Чем отличается защищенный аккумулятор от незащищенного

Защищенные и незащищенные литий ионные аккумуляторы – в чем их разница? Чем отличается устройство литий ионного аккумулятора с защитой? Можно ли использовать незащищенные аккумуляторы? На эти и другие вопросы Вы найдете ответы в нашей статье.

Зачем аккумуляторам вообще нужна защита?

• если аккумуляторная батарея чрезмерно разряжена (менее 2,8-3В) или, наоборот, заряжена (более 4,2-4,3В)
• если на него подается слишком высокий ток (более 1-8А)
• если литий-ионные аккумуляторы неправильно установлены
• в случае короткого замыкания.

Зачем нам возможность использования незащищенных аккумуляторов?

Источник

Защищенный или незащищенный литий-ионный аккумулятор – что выбрать?

Статья обновлена: 2020-12-11

Литий-ионные аккумуляторы широко применяются для питания различных устройств, причем использоваться они могут по-отдельности или в составе аккумуляторных батарей. По своим характеристикам Li-ion аккумуляторы выигрывают у ранее популярных никель-кадмиевых (Ni-Cd) и никель-металлгидридных (Ni-MH) моделей.

Литий-ионные ячейки имеют:

1. легкий вес и компактные размеры – по сравнению с аналогами другого химического состава при той же емкости;
2. ресурс порядка 1000 полных циклов заряд-разряд;
3. высокую удельную емкость (энергетическую плотность);
4. рабочее напряжение 3,5–3,7 В;
5. разрядные токи до 2С, а у высокомощных моделей – до 10–20С;
6. диапазон допустимых температур для эксплуатации от -20 до +60 °С, а у некоторых моделей – от 40 °С;
7. малый саморазряд – около 5% за первый месяц и далее меньше, за год около 10–20%;
8. способность быстро восполнять заряд – 1 стадия подзарядки протекает при постоянном токе до нужного напряжения и длится около 40 минут, 2 стадия идет при постоянном напряжении и длится дольше.

Слабой стороной литиевых элементов питания считается их чувствительность к глубоким разрядам и избыточным зарядам. Из-за этой особенности Li-ion аккумуляторы оснащаются специальными устройствами защиты.

Устройства защиты Li-ion аккумуляторов

Литиевые АКБ коммерческого типа имеют самую усовершенствованную защиту среди всех аналогов. Обычно в схеме защиты литий-ионных АКБ применяется ключ на полевом транзисторе. Когда на элементе АКБ достигается предельное напряжение 4,3 В, этот ключ открывается, и процесс подзарядки останавливается.

Помимо ключа, в схеме есть термопредохранитель, разрывающий цепь нагрузки при нагреве АКБ до 90 °С. Предусмотрена и защита элементов питания от глубокого разряда. При падении напряжения до критически низкого значения 2,5 В на элемент она разрывает цепь нагрузки и прекращает питание устройства.

Защищенные литий-ионные аккумуляторы формата 18650 имеют плату, которая оберегает их от следующих опасных состояний:

1. короткое замыкание;
2. избыточный заряд – с напряжением более 4,2 В;
3. глубокий разряд – с падением напряжения ниже 2,75 В.

Находится защитная плата на нижней поверхности элемента питания, на катоде. Если плата защиты вышла из строя, она не позволяет полноценно использовать аккум. Для решения проблемы можно изъять плату, превратив защищенный Li-ion аккумулятор в незащищенный.

Как убрать защитную плату?

Чтобы снять плату с защищенной Li-ion ячейки, нужно вначале освободить ее от наружной оболочки, стараясь не задеть находящуюся под ней пластину. Под снятой этикеткой виден проводник, идущий от «+» контакта к защитной плате. Остается отделить от ячейки плату, которая присоединена точечной сваркой, обрезать выступающую часть внутренней оболочки и обернуть аккумулятор новой наружной пленкой.

При удалении плоского проводника важно не замкнуть полюса элемента питания, иначе произойдет короткое замыкание. Оно сопровождается токами в десятки ампер, стремительным нагревом и риском возгорания аккумулятора.

При желании, можно установить на незащищенный элемент новую плату защиты. Размеры защищенных ячеек чуть больше, чем у незащищенных – на 3–5 мм по высоте и на 0,5 мм в диаметре.

Что выбрать: Li-ion аккумулятор с защитой или без?

Выбор между защищенными и незащищенными Li-ion аккумуляторами зависит от их назначения. Например, для сборки литиевых аккумуляторных батарей применяются элементы питания без защитных плат. Из них можно собрать АКБ нужной емкости и напряжения, чтобы использовать их для питания мощных электроприборов, двигателей персонального электротранспорта или в других целях. Таким образом можно получить и дополнительный источник питания.

Для сборки аккумуляторов в АКБ используется контактная сварка и сварочная лента. Дополнительно к батарее присоединяется контроллер, отслеживающий параметры на всех элементах в сборке. Паять литиевые ячейки не рекомендуется, т.к. они боятся перегрева и при пайке контактов легко выходят из строя из-за превышения температур. Аккумуляторная батарея, собранная из незащищенных элементов питания, обязательно дополняется своей защитой от перегрева, избыточного напряжения и короткого замыкания. Эти функции в АКБ выполняет плата контроллера.

Защищенные литиевые аккумуляторы оснащены собственными платами защиты, поэтому им не нужен дополнительный контроллер процесса заряда и разряда. Такие модели используются для замены аналогичных элементов питания во всевозможных приборах. Если же аккумуляторы нужны для сборки батареи или замены неисправных элементов в готовой АКБ, покупайте незащищенные модели.

Источник

Сравнение защищенных и незащищенных аккумуляторных батарей

Сравнение защищенных и незащищенных аккумуляторных батарей

Давно не секрет, что для надежной и долгосрочной работы аккумуляторам требуется защита. Она может осуществляться двумя способами: либо внутри самого аккумулятора (это защищенные аккумуляторы), либо при помощи устройств, которые непосредственно контактируют с аккумуляторами (у нас в их роли выступают светодиодные фонари). В настоящее время на рынке уже имеются фонари со встроенной защитой АКБ, поэтому у нас есть возможность безопасно пользоваться незащищенными аккумуляторами. Какие преимущества мы при этом имеем? Давайте разберемся.

Зачем аккумуляторам защита?

Литий-ионные аккумуляторы нельзя полностью разряжать и чрезмерно заряжать, чтобы уберечь их от возникновения химической реакции внутри батареи, что может повлечь за собой очень неприятные последствия. А именно: емкость аккумуляторных батарей сильно снизится, а в особых случаях из-за химических реакций может произойти их воспламенение. Именно поэтому рынок элементов питания уже давно предлагает “защищенные” аккумуляторы, внутри которых имеется специальная плата, отключающая их от устройства по следующим причинам:

• если аккумулятор сильно разряжен или заряжен

• если на батарею подается очень высокий ток

• если литиевые аккумуляторы неправильно установлены в устройство

• если произошло короткое замыкание

Достоинства защищенных батарей значительно облегчили работу производителям фонарей и позволили им не модернизировать свою уже готовую продукцию. Аккумуляторы с встроенной защитой отодвинули на второй план своих незащищенных собратьев. Они являются лучшим вариантом питания для таких фонарей, которые не имеют элементов защиты. Однако современные высококачественные фонари, произведенные более известными и ответственными брендами, могут защитить обычные незащищенным аккумуляторы. Поэтому для нас еще существует возможность выбора.

Зачем нам возможность использовать незащищенные аккумуляторы?

При пользовании фонарем со встроенной системой защиты элементов питания можно применять как защищенные, так и незащищенные аккумуляторы. Сравним и дадим оценку их основных параметров.

1. Безопасность

Защитная плата предотвращает чрезмерную зарядку и разрядку литий-ионных аккумуляторов, что гарантирует безопасность их эксплуатации и увеличивает срок службы АКБ. Поэтому, как только эти аккумуляторы появились в продаже, производители выдвинули их на передний план и стали говорить об их преимуществах перед обычными батареями. Оказалось, что так проще: давать рекомендации покупателям, с какими из батарей их фонари будет работать продуктивнее и безопаснее, чем увеличить затраты на производство и убрать различия между всеми известными видами питания.

Со временем ситуация изменилась. Новые высокотехнологичные светодиодные фонари могут похвастаться встроенной защитой от переразряда. Когда заряд уменьшается до 2,5-2,8 В, система дает сигнал и яркость света падает, а спустя какое-то время фонарь выключается. Такая защита позволяет нам использовать незащищенные аккумуляторы.

2. Цена

Это также весомый фактор при сравнении аккумуляторных батарей. Но тут все проще: стоимость защищенных литиевых батарей несколько больше, поскольку электронная плата тоже стоит денег. Но использование защитной платы уменьшает заявленную емкость. Поэтому по одной и той же цене можно приобрести либо незащищенный аккумулятор, либо защищенный, но с меньшей емкостью.

3. Эксплуатация

Представим такую ситуацию, что аккумуляторы разрядились. Если в фонаре используются защищенные батареи, то сработает защита. Фонарь отключится сразу, а случиться это может в самый неподходящий момент. Более того, в это время вы можете находиться в какой-либо экстремальной или даже опасной для жизни и здоровья ситуации. Резкое выключение фонаря может оказаться критическим. Кроме того, уже нельзя будет использовать аккумуляторные батареи далее, не поставив их хотя бы ненадолго в зарядное устройство. Плата сработала, и дальнейшее использование батарей запрещено – это для них было бы опасно. Но если используется фонарь со встроенной защитой и простыми аккумуляторами, то заранее поступит предупреждение о том, что питание подходит к концу. Фонарь сразу не выключится, а перейдет в слабый режим освещения. За это время Вы сможете “подготовиться” или произвести замену АКБ. Если возможности замены нет, то можно дать незащищенным аккумуляторным батареям “отдохнуть”, тогда некоторая часть заряда восстановится, и можно будет еще какое-то время пользоваться фонарем.

И каков же итог?

Использование незащищенных литиевых батарей имеет ряд преимуществ:

— экономия средств на элементах питания;

— более длительное время работы;

— можно заранее узнать о скором отключении фонаря.

При всех своих преимуществах, наши аккумуляторные батареи гарантируют защиту и безопасное использование. И все-таки отличия между “внутренней” и “внешней” защитой батарей не так уж и малы. Поэтому хорошо, что производители светодиодных фонарей дали возможность самим потребителям выбирать способ защиты для своих устройств.

Источник

Защищенный или незащищенный литий-ионный аккумулятор — что выбрать?

Статья обновлена: 2020-11-11

Защищенный или незащищенный литий-ионный аккумулятор — что выбрать?

Изначально литий-ионные аккумуляторы работали в мобильных устройствах. Однако позже сфера их применения существенно расширилась. Сегодня они являются базовым узлом электроскутеров, электромопедов или кикбайков.

Почему многие потребители выбирают их

Специалисты отмечают множество преимуществ. К ним относятся:

1. Низкий саморазряд. Устройство характеризуется минимальными потерями энергии. Причем энергоемкость удачно сочетается с компактными габаритами.
2. Достаточно высокое напряжение на выходе.
3. Минимизация массы при длительном хранении.
4. Большое число периодов заряд-разряд.
5. Стойкое сохранение свойств. Даже с потерей энергоемкости после многочисленных периодов заряд-разряд они (свойства) снижаются в самой минимальной степени.

При их эксплуатации рекомендуется использовать схему защиты Li-ion аккумуляторов. Она позволит мгновенно отключить батарею от перегрузки по мере необходимости. Назначение контроллера защиты литиевых аккумуляторов 18650— контролировать возможные перезаряды/переразряды.

Обозначение изделия имеют стандартное (первые две цифры обозначают диаметр, вторые — высоту):

1. 18650 — наиболее удобная модель;
2. 32600 и 32900 — самые широкие варианты;
3. 14240 — максимально компактный образец.

Правила использования

Вся Li-ion продукция отличается надежностью. Регламент эксплуатации предписывает соблюдать следующие правила:

1. Самое малое напряжение — 2,2-2,5 Вольт, а самое большое — 4,25-4,35 Вольт.
2. Изделия нельзя подзаряжать при минусовой температуре.
3. Ток заряда должен составлять половину емкости (не больше). При показателе в 2000 мАч самое большое значение заряда не должно превышать 1000 мА.

Нельзя допускать, чтобы рабочий ток превышал двукратное значение емкости (при емкости 2000 мАч ток должен составлять 4000 мА).

Модели цилиндрической формы подходят для габаритных сборок. Для них свойственна большая производительность.

Многие потребители пытаются выполнить сборку самостоятельно. Но при этом категорически запрещается паять. Сборка окажется неэффективной и бесполезной. При выполнении пайки контактов аккумулятор будет попросту «убит».

Рациональнее использовать обычную сварочную ленту и эффективную контактную сварку. Безопасность обеспечит контроллер заряда-разряда.

Во время сборки использовать можно исключительно незащищенные Li-ion образцы. Они сформируют достаточно энергоемкую батарею. Роль защиты от перенапряжения или замыкания выполняет плата-контроллер.

Что выбрать потребителю

Отличие защищенных моделей заключается в наличии платы. Она защищает при перегреве или перенапряжении. Тем самым упраздняется необходимость контролера заряда-разряда. Защита от перезаряда литиевых АКБ в обычном цилиндрическом исполнении находится на компактной плате в нижней части. Модуль защиты Li-ion контролирует напряжение.

Смысл использования платы защиты для зарядки литий-ионных аккумуляторов в том, что по мере накопления критического напряжения, она сработает и блокирует дальнейшую зарядку.

Защищенные модели покрыты специальной оболочкой. Если ее вскрыть, то можно обнаружить классический обычный аккумулятор с теми же параметрами, которые прописаны на фронтальной части изделия.

Плата приварена к контакту незащищенного аккумулятора. Для этого используют сварочную ленту. На рынок такой продукт поступает с маркировкой изготовителя защищенных аккумуляторов. Законопослушные поставщики обязаны отражать также на упаковке реквизиты того, производителя, который выпустил незащищенные модели с соответствующей маркировкой.

Специалисты рекомендуют обращать внимание на следующие нюансы: приваренная плата слегка увеличивает длину литий-ионного аккумулятора без защиты. Упаковка в пленку немного увеличивает диаметр. При использовании единичного образца это не принципиально. Но если надо собрать габаритную батарею, данные показатели следует учитывать.

Таким образом, приобретая защищенный образец, надо знать, кто изготавливал незащищенный. На рынке много подделок известных марок: Samsung, Panasonic, Sony.

Приобретая модель со встроенной защитой Li-ion, рационально выяснить базовые параметры: напряжение и энергоемкость. Тактильный контроль поможет выявить, хорошо ли приварена плата. Иногда она смещается при нажатии.

Если возникла необходимость зарядить литий ионную модель, то для этого подойдет только фирменное зарядное устройство. Оно должно соответствовать значениям разряда-заряда и габаритам слотов.

Источник