Li ion аккумуляторы емкость циклы

Количество циклов заряда у аккумуляторов

Наличие возможности многократной зарядки делает различного рода аккумуляторы более привлекательными в плане улучшения эксплуатационных свойств электроаппаратуры, в сравнении с обычными гальваническими элементами.

Количество таких периодов у батарей, изготовленных по различным технологиям, существенно отличается. В этой статье будет рассказано о том, сколько раз можно зарядить литиевые, кадмиевые и металлогидридные аккумуляторы.

Li-Ion

Литий-ионные батареи являются одними из самых распространённых перезаряжаемых элементов питания. Такие изделия используются в различных бытовых устройствах и гаджетах, а также могут выпускаться в форме батарей стандартных типоразмеров.

В каких устройствах используется

Li-Ion аккумуляторы можно обнаружить в следующих устройствах:

• Ноутбуки.
• Фотоаппараты.
• Электромобили.
• Детские игрушки.
• Macbook Air и Pro.
• Телефоны Android.
• Смартфоны Iphone.
• Электрические велосипеды и самокаты.
• Такие изделия имеют оригинальную форму либо могут быть выпущены в виде обычных батареек.

Количество циклов заряда-разряда

Стандартное количество циклов заряда аккумуляторной батарейки, изготовленной по литиевой технологии, например элемента 18650, составляет около восьмисот.

Высококачественные изделия способны перезаряжаться более 1000 раз, но в конце эксплуатационного периода может наблюдаться заметное снижение ёмкости.

Как достичь максимального количества циклов

Чтобы не «убить» батарею полностью запрещается глубокий разряд элемента питания этого типа. Для максимального продления жизни такой батарейки, её необходимо эксплуатировать в надлежащих температурных условиях (от -20 до +50˚С).

Использование зарядных устройств, в которых превышен номинальный ток также недопустимо. В этом случае батарея сильно перегревается и начинает деградировать.

Li-Pol

Литий-полимерные АКБ являются усовершенствованными литиевыми батареями, поэтому отличий между этими двумя типами элементов не так много.

В каких устройствах используется

Li-Pol аккумуляторы могут использоваться в различных телефонах с операционной системой Android, а также в других устройствах связи. Подходит такой элемент питания для радиоуправляемых игрушек, особенно для летающих моделей.

В этом случае низкий вес и способность отдавать высокий ток являются неоспоримыми преимуществами использования АКБ этого типа.

Количество циклов заряда-разряда

Как правило, литий-полимерные аккумуляторы способны выдержать до 900 циклов перезарядки. Конечно, максимальное количество зависит от качества батареи, но негативные эксплуатационные условия способны существенно снизить ресурс элемента питания.

Как достичь максимального количества циклов

Глубокий разряд однозначно приведёт к выходу элемента питания из строя, поэтому в различных гаджетах батареи оснащаются специальным контроллером, который прекращает подачу тока на контакты при определённом уровне разряда.

Значительный износ литий-полимерных изделий возможен и при неподходящей температуре хранения или эксплуатации (оптимальное значение этого параметра составляет +20, но эксплуатация возможна от -20 до +40 градусов Цельсия). Батарею необходимо также правильно расконсервировать. Для этой цели новое изделие подвергается нескольким циклам заряд-разряда.

Никель-металлогидридные батареи также выдерживают большое количество циклов заряда-разряда.

В каких устройствах используется

Ni-Mh аккумуляторы могут успешно применяться в следующих областях:

• Космическая промышленность.
• Радиоаппаратура.
• Источники бесперебойного питания.
• Техника с электрическим приводом.

Большое распространение Ni-Mh аккумуляторы получили в типоразмерах (АА, ААА, Крона и т. д.)

Количество циклов заряда-разряда

Реальная периодичность заряда-разряда за весь срок службы составляет не менее пятисот. Многие производители указывают продолжительность работы до 1000 циклов, но на практике этот показатель не всегда соответствует действительности.

Добиться хороших результатов можно, если тщательно придерживаться основных правил хранения и эксплуатации таких изделий.

Как достичь максимального количества циклов

Чтобы добиться максимальной продолжительности работы никель-металлогидридных аккумуляторов, необходимо периодически выполнять процедуру тренировки источника тока.

Для этой цели достаточно не реже одного раза в месяц полностью разрядить АКБ и затем установить на зарядку до достижения 100% уровня.

Никель-кадмиевые аккумуляторы являются уже устаревшими изделиями, но благодаря своей дешевизне по сей день активно используются в различной электротехнике.

В каких устройствах используется

Небольшие источники питания этого типа могут быть выполнены в форме обычных пальчиковых батареек. Также в различных электроинструментах такой аккумулятор может использоваться в составе батареи, регулирование поступление электрического тока в которой, осуществляется платой контроллера.

Наиболее часто такую схему можно встретить в шуруповёртах и других малогабаритных электроинструментах.

Количество циклов заряда-разряда

Никель-кадмиевый аккумулятор рассчитан на 100 – 900 циклов заряда разряда. При ежедневном использовании современных изделий, запаса работоспособности хватает, примерно, на 1 год.

Конечно, от условий эксплуатации также будет зависеть продолжительность работы устройства.

Как достичь максимального количества циклов

Старение никель-кадмиевых батарей происходит, главным образом, из-за эффекта памяти. По этой причине рекомендуется определить уровень заряженности элементов перед подключением ЗУ.

Если эта процедура будет осуществлена до неполного расходования электроэнергии, то следующая разрядка батареи будет осуществлять до этого значения ёмкости.

Если используется неоригинальное зарядное устройство, то рекомендуется с помощью мультиметра проверить уровень тока и напряжения. Отклонение этих параметров также способны привести к преждевременному выходу из строя элемента питания.

Остались вопросы или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полным и точным.

Источник

Полный разряд Li-Ion (литий-ионных) аккумуляторов и полный заряд — правда и мифы

Литий-ионный аккумулятор (Li-ion) широко распространен в современной бытовой электронной технике. Это самый популярный тип аккумуляторов в таких устройствах как сотовые телефоны, ноутбуки, цифровые фотоаппараты, видеокамеры и электромобили.

У литий-ионных аккумуляторов отсутствует так называемый эффект памяти, поэтому их можно и, более того, нужно заряжать, не дожидаясь разрядки до нуля. Многие производители рассчитывают срок жизни литий-ионного аккумулятора количеством циклов полного разряда (до 0%). Для качественных аккумуляторов это 400-600 циклов. Чтобы увеличить срок службы вашего литий-ионного аккумулятора, чаще заряжаете свой телефон. Оптимально, как только показатель заряда батареи опустится ниже отметки 10-20 процентов, можете ставить телефон на зарядку. Это увеличит количество циклов разряда до 1000-1100.

Данный процесс специалисты описывают таким показателем как Глубина Разряда (Depth Of Discharge). Если ваш телефон разряжен до 20%, то Глубина Разряда составляет 80%. В следующей таблице показана зависимость количества циклов разряда литий-ионного аккумулятора от глубины разряда:

Считается, что Li-Ion аккумулятор в устройстве нельзя разряжать до нуля процентов. При разрядке до

2.5 В Li-Ion аккумулятор начинает очень быстро деградировать, и даже одна такая разрядка может существенно (до 10%) уменьшить его емкость. К тому же при разряде до такого напряжение штатным зарядными устройствами зарядить его уже не получится — при падении напряжения ячейки аккумулятора ниже

3 В контроллер отключит ее как поврежденную, а если такие ячейки все — аккумулятор можно нести на помойку. Но тут есть одно очень важное но: в телефонах, планшетах и других мобильных устройствах рабочий диапазон напряжений на аккумуляторе это 3.5 — 4.2 В. При опускании напряжения ниже 3.5 В индикатор показывает ноль процентов заряда и аппарат выключается, но до критических 2.5 В еще очень далеко. Это подтверждается тем что если подсоединить к такому разряженному аккумулятору светодиод то он может гореть еще долгое время. То есть как видно при штатном использовании разрядки до 2.5 В не происходит, а значит разряжать аккумулятор до нуля процентов вполне можно.

Полный заряд на протяжении длительного времени также же вреден для литий-ионных аккумуляторов, как и постоянная разрядка до нуля. Из-за крайне нестабильного процесса заряда (мы часто заряжаем телефон как придется, и где получится, от USB, от розетки, от внешнего аккумулятора) специалисты рекомендуют раз в 3 месяца полностью разряжать аккумулятор и после этот заряжать до 100% и подержать на зарядке 8 — 12 часов. Это помогает сбросить так называемый верхний и нижний флаги заряда аккумулятора.

Считается, что Li-Ion аккумуляторам вреден перезаряд. При перезарядке велик шанс что аккумулятор вздуется, лопнет и загорится. Поэтому во всех аккумуляторах стоят контроллеры, не дающие зарядить аккумулятор выше определенного напряжения. Но тут надо быть крайне осторожным в выборе аккумулятора — контроллеры китайских поделок зачастую могут сбоить. Разумеется, такая же проблема есть и в брендовых аккумуляторах, но во-первых там такое случается гораздо реже, а во-вторых вам по гарантии поменяют испорченное устройство.

Источник

Руководство по перезаряжаемым литиевым аккумуляторам для начинающих

Когда-то аккумуляторы были тяжёлыми и неуклюжими предметами, выдававшими смехотворно мало энергии для своего размера и веса. К счастью, со временем технологии улучшаются, и в 2020 году у нас есть прекрасные мощные литий-полимерные аккумуляторы, выдающие столько энергии, сколько может понадобиться вашему мобильному проекту. Однако при их использовании нужно учесть некоторые моменты – поэтому предлагаю вам прочесть руководство для начинающих о том, как правильно использовать LiPo в своём проекте.

Так много типов!

Первые коммерческие литий-ионные аккумуляторы вышли на рынок в 1991 году, и за прошедшие с тех пор почти 30 лет мы наблюдали быстрый их прогресс. В итоге у нас появилось множество различных технологий и типов аккумуляторов, делящихся по типу конструкции и используемых материалов. Чтобы правильно обращаться с аккумуляторами, важно знать, какой именно тип попал к вам в руки, и очень важно обратить на это внимание.

Литий-ионные элементы форм-фактора 18650 из ноутбука. Подобные наборы обычно соединяются точечной сваркой никелевых полосок.

Обычно литий-ионными, или Li-ion аккумуляторами называют всю технологию перезаряжаемых литиевых батареек целиком, однако часто так называют традиционные элементы с цилиндрическим металлическим корпусом. Один из вариантов – многоуважаемые 18650, однако вообще их существует множество вариантов и размеров. Их крепкие корпуса сделали их популярными для использования в средствах передвижения, так как последние испытывают значительные физические нагрузки.

Литий-полимерными, или Li-Po называют литий-ионные батарейки, использующие полимерный электролит вместо жидкого. Благодаря этому их можно делать в виде ёмкостей различной формы. Такая гибкость делает их полезными для таких применений, как смартфоны и планшеты, где требуется аккумулятор большой ёмкости и плоской формы. Также их часто используют в радиоуправляемых моделях, поскольку их небольшой вес даёт существенное преимущество летающим аппаратам.

Литий-полимерные пакетные аккумуляторы для использования в радиоуправляемых моделях.

Lithium-HV, или литиевые аккумуляторы высокого напряжения – это литий-полимерные батарейки, использующие специальную кремний-графеновую добавку на плюсовой клемме, благодаря которой она не повреждается высоким напряжением. Если заряжать большинство литиевых аккумуляторов до напряжения выше 4,2 В, они значительно потеряют в ёмкости, а их срок службы будет заметно уменьшаться. Используя эту добавку, можно заряжать элементы до 4,32 В без подобных негативных последствий. Повышение напряжения даёт примерно 10% прибавку к плотности энергии по сравнению с обычными литий-полимерными аккумуляторами.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы , или LiFePO₄, используют немного изменённую химию, благодаря чему они могут выносить больше циклов заряда/разряда за счёт немного меньшей энергетической ёмкости. Лучше всего они работают в диапазоне от 3,0 В до 3,65 В, а не в типичном для стандартной химии литий-ионов диапазоне 3,0-4,2. Благодаря этому и очень плоской кривой разряда делает их идеальными для замены 12 В свинцовых батарей во многих случаях, а вместо оригинальных шести элементов используются четыре. Обычно они более стабильными, меньше подвержены саморазряду и потере ёмкости со временем.

Уважайте границы

Ошибка может привести к неприятным результатам

По сравнению с большинством типов аккумуляторов, литиевые элементы плохо переносят неправильное обращение. Разряд ниже нижнего предела приводит к формированию медных дендритов, из-за чего у них уменьшается ёмкость и может произойти короткое замыкание. Перезаряд может привести к повреждению анода отложениями лития, из-за чего могут образоваться литиевые дендриты, что часто приводит к короткому замыканию или самоподдерживающейся реакции с выделением тепла – аккумулятор начинает дымиться и гореть. Также каждый элемент в группе нужно поддерживать на том же уровне напряжения, что и все его соседи, чтобы элементы не слишком быстро деградировали.

Важно не заряжать литиевые элементы слишком быстро. Также на эффективность работы аккумуляторов сильно влияет окружающая температура. Литиевые аккумуляторы не любят температур ниже нуля, особенно при полном заряде. Их нельзя заряжать при отрицательной температуре. Поскольку металлический литий может отложиться на минусовом электроде, что может повредить элемент или вызвать короткое замыкание. В принципе, их можно заряжать при температуре до -5°C, однако это нужно делать очень медленно. Кроме того, аккумуляторы могут повредиться, если заряжать их при температурах выше 45°C.

При выходе за указанные пределы в лучшем случае вы просто убьёте аккумулятор, в худшем случае он загорится и взорвётся. Кроме того, эти элементы подвержены раздуванию, выделению газа, да и вообще кажутся не очень удобными в работе. Может показаться, что иметь с ними дело чересчур сложно. К счастью, современная электроника научилась справляться с их проблемами. Правильное оборудование и меры предосторожности дают возможность использовать литиевые аккумуляторы безопасно и эффективно. Однако все, кто работает с ними, должны уяснить себе потенциальные опасности. Боб Бэддели в прошлом ноябре опубликовал отличную статью на эту тему.

Работа с аккумуляторами

В случае использования отдельных элементов или их групп, к примеру, при использовании LiPo аккумуляторов в радиоуправляемых моделях, достаточно просто использовать специальное зарядное устройство для литиевых аккумуляторов. При зарядке нужно подключать провода для проверки балансировки [позволяют измерять напряжение на каждом из элементов по отдельности / прим. перев.], особенно если батарея разрядилась полностью. Наибольшей эффективности в работе батарей можно добиться при использовании умных зарядных устройств (особенно в случаях с LiFePO₄ и элементами высокого напряжения). Убедитесь, что у вас есть способ остановить разрядку батарей в случае слишком сильного понижения напряжения – будь то предупреждающий световой индикатор, звуковой сигнал или просто автоматическое отключение.

Подобные модули отлично подходят для интеграции литиевых аккумуляторов в прототип

Если вашему устройству требуется интегрированный аккумулятор, вам подойдут специальные платы защиты и заряда. Существуют готовые модули и интегральные схемы, позволяющие без проблем контролировать работу литий-ионных батарей. В принципе их множество – от тех, которые просто разрывают контур при понижении напряжения, до комплексных решений по зарядке и защите. Такие компании, как Adafruit, продают модули, которые отлично подойдут для начинающих любителей электроники, желающих интегрировать удобное решение по заряду и контролю аккумуляторов без необходимости проектировать платы самостоятельно. Однако существуют открытые решения, которые будет легко интегрировать в собственную плату в будущем.

Система управления батареей (BMS) для аккумуляторов из 12 элементов, способного выдавать до 60 А.

Для более крупных проектов с самостоятельно собранными батареями хорошо подойдут системы управления батареей (BMS). BMS, по сути, не сильно отличается от микросхемы защиты, она просто разработана для более крупных задач. BMS обычно используется для аккумуляторов, состоящих из десятка или более элементов, и часто в таких проектах, как электровелосипеды и другие средства передвижения. BMS паяется непосредственно к аккумуляторам, и подсоединяется к каждому элементу в отдельности [к группе элементов, соединённых параллельно / прим. перев.]. Её задача – балансировка элементов, ограничение тока разрядки для безопасности, управление процессом зарядки. Опытные сборщики батарей часто интегрируют BMS в корпус или кожух самого аккумулятора, оставляя снаружи только коннектор. Это позволяет пользователю просто добавить готовый аккумулятор в свой проект, не беспокоясь о защите.

Если вашему проекту необходима особая устойчивость к воздействию окружающей среды, вам также придётся отслеживать температуру аккумулятора. Отслеживать температуру ячеек, в особенности во время зарядки – отличный способ защитить аккумулятор от повреждения. У лучших чипов и BMS есть функция отслеживания температуры. На таком уровне сборки вы уже будете делать батарею самостоятельно, внедряя термопары в нужные места во время сборки. Для аккумуляторов, выдающих большие токи, температуры нужно отслеживать в обязательном порядке. Практически во всех электровелосипедах и электромобилях есть оборудование для отслеживания температуры аккумуляторов и управляющих систем.

Литий-ионные батарейки могут быть опасными, но при правильном использовании они достаточно безопасны для большинства проектов. Главное – использовать правильное оборудование, чтобы убедиться, что вы не выйдете за пределы диапазонов напряжения и температуры, иначе может случиться беда. Надеюсь, что данная инструкция поможет вам в поисках информации по включению литиевых аккумуляторов в свой проект.

Источник