Литий ионные аккумуляторы как увеличить емкость

Как увеличить ёмкость литий-ионного аккумулятора?

Покатавшись на электровелосипеде некоторое время, вы можете для себя обнаружить, что имеющейся батареи вам уже не хватает, и хочется проезжать на одном заряде гораздо большие расстояния.

Это возможно в двух случаях: если ёмкость батареи изначально была недостаточной, и если батарея потеряла часть своей ёмкости в процессе эксплуатации. В данной статье рассмотрим оба варианта и способы выхода из сложившейся ситуации. Перед дальнейшим чтением рекомендуем в общих чертах ознакомиться с устройством литий-ионного аккумулятора.

Дешёвый литий-ионный аккумулятор

Если электровелосипед стоил очень дёшево по отношению к аналогам, логично предположить, что он собран из комплектующих довольно низкого качества. И среди них, вероятнее всего, батарея низкой ёмкости с высоким внутренним сопротивлением.

В таком случае чаще всего самым разумным решением будет заменить батарею на новую, более ёмкую, либо продать велосипед целиком и купить новый, более высокого качества и с более ёмкой батареей.

Хотя, если в корпусе аккумулятора есть достаточно свободного места, можно собрать в нём новую батарею, более высокой ёмкости, а прежнюю попытаться продать без корпуса. Увеличивать ёмкость такой батареи не имеет смысла, так как соединив новые ячейки параллельно с ячейками сомнительного качества, через какое-то время старые ячейки начнут выходить из строя и портить новые ячейки.

Добавить ячейки к литий-ионному аккумулятору

Другое дело, если батарея в хорошем состоянии, и вы просто хотите увеличить запас хода при помощи дополнительных ячеек. В этом случае придётся добавить к каждому блоку ячеек одинаковое количество новых ячеек, подключив их параллельно.

Внимание! Данная статья не является инструкцией к действию. Автор лишь делится собственным опытом. Вся ответственность за повторение действий, описанных в статье, лежит на Вас. Будьте благоразумны и не приступайте к подобным работам, не имея соответствующей квалификации и опыта.

Предварительно необходимо убедиться в том, что напряжение на всех блоках и новых ячейках одинаковое, а перед началом работ не забыть отключить балансировочный разъём от BMS.

На схеме зелёной пунктирной линией обозначены ячейки исходной батареи, в данном случае по схеме 13S4P, а сиреневым пунктиром — дополнительные ячейки, с которыми батарея будет иметь схему 13S6P.

То есть при ёмкости одной ячейки 3 Ач, ёмкость всей батареи увеличится с 12 Ач до 18 Ач, то есть в полтора раза.

Однако такое решение подходит далеко не всегда, из-за ограниченного места в корпусе аккумулятора. Более простым способом увеличить запас хода может быть приобретение второго аккумулятора.

Вторая батарея на электровелосипед

Довольно часто у владельцев электровелосипедов возникает идея купить вторую батарею, и в этом случае непременно встаёт вопрос их правильного соединения. Первое, что обычно приходит в голову, — соединить батареи параллельно. Однако, этого не стоит делать, и вот почему.

Если в одной из батарей начнут выходить из строя некоторые ячейки (переходить в замкнутое состояние), напряжение от исправной батареи будет делиться между оставшимися ячейками первой батареи, и они будут перезаряжаться (будет превышен порог максимального напряжения 4,2 В), что довольно опасно. Тогда в лучшем случае можно остаться с двумя неисправными батареями, а то и вовсе вызвать пожар.

Более разумным вариантом будет поочерёдное использование батарей. То есть вы заряжаете обе батареи и сначала едете на одной, а когда она разрядилась, отключаете её, подключаете другую и продолжаете движение. В этом случае батареи будут работать независимо друг от друга, и неисправность одной никак не повлияет на другую.

Снизилась ёмкость литий-ионного аккумулятора

Теперь рассмотрим случай, когда батарея потеряла ёмкость в процессе эксплуатации. Это происходит, как правило, по двум основным причинам.

Первая — разбалансировка аккумулятора, когда на одной или нескольких ячейках напряжение становится выше или ниже, чем на остальных. Например, напряжение на одной из ячеек стало больше, чем на других.

Тогда эта ячейка зарядится первой и BMS остановит процесс заряда, хотя остальные ячейки заряжены не полностью, то есть аккумулятор не сможет зарядиться до своего максимального напряжения и выдать полную ёмкость на разряде. В таком случае потребуется балансировка, но об этом чуть ниже.

Вторая причина потери ёмкости — возрастание внутреннего сопротивления ячеек. И это может произойти в двух случаях — деградация из-за длительного хранения и деградация из-за нарушения температурного режима работы.

Если ячейки до сборки батареи, или уже в составе батареи, хранились в течение нескольких лет, естественные деградационные процессы, скорость которых зависит, в том числе, от условий и температуры хранения, приводят к постепенному возрастанию внутреннего сопротивления.

Если же батарея эксплуатировалась с превышением нагрузок, на которые она рассчитана, то она перегревалась, и деградация ячеек шла ускоренными темпами, в результате чего также возросло внутреннее сопротивление ячеек и аккумулятора в целом.

Чем выше внутреннее сопротивление батареи, тем хуже она отдаёт ток, и тем больше просадка напряжения при подключении нагрузки. А значит, BMS будет прерывать процесс заряда и разряда раньше, то есть ёмкость батареи снизится.

В обоих случаях (при возросшем внутреннем сопротивлении) восстановить батарею, к сожалению, не получится. Не если дело в разбалансировке — шанс есть.

Источник

Срок службы литий ионного аккумулятора

Срок службы литиевого аккумулятора, который в настоящий момент значительно увеличен, одна из причин, почему элементы сразу покорили рынок. Li-ion имеют долгую историю, если её сравнивать со скоростью развития электроники.

Каков срок службы литий-ионных аккумуляторов и как его увеличить

Срок службы литий-ионных аккумуляторов создатели новых технологий продлили до 10 лет. Благодаря легкости обслуживания, компактности, пониженному саморазряду, уровню энергоемкости накопитель широко используют в электронных устройствах. Без мобильных телефонов, смартфонов ноутбуков невозможно представить жизнь, для которых Li-ion являются источниками питания. Любой элемент имеет эксплуатационный срок, положительные и отрицательные свойства. Эта батарейка тоже наделена рядом факторов. Владельцы следят за ними, продлевают работоспособность правильным содержанием.

Срок службы литий ионного аккумулятора, что представляет собой Li-ion

Li-ion находится в воздухонепроницаемом корпусе, содержимое состоит из 2 электродов – положительного катода и отрицательного катода. Их разделяет пористый сепаратор, пропитанный электролитом из литиевой соли, который служит накопителем электроэнергии.

• предотвращает соединение плюса с минусом;
• исключает возможность для короткого замыкания;
• обеспечивает высокую ионную проводимость.

Появление электрического тока осуществляет ионный поток, они перемещаются из анода в катод.

Батареи выпускают разными по электрическим характеристикам, габаритам и размерам. Единого ГОСТа для них не существует.

Факторы воздействия

Когда ресурс батареи полностью вырабатывается, объем емкости снижается до положения равного техническим параметрам, элемент меняют. Уровень емкости источника энергии, установленный производителем при практическом использовании может уменьшаться или увеличиваться. Отклонения и служба зависят от правильного:

• хранения;
• ухода;
• температурных условий;
• зарядного режима;
• глубины разряда.

Что влияет на срок службы литий-ионных батарей?

Если батарея не держит заряд, нужно выяснить отчего элемент вышел из строя. Владелец должен следить за его режимом нагрева. Эксплуатация по инструкции продлит жизнь накопителя. Температура враг устройства, которая повышается от неправильного хранения, скорости и продолжительности зарядно-разрядных операций. Окружающая среда тоже действует на литий, аппарат с блоком питания нельзя забывать на солнечных площадках, внутри жаркого автомобиля.

Характерные особенности тепловых воздействий:

• идеальные условия для работы при комнатной температуре – +20 град.;
• при нагревании устройства +30 град. сохранение заряда уменьшается на 20%;
• использование прибора с батареей при + 45 град. снижение емкости происходит до 50%.

Чтобы исключить перегрев, ноутбук избавляют от лишних приложений, переходят в прохладное помещение. На холоде эксплуатация не вызывает проблем, если он не доходит до минусовых температур. Восстановить литиевый источник питания смартфона сможет карман, компьютера – любое теплое место.

Не стоит допускать глубокий разряд элемента. Производитель предусмотрел соблюдение циклов для 100 % уровня зарядки. В телефоне видно, когда загорается красная черта. Владельцу нужно следить и не допускать полного отключения питания.

Условия для сохранности

Существуют несколько простых правил, соблюдение которых способны увеличивать работоспособность Li-ion:

• батарея и устройство должны быть от оригинального производителя;
• полная зарядка выполняется сразу после покупки, изготовитель наполовину заряжает аккумулятор, чтобы не было потерь при транспортировке;
• работают с прибором в ограниченном температурном режиме, не повышая + 30 град., не опускаясь до – 20 град. нельзя его переохлаждать или перегревать.
• не допускают полной разрядки, используют устройство при 10% – 90% заполненного объема емкости;
• если предстоит надолго оставить батарею, её заряжают на 50%.

От хранения тоже зависит продолжительность службы. Просто так вынуть и положить на полку элемент нельзя, емкость будет сжиматься от длительных простоев. Только после показателя не ниже 40% зарядки, устройство плотно упаковывают и помещают в холодное место.

Порядок для зарядки

В Li-ion комбинированный зарядка, она состоит из 2 циклов. Вначале идет непрерывно электрический ток до определенного значения в течение 40 мин., затем также поступает напряжение до 1.5 часов. В импульсном режиме накопитель заряжается быстрее.

Во время использования соблюдают ряд ограничительных условий:

• емкость аккумулятора в 2 раза меньше разрядного тока – при значении равном 2100 мАЧ, допускается ток в 4200 мА;
• нельзя отметку опускать ниже 2.3 вольт;
• перезаряд не должен быть больше напряжения 4.4 В.

Каких ошибок нужно избежать?

Поврежденный внутренний сепаратор приведет к негативным последствиям:

Убережет Li-ion батарею от пожара исключение при эксплуатации недопустимых ошибок:

• сгиб и деформацию корпуса;
• перегрев устройства;
• игнорирование порядка в зарядке и разрядке;
• превышение допустимого напряжения, подачу электротока.

Чего нельзя делать:

• долго батарее оставаться разряженной через время саморазряд напряжения снизится до критического, и защита отключит, ЗУ не выведет из такого состояния;
• пытаться разобрать и ремонтировать неисправное устройство.

Для вмешательства в сложную схему необходима специальная аппаратура.

Li-ion имеют долгую историю, если её сравнивать со скоростью развития электроники. Существует много причин, почему элементы сразу не покорили рынок, самая важная – это срок службы литиевых аккумуляторов, который в настоящий момент значительно увеличен.

Источник

Как восстановить емкость Li-ion аккумулятора?

Поэтому у владельцев источников питания нередко возникает вопрос: можно ли восстановить емкость литий-ионного аккумулятора, и как это осуществить? Полностью возвратить исходные характеристики литиевому накопителю энергии невозможно, но есть шанс временно реанимировать устройство и продлить период его эксплуатации.

Прежде чем приниматься за реанимацию источника питания, нужно измерить его емкость на текущий момент. Для этого используется специальный тестер. При его отсутствии можно воспользоваться вольтметром, амперметром и реостатом. К заряженной аккумуляторной батарее подключается резистор необходимого номинала, и далее до момента разряда АКБ записываются значения проходящего через резистор тока и напряжения на нем. По полученным данным строится график разряда, и выясняется емкость прибора.

Как восстановить емкость Li-ion аккумулятора?

На просторах интернета предлагают различные методики восстановления емкости Li-ion аккумулятора. Судить об их эффективности сложно. Единственный проверенный и надежный способ получить аккумуляторную батарею с прежними высокими характеристиками – купить новую! Но если вы твердо решили выжать из своего источника питания все, что можно, предлагаем вашему вниманию несколько советов по реанимации литиевых аккумуляторных батарей:

1. Чтобы временно восстановить работоспособность Li-ion батареи, возьмите вольтметр, блок питания на 5–12 В, резистор на 330–1000 Ом и не меньше 500 мВт. Освободите контакты БП и соедините их с АКБ: аккумулятора с блока питания, с резистором. Посредством мультиметра убедитесь в верной полярности. Подключите блок питания к электросети на 2–3 минуты. Так можно пробить сепаратор между катодом и анодом и вообще потерять элемент.
2. Некоторые счастливые обладатели аккумуляторов советуют поместить АКБ на полчаса в морозилку, затем заряжать 1 минуту, после чего извлечь из устройства и выждать, чтобы источник питания подогрелся до комнатной температуры. После такой «терапии батарею рекомендуют использовать, как обычно. У нас этот метод вызывает массу сомнений.
3. Еще более сомнительный способ – срезать пластик на АКБ, отыскать основные контакты и на мгновение замкнуть их подходящим металлическим предметом. Затем вернуть крышку на место и оставить для просушки.
4. Восстановить элемент после глубокого разряда можно зарядив его малыми токами (0 ,2С) модельным зарядным устройством. После зарядки разрядить его в хранение (до 40%) и оставить на несколько дней. Периодически контролировать напряжение. Если напряжение падает, то шансов у данного аккумулятора мало, если напряжение стабильно, то через несколько дней можно провести заряд-разрядные тест на емкость. Вначале небольшими токами, затем довести до 1С.

Мы считаем, что в случае отказа аккумуляторной батареи восстановить ее элементы невозможно, и вернуть исходную емкость можно только посредством замены всех элементов, исчерпавших свой ресурс. А чтобы реально продлить срок эксплуатации источника питания, нужно следовать рекомендациям по его зарядке и использованию, беречь от тряски и ударов, перегрева и переохлаждения, избыточного заряда и глубокого разряда.

Если у вас есть проверенные на собственном опыте методики восстановления емкости литий-ионных аккумуляторов, поделитесь ими в комментариях.

Источник