Зарядка высокотоковых аккумуляторов 18650

18.10.2018

Литий-ионные аккумуляторы типоразмера 18650 широко используются в качестве источников питания для разнообразных устройств бытовой и электронной техники. В виде независимых источников питания и в составе аккумуляторных батарей они успешно применяются в ноутбуках, шуруповертах, радиоприемниках, фонариках, электронных сигаретах и многих других устройствах. Важными преимуществами литиевых источников питания выступают значительная емкость, малый саморазряд, безопасность использования и отсутствие потребности в обслуживании.

Аккумуляторы типа Li-ion имеют высокий эксплуатационный ресурс. Но такие факторы как глубокий разряд, перезаряд, использование при низких температурах и несоблюдение правил заряда приводят к ускоренному износу аккумуляторов и их преждевременному выходу из строя. Поэтому важно знать, каким током заряжать Li-ion аккумулятор 18650, использовать подходящее по всем параметрам зарядное устройство и соблюдать все правила подзарядки, чтобы избежать их перегрева и быстрой потери свойств.

Как зарядить высокотоковые аккумуляторы 18650

Для корректной зарядки Li-ion аккумуляторов 18650 важно:

Использовать предназначенные для этих целей зарядные устройства. Они автоматически начинают зарядку от напряжения 0,05 В и завершают ее при 4,2 В. Это максимально допустимое значение, безопасное для литий-ионных аккумуляторов. Что касается вопроса, каким напряжением быстро зарядить Li-ion аккумулятор 18650, все зарядные устройства для таких элементов питания являются источниками постоянного напряжения 5 В. Они отдают зарядный ток, составляющий порядка 0,5–1 емкости аккумулятора.
Не превышать длительность зарядки. В среднем процесс восстановления заряда длится 3 часа. При более длительном заряде повреждается химическая структура накопителя энергии и происходит его перегрев. «Умные» зарядные устройства имеют автоматическую систему контроля и сами определяют необходимое время подзарядки элементов питания.
Соблюдать полярность – всегда подсоединять плюс к плюсу, а минус к минусу. Не все зарядные устройства способны распознавать корректность подключения элемента питания. Если процесс зарядки пойдет при некорректном подключении аккумулятора, он неизбежно выйдет из строя.
Избегать глубокого разряда аккумулятора и его заряда до максимального значения. Желательно не выходить из диапазона заряда от 25 до 90%. Это поможет продлить срок службы элемента питания. Популярная «прокачка» в виде полных циклов заряд-разряд в данном случае не нужна и даже вредна. Современные Li-ion аккумуляторы обычно имеют защиту от перегрева и перезаряда, но не защищены от потери заряда при использовании устройств при низких температурах. Хранить литий-ионные аккумуляторы рекомендуется в умеренно заряженном состоянии при температуре от +10 до +25 °С.

Зарядные устройства для аккумуляторов типоразмера 18650 бывают различных конфигураций. Например, есть модели с зарядным током 1 А, вмещающие 1 элемент питания, и варианты с несколькими «гнездами», индикатором уровня зарядки, системой безопасности и максимальным напряжением 4,2 В.

Выбираем оптимальный ток заряда

Теперь обсудим, каким током лучше заряжать аккумуляторы 18650. Возможные варианты – 0,5 А и 1 А. При силе зарядного тока 1 А процесс подзарядки проходит быстрее, чем при 0,5 А, но для сохранения эксплуатационного ресурса элементов питания более предпочтителен плавный заряд. Поэтому оптимальный ток заряда – 0,5 А. Если нужно ускорить процесс подзарядки, можно увеличить зарядный ток до 1 А, но без особой необходимости этого делать не стоит.

Для подзарядки литиевых элементов питания желательно использовать оригинальные зарядные устройства, рассчитанные на применение с конкретной моделью аккумулятора. Они четко понимают, какая мощность необходима конкретному элементу питания, и своевременно останавливают процесс зарядки. Что касается силы тока, оригинальные зарядные устройства вначале осуществляют подзарядку сильным током, а ближе к завершению процесса подзарядки уменьшают его. Такой алгоритм помогает избежать перегрева элементов питания и продлить срок их службы.

Предлагаем вам ознакомиться с еще одним познавательным материалом – о том, как правильно заряжать литий-железо-фосфатные аккумуляторные батареи.

18.10.2018

Как зарядить высокотоковые аккумуляторы 18650

Для корректной зарядки Li-ion аккумуляторов 18650 важно:

Использовать предназначенные для этих целей зарядные устройства. Они автоматически начинают зарядку от напряжения 0,05 В и завершают ее при 4,2 В. Это максимально допустимое значение, безопасное для литий-ионных аккумуляторов. Что касается вопроса, каким напряжением быстро зарядить Li-ion аккумулятор 18650, все зарядные устройства для таких элементов питания являются источниками постоянного напряжения 5 В. Они отдают зарядный ток, составляющий порядка 0,5–1 емкости аккумулятора.
Не превышать длительность зарядки. В среднем процесс восстановления заряда длится 3 часа. При более длительном заряде повреждается химическая структура накопителя энергии и происходит его перегрев. «Умные» зарядные устройства имеют автоматическую систему контроля и сами определяют необходимое время подзарядки элементов питания.
Соблюдать полярность – всегда подсоединять плюс к плюсу, а минус к минусу. Не все зарядные устройства способны распознавать корректность подключения элемента питания. Если процесс зарядки пойдет при некорректном подключении аккумулятора, он неизбежно выйдет из строя.
Избегать глубокого разряда аккумулятора и его заряда до максимального значения. Желательно не выходить из диапазона заряда от 25 до 90%. Это поможет продлить срок службы элемента питания. Популярная «прокачка» в виде полных циклов заряд-разряд в данном случае не нужна и даже вредна. Современные Li-ion аккумуляторы обычно имеют защиту от перегрева и перезаряда, но не защищены от потери заряда при использовании устройств при низких температурах. Хранить литий-ионные аккумуляторы рекомендуется в умеренно заряженном состоянии при температуре от +10 до +25 °С.

Выбираем оптимальный ток заряда

Цена: $1.78 (покупал за $1.5)

Перейти в магазин

Я купил на Aliexpress 40 штук дешёвых аккумуляторов, очень похожих на Samsung INR18650-25R. Предполагал, что протестирую парочку на больших и малых токах и буду делать сборку для аккумуляторной косилки, но пришлось тестировать все.

Продавец, прикидывающийся производителем, приводит совсем немного параметров:

«Модель: INR18650-25RM
Тип: литий-ионный аккумулятор 18650
Номинальная емкость: 2500 мАч (2400-2500 мАч)
Номинальное напряжение 3,7 в
Вес: 45g±1g
Внутреннее сопротивление: ≤20mΩ
Ограниченное Напряжение заряда: 4,2 в
Рабочее напряжение: 2,75-4,2 в
Размер: 65,5 мм x 18,5 мм
Время работы: до 500 раз
Место происхождения: Гонконг»

Максимальный ток 20A указан только в названии лота.

Наклейкой «Liitokala» заклеено то место, где скорее всего написано «Samsung», впрочем с очень большой вероятностью, эти аккумуляторы лишь копия оригинальных Samsung INR18650-25R.

Но раз точных технических характеристик нет, придётся всё же почитать самсунговский datasheet:

Оригинальные аккумуляторы можно заряжать током до 4А и разряжать током до 20А, при этом разряд допустим до напряжения 2.5V.

Начну с хорошего. 🙂

33 из 40 купленных аккумуляторов не вызвали каких-либо вопросов. Их ёмкость при разряде током 2.5A (1С) до напряжения 2.5 В составляет 2500-2650 mAh (9-9.52 Wh).

При разряде до 3V ёмкость уменьшается на 80-90 mAh.

При токе разряда 10А аккумуляторы способны выдавать всего на 9% меньше энергии.

Полный разряд на таком токе занимает меньше 16 минут. Через десять минут непрерывного разряда аккумулятор нагрелся до 52°, через 12 минут до 57°, через 14 минут до 60°, максимальная температура составила 64°.

При разряде током 18A температура аккумулятора через минуту составила 39°, через две минуты 49°, через три минуты 62°, через 4 минуты 77 и через 4.5 минуты от начала непрерывного разряда аккумулятор разогрелся до 89°. После этого эксперимент был остановлен, но оболочка с аккумулятора успела сползти от такого нагрева.

Для эксперимента один аккумулятор был заряжен током 4A. При зарядке он почти не нагревался (менее 30°) и успешно зарядился. Все остальные аккумуляторы заряжались током 1.3 A.

Кстати, при разряде током 2.5A аккумуляторы почти не нагреваются (температура менее 30°C).

А теперь о плохом.

Первым делом после получения аккумуляторов я измерил напряжение на каждом из них. На первом же экземпляре напряжение оказалось гораздо ниже нормы — 0.649V.

Попалось ещё два аккумулятора с низким напряжением — 1.532V и 0.883V. Все остальные аккумуляторы имели напряжение 3.529-3.626V.

С помощью лабораторного блока питания три аккумулятора с низким напряжением были успешно заряжены (обычное зарядное устройство аккумуляторы с таким низким напряжением заряжать отказывается) и показали вполне нормальную ёмкость — 2520, 2620, 2580 mAh. Но как они будут вести себя в дальнейшем сказать сложно.

Ещё два аккумулятора имеют существенно более низкую ёмкость, чем остальные — 2160 и 2170 mAh. Трёхкратный заряд и разряд ничего не изменил.

Ещё два аккумулятора имеют чуть более низкую ёмкость, чем остальные, — 2390 и 2450 mAh.

Несколько слов о покупке.

Аккумуляторы пришли в коробке от зарядного устройства.

Каждые пять аккумуляторов упакованы в два мягких пакетика.

Если бы не дай бог на почте эту коробку сильно стукнули, могло бы и полыхнуть.

Я покупал аккумуляторы на распродаже лотами по 10 штук по $1.496 за штуку (с купонами получилось меньше 90 рублей за штуку). Сейчас продавец удалил этот лот (возможно они удаляют лот, как только там накапливаются негативные отзывы). Лотов с этими аккумуляторами у продавца несколько, в самом дешёвом 20 аккумуляторов продают за $35.52, десять за $19.12.

Расскажу, как я проводил эксперименты.

Для зарядки аккумуляторов использовалось универсальное зарядное устройство iMax B6 в режиме балансировки. Зарядный ток — 1.3A (0.5C).

Для измерения ёмкости я использовал анализатор Олега Артамонова, способный обеспечить ток нагрузки до 2.7A. Чтобы создать большие токи пришлось поизвращаться. У меня есть четыре тестера EBD-USB+, каждый из которых даёт нагрузку до 4A. Я припаял к ним толстые провода и соединил вместе нагрузочные провода четырырёх EBD-USB+ и анализатора. При этом измерительные провода от четырёхпроводного холдера шли к анализатору и давали возможность точно измерять напряжение в процессе тестирования.

Всем этим безобразием управляло два компьютера. На одном задавались токи разряда тестеров EBD-USB+ (4x2A для тока 10A и 4x4A для 18A), на втором работала управляющая программа анализатора (ток разряда 2A).

Для того, чтобы на скриншоте анализатора были показаны правильные результаты, а не в пять раз меньше, в файле данных ток разряда был заменён с 2000 mA на 10000 mA.

Вся эта «батарея тестеров» смогла создать ток разряда 18A, но 20A сделать не получилось. Думаю, разница небольшая и всё и так понятно.

Несмотря на весь этот «колхоз», измерения получились достаточно точными и не понадобилось покупать мощную нагрузку.

Аккумуляторы Liitokala INR1865025R действительно выдерживают большие токи. Их можно разряжать током 10A от начала и до конца, при этом они разогреваются до приемлемых 64°C. Ток 20A эти аккумуляторы также выдержат, но не более 3 минут подряд, после чего им нужно остыть. Ёмкость аккумуляторов составляет 2500-2650 mAh (9-9.52 Wh), причём на больших токах ёмкость снижается менее, чем на 10% (8.63 Wh). Аккумуляторы выдерживают зарядку большим током (4A), но лучше, от греха подальше, заряжать их током до 2.5A (1C).

Необходимо быть готовыми к тому, что небольшая часть аккумуляторов из партии будут хуже других и их лучше не применять в общей сборке, а перед использованием все аккумуляторы придётся протестировать на ёмкость. Аккумуляторы, оказавшиеся отбракованными, можно использовать в фонарях, электроинструментах, пауэрбанках.

В моём случае из 40 аккумуляторов в сборку пойдут 30 самых лучших, а оставшиеся 10 можно будет использовать для других целей.