Как восстановить li ion аккумулятор после глубокого разряда

Кратко о том, как восстановить аккумулятор 18650 после глубокого разряда

В общем, ситуаций может быть только две:

1. Аккумулятор вроде бы работает, но очень быстро разряжается.
2. Аккумулятор сел в ноль и вообще не хочет заряжаться.

Первая ситуация: потеря емкости

В первом случае у аккумулятора упала емкость и с этим придется смириться. Полное восстановление аккумуляторов после глубокого разряда невозможно (это касается всех Li-ion аккумуляторов: 18650, 14500, 10440, аккумуляторов от мобильников и т.д.). Даже теоретически нельзя вернуть емкость литиевого аккумулятора.

Снижение емкости — абсолютно нормальный процесс. Это происходит во время каждого цикла заряда/разряда, независимо от того, насколько правильно эксплуатируется аккумулятор. Однако, если в процессе эксплуатации часто допускаются глубокие разряды или, наоборот, длительные перезаряды (более 500%), то скорость потери емкости может существенно возрасти.

Последние исследования показали, что литиевые аккумуляторы теряют свою емкость даже если вообще не эксплуатируются. Например, во время обычного хранения на складах. По данным исследований, аккумулятор теряет примерно 4-5% емкости в год.

Вторая ситуация: не хочет заряжаться

Теперь рассмотрим второй случай — аккумулятор не заряжается.

Обычно эта ситуация возникает, когда какое-либо устройство (телефон, планшет, мп3-плейер) долго лежали без дела с разряженным аккумулятором. Или если литиевые аккумулятор подвергся глубокому охлаждению.

В принципе проблем с зарядкой таких аккумуляторов быть не должно. Внутри каждого аккумулятора — между самой банкой аккумулятора и теми клеммами, которые мы видим — находится модуль защиты, который отключает банку от клемм при снижении напряжения ниже определенного порога. Внешне это проявляется как полное отсутствие напряжение на выходе аккумулятора (ноль вольт).

На самом деле, как правило, на самой банке в этот момент напряжение составляет около 2.4-2.8 Вольта.

Все современные модули защиты устроены таким образом, что даже в случае блокировки аккумулятора от дальнейшего разряда, его все-таки можно зарядить. Это происходит благодаря паразитному диоду, встроенному в ключ на полевом транзисторе. Вот типовая схема модуля защиты аккумулятора 18650:

Так как при глубоком разряде закрывается только транзистор FET1, а второй MOSFET при этом остается открытым (пропускает ток в обоих направлениях), то зарядный ток спокойно протекает от плюсовой клеммы батареи через FET2, паразитный диод внутри FET1 к минусовой клемме.

В случае блокировки аккумулятора по перегрузке (КЗ в нагрузке), модуль защиты также запирает транзистор FET1. Нет никакой разницы от чего сработала защита — от переразряда или от короткого замыкания. Результат один — открытый транзистор FET2 и закрытый полевик FET1.

Таким образом, при глубоком разряде плата защиты литий-ионного аккумулятора ни в коей мере не препятствует заряду аккумулятора.

Проблема лишь в том, что некоторые зарядные устройства считают себя слишком умными и когда видят, что на аккумуляторе слишком низкое напряжение (а в нашем случае оно вообще будет равно нулю), они считают, что произошла какая-то недопустимая ситуация и напрочь отказываются выдавать зарядный ток.

Это сделано исключительно в целях безопасности. Дело в том, что при внутреннем коротком замыкании аккумулятора, заряжать его становится опасно — он может сильно перегреться и вспучиться (со всякими спецэффектами вроде вытекания электролита, выдавливания крышки планшета и т.п.). В случае же обрыва внутри аккумулятора, заряжать его становится совершенно бессмысленно. Так что логика работы таких умных зарядников вполне понятна и оправдана.

О том, как обхитрить зарядку и восстановить работоспособность литиевого аккумулятора после глубокого разряда читайте далее.

Как заставить заряжаться?

По сути, восстановление литий ионных аккумуляторов после глубокого разряда сводится к тому, чтобы вернуть его в штатный режим работы. Надо понимать, что потерю емкости это никоим образом не компенсирует (это невозможно в принципе).

Чтобы все-таки заставить слишком хитрое зарядное устройство заряжать наш сильно севший аккумулятор, необходимо сделать так, чтобы напряжение на нем превысило некий порог. Как правило, достаточно 3.1-3.2 Вольта, чтобы ЗУ посчитало ситуацию штатной и разрешило зарядку.

Поднять напряжение на аккумуляторе можно только с помощью сторонней (более глупой) зарядки. В народе это называется «толкнуть» аккумулятор. Для этого достаточно просто подключить к клеммам аккумулятора внешний блок питания, ограничив при этом максимальный ток.

Для наших целей подойдет любое зарядное устройство для сотового телефона. Чаще всего современные зарядники имеют выход в виде USB-гнезда и, соответственно, выдают 5В. Нам осталось только лишь подобрать резистор, ограничивающий ток заряда.

Сопротивление резистора рассчитывается по закону Ома. Возьмем худший сценарий — на внутренней банке литий-ионного аккумулятора напряжение составляет 2.0 Вольта (померить его, не разбирая аккумулятор, мы не сможем, поэтому просто предположим, что это так).

Тогда разница между напряжением источника питания и напряжением на аккумуляторе будет составлять:

Рассчитаем сопротивление токоограничивающего резистора, чтобы ток заряда не превышал 50 мА (этого вполне достаточно для первоначального заряда и в то же время вполне безопасно):

R = 3В / 0.050А = 60 Ом

Теперь узнаем, какова мощность будет рассеиваться на этом резисторе, в случае внутреннего короткого замыкания аккумулятора (тогда на резисторе будет падать все напряжение блока питания):

P = (5В) 2 / 60 Ом = 0.42 Вт

Таким образом, чтобы восстановить аккумулятор 18650 после глубокого разряда, берем любой блок питания на 5В, ближайший подходящий резистор — 62 Ом (0.5Вт) и подключаем все это к аккумулятору следующим образом:

Подойдет источник питания и на другое напряжение, достаточно будет пересчитать сопротивление и мощность ограничительного резистора. И нужно помнить, что в схемах защиты li-ion, как правило, используются полевые транзисторы с небольшим напряжением сток-исток, поэтому брать блок питания с большим выходным напряжением нежелательно.

Если заряд не идет (резистор не греется, а на аккумуляторе полное напряжение блока питания), то либо схема защиты ушла в совсем глубокую защиту, либо она просто вышла из строя, либо имеет место внутренний обрыв.

Тогда можно попробовать снять наружную полимерную оболочку аккумулятора и подключить нашу импровизированную зарядку напрямую к банке. Плюс к плюсу, минус к минусу. Если и в этом случае заряд не пошел, то аккумулятору кранты. Зато если пошел, то нужно дождаться пока напряжение поднимется до 3+ Вольт и дальше можно заряжать уже как обычно (штатной зарядкой).

Теперь другая ситуация — резистор, наоборот, ощутимо нагревается, но на аккумуляторе нулевое напряжение, значит где-то внутри имеется короткое замыкание. Потрошим аккумулятор, отпаиваем модуль защиты и пытаемся зарядить саму банку. Если дело пошло, значит плата защиты неисправна и подлежит замене. Впрочем, можно использовать аккумулятор из без нее.

Источник

Способы восстановления литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы — разновидность самых долговечных и надежных источников питания, которые помогают нам буквально везде: в нотбуках, смартфонах, планшетах и другой бытовой технике, необходимой нам ежедневно. Срок службы таких батарей гораздо дольше, чем у их предшественников — никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аналогов. Однако рано или поздно может возникнуть ситуация, когда и литий-ионные АКБ тоже могут потерять былую емкость. В связи с этим, возникает вопрос, возможно ли восстановление литий-ионных аккумуляторов. Особенно актуален ответ на него в том случае, когда по той или иной причине в ближайшее время замену на новые осуществить невозможно.

Особенности литий-ионных аккумуляторов

Прежде чем переходить к разговору о том, возможно ли восстановить такой тип батарей, следует ознакомиться с определенными особенностями их внутреннего устройства. Как и любая АКБ, Li ion аккумулятор превращает химическую энергию в электрическую, благодаря чему становится возможной подача тока для работы того или иного бытового устройства.

Кроме электролита любая литий-ионная батарея снабжена специальной защитной платой, главная задача которой — контролировать уровень нагрева АБК и циклы заряда-разряда. Если батарея перегрелась, контроллер автоматически прекратит ее работу. Также, если напряжен ие внутри неиспользуемого Ion аккумулятора 18650 упадет ниже 2,7 вольт, система сработает так, что АКБ прекратит свое функционирование.

Такая защитная плата установлена внутри литий-ионных батарей по причине их высокой взрывоопасности. Если батарейки использовать правильно, то никаких неприятных вещей не произойдет, потому что технически они рассчитаны на большое количество «заряд-разрядных» циклов. Следует иметь в виду, что если литиевую батарею долго не использовать, после глубокого разряда восстанавливать ее будет довольно проблематично : в таких случаях, она сама по себе разряжается через два-три года.

Восстановление литий-ионных аккумуляторов можно попытаться сделать, но долго они после этого проработать не смогут. Однако любителям электроники известны довольно интересные способы «реанимирования» таких аккумуляторов, несмотря на проблематичность самого процесса — хотя бы по причине установленной внутри защитной платы, с которой так и так придется столкнуться, если появится желание ненадолго «поднять» емкость литий-ионной АКБ.

Почему контроллер блокирует работу литиевых батарей

Одна из причин — короткое замыкание, которое возникает при превышении допустимых потенциалов тока внутри АКБ. Защитная плата разрывает электрическую цепь и не восстановит ее до момента устранения КЗ. Для того чтобы разблокировать батарею, в данном случае, бывает достаточно ее подсоединения к заряднику.

Также система защиты срабатывает в том случае, если в аккумуляторе произошел глубокий разряд. Если разряд глубокий, но некритичный, зарядное устройство также может спасти батарейку. Но если она разрядилась до определенного предела, система защиты просто не даст ей «включиться» в работу — в целях обеспечения безопасности. Химические процессы внутри нее могут протекать весьма опасным способом — с образованием внутри металлических литиевых кристаллов. Кристаллы образуют взрывоопасный контакт между плюсовым и минусовым полюсом АКБ, и, если на такую батарейку подать напряжение, может произойти взрыв, который и предотвращает система защиты.

Методы восстановления литий-ионных аккумуляторов

Безусловно, наилучшим решением будет не противоречить контроллеру батареи, а утилизировать старый источник питания и заменить его новым. Однако, если восстановление 18650, либо другого литий-ионного аккумулятора является принципиальным и важным вопросом именно в данный момент, можно попробовать это сделать.

Способ №1

Первый, самый легкий и доступный способ — это поместить батарею в морозилку холодильника. Конечно, он вызывает улыбку, потому что выглядит забавно. Но некоторые любители электроники утверждают, что попробовать стоит. В некоторых случаях, он срабатывает, и контроллер перестает блокировать работу аккумулятора. Может быть, это вызвано резкой сменой температурного режима, но факт остается фактом: известны случаи временного «запуска» батареек именно таким способом.

Алгоритм действий здесь рекомендуют такой:

• положить батарею в морозильную камеру холодильника ;
• оставить ее там на 30-40 минут ;
• извлечь АКБ из морозилки и сразу подключить к ней зарядное устройство ;
• заряжать ее минуты две-три ;
• отсоединить зарядное устройство ;
• пусть батарея разогреется до комнатного уровня температуры ;
• продолжить зарядку .

Способ №2

Если восстановление Li-Ion аккумулятора не увенчалось успехом ни после простой зарядки, ни после манипуляций с морозильной камерой и зарядным устройством, больше ничего не остается, как попытаться вскрыть батарейку и отсоединить от нее защитную плату .

Делается это так (при подобных действиях соблюдайте максимальную осторожность):

• Измерьте напряжение на контактах батареи с помощью тестера . Если оно нулевое, следуйте дальше.
• Осторожно отсоедините систему защиты в виде платы .
• Снова замерьте показатели напряжения на выходах АКБ . Оно должно стать выше, примерно 2-2,5 В, но не больше.
• Возьмите зарядное устройство с возможностью регулирования показателей тока .
• Подключите устройство к АКБ (уже без защиты).
• Установите ток до 100 мА и напряжение 4,2 В .
• Начните процесс зарядки . Если U начнет повышаться — хорошо, значит батарея еще жива. Но следите за процессом тщательно.
• Контролируйте напряжение — оно должно быть не больше 3-3,2 В.
• Заряжайте батарею таким образом не больше 10-15 минут .
• В случае, если батарея начнет сильно нагреваться, немедленно прекращайте зарядку .
• Если же все пойдет благополучно, и батарея наберет нужные показатели тока и напряжения, заряжайте ее, как обычно. Но обязательно верните перед этим защитную плату на место .

Конечно, можно гордиться тем, что батарейку удалось хотя бы ненадолго вернуть к жизни. Однако такому восстановлению подлежат далеко не все АКБ. Перед тем, как осуществлять какие-либо действия, никогда не помешает просто взглянуть на дату выпуска батарейки. Если ей три-четыре года, не мучайтесь и выбросите ее. Чем больше литий-ионный аккумулятор пробыл в бездействии, тем опаснее может быть его разборка и разогрев при подключении к нему зарядного устройства.

Помните о том, что таким способом надолго оживить аккумулятор все равно не удастся. Возможно, он поработает еще некоторое время, но стоит как можно скорее позаботиться о приобретении новых литий-ионных батареек, чтобы спокойно пользоваться ими и не экспериментировать с опасным химическим составом вышедших их строя старых литиевых элементов питания.

Источник