Зарядка аккумулятора или как правильно зарядить разрядившийсяаккумулятор
Стоит отметить что старые аккумуляторы (5-ти летки) не стоит заряжать, или реанимировать какими либо дедушкиными способами. Во первых — это бесполезно, или даст только кратковременный эффект, второе — небезопасно. Срок его жизни подходит к концу, и будет разумней его отнести в утилизацию.
Требования к зарядному устройству. Батареи, исключающие долив воды, должны заряжаться только устройствами с автоматическим поддержанием зарядного напряжения, и желательно автоматическим ограничением тока заряда. Естественно, СОБЛЮДАЙТЕ ПОЛЯРНОСТЬ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА И АКБ! ТО ЕСТЬ «ПЛЮС» к «ПЛЮСУ», «МИНУС» к «МИНУСУ»! (ведь не в каждом зарядном устройстве присутствует «защита от дурака»)
НЕ ЗАБЫВАЙТЕ ЧТО ПОМЕЩЕНИЕ ДОЛЖНО БЫТЬ ВЕНТЕЛИРУЕМЫМ, потому что газы, выделяющиеся при этом вредны для здоровья, а так же выделяется арсин, сернистый газ, хлористый водород, который при смешивании с кислородом в определённой пропорции образует взрывоопасную смесь (ну, если вдруг вы дома захотели устроить станцию по зарядке аккумуляторов, и одновременно ставите дюжину АКБ на зарядку :))))
Затраты на приобретение автоматического зарядного устройства не оправданы, поэтому лучше поискать ГДЕ можно им разово воспользоваться. Хороший прибор определит состояние аккумулятора и подберет необходимый ток заряда. Отличное зарядное устройство на просторах интернета будет стоить в районе 6-8 килорублей, например как это ctek.ru/podbor.php?dev_id=105. И не забудьте очистить аккумулятор от грязи, прежде чем, экспериментировать с ним. Грязь на аккумуляторе будет проводить ток (шунтировать цепь заряда), что, совсем, нехорошо. А также, батарея начинает более-менее принимать заряд лишь только после прогрева электролита до положительной температуры, поэтому с мороза принеся домой аккумулятор дайте ему «отстоятся», или отогрется кому как понятнее.
Разница между обслуживаемыми и не обслуживаемыми — в доступности пробок для заливания электролита. Разработчики сделали так, чтобы в этом не было необходимости. Тем не менее, в не обслуживаемом есть возможность снять крышку и добраться до пробок. Вот только смысла, как правило — нет. Его хватает на срок эксплуатации. Да, в любом не обслуживаемом аккумуляторе по бокам должны быть дырочки для отвода газов и для нормализации давления.
НЕЛЬЗЯ допускать, чтобы в процессе зарядки необслуживаемой АКБ напряжение на ее клеммах повышалось более чем до 15,5 вольт.
Дело здесь в физике процесса. Батарея сама возьмет столько тока, сколько требуется ей для заряда. Именно для заряда. То, что Вы будете в нее пихать сверх того, путем повышения напряжения, она отправит по большей части на электролиз воды, которая есть в составе электролита, и еще немного — на разогрев. То есть она просто будет разлагать воду на кислород и водород за Ваш счет. Дистиллированная вода не дефицит. Но в необслуживаемую батарею ее добавить нельзя. Количество электролита будет снижаться необратимо, и плотность его тоже будет повышаться необратимо (вода ушла, а кислота осталась!)
Есть еще одна опасность — если Ваша АКБ разряжена сильно (т.н. «глубокий разряд») и вся кислота ушла в пластины, то начинать ее заряжать сразу номинальным током зарядки НЕЛЬЗЯ. Между пластинами — вода и Вы просто займетесь ее электролизом.
Поэтому в случае зарядки АКБ током в десятки ампер, в короткий срок, заряд «облепит» ее поверхность и не даст электролиту проникнуть в толщу пластин . А в случае зарядки малым током — единицы ампер — восстановит заряд по всей толщине пластины. Термин «заряд» — здесь несколько формален — это характер распределения сульфата свинца по толщине пластины.
1) Определение зарядного тока. Зарядный ток не должен превышать 1/10 емкости батареи. Например, если вас интересует как зарядить аккумулятор автомобиля 12 В 55 А/ч, то обязательно учтите, что ток заряда не должен превышать 5,5 А. В случае, если аккумулятор разряжен глубоко, требуется заряжать её небольшим током (1,5 – 2,0 А). Если Вы уверены, что глубокого разряда АКБ не было — подключайте ее к зарядному устройству соблюдая полярность (см выше). Зарядное усторойство (ЗУ) должно быть в выключенном положении. Если на устройстве есть регулятор напряжения — установите его на минимальное напряжение. Включайте зарядное устройство. Установите напряжение зарядки 14,4В. Процесс пошел.
2) В процессе зарядки ток будет снижаться. Процесс закончится, когда при напряжении на клеммах 14,4В ток упадет до 200mA (т.е. 0,2А). Перезарядить или повредить батарею таким напряжением невозможно. Просто ток заряда снизится до величины тока саморазряда АКБ.
ВАЖНО: Безопасным для батареи можно считать ток, численно равный в Амперах порядка 1/20 ее емкости в Ампер/Часах, то есть, для АКБ на 55 Ач это ток 2,75А. Опасным можно считать ток, превышающий 1/5 ее емкости в Ампер/часах, то есть, для АКБ на 55 Ач это ток 11А. Строго говоря, когда ей можно, она сама «съест» и больше — но только на определенных режимах и от тех же 14,4В на ее клеммах. А вот если Вы станете ручкой зарядного устройства повышать это напряжение и разгоните его так, что через батарею полезет 11А — это будут, скорее всего, уже далеко не 14,4В… ЗАПРЕЩАЕТСЯ! Номинальным током зарядки традиционно уже полвека считают ток, равный 1/10 емкости АКБ в Ампер/часах, то есть, для АКБ на 55 Ач это ток 5,5А. Для необслуживаемых батарей основной характеристикой зарядки надо считать не ток, а НАПРЯЖЕНИЕ. Ток помогает оценить процесс, протекающий в батарее.
3) В случае глубокого разряда заряжать АКБ в этом случае надо пониженным напряжением (12В.13В), и при этом надо следить за тем, чтобы ток в начале заряда не превысил ту самую 1/20 ее емкости в Ампер/часах (в принципе, это должно произойти автоматически, в отличие от ситуации, когда сразу на клеммы подают 14,4 В). Будет больше — еще сильнее снижайте напряжение. Понемногу ток будет расти — это нормально. Это кислота вылезает из глубины пластин наружу, сульфат свинца даёт приток кислоты, плотность электролита повышается, АКБ заряжается. Когда ток поднимется до 1/10 емкости АКБ, или даже больше, а совсем хорошо — когда он после этого подъема даже начнет снижаться — тогда можно переходить на описанный выше процесс заряда, т.е. ставить напряжение 14,4В.
Теперь дополнительная информация
для сомневающихся, типа «почему батареи, исключающие долив воды, должны заряжаться только устройствами с автоматическим поддержанием зарядного напряжения?»
При заряде этим методом (заряд при постоянстве напряжения ) степень заряженности АКБ по окончании заряда напрямую зависит от величины зарядного напряжения, которое обеспечивает зарядное устройство. Так, например, за 24 часа непрерывного заряда при напряжении 14,4 В 12-вольтовая батарея зарядится на 75-85%, при напряжении 15 В — на 85-90%, а при напряжении 16 В — на 95-97%. Полностью зарядить батарею в течение 20-24 часов можно при напряжении зарядного устройства 16,3-16,4 В. Поэтому в НАШЕМ случае (батарея не обслуживаемая) для удовлетворительного (на 90-95%) заряда современных необслуживаемых батарей с помощью выпускаемых промышленностью зарядных устройств, имеющих максимальное зарядное напряжение 14,4-14,5 В, потребуется более суток. А для полной зарядки батареи данного типа потребуется большее время, чем для зарядки малообслуживаемой или обычной. В начале процесса зарядки сила тока порой достигает 40-50А, в связи с чем все зарядные устройства должны быть снабжены схемами, ограничивающими зарядный ток в пределах 20-25А. Длительность зарядки зависит от степени разряженности и может занять до ТРЕХ дней.
Как определить степень заряженности не обслуживаемого аккумулятора и его плотность
Это скорее всего невозможно точно на 100% определить. Можно лишь с некоторой степенью вероятности, или приблизительно. Способ определение степени заряженности по напряжению справедлив только для аккумуляторов находившихся в стационарном состоянии не менее 8 часов. Измерение необходимо производить не ранее чем через 8 часов после выключения двигателя. У полностью заряженной батареи величина составляет 12,7 — 12,9 Вольт при температуре +20…+25 °С.
НЕ ДОПУСКАЕТСЯ эксплуатация батарей как в режиме НЕДОЗАРЯДА, т.е. при напряжении борт сети ниже 13,9 Вольт, так и в режиме ПЕРЕЗАРЯДА, т.е. при наряжении борт сети выше 14,4 Вольт. Поэтому не реже одного раза в 2 месяца проверяйте уровень зарядного напряжения.
АКБ любит жить полностью заряженной и в холоде (у холодной АКБ меньше саморазряд). Если поставить заряженную АКБ на постоянный подзаряд током, равным току ее саморазряда — она будет в любой момент заряжена на 100%, и никакого вреда ей от такого времяпрепровождения не будет. А вот на машине необслуживаемую батарею лучше иметь заряженной процентов на 90 или 95. Тогда, если вдруг случиться скачок напряжения в бортсети (отказ реле регулятора или еще что) она, как конденсатор, имеет шансы «сожрать» этот выброс. Причем без большого вреда для себя, и спасая при этом электронику, которая в противном случае начнет пускать дым.
Если у Вашей машины генератор и реле-регулятор исправны — то в бортсети у Вас никогда не будет больше 15,1В (до такой величины позволяют задирать напряжение цепи термокомпенсации реле-регуляторов в холодную погоду). Поэтому заботясь об АКБ, не забывайте периодически проверять генератор и реле-регулятор.
И помните! — Опыт растет прямо пропорционально количеству оборудования, выведенного из строя…
Ток 1с это сколько ампер
Рассмотрим маркировку LiPo аккумуляторных батарей на примере батареи, на которой имеются следующие надписи:
- 3000 — емкость в мАч (mAh);
- 11,1 В — номинальный вольтаж;
- 3S — количество и порядок соединения банок (отдельных аккумуляторов, из которых собрана батарея) – это означает, что батарея соединена последовательно из 3-х аккумуляторов, то есть емкость батареи будет 3000мАч, а напряжение будет 3,7х3 = 11,1В;
- 20С — ток разряда (на аккумуляторе 3000 мАч означает, что максимальный непрерывный ток разряда равен 20*3000=60000 мА=60А).
Напряжение
На аккумуляторах вместо напряжения пишут количество банок.
Напряжение одной банки равно 3,7 В. Соответственно 3 банки равны 11,1 В.
Количество банок обозначается буквой S.
Ток разряда
Обозначается буквой C и числом коэффициентом емкости.
Пиковый ток разряда
Ток, который аккумулятор может отдавать короткий промежуток времени (который тоже указан в характеристиках). Обычно это 10-30 с.
Обозначается так же как и ток разряда, вторым числом.
Емкость
Обозначается в мАч (миллиампер-час). 1000 мА/ч = 1 А/ч.
LiPo батареи заряжают током 1С (если только другое не указанно на самой батарее, в последнее время появились с возможностью зарядки током 2 и 5C). Штатный зарядный ток батареи 1000 мАч — Ампер. Для батареи 2200 — будет 2.2 ампера и тд.
Компьютеризированный зарядник производит балансировку батареи (выравнивание вольтажа на каждой банке батареи) во время зарядки. Хотя можно заряжать 2S батареи и без подключения балансировочного кабеля мы настоятельно рекомендуем подключать балансировочный разъем всегда! 3S и большие сборки заряжать только с подключенным баланировочным проводом! Если вы не подключите и одна из банок наберет больше чем 4.4 вольта, то вас ждет незабываемый фейерверк!
Батарея заряжается до 4.2 вольта на банку (обычно на несколько милливольт меньше).
На компьютеризированном заряднике можно перевести LiPo в режим хранения,при этом батарея дозарядится/доразрядится до 3,85В на банку. Полностью заряженные батареи при хранении более 2-х месяцев (может и меньше) дохнут. Говорят что и полностью разряженные тоже, но за больший срок.
Разряжать аккумулятор LiPo ниже чем на 3 вольта на банку не рекомендуется — может сдохнуть. Регуляторы двигателя имеют функцию отключения двигателя при наступлении такого состояния. Мы используем звуковые индикаторы на 2-3 или более банок. Также рекомендуем применять электронные вольтметры. Подсоединяется в балансирный разъем и как запищит — то пора на посадку.
При потреблении мотором тока больше того, что может отдать аккумулятор, LiPo норовит вздуться и подохнуть. Так что за этим надо следить строго!
Сейчас появились батареи nano-tech с токоотдачей 25-50С.
Подготовка к работе.
Подготовить LiPo к эксплуатации очень просто — просто зарядите ее и все! 🙂
Данный тип батареи не имеет эффекта памяти (не нужно доразряжать перед новой зарядкой), не требуется циклировать — делать циклы заряд-разряд перед эксплуатацией.
Если вы заряжаете в поле, то стоит поискать аккумуляторы с ускоренной зарядкой, на них пишут Fast charge 2С или 5С. По идее их можно заряжать током 33 Ампера!
Зарядник имеет максимум 5А, но и это позволит сократить зарядку с 50 минут до 20! (аккумулятор 1000 мАч)
Что нужно знать про заряд аккумуляторов: вопросы и ответы
Сюда я переношу ответы на вопросы к статьям об аккумуляторах и зарядных устройствах со всего сайта, и те вопросы, ответов на которые еще нет в статьях: о цинковых, автомобильных и других аккумуляторах, в том числе и нестандартного размера и необычной химии.
Статья наполняется в реальном времени. Вы можете задать свой вопрос, я на него обязательно отвечу.
Что такое алгоритм зарядки CC/CV?
CC/CV расшифровывается как Constant Current/Constant Voltage, или «Постоянный ток/Постоянное напряжение». Алгоритм зарядки состоит из двух этапов, на первом на аккумулятор подается ток определенного значения, при этом аккумулятор заряжается. Ток остается постоянным, на аккумуляторе растет напряжение, пока не достигнет нужного значения. Когда напряжение достигает заданного максимума, начинается второй этап, заряд постоянным напряжением. Ток начинает снижаться. Его снижает не зарядное устройство, как пишут некоторые, это происходит потому, что разность потенциалов сравнялась и зарядному устройству не приходится так сильно напрягаться, чтобы поддерживать на аккумуляторе нужное напряжение. Чем полнее заряжен аккумулятор, тем ниже ток. При снижении тока до заданного порога процесс заряда прекращается и аккумулятор считается заряженным. Чаще всего используется для зарядки свинцовых и литиевых аккумуляторов, но встречается и в дешевых зарядных устройствах для аккумуляторов NiMH.
Как часто надо тренировать аккумуляторы, чтобы убрать эффект памяти?
Сложно ответить на этот вопрос, не зная условий использования аккумуляторов. У меня за годы выработалась схема относительно каждого потребителя. В рыбацких фонарях провожу тренировку пару раз в год, перед выездами на несколько дней, когда важно, чтобы все комплекты аккумуляторов были заряжены до упора. В тонометре не тренирую вообще. В погодной станции и пультах — после каждого использования. В маломощных потребителях, особенно в пультах и метеостанции, протекает в режиме, очень далёком от оптимального. Разряд не равномерный, температура скачет, после полугода в метеостанции мои HR-4UTGB вместо номинальных 750 мАч принимают заряда всего 350. Но буквально после двух циклов заряд-разряд возвращают нормальную емкость.
Какого-то единого рецепта не существует, эффект памяти не возникает только при идеальном разряде: током 0,1 С от полного заряда до 0,9 вольт. Во всех иных случаях эффект памяти все равно возникнет, но насколько существенный — для разных условий по-разному, если у вас умная зарядка, сами поймете, когда пора тренировать.
Почему зарядное устройство не видит аккумулятор, и что с этим делать?
Скорее всего, у вас смарт-зарядное устройство, а аккумулятор полностью разряжен. Или это защищенный (protected) литиевый аккумулятор, и у него работала защита. Оживить такой аккумулятор, чтобы узнать его состояние, можно двумя способами.
- Вставьте рядом с разряженной банкой заведомо годный аккумулятор. Когда начнется зарядка, соедините плюсовые контакты обоих банок, пока «дохлый» не начнет заряжаться. Я для этой цели использовал разогнутую скрепку. Пару прогонов заряд-разряд покажут, жив ли «уставший» аккумулятор.
- Оставьте аккумулятор в ЗУ на несколько дней. За это время ЗУ капельным зарядом немного поднимет напряжение, и тогда увидит его. После чего, опять таки, несколько циклов разряд-заряд, чтобы оценить состояние аккумулятора.
До какого предела допустимо разряжать аккумуляторы?
Минимально допустимое напряжение аккумуляторов АА 0,9В. Потребители сами отключаются до достижения такого напряжения или нужно специально его контролировать в процессе эксплуатации, чтобы не допустить такого разряда?
Если вы посмотрите на график, то увидите, что после отдачи номинальной емкости кривая падает практически отвесно. Т. е., такого, что на аккумуляторе 0,9В, а мы еще полчасика поработаем и высадим его до 0,3 не бывает в принципе. От 0,9 до 0,3 проходит примерно полсекунды, в этот момент любой прибор просто перестает работать. Когда прибор перестает работать, нагрузка на аккумулятор исчезает и напряжение возвращается к значению 0,9. Вы сами видите на графике, при нагрузке напряжение даже полностью заряженного аккумулятора падает с 1,5В, до 1,44В, оно так же возвращается обратно после отключения нагрузки. Так что, если вы не забыли на месяц включенный фонарик с механическим (не электронным!) выключателем, в 99% случаев за аккумуляторы можно не беспокоиться. Важно лишь не допускать длительного хранения аккумуляторов в разряженном состоянии.
Почему на аккумуляторах АА пишут 1,2 вольта? Хватит ли этого, ведь на обычных батарейках написано 1,5?
Аккумулятор NiMH это электрохимический элемент, в котором ток возникает при химической реакции между катодом из оксида никеля и анодом из металлогидридного химического соединения. Так вот, 1,2 вольта — ЭДС (электро-движущая сила) этой электрохимического пары, поэтому на аккумуляторе написано именно такое значение. Реальное напряжение полностью заряженного аккумулятора 1,5-1,55 В.
Как правильно говорить, «батарейки» или «аккумуляторы»?
Смотря, что мы имеем ввиду. Слово «батарея» означает множество однотипных элементов, собранное в единый блок для усиления их качеств. Поэтому источники энергии, состоящие из нескольких элементов питания, называются «аккумуляторные батареи». Соответственно, отдельные элементы питания так и называются «элементы», или «ячейки». Следовательно, аккумулятором можно назвать как батарею, так и отдельный элемент, а вот называть элементы питания «батарейками» с технической точки зрения не совсем корректно, хотя в быту такое название является сложившейся языковой нормой. Интересно, что автомобильные аккумуляторные батареи в быту называют аккумуляторами, хотя технически это именно батарея из шести двухвольтовых элементов.
Как устроен аккумулятор?
Аккумулятор энергии в общем смысле — это устройство, позволяющее в одних условиях накапливать энергию, а в других отдавать её, тем самым позволяющее запасать энергию впрок. Простейший вид аккумулятора энергии — маховик (он же волчок или юла). Когда энергия передается на него, он раскручивается и какое-то время способен крутить себя сам, используя накопленную энергию для преодоления силы трения.
Предмет данной статьи, электрический аккумулятор, ещё называется «химический источник тока», что полностью раскрывает его суть. Он состоит из двух пластин и промежутка между ними, заполненного электролитом. В общих чертах принцип работы такой: при подключенной нагрузке возникает химическая реакция, например, в свинцово-кислотном аккумуляторе происходит окисление свинца и его реакция с серной кислотой, полученный сульфат свинца оседает на пластинах. А при заряде реакция идёт в другую сторону: первая пластина восстанавливается, но происходит окисление другой пластины. В литиевых аккумуляторах происходит не окисление, там заряд переносят ионы лития. Химические реакции могут быть совершенно разные, но все их роднит то, что они происходят с поглощением или с выделением электрической энергии. Приблизительно так же работают и обычные батарейки, но в них протекает необратимая химическая реакция.
От чего зависит ёмкость аккумулятора?
Если сравнивать аккумуляторы одинаковой химии и одинакового типоразмера, то ёмкость зависит от площади электродов. В цилиндрических элементах питания, таких, как АА, ААА, 18650 и подобных, электроды представляют собой трехслойную ленту (анод, катод, а между ними диэлектрик, пропитанный электролитом), свернутую в рулон и засунутую в корпус. При этом, необходимо учесть, что в процессах заряда и разряда аккумуляторов все три составляющих аккумулятора (анод, катод и электролит) расходуются. Поэтому и электроды не должны быть слишком тонкими, иначе они могут просто рассыпаться, и электролита не должно быть слишком мало, иначе электродам не с чем будет вступить в реакцию. Собственно, ёмкость аккумуляторов этим и ограничивается: электроды должны быть достаточно толстые, чтобы не израсходоваться полностью, а электролита должно быть достаточно, чтобы обеспечить полную реакцию всей площади электрода.
Какая максимальная ёмкость аккумуляторов?
Для разных аккумуляторов разная:
- Максимальная ёмкость аккумуляторов NiMH АА — 2700 мАч;
- Максимальная емкость аккумуляторов NiMH ААА — 900 мАч;
- Максимальная емкость аккумуляторов Li-Ion 18650 — 3500 мАч.
Лучшие производители аккумуляторов, Sanyo, Panasonic, Sony, LG, Samsung, на сегодняшний день упёрлись в технологическое ограничение и не производят аккумуляторы большей емкости. Если вы видите на этикетке большие цифры, это 100% признак подделки.
Расскажите про литиевые LiIon аккумуляторы в размере АА/ААА
Насчет литиевых аккумуляторов в размере АА/ААА у меня почему-то стойкое предубеждение. Возьмем аккумуляторы KENTLI 1,5v AA 2800мАч, о которых спрашивал автор вопроса. Судя по описанию, там внутри стоит литиевый аккум 3,7 В/760 мАч и понижающий преобразователь на полтора вольта. Но даже при 100% КПД преобразователя из 760 мАч на 3,7 вольта никак не получится 2800 мАч, максимум 1874.
Т.е., если китайцы не соврали и там действительно 3,7*760, реальная емкость этих аккумуляторов с учетом потерь на преобразователе будет порядка 1600мАч. А если там «как обычно» с китайским литием, то реальная емкость будет 750-1000 мАч. В итоге, при цене $8 за штуку мы получаем аккумулятор, который имеет емкость меньше, чем Энелуп за $3. Трехкратная разница в цене должна означать, что потребительские качества товара в три раза выше, но я этого не наблюдаю.
Я постепенно отказываюсь от никелевых аккумуляторов в пользу литиевых, и я использую 18650. Но полностью перейти на них не могу, потому что детская железная дорога, Фёрби, рыбацкие весы, настенные часы, пульты ДУ и прочие потребительские товары проектируются под питание от АА/ААА. Но все мои устройства нормально работают от стандартных АА аккумуляторов на 1,2 вольта. Смысл в литиевых аккумуляторах размера АА есть только в тогда, когда нужно постоянное напряжение, у литиевых аккумуляторов АА/ААА на всем протяжении работы стабильные полтора вольта.
Какие лучше взять акумы АА для работы на морозе (до -25-30)
Если исходить из моего опыта, то в наружном радио-блоке погодной станции уже четвертый год стоят по очереди аккумуляторы eneloop и gsuasa, описанные в первой статье. И тех и других хватает приблизительно на полгода. Пробовал ставить обычные аккумуляторы — два-три месяца, зимой месяц.
Цитата с сайта производителя (а у меня нет оснований им не доверять): «Eneloop has superior performance at 0ºC and can even be used at temperature as low as -20ºC. Eneloop is able to maintain a low selfdischarge rate even in temperatures as low as –20ºC. Operation time will be shorter than that of room temperature».
Вообще, любые химические элементы питания на морозе теряют ёмкость, но только литиевые аккумуляторы LiIon и LiPo при этом умирают насовсем.
Короче говоря, до -20 можно смело использовать Eneloop, а для температур ниже использовать литиевые батарейки (не аккумуляторы), например Energizer L91 по паспорту может работать от -45 до +65.
Литиевые аккумуляторы АА по логике должны бы работать до -30?
Нет. Литий-полимерные аккумуляторы, какого бы форм-фактора они не были, на морозе они умирают и восстановлению не подлежат. Если LiIon еще можно попытаться отогреть и спасти, то LiPo после нескольких циклов на морозе можно будет просто выбросить.
Я советовал вам использовать при низких температурах литиевые батарейки, не аккумуляторы, а именно одноразовые литиевые батарейки. Только они способны работать на морозе.
Из аккумуляторов более-менее держат заряд на морозе только никелевые LSD аккумуляторы, производитель гарантирует работоспособность до -20.
Литиевые же аккумуляторы на холоде умирают. Я говорю о холоде чуть ниже нуля, ни о каких -30 речи идти не может!
Почему литиевые аккумуляторы «умирают» от холода?
Здравствуйте! Стас, скажите пожалуйста, в комментариях выше вы писали , что li ion аккумуляторы на морозе ниже 0 градусов умирают, не говоря уже о морозах — 40 и ниже градусов. Я живу в Якутии и такие температуры зимой у нас почти каждый день. Хочу подробнее узнать как именно «умирают» литиевые аккумуляторы при таких температурах, использую аккумуляторы 18650 soshine Samsung в фонарях EagleTac G25C2, Яркий луч панда 1.0, skilhunt h03, заказал ещё защищённые панасоники 18650. Не хотелось бы их убить тем самым выкинув деньги на ветер, поэтому хочу узнать у вас более подобно какие процессы происходят с аккумуляторами и т.д. Спасибо, Дмитрий.
Здравствуйте, Дмитрий.
Катод литиевого элемента (источник ионов лития в батарее) сделан из оксида лития с определенной кристаллической структурой.
Когда аккумулятор заряжается, ионы перемещаются к аноду, когда разряжается — возвращаются на обратно в катод. Если разряжать при нормальной температуре, кристаллическая структура восстанавливается. При низких температурах ионы лития образуют иную кристаллическую структуру с другими электрохимическими свойствами. Второй момент: глубокий разряд. Из-за низкой активности ионов лития при низких температурах напряжение литиевых элементов, даже полностью заряженных, резко падает. Я это наблюдал, когда запитывал свои электрические стельки от повербанка: при температуре -6 градусов полностью заряженный повербанк показывал 80% заряда, а когда я клал его во внутренний карман, снова показывал 100%. Когда напряжение снижается ниже критического порога (обычно 2,5 вольта), графит, из которого сделан анод, начинает растворяться в электролите. В принципе, абсолютно те же процессы деградации протекают в литиевых элементах и в обычных условиях. Но в обычных условиях они протекают на несколько порядков медленнее.
Кроме того, есть результаты серьезных исследований, в частности, «Performance and Safety Testing of Panasonic 2.9 Ah Li-ion NCR18650 Cells», проведенных NASA и «Performance Characterization of High Energy Commercial Lithium-ion Cells», проведенных Glenn Research Center, Cleveland, Ohio, для того же NASA. В них отмечается сильнейшая деградация литиевых элементов при отрицательных температурах: NCR18650 при температуре -10 градусов и разряде током 0,2C после 20 циклов имеет остаточную ёмкость 500 мА, и эта ёмкость не восстанавливается при возвращении нормальных условий эксплуатации. У меня нет оснований ставить под сомнение результаты этих исследований, тем более, что они подтверждаются личным опытом.
Аккумуляторы с защитой при -40 могут просто отключаться из-за срабатывания защиты (или не включаться вообще). Рекомендую читать даташит на каждый конкретный аккумулятор. Я сейчас глянул даташиты на Панасоник NCR18650PF и на Самсунг ICR18650-26F — оба обещают 80% емкости при 0 градусов, 60% емкости при -20, а использование при температурах ниже -20 запрещено вообще. А вот Samsung INR18650-25R, если заряжен при комнатной температуре, при -20 отдает до 96% емкости (впрочем, работоспособность при температуре ниже -20 все равно не гарантируется).
Короче говоря, отрицательная температура для аккумуляторов — всегда стресс и нештатный режим работы. Какие лучше его выдержат, я сказать не могу.
Каким током заряжать аккумулятор?
Каким же током заряжать аккумуляторы? Существует универсальное правило, которое используется практически для любых аккумуляторов: зарядка током 0,1С аккумулятору не повредит. При зарядке током 0,1С аккумулятор не будет перегреваться и кипеть, запасёт больше энергии. Это касается как автомобильных аккумуляторов, так и всех остальных, включая никелевые, литиевые, цинковые, кадмиевые и литий-полимерные аккумуляторы всех форм и размеров. Единственный минус в этом правиле — время, 10 часов до полной зарядки. Это много. Ток зарядки — это всегда компромисс между скоростью и безопасностью. Поэтому одно из направлений совершенствования современных аккумуляторов — время зарядки, которое зависит от того, насколько высокий ток способен «переварить» аккумулятор без вреда для себя. Поэтому давайте разделим аккумуляторы на «специальные» и «обычные» и распишем немножко подробней, каким током зарядить аккумулятор. Под «обычными» мы будем понимать бытовые аккумуляторы, к которым не предъявляются особые требования, а под «специальными» — те, которые изначально создавались для решения определенных задач. Например, высокотоковые, стартерные, тяговые, батареи глубокого разряда и им подобные. Подразумевается, что если вы купили себе специальный аккумулятор, то вы понимаете, зачем вы его купили и как им пользоваться. Если не понимаете, то в любом случае, «бытовой» режим использования не повредит высокотоковому аккумулятору.
- NiMH, никелевые: обычные 0.3С, высокотоковые (например, Eneloop) 1C;
- Li-ion, литиевые: 0.3-0.5C, высокотоковые (например, Samsung INR18650-25R) 1,6С;
- Li-pol, литий-полимерные: нужно заряжать током не больше 1С, до 3С для высокотоковых;
- LiFePO4, литий-железо-фосфатный аккумулятор нужно заряжать током до 2С;
- NiCd, никель-кадмий: не выше 0.3 С;
- Pb, свинцово-кислотные: не выше 0.3 С и не ниже 0,05С;
Что за параметр С? 0,1С, 1С, 2С, что это значит?
С от английского capacity — «ёмкость». Параметр, используемый для обозначения зарядного тока, С, считается числовым выражением ёмкости аккумулятора. Если где-то написано, что аккумулятор нужно заряжать током 1С, а ваш аккумулятор имеет ёмкость 2000 мАч, значит ток заряда должен быть не выше 2000мА. Для большинства аккумуляторов оптимальным считается ток заряда 0,1С. То есть, для заряда аккумулятора ёмкостью 12Ач лучше всего подойдет ток 1,2А, а для заряда аккумуляторов 900 мАч оптимальный ток заряда 90 мА.
Чем высокотоковые аккумуляторы отличаются от обычных?
Высокотоковые аккумуляторы имеют несколько другое внутреннее устройство. Связано это с самой природой аккумуляторов. Для того, чтобы аккумулятор отдал ток, необходимо, чтобы электрод вступил в химическую реакцию с электролитом. Место, где электрод вступает в реакцию — это его поверхность, та часть, которая соприкасается с электролитом. А если быть совсем точным, с электролитом соприкасается самый верхний слой молекул электрода. Только один слой в каждый промежуток времени. Потом необходимо, чтобы прореагировавший (разряженный) электролит убрался вглубь, а на его место проник свежий электролит, который тут же вступит в реакцию с молекулами электрода и начнет отдавать ток, значит, электролита нужно больше, чем в обычном случае. Второй нюанс: для передачи высокого тока нужен более толстый проводник, т. е. сам электрод не может быть очень тонким, тонкий электрод на больших токах будет греться.
Использование этих и других хитростей (например, пористые электроды, изменения химического состава электролита и электродов) позволяет сделать аккумуляторы, которые могут отдавать ток в десятки раз выше, чем обычные аккумуляторы. Но необходимость в большем объеме электролита и более толстых электродах не позволяет делать высокотоковые аккумуляторы большой ёмкости.
Лучшие высокотоковые NiMH аккумуляторы формата АА и ААА — это Panasonic Eneloop, по спецификации производителя они допускают быстрый заряд током 1С и разряд током 2С (это 2000мА и 4000мА соответственно).
Высокотоковые литиевые аккумуляторы формата 18650 производит Samsung, Sony, LG, Panasonic и Sanyo, при этом максимальный ток таких аккумуляторов 30А, а максимальная ёмкость — у аккумулятора Sony US18650VTC6 — 3120 мАч.
Расскажите про аккумуляторы типа NI-ZN, и какие зарядные устройства для них можно рассмотреть.
Я не пользуюсь аккумуляторами NiZn по нескольким причинам.
1. Единственный их плюс — высокое напряжение, по сравнению с NiMH. Имеет смысл только в тех случаях, когда есть потребители, которые отключаются при 1.2 вольта и ниже. Только тогда их энергоёмкость превосходит энергоемкость никелевых аккумуляторов. У меня таких потребителей нет. Детские игрушки, фонари, часы и прочие приборы, которые я использую, отлично работают в пределах эффективного напряжения никеля, от 1,5 до 0,9 вольта.
2. Малый срок службы. Разница, по сравнению с LSD никелем — в 10 раз меньше, примерно 200 циклов против 2000. С этим можно было бы смириться, если бы цинковые аккумуляторы имели какое-нибудь существенное для меня преимущество: более высокую ёмкость, например, низкий саморазряд. Но нет, ёмкость ниже, саморазряд выше, качество хуже, цена выше.
3. Качество. Даже более-менее приличные производители, типа Turnigy, PowerGenix (теперь Zinkfive) или PKcell, не радуют стабильностью характеристик. А учитывая, что количество циклов перезарядки сильно ограничено, тренировать эти аккумуляторы себе дороже. Да и нечем, по большому счету.
4. Необходимость в отдельном зарядном устройстве. Из приличных зарядных устройств химию NiZn поддерживают только SkyRC. Остальные (специальные ЗУ для никель-цинковых аккумуляторов) работают либо по времени (это вообще прошлый век), либо это тупые стабилизаторы напряжения с ограничением по току, без признаков интеллектуальности. Или колхоз, типа зарядки в режиме никеля с отсечкой по напряжению 1,9 вольта, зарядки двух банок, подключенных последовательно, в режиме LiPo и т.п. Но я бы купил SkyRC МС3000, если бы использование аккумуляторов NiZn себя хоть как-то оправдывало.
С моей точки зрения, процесс NiZn — это как в анекдоте про «откопали стюардессу». Проект NiZn уже был один раз закрыт в прошлом веке, от него отказались в пользу NiCd по причине низкого ресурса и высокого саморазряда. Сейчас он реанимирован исключительно благодаря стараниям маркетологов.
Вот график с кривыми разряда батарей NiZn и Eneloop. Единственное, когда нужно выбирать NiZn, это если ваш потребитель лучше работает в верхнем диапазоне напряжения (желтая часть графика) под небольшой нагрузкой. Если в нижнем, то никель эффективней. Еще на графике хорошо видна стабильность характеристик при повышении нагрузки: одна и та же банка тестировалась 10 раз подряд, каждый раз ток разряда повышался. Eneloop держит нагрузку стабильно, NiZn же при повышении нагрузки умирает, успев отдать лишь половину емкости.
Как пользоваться интеллектуальным зарядным устройством NC2600?
Подскажите пожалуйста по технологии зарядки. У меня вот nc2600, он не полностью заряжает одни батарейки(2700 зарядил только до 1900), а другие новые, предварительно разряженные, eneloop 1950 зарядил до 2050 и 1980(куплены в Японии). Вопрос в том какие настройки там ставить для Temp Protect, -dV, Voltage Protect, Trickle Current(может вообще выключить?), Discharge Cut-Off и какими токами заряжать батарейки 1900mAh, 2500mAh и 930mAh и 750mAh. Заряжал токами 300-900 mA. Планирую заряжать по 2 или 4 штуки если эта информация важна. Никогда не пользовался умными зарядками, купил вот nc2600 и как-то странно она заряжает, не могу понять или бракованный экземпляр(была Err02 на всех экранах, к чему бы это?) или я что-то не так делаю. В общем запутался в технологиях зарядки((( Неужели после этой за 2000+ придётся еще одну покупать, и дело не сколько в деньгах сколько в месте где все это хранить(( Спасибо большое за сайт!
Андрей, не беспокойтесь. Вам не придется покупать новую зарядку, она работает прекрасно. А вот новые аккумуляторы — вполне возможно.
То, что eneloop 1950 заряжается до 2050 и 1980 — это нормально, в пределах допустимого. А вот аккумуляторы на 2700, которые не хотят принимать больше 1900, похоже, просто умерли. Попробуйте сделать им тренировку. Для начала прогоните в режиме Refresh & Analyze, посмотрите на результат. После этого разок на режиме Break-In. Если аккумуляторы не совсем дохлые, то это их восстановит. Но, судя по ёмкости, на эти аккумуляторы рассчитывать не стоит. В основной статье есть ссылки на более приемлемые аккумуляторы, как настоящий японский Eneloop, так и недорогие китайские аналоги.
Temp Protect, -dV, Voltage Protect, Trickle Current, Discharge Cut-Off лучше не менять, они не влияют на заряд, это скорее «предохранители». На всякий случай правильные значения:
- Temp Protect 55 градусов
- -dV 5mV
- Voltage Protect не выше 1,6V
- Trickle Current не больше 30mA
- Discharge Cut-Off 0.9V
Заряжать аккумуляторы рекомендуется током 0,1С (проще говоря, 10% от ёмкости), т.е. для аккумулятора 2500 мАч ток зарядки должен быть 250мА. Аккумуляторы Eneloop при необходимости можно заряжать током до 1С, т.е., равным ёмкости. Но лучше не злоупотреблять, при зарядке большими токами аккумуляторы перегреваются, что ведет к образованию пузырьков в электролите и снижению срока службы. Я заряжаю все свои аккумуляторы АА током 750мА, а все аккумуляторы ААА током 500 мА. Обычные аккумуляторы не прошли отбраковку и я их выбросил, LSD живы и прекрасно работают уже 6 лет.
Ошибка Err02 может говорить о повышенном внутреннем сопротивлении аккумуляторов. В принципе, использовать их можно, но такие батареи просто не в состоянии отдать большой ток. Повышенное сопротивление тоже лечится режимом refresh и break-in, если аккумуляторы еще живы.
Величины разряда и заряда литий-ионного аккумулятора
Пользователи промышленных литий-ионных аккумуляторов встречают в технических характеристиках величины разрядного или зарядного токов в виде цифры + буквы C . Какую полезную информацию это несет? Нужно ли обращать внимание на эти параметры?
Для примера возьмем технические характеристики аккумуляторной батареи к складской самоходной электротележке. В таблице ниже в пунктах №7-8 указаны значения 0,3С–0,5С для зарядки, 1С–2С для разрядки. Первая цифра – это множитель, буква С – номинальная общая емкость литий-ионной батареи.
Характеристики литий-ионной аккумуляторной батареи NL -24150 Li ( LiFePO 4)
Номинальная емкость (0,2С)
624 х 146 х 627 (Д х Ш х В, мм)
Абсолютная постоянная энергоемкость
Ток заряда, непрерывный/максимальный
0,ЗС (< 45А) / 0,5С (< 75А)
Ток разряда, непрерывный/максимальный
1С (< 150А) /2С (< 300А)
В нашем случае номинальная емкость 150 А·ч, поэтому 0,3С ≈ 45А, 0,5 С = 75А, 1 С = 150А, 2С = 300А.
Литиевые батареи с большими С-показателями рекомендуются для приложений, где необходима быстрота зарядки или высокие токовые нагрузки. Например, для мощного промышленного оборудования, высокопроизводительной складской техники: вилочных электропогрузчиков, ричтраков.
Как рассчитываются значения
Величину (С) определяют следующим образом:
(С) = Ток заряда или разряда (А) / Номинальная ёмкость (А·ч)
Пример: 2С = 300 А/150 А·ч
Ожидаемое время работы аккумулятора находят так:
Время работы = Разрядная емкость (Ач) / Разрядный ток (А)
Пример: 0,5 (ч) = 150 А·ч/300 А, т.е. время работы составляет полчаса.
В процессе разрядки величиной 1С литиевая батарея 150 А·ч сможет отдавать 150А в течение часа. При 0,5С можно рассчитывать на двухчасовую работу при отдаче 75А.
Таким образом, от величины разрядного тока зависит то, с какой скоростью разряжается аккумулятор. 1С часто называют часовым разрядом, 0,5С – двухчасовым, а 0,1С – десятичасовым.
Это же касается величины зарядного тока и быстроты зарядки. Если взять характеристики из таблицы, то при 0,3С аккумулятор зарядится за 3 часа 20 минут, а при 0,5С – за 2 часа.
Зависимость между скоростью разряда и емкостью
В пункте №2 нашей таблицы рядом с номинальной емкостью стоит значение 0,2С. Почему в данном случае указывается значение разрядного тока?
Реальная емкость новых литиевых аккумуляторов бывает выше номинала (>100%), указанного на этикетке или в паспорте. Ее можно определить с помощью анализатора батареи. При медленной разрядке анализатор покажет большее значение, чем при быстрой. Иными словами, чем выше скорость разряда, тем ниже разрядная емкость. Теоретически значение должно оставаться одинаковым, поскольку отдается равное количество энергии, только за разное время.
Причина расхождения лежит во внутренних потерях энергии, быстром падении напряжения в ячейках. При большом токе разряда аккумуляторная батарея быстрее достигает предельного минимального напряжения, поэтому показания емкости могут снизиться до 95%. Длительная разрядка малым током, наоборот, способна увеличить показания до 105%.
Выводы
При выборе литий-ионного аккумулятора для промышленных нужд или складской техники важно учитывать величины разряда, заряда. В противном случае можно столкнуться с невозможностью быстрой зарядки, а также неспособностью переносить большие токовые нагрузки.