приводит к пожару и полной неисправности.

Разберёмся, как использовать литий-полимерные аккумуляторы, чтобы они прослужили долго.

Правила эксплуатации:

  1. Нельзя допускать перезаряд аккумулятора, то есть напряжение не должно превышать 4,2 вольта. Из-за перезаряда может возникнуть вздутие.
  2. Короткое замыкание.
  3. Подавать на аккумулятор ток, который превышает допустимую норму.
  4. Сильный перегрев (выше 60 градусов).
  5. Повреждение корпуса и разгерметизация.
  6. Хранить литий-полимерные аккумуляторы в разряженном состоянии.

Из-за первых трёх причин часто возникает пожар. Чтобы этого не допустить, используйте только исправные зарядные устройства. От короткого замыкания спасёт правильный разъём, в котором есть защита от замыкания.

Также необходимо контролировать ток, потребляемый устройством, в котором стоит литий-полимерный аккумулятор.

Перегрев аккумулятора возникает из-за того, что само устройство, нагреваясь, нагревает и Li-Po АКБ.

Если температура батареи достигнет отметки в 70 градусов, то энергия, запасённая в аккумуляторе, начинает превращаться в тепло, тем самым увеличивая и без того большую температуру. При этом аккумулятор начинает поджигать всё вокруг. Особенно от этого страдают смартфоны с литий-полимерными аккумуляторами и ноутбуки.

Существует мнение, что Li-Po нельзя использовать при отрицательных температурах. Несмотря на то что диапазон, в котором АКБ работает нормально, установлен от 0 до 50 градусов, использовать при минусовых температурах всё-таки можно.

Главное, не переморозить батарею.

Держите её в тепле, например в кармане. Внутреннее тепло аккумулятора не позволит батарее остыть. Конечно, на морозе отдача будет несколько ниже, чем при использовании батареи в тепле.

В чём преимущества и недостатки литий-полимерных аккумуляторов

Плюсы:

  1. У полимерных АКБ большая электроёмкость.
  2. Толщина батарей достигает одного миллиметра.
  3. Форма корпуса может быть любой.
  4. Если аккумулятор разряжен, то напряжение падает не так сильно, как в других АКБ.
  5. У Li-Po нет эффекта памяти. Если кратко, то эффект памяти — это потеря значительной ёмкости батареи.
  6. Батарея может работать в довольно большом диапазоне температур (от -20 до 40 градусов).

Минусы:

  • если температура окружающей среды ниже -20 градусов, то батарея быстро разряжается;
  • большая стоимость.

Сборка батареи своими руками

Чтобы собрать батарею самому, необходимо купить аккумуляторы, или в просторечии — банки. Для сборки нужно уметь паять и разбираться в основных понятиях электроники.

Для сборки батареи все купленные банки необходимо соединить параллельно. Для того чтобы определить количество банок в покупной батарее, необходимо посмотреть на этикетку. На ней пишут не только количество банок, но и количество банок, соединённых последовательно и параллельно.

cборка батареи своими руками

cборка батареи своими руками

Обычно буквой P указывают количество банок, соединённых параллельно, а буква S – соединенные последовательно. Например, на упаковке указано 3S2P. Расшифровывается это так: под корпусом есть 3 ряда аккумуляторов, соединённых последовательно, в каждом ряду по 2 банки.

Чтобы рассчитать ёмкость этой батареи, предположим, что у 1 банки 1500 mAh, тогда общая ёмкость равна 3000 mAh, так как при параллельном соединении возрастает ёмкость.

Если вы используете аккумуляторы, которые купили отдельно, то перед тем, как соединять их между собой, следует уровнять потенциалы на клеймах.

Если этого не сделать, то банки начнут заряжать друг друга, из-за чего возникнет сила тока больше, чем 1С.

Также перед соединением необходимо разрядить все банки так, чтобы напряжение составляло 3V, током 0.1-0.2С. Особенно всё выше сказанное касается параллельного соединения. Напряжение измеряют цифровым вольтметром, иначе могут возникнуть неточности.

Многие производители не балансируют банки, чтобы ускорить и сэкономить на производстве батареи, поэтому балансировку лучше всего будет провести самостоятельно.

Чтобы избежать разбалансированности батареи в дальнейшем, ни в коем случае нельзя добавлять новые элементы в батарею последовательно старым.

К разбалансировке может привести эксплуатация банок с разной ёмкостью, пусть даже разница между значениями небольшая. Например, 1800 mAh и 2000 mAh. У разных производителей есть аккумуляторы с разным напряжением, а это приводит к разбалансировке.

Когда все аккумуляторы куплены, то можно начинать пайку элементов. Конечно, схему расположения элементов можно придумать своими силами, но лучше всего взять готовую.

Чтобы не перегреть выходы и герметичность банки, паяем аккуратно, иначе аккумулятор выйдет из строя, даже не поработав.

Можно приобрести специальную текстолитовую печатную плату, на которой будет удобнее распаивать провода. Её припаивают к каждой банке. Это добавляет небольшой вес банке (примерно 1 грамм), но паять становится гораздо удобнее, так как стеклотекстолит плохо проводит тепло и греть можно дольше.

Для балансировки используют специальную плату, которая содержит нагрузочные резисторы, схему для управления, а также светодиод, который загорится, если напряжение будет выше 4.2V.

Если напряжение превысило это значение, то плата замыкает часть тока, что не позволяет ему дальше повышаться. Такую плату необходимо припаять к каждой банке.

Правильная зарядка Li-Pol

Зарядка батареи — простое дело. Достаточно только источника постоянного тока, с напряжением в 4.2V. Ток должен быть в 1С, хотя многие современные модели могут выдержать целых 5С.

зарядка Li-Po аккумулятора

зарядка Li-Po аккумулятора

Полный заряд батареи занимает 1–3 часа, в зависимости от модели и её характеристик.

Также зарядку батареи можно прекратить, когда ток упадёт до 0.1С. Перед тем как аккумуляторы перейдут в режим стабилизации напряжения, они набирают 60–80 % энергии от всей ёмкости, при постоянном токе в 1С.

Для правильной зарядки необходимо тщательно выбирать зарядное устройство. Напряжение, которое выдаёт зарядное, должно составлять 0.01 на банку.

На рыке есть два типа зарядок. Первый — это бюджетные устройства, стоят от 10 до 50 долларов, предназначены только для литиевых аккумуляторов. Второй — универсальные зарядные устройства, которые подойдут для разной техники. Конечно, стоят они намного дороже, от 80 долларов.

У дешёвых зарядок нет индикатора, показывающего ток, напряжение, время зарядки. Количество банок и необходимый ток выставляют с помощью перемычек либо подключая зарядное устройство к разным разъёмам на устройстве.

Плюс дешёвого варианта в низкой цене. Минус таких зарядок заключается в том, что они не умеют точно определять, когда нужно прекратить зарядку. Всё, что они могут, это определить момент перехода от стабилизации тока к стабилизации напряжения. Но, как правило, аккумулятор в этот момент заряжен только на 80 %.

У второго типа зарядных устройств есть больше преимуществ, чем у первых. Они позволяют сразу же узнать напряжение, ток, заряд, который был «передан» аккумулятору в процессе.

Заключение

За последние несколько лет литий-полимерные аккумуляторы сильно изменились. Многие люди предполагают, что за ними стоит будущее электрохимии. Хотя на рынке активно появляются топливные энергоносители.

3batareiki.ru

Как правильно заряжать аккумулятор смартфона и планшета

Одно из «больных» мест многих современных планшетов и смартфонов — аккумулятор. С разряженной батареей любой сколько угодно крутой гаджет превращается в мертвый «кирпич». Заметим, что современные литий-ионные и литий-полимерные батареи хотя и являются надежными, но требуют от пользователя повышенного к себе внимания, как наиболее нежные компоненты. И, в отличие от другой «железной» начинки, подвержены старению.

Разбираемся, как же правильно заряжать смартфон и планшет, чтобы гаджеты прослужили долго.

Городские страшилки

С фирменным аккумулятором нужно обращаться по инструкции, и тогда он будет совершенно безопасен. Если внимательно прочитать новости о том, как человек пострадал от аккумулятора – а таких немало – то выяснится, что перед этим с батареей делали что-то неправильное: ее или нагревали, или били, или делали с ней еще нечто, совершенно не рекомендуемое. Самые страшные «батарейные» новости на проверку оказываются с аккумуляторами совершенно не связаны.

Например, год назад, семнадцатилетняя москвичка погибла от тока, уронив в ванну iPad. Трагедия, конечно, но есть маленькая деталь – она уронила в ванну планшет, подключенный к зарядному устройству, которое было вставлено в розетку! Убивший ее разряд пришел не из планшета, а из электросети. Если бы она уронила в воду, например, фен, или лампу, или любое другое устройство, где аккумуляторов отродясь не бывало, результат был ровно тем же – батареи тут не при чем.

Чего делать нельзя

Почти на каждой батарее написано, чего с ней делать нельзя: самостоятельно разбирать, разбивать, ронять в воду (и даже хранить в условиях повышенной влажности), подключать к «левым» зарядным устройствам, переохлаждать и, наоборот, перегревать, а также подвергать воздействию открытого огня. В большинстве случаев нарушение этих правил погубит батарею, зачастую – и гаджет, а при особо неприятным стечении обстоятельств может произойти возгорание или, как его частный случай, небольшой взрыв с разлетом осколков аккумулятора и девайса.

Добавим, что мы рекомендуем пользоваться только фирменными батареями. «Левые» иногда обходятся дешевле, но всегда – подчеркнем: всегда! – будут непредсказуемы и их фактические параметры, и поведение даже в штатных ситуациях. Вот они-то могут загореться и самопроизвольно. Вероятность возгорания, конечно, мала, но вот отклонение емкости от заявленной и меньший, чем у фирменных аккумуляторов, ресурс работы вряд ли вас порадуют.

Важно: отработавшую свой ресурс батарею нельзя выбрасывать в обычный мусор, ее следует сдать в переработку. Обычно крупные супермаркеты – от Ikea до больших магазинов электроники – принимают использованные батареи и отправляют их на утилизацию. Для вас это будет бесплатно, а вот для природы очень полезно.

Что делать можно?

С такими практическими вопросами мы обратились к представителям трех разных компаний, которые выпускают гаджеты. Мы опросили экспертов одной глобальной корпорации, одной локальной и одного производителя периферии. В качестве глобальной был выбран Microsoft (если вы думаете, что корпорация делает только Windows да Explorer, то напоминаем, что «Microsoft – это Nokia сегодня!»). Локальным экспертом выступил владивостокский DEXP, недавно удививший рынок выпуском линейки из десяти смартфонов с батареями большой мощности. А также своими знаниями с нами поделился представитель Plastronics, компании, выпускающей bluetooth-гарнитуры, у которых «на борту» тоже есть батареи.

Итак, как нужно обращаться с батареями современных устройств? Можно просто не обращать внимания и заряжать по мере необходимости, но маленькие хитрости все же есть.

Первые 2-3 заряда устройства с новой батареей, по мнению представителя DEXP, лучше делать полностью – от разряженного «в ноль» (гаджет сам выключился и на нажатие кнопки включение не реагирует) до стопроцентного наполнения.

Интересно, что «перекормить» батарею не страшно, этого совершенно напрасно боятся многие пользователи. «Современным гаджетам абсолютно не вредно, если вы, уехав в отпуск, оставите его на зарядке», – говорит Тутов (Plantronics). Поэтому ничего страшного не произойдет, если гаджет с полностью заряженной батарей какое-то время проведет подключенным к зарядке.

Можно по необходимости «подкармливать» батарею. Нередко мы, оказавшись возле розетки, – например, за обедом, в гостях, в зале ожидания и т. д. – подключаем свой гаджет к зарядке, чтобы аккумулятор набрал какие-то 10-15% заряда. Некоторые считают, что для аккумулятора это вредно, но если такое использование портило старые никель-кадмиевые аккумуляторы, то на современные литий-ионные и литий-полимерные такая подзарядка негативного влияния не оказывает. Поэтому можно смело подключать устройства к зарядкам на час-полтора, причем как к обычным, так и к беспроводным.

А вот оставаться на долгое время в разряженном состоянии батарее вредно, от этого она может даже выйти из строя в худшем случае, а в «лучшем» – изрядно потерять емкость. «Оптимально поддерживать уровень заряда батареи в диапазоне 20-70%», – сказали специалисты DEXP.

Эксперты из Microsoft Mobile Devices рассказали нам, что батарея современного гаджета рассчитана на пятьсот-тысячу циклов полного заряда-разряда, то есть ее должно хватить года на два работы. После этого, как отмечают представители DEXP, емкость батареи будет составлять около 75-80% от номинальной, но начнет быстро падать. Дальше станет все более заметно, что гаджет от полного ее заряда работает существенно меньшее время, чем это было в начале, и через несколько месяцев это уже начнет доставлять неудобства при работе. Нужно будет менять батарею или весь гаджет целиком.

Но все эксперты подчеркивали, что сказанное справедливо только в случае правильной эксплуатации устройства. «Если устройство подвергается механическим ударам и температурным перепадам, то срок жизни аккумулятора сокращается», – предупреждает Юрий Тутов. Среди опасностей, способных сократить срок службы аккумулятора, эксперты отдельно выделяли зарядные устройства неизвестных производителей. «Нужно использовать оригинальные з/у», – категоричны в российском представительстве Microsoft Mobile Devices. Все это логично: подключать гаджет к устройству, которое выдает непонятно какие ток и напряжение будет так же странно, как и заливать в бак авто неизвестное топливо, которое может оказаться и дизельным, а может и мазутом.

Другие практические вопросы

Итак, теперь вы можете не бояться аккумуляторов, а также знаете, что нужно делать с батареей, чтобы она отработала весть ресурс и раньше времени не вышла из строя. Вот, собственно, и все, что нужно знать про сами аккумуляторы.

Но есть «смежные» вопросы, тоже важные, но ответы на которые не сводятся к рассмотрению особенности аккумуляторов. Как выбирать девайс с наибольшим временем автономной работы? Насколько реальное время автономной работы может быть близко к идеальному, которое заявляют производители? Как «растягивать» батарею, приближая «реал» к идеалу? И что можно сделать с устройством, у которого батарея держит совсем мало, но сам девайс еще вполне работоспособен? На все это мы ответим в продолжении этой статьи.

www.kp.ru

Как зарядить литий-полимерный аккумулятор? :: SYL.ru

Литий-ионный полимерный аккумулятор – это устройство, позволяющее обеспечить энергией двигательные аппараты с наименьшей весовой нагрузкой. Этот вид зарядных приборов пришел на смену никель-кадмиевым АКБ, которые были слишком тяжеловесными и не давали такой мощности.

Назначение

Литий-полимерный аккумулятор необходим для обеспечения важнейших задач – увеличить срок работы мотора или двигателя, а также снизить общий вес двигательного аппарата и батареи. Эти зарядные устройства легко сменили устаревшие никель-кадмиевые приборы, а также никель-металлогибридные.

Основное отличие – малый вес и большая емкость. К тому же такой аккумулятор позволяет достичь более высокого напряжения элемента – 3,6 V на фоне 1,2 V у их предшественников. Для зарядки большинства технических устройств хватает всего лишь одной батареи из 2-3 зарядных элемента.

литий-полимерный аккумулятор

Все типы аккумуляторов работают на принципе использования электролитов, поэтому в целом особых фундаментальных отличий в разных элементах нет. LiPo-устройства используют для различных силовых установок и двигательных аппаратов, требующих бесперебойной подачи энергии. Эти аккумуляторы соответствуют требованиям техники безопасности и особенностям эксплуатации большинства заряжаемых приборов. Самое главное – такие зарядные устройства обеспечивают также и более высокий уровень разрядных токов. Поэтому большинство технических специалистов рекомендуют к использованию именно такой тип источника энергии.

Область применения

Подобные зарядные устройства успешно используются на вертолетах, самолетах, где способны обеспечивать уровень заряда, равный двигателю внутреннего сгорания. Некоторое время назад при использовании такого прибора американский пилот занял 7-е место в мире по пилотажу на электролете с размахом два метра, который обогнал многих участников соревнований на моделях с ДВС.

Удобно использовать такие зарядные устройства на небольших комнатных вертолетах и самолетах (Piccolo, Hummingbird) в сочетании с коллекторным мотором – это дает время полета до 25 минут, а с бесколлекторным двигателем – 45 минут.

Смена никель-кадмиевых (Ni-Cd) устройств на литий-полимерные объясняется несколькими параметрами, и на сегодняшний день LiPo уступают предшественникам, пожалуй, лишь в одной сфере – в области подачи супервысоких разрядов (40-50 С).

литий-ионный полимерный аккумулятор Однако прогресс не стоит на месте, возможно, совсем скоро будет разработан вариант высокоразрядного LiPo-аккумулятора, ведь еще недавно про них никто практически не слышал, а сегодня они активно используются.

Надо отметить, что быстрозарядные варианты не используются в быту – если кто-то хочет поэкспериментировать с недорогим и мощным АКБ к сотовому телефону или к камере, то результата не будет. Это нарушение условий эксплуатации, поскольку прибор или сама батарея не выдержит испытаний.

Специфика работы

Необходимо знать, как зарядить литий-полимерный аккумулятор, чтобы обеспечить его эффективную работу. В процессе максимум тока разряда в таких устройствах не превышает 3С, редкие модели достигают 5С. Самые быстрозарядные варианты могут допускать силу тока в 8-10С, они значительно тяжелее по весу (на 20%), также в их наименовании можно увидеть обозначения HD, HC. Например, разновидность прибора ККМ 1500 имеет емкость 1500 мАч, а ККМ1500HD является быстрозарядным вариантом.

Производители и стоимость

Одним из наиболее известных и уважаемых производителей аккумуляторов литий-полимерного типа является Kokam, чьи модели отличаются хорошим качеством и приемлемой стоимостью в зависимости от веса и габаритов. Востребованы на рынке также марки I-Rate, E-Tec, Tanic, Platinum Polymer, Thunder Power. Это лидеры подобной продукции, причем некоторые из них являются дочерними брендами от основных. Типы приборов и стоимость можно увидеть на сайтах производителей. Аккумуляторы этих марок имеют обширный ассортимент и большой выбор емкости: от 50 до 3000 мАч. Если требуется еще большая емкость, можно настроить параллельное соединение нескольких аккумуляторов.

литий-полимерные аккумуляторы 3,7 v

Все разновидности LiPo-устройств по внешнему виду плоские, имеют толщину, которая меньше самой короткой стороны в 3 раза. Вывод энергии делают с короткого бока в виде плоских пластинок. При этом в перерасчете на емкость приборы LiPo по стоимости не превышают NiMh.

Простые зарядные приборы (не компьютерные) стоят примерно 10-40 долларов, универсальные же значительно дороже – на уровне 120-400 долларов.

Характеристики

Литий-полимерный аккумулятор имеет примерно одинаковый вес при сильном отличии в энергоемкости. Рабочие циклы насчитывают 500-600 раз при подаче разрядов в 2С и с потерей емкости до 20%.

зарядка литий-полимерных аккумуляторовУ предшественников (NiCd, NiMh) в аналогичных условиях количество циклов составляет 1000 и 500 циклов, но с меньшей высотой токов. Но многие показатели пока сомнительны в силу новизны литий-полимерных приборов. Время покажет их окончательную эффективность. Литий-полимерный прибор также стареет и начинает терять емкость через 2 года после начала использования – потери составляют 20%.

Ресурс для зарядки

Литий-полимерные аккумуляторы 3,7 V имеют возможность замены батареи обычными или быстрозарядными литиевыми аналогами, имеющими емкость 2A в час. Это в три раза больше по емкости, легче на 11 грамм и требует меньшего напряжения (7,2 Вт).

В целом можно выделить две основные разновидности LiPo-устройств на современном рынке по скорости зарядки: быстрозарядные и стандартные. Отличие заключается в максимальном показателе разрядного тока в амперах (обозначается буквой С).

как заряжать литий-полимерные аккумуляторы При разряде 3С и емкости прибора 1 Ач сила тока будет равна 3А.

Процедура зарядки

Как заряжать литий-полимерные аккумуляторы? Используется заряд от постоянного источника на уровень 4,20 В, при этом устанавливается ограничение на 1С для поступления тока.

Литий-полимерный аккумулятор заряжают по простому алгоритму. Завершение заряда – падение тока до уровня 0,1-0,2С. Стабилизация устройства – пребывание на уровне заряда в 70-80% от всей емкости. До окончания процедуры рекомендуется подождать минут 30-40.

как зарядить литий-полимерный аккумулятор Полный цикл зарядки занимает примерно 2 часа. При этом предъявляются достаточно жесткие требования для поддержания постоянно поступающего напряжения. Оно по точности должно составлять не менее 0,01 на одну банку.

Отзывы пользователей

Большинство пользователей быстрозарядных устройств на основе литий-полимеров сходятся во мнении, что лучшей маркой является Kokam, однако не все могут себе позволить такие расходы: на рынке цены завышены, дефицит хороших устройств приводит к спекуляции, привычка использовать стандартные литий-ионные или кадмиевые варианты.

Правильная зарядка литий-полимерных аккумуляторов позволит продлить срок службы устройства, а также спасет от сокращения энергоемкости.

зарядка литий-полимерных аккумуляторовТипичная ошибка экспериментатора – попытка совместить несовместимое, бытовой прибор или телефон со сверхмощной батареей может обойтись убытками.

Литий-полимерный аккумулятор на сегодняшний день является самой актуальной технологией высоких токов, которая имеет большое будущее и перспективы для развития. Сменить такой тип прибора сможет только альтернативное решение в энергетике или разные модификации, основанные на том же принципе работы – использовании полимеров.

www.syl.ru

Заряжаем батарею li-po при глубокой разрядке: как правильно и что будет

В пору моего активного увлечения радиоуправляемыми штуками я использовал радиоаппаратуру Turnigy 9x, которую запитывал через литий-полимерный аккумулятор с низким током разряда — в отличие от модельных батарей, которые выдают десятки ампер тока, низкоразрядные используются для обычного питания всяких маломощных штук.

В общем, один раз я попросту забыл выключить пульт и за ночь батарея высадилась до непозволительного уровня напряжения:

Напряжение в 3.63 Вольта — это очень, ОЧЕНЬ мало. Например, похожая модельная батарея — она тоже состоит из трёх последовательных «банок» — выдаёт вполне правильное напряжение:

Казалось бы, в чём проблема? Подключаем батарею к зарядному устройству и просто заряжаем. Но все интеллектуальные зарядные устройства не зря называются «умными»: они попросту отказываются заряжать глубоко разряженные аккумуляторы и выводят ошибку «Low voltage»:

Но почему-у-у-у-у-у?! Лай-лу-ла-а-а…

Вольтаж литий-полимерной батареи — это не шутки!

Давайте для начала разберёмся с напряжениями. Их три.

  1. 4.2В — это верхнее напряжение на полностью заряженной банке (ячейке). Для двух банок — 8.4В. Для трёх — 12.6В и далее. При достижении верхнего напряжения процесс зарядки останавливается. Выше нельзя — сверхзаряженные батареи задорно и с искоркой бахают и взрываются, это ОЧЕНЬ опасно и не тушится водой.
  2. 3.7В — это номинальное напряжение на банке. Именно его указывают на батарее. Для двух банок — 7.4В. Для трёх — 11.1В и далее. Запомните, что это не полное напряжение заряда, а, скорее, среднее.
  3. 3.0В — это минимальное напряжение на банке. Кто-то берёт нижнюю границу за 3.2В, но три вольта на ячейке — это вообще суперминимум. Ниже нельзя. Ниже будет плохо. В моём случае 3.6В на три банки — это по 1.2В на каждую, то есть значительно меньше границы суперминимума.

Глубокий разряд это очень, ОЧЕНЬ плохо

В аккумуляторе происходит волшебная химия, которая позволяет его разряжать и снова заряжать. Глубокий разряд нарушает эту химию и после разряда батарею либо невозможно зарядить обратно вообще, либо невозможно зарядить обратно несколько конкретных ячеек, либо невозможно достичь былой ёмкости… В общем, будет что-то «не то». А что именно будет — надо выяснять в каждом конкретном случае. Поэтому необходимо глубоко разряженную батарею зарядить и всё выяснить.

А как это сделать, если зарядник отказывается наотрез? Давайте схитрим.

Заряжаем глубоко разряженную батарею интеллектуальным зарядником

У интеллектуального (настраиваемого) зарядного устройства батарея подключается дважды: силовым разъёмом (плюс-минус) и балансным (количество контактов зависит от количества банок). Через силовой в батарею вливается жизнь, а через балансный контролируется равномерность залива в каждую банку.

Чтобы надурить интеллект зарядника подключаем пострадавшую батарею в силовой разъём, а рабочую — в балансный. И всё будет хорошо, но запомните важные моменты.

  1. Измерьте напряжение на каждой банке с помощью мультиметра. Мысленно пронумеруйте контакты балансного разъёма (например, 1-2-3-4 для трёхбаночной) и проверьте напряжение на каждой паре контактов (в моём случае 1-2, 2-3, 3-4). Запишите эти данные куда-нибудь.
  2. Для обмана необходимо использовать батарею ТАКОЙ ЖЕ конфигурации. Если пострадала трёхбаночная (3S), то для обмана используйте тоже 3S.
  3. Установите самый минимальный ток заряда, не более 0.5А. Знаю, стандартный ток заряда для моей модельной батареи 5А, для пострадавшей — 2.6А. Но тут придётся потерпеть и подождать — безопасность превыше всего!
  4. Регулярно проверяйте напряжение мультиметром на каждой банке в процессе заряда (как в п.1) — оно не должно быть выше 4.2В.
  5. Остановите процесс обманной зарядки, когда каждая банка выйдет на напряжение в 3.0-3.2В. С этого момента можно заряжать батарею как обычно.

Я уже говорил, что после зарядки может быть «что-то не то». У вас может не принимать заряд какая-то банка — вы это вычислите по тому, что на ней напряжение не будет подниматься в процессе заряда. У меня так и было: первые две заряжались нормально, а третья не хотела ни в какую. Так что батарею пришлось утилизировать, к сожалению. Но если у вас не такой уж глубокий разряд, то, возможно, удастся вернуть батарею к жизни полностью. Возможно, она будет разряжаться быстрее, чем раньше. Но это лучше, чем ничего.

Вот такие дела.

Смотрите также


Лучше маленький лайк и репост, чем большое спасибо в комментах. По этой причине комментарии выключены, а кнопки репостов — вас ждут. Пользуйтесь, прошу 🙂

anikeev.com

Советы о Li-ion и Li-полимерных аккумуляторах и батареях

Все аккумуляторы состоят из катода, анода и электролита. Заряд накапливается на зарядах, где происходит химическая реакция. Она обратная, и в случае зарядки протекает в обратном направлении.  Катод — отрицательно заряженная пластинка, а анод — положительно заряженная

Литий-Ионные аккумуляторы состоят из анода, состоящего из оксида Лития и Кобальта, а катод состоит из углерода. Когда вы заряжаете Ваш аккумулятор, электроны перетекают с Анода на Катод, при разрядке — в обратном направлении

  • на аноде LiCoO2  => Li1-xCoO2 xLi+ xe
  • на катоде С + xLi+ xe > CLix

Из основных преимуществ — большее напряжение, и отсутствие эффекта памяти

Сотовые телефоны нового поколения обычно снабжены новыми типами аккумуляторных батарей — Li-Pol (Литий полимерные) аккумуляторы. Отличия состоят в другом типе электролита, который состоит из гелеподобного вещества полимерной природы. Эта технология позволяет делать аккумуляторы с любыми размерами ( толщиной до 1 миллиметра), экологически более безопасны и способны выдавать ток более высокой силы. Не вызывают самовозгорание. Новая технология становится более популярной.

Аккумулятор нужно долго заряжать А смысл?

Все мобильные устройства имеют внутреннюю информацию относительно памяти заряда устройства, и она определяется максимальным и минимальным напряжением, необходимых для работы. Максимально развиваемое напряжение автоматически перестанет заряжать Ваш аккумулятор (контроллер питания), поэтому что вы поставите на ночь, а что дождетесь сигнала о полной зарядки разницы нет. Но первое включение определяет Вашу нормальную емкость для точного отображения ресурса батареи

Аккумулятор нужно полностью заряжать и полностью в ноль разряжать, и поначалу это сделать раз 10, чтобы была полная емкость Смысла нет, так как нет эффекта памяти

Как мы рассказали в предыдущем обзоре о аккумуляторах, именно Li-аккумуляторы не имеют выраженного эффекта памяти.

Что такое эффект памяти Это обратимый эффект потери емкости аккумулятора, применим к NiCd (Никель-кадмиевые) и Ni-Mh (Никель-металлгидридные) аккумуляторам. Основан на образовании кристаллических образований в структуре электродов, что затрудняет обмениваться электронами и ионами, уменьшая рабочую поверхность. Устраняется полной глубокой разрядкой и зарядкой батареи в несколько раз. Приводит практически к восстановлению емкости аккумулятора, или приближению к ней. Недостатком этих типов аккумуляторов были крупные размеры, слабая емкость и напряжение.

А так как эффекта памяти нет, то вредно или бессмысленно его глубоко разряжать? Тут оказывается, происходит плохая штука. Глубокая разрядка ниже нижнего порога 3.0V может привести к выключению устройства, но это не значит, что аккумулятор перестал тратить энергию. Ведь она тратится на работу системного устройства (памяти), ответ на кнопки управления (как же они включатся?) и держит в «спящем режиме» Ваше устройство. И что же получится? А получится, что потеря заряда до 2.5V может привести к потере возможности зарядить аккумулятор, и заряжать его придется отдельно слабой силой тока 0.1С, вернув его к жизни. Логично предположить, что это скажется на его емкости. Вывод можно сделать следующий Лучше постоянно иметь заряд, чем разряжать его до конца!

Аккумулятор служит независимо от времени работы, а зависит от количества циклов разрядки ЛОЖЬ

Тут окажется вообще неверным это утверждение. Относительно срока работы — Аккумулятор волей-неволей теряет заряд (даже будучи отключенным), а как мы упомянули в пункте 2 — это может приводить к разряду до 3V и ниже, и срезать емкость устройства. Оптимальная температура для сохранения заряда и слабого обмена — 5 градусов (обычная температура холодильника). Поэтому покупать аккумулятор впрок смысла нет, если же вы не будете (1) хранить их в холодильнике и (2) периодически их подзаряжать.

Получаем картину, что циклы разрядки влияют на работу устройства. Но фактически не само количество, а срок работы влияет на ее. Аккумуляторы подвержены старению, и обычно емкость снижается нормально на 10% при 500-800 циклах То есть за год работы устройства емкость нормально упадет на 5-10%.

Относительно температуры. При температуре в минус 20 аккумулятор начинает отказывать как заряжаться, так и работать. И, при повышении температуры выше плюс 40 по Цельсию — ситуация повторяется. Также высокая температура сильно снижает емкость аккумулятора -20С, +40С — губительные границы температур, комфортная зона +20С

Итого мы получили достаточно информации, опровергли ложную, и сделаем наконе вывод:

  • При покупке устройства (смартфона) обратите внимание на год выпуска аккумулятора. Если товар вышел год назад, обратите на срок жизни батареи.
  • Обязательно полностью зарядите при первом включении аккумулятор до 100%, это поможет телефону определить Вашу нормальную емкость
  • Помните, что за два года службы емкость упадет и тогда можно искать новый аккумулятор
  • Заряжайте при комнатной температуре и не заряжайте на холоде
  • Не допускайте полного разряда батареи
  • При хранении в холоде дайте прогреться батарее и тогда только подзаряжайте, если это дополнительный аккумулятор

malefictum.livejournal.com

маркетинговые уловки и распространенные ошибки / Habr

Неоднократно сталкиваюсь в статьях и комментариях (в статьях все же гораздо реже) с использованием неправильных данных или названий, которые впоследствии приводятся, как аргументы, хотя на самом деле они ошибочны изначально. И эти ошибки распространяются по всем ресурсам, включая Гиктаймс.

Этой статьей я бы хотел разъяснить некоторые моменты и провести своеобразный ликбез.

Литий-полимерные аккумуляторы


Сразу с главного — в свободном доступе на рынке не существует литий-полимерных аккумуляторов в техническом смысле этого слова. В англоязычном мире с этим уже разобрались, а вот на постсоветском пространстве существуют некоторые издержки в терминологии, которыми пользуются маркетологи. Маленькое отступление — не то, чтобы этим не пользовались в других регионах, но там хотя бы есть возможность проверки этой информации на родном языке.
Немного истории

Любой литий-ионный аккумулятор имеет 4 основных составляющих — два электрода (анод и катод), электролит и сепаратор. Все 4 элемента развивались и развиваются дальше. Для электролита на начало исследований (1970-ые) было предложено два варианта — жидкий или твердый электролит. В то время твердый электролит обещал больше перспектив в эксплуатации — электролит не вытекает при повреждении корпуса, сам элемент более прочный. Главным недостатком было и остается высокое сопротивление твердого электролита, оно сводит на нет физические характеристики.

Фактически снижение количества ресурсов, выделяемых компаниями на разработку твердых электролитов, произошло в начале 1990-х, когда Sony вывела на рынок аккумулятор с жидким электролитом. Сама компания Sony еще в 1988 году была уверена в будущем успехе твердого электролита.

Не смотря на ориентацию на жидкий электролит компании не перестали искать альтернативы. Одним из вариантов стали так называемые гибридные электролиты. Фактически для них используется сепаратор с мелкими отверстиями и тем же жидки электролитом. Хотя он на ощупь кажется сухим, на самом деле количество электролита в нем не отличается от подобного в обычном аккумуляторе. Как в принципе и конструкция:


Схематическая модель литий-ионного аккумулятора с катодом LiCoO2 и графитовым анодом из Википедии на немецком языке.

Подобные аккумуляторы довольно распространены, их коммерческое распространение началось еще в начале 2000-х, но физически и химически это те же самые литий-ионные аккумуляторы с жидким электролитом и их в общем не очень много.

Что же представлено на рынке?

Одним из способов классификации аккумуляторов является его корпус. На сегодня существуют три популярных способа упаковки:
  • Цилиндрические ячейки
  • Призматические ячейки
  • «Мешочек» или pouch-bag ячейки

Первый тип аккумуляторов известен своим использованием в ноутбуках и автомобилях Тесла (там используется его самый распространенный размер 18650).

Второй тип является измененной формой цилиндрических. Алюминиевый корпус, прямоугольник или квадрат в поперечном сечении. Популярен для стационарного применения и в транспорте.

Третий тип имеет мягкий корпус и не всегда оснащается встроенной системой защиты. Фактически удешевленный вариант призматической ячейки. Этот тип аккумуляторов используется, в частности, в мобильных телефонах.

Последние в списке и есть те самые «полимерные». Они так называются по нескольким причинам. Самый наглый способ маркетологов — корпус из полимеров, потому и «полимерные».

Второй вариант — использование полимерного мелкопористого сепаратора. Фактически ничем не отличается от обычного литий-ионного аккумулятора.

Третий вариант, который я не встречал — давать название «полимерный» на основании использования полимерных элементов в качестве основ катодов, анодов и прочих элементов. Как правило попадает в множество аккумуляторов в пластиковом корпусе.

Проблемы терминологии

При разработке концепции идея была такова, что под понятием «жидкий электролит» понимались жидкий или гелеобразный раствор соли лития, в то время как под понятием «твердый электролит» (solid electrolyte) — твердое состояние вещества. Так как возникло желание продать то, что обещалось но чего нет, то сегодня даже в среде исследователей гелевый электролит вносят в перечень «твердых» электролитов, хотя его характеристики все же скорее гибридные. Потому можно встретить описание в научных работах «твердый гелевый электролит», которое некоторыми учеными считается вводящим в заблуждение.
Будущее полимерных электролитов

Разработки ведутся и в перспективе возможно появление аккумуляторов с настоящим полимерным электролитом. Однако по состоянию на 2015 год лабораторные образцы полимерных электролитов на основе органической химии не показывали ощутимого прогресса, потому на дату публикации статьи в обозримом будущем не предвидится массового ухода от жидкого электролита.

Проблемы с наименованием типов аккумуляторов


На рынке представлено несколько различных типов литий-ионных аккумуляторов. Они имеют различные наименования, которые позволяют описывать их характеристики в плане емкости или безопасности. В целом можно встретить следующие типы:
  • Литий-кобальтовые с катодом LiCoO2 — самые емкие модели имеют графитовый анод.
  • Литий-марганцево-оксидные с катодом LiMn2O4, Li2MnO3 или LMnO, последние могут выступать как просто литий-марганцовые
  • Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные или NMC с катодом LiNiMnCoO2
  • Литий-железо-фосфатные с катодом LiFePO4 (LFP)
  • Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные (NCA) с катодом LiNiCoAlO2
  • Литий-титанат-оксидные (LTO) с анодом Li4Ti5O12

Сразу можно заметить неравномерность наименований. Некоторые названы в честь катода, некоторые — в честь анода. И если в первом случае еще можно попытаться угадать с высокой степенью вероятности, что анод будет графитовый, то в случае названия по аноду остается только гадать. Также на сегодня ведутся разработки и в принципе можно найти на рынке аккумулятор с катодом LiFePO4 и анодом Li4Ti5O12, т.е. литий-железо-фосфатные литий-титанатовые, которые в этой системе не имеют простого маркетингового наименования По ссылке — научная статья 2013 года с испытаниями такого аккумулятора.

Причина существования такого большого числа катодов и анодов аккумуляторов в различных требованиях к аккумуляторам. Где-то нужна бóльшая безопасность, а где-то емкость или мощность. Получить представление о запасаемой энергии можно исходя из того, что каждый тип катода и анода имеет разный потенциал, как видно из изображений ниже (в качестве потенциала в 0 В выбирается потенциал металлического лития, больше разница напряжений — больше мощность, энергетическая плотность зависит от количества атомов лития):


Общая схема с потенциалами от университета г. Киль. Источник


Материал из статьи 2013 года авторов Jiantie Xu, Shixue Dou и др. Источник


Еще одна картинка от Purdue School of Engineering and Technology. Источник

Общее представление о причинах может давать следующее грубое изображение связи потенциалов элементов и возможности металлизация лития при очень низком разряде или термической нестабильности при перезаряде:


Изображения взято из курса лекций

Самые небезопасные в эксплуатации из представленных на рынке — литий-кобальтовые с графитовый анодом, самые безопасные — с катодом LiFePO4 и анодом Li4Ti5O12. Естественно, наличие BMS (Battery Management System) уменьшает риски, но пренебрегать ими не стоит, тот же слишком сильный разряд эта система предотвратить не сможет, что критично для аккумуляторов с графитовым анодом.

Распространенные ошибки


Общие ошибки

Самая главная и часто встречаемая ошибка — противопоставление «обычному литий-ионному аккумулятору». Как видно выше, такого понятия, как «обычный» просто нет. И разница в напряжениях может быть самой разной для вроде бы одинаковых катодов и одинаковой для разных наборов катодов и анодов.

Вторая ошибка, не столь существенная, связанная с предыдущим пунктом, написание материала катода LiFePO4 следующим образом — LiFePo4. Здесь путаница довольно распространенная и сразу показывает, насколько можно доверять такому источнику.

Еще одна крупная ошибка — противопоставление LiPo-аккумулятора литий-ионному. Здесь несколько вариантов сравнения. Первое — это общее, связанное с заблуждением о существовании на рынке аккумуляторов с полимерным электролитом. Второе, имеющее более узкое применение, которое обычно озвучивается в следующем виде «литий-полимерный аккумулятор [речь о корпусе] лучше/хуже LFP/LTO/NCA (подставить нужное)».

Здесь идет смешение типа корпуса и начинки.

Например, по этой ссылке можно прочитать о LFP аккумуляторе в формате литий-полимерного (призматический корпус в данном случае).

Аккумулятор А долговечнее аккумулятора Б

Это еще одно своеобразное перекручивание фактов для аргументации при продаже. Такой метод применяется для разных типов аккумуляторов, но чаще всего сравнивается LFP вариант аккумулятора и литий-кобальтовый или NMC с графитовым катодом. В статьях в интернете, как рекламных так и просто популярных, можно найти соотношение полных эквивалентных циклов в 2000 к 500 в пользу LFP и как результат — рассказ о значительном превосходстве первого.

Здесь есть несколько неточностей. Во-первых, бóльшее число статей по литий-кобальтовым датировано 2005-2006 годами, в то время как для LFP — с 2012-2013. Данные по циклам основаны на этих статьях. Тем не менее разработки на останавливались и были одинаково активными для всех типов аккумуляторов и разрыв не настолько большой в один и тот же временной интервал. Во-вторых, не уточняется объем энергии, который передаст за свою жизнь аккумулятор, а ведь при равных размерах LFP имеет меньшую емкость.
Что же касается главного преимущества — бóльшего числа циклов, то если брать новые исследования и сравнивать в равных условиях серийные образцы, то разница не такая и драматическая. В общей сложности она составляет 20-30% (800 циклов против 1000 для 40°C, например), что не всегда оправдывает покупку того же LFP, так как будет передано меньше энергии за счет меньшей разницы напряжений за весь срок эксплуатации.

Источников с непосредственным сравнением нет, поскольку сам процесс тестирования длительный и дорогостоящий, осложненный договорами про не раскрывание названий участников, но сравнивая по ряду данных можно сделать вывод об аналогичных характеристиках на сегодня для всех литий-ионных аккумуляторов в плане срока эксплуатации во всех возможных сценариях, в т.ч. и простого хранения. Эти данные приведены, например, в источниках 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Прочие источники


BU-206: Lithium-polymer: Substance or Hype?

Kazuo Murata, Shuichi Izuchi, Youetsu Yoshihisa «An overview of the research and development of solid polymer electrolyte batteries»

A. Manuel Stephan, K.S. Nahm «Review on composite polymer electrolytes for lithium batteries. Polymer»

D. Golodnitskya, E. Straussc, E. Peleda and S. Greenbaum «Review — On Order and Disorder in Polymer Electrolytes»

Моя предыдущая статья про литий-ионные аккумуляторы — Эксплуатация литий-ионных аккумуляторов

habr.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.