Литий ионные аккумуляторы короткое замыкание

Как восстановить литий-ионный аккумулятор после глубокого разряда

Восстановление Li-ion аккумуляторов — как эксплуатация влияет на потерю емкости

Разработчики литий-ионных аккумуляторов 18650 заявляют, что эти устройства смогут служить от 9 до 20 лет. Но на самом деле – это информация не совсем верна. Чаще всего после двух лет службы батареи, она начинает садиться.

Есть множество причин, из-за чего аккумуляторная батарея перестает работать должным образом, но главная – нарушение процессов внутри корпуса батареи при изменении внешних условий.

Этот инструмент чаще всего работает при большой температуре, а пользуются им в холодное время. Из-за этого нарушается прохождение ионов лития через мембрану, из-за чего может даже произойти короткое замыкание. Емкость литий-ионных батарей 18650 может даже теряться при длительном хранении.
Помимо этого, емкость может теряться из-за следующих причин:

• Недостаточное время зарядки во время эксплуатации.
• Пользование при низком уровне электролита.
• Неправильная связь с токовыпрямителем.
• Не проводилось очищение полюсных клемм.

Если литевый аккумулятор не держит заряд, то его нужно попытаться починить. В данной статье мы расскажем способы ремонта, чтобы прибор начал восстанавливаться.

Как восстановить литий ионный аккумулятор

На самом деле, есть множество способов восстановления li on аккумулятора, начиная от самых простых, которые можно совершить в домашних условиях до «профессиональных».

Как восстановить аккумулятор 18650 после глубокого разряда

Глубокий разряд батареи – это процесс обнаружения минимального заряда, после чего происходит блокировка электрической цепи при помощи специального контроллёра. Если не провести операцию по запуску, то аккумулятор и дальше будет падать, в итоге чего совсем перестанет держать заряд.

Для этого процесса нам понадобятся инструменты для проверки напряжения и тока, адаптер на 6-12 вольт, подстроечный резистор.

Специалисты говорят, что минимально низкий уровень заряда аккумулятора очень плохо влияет на состояние элемента питания. Даже после процедуры восстановления, скорее всего, будет наблюдаться частичная деградация и уменьшение ёмкости.
Если батарея совсем не хочет запускаться, то нужно выполнить следующие действия:

• В первую очередь необходимо провести стандартную зарядку в течение получаса.
• Если этого сделать не удаётся, то придётся прибегнуть к разборке корпуса, для того, чтобы получить доступ к клеммам.
• Следует изолировать схему устройства, для этого отпаиваем аккумулятор от клемм.
• Определение полярности клемм аккумулятора. Важно, то что из-за этого процесса батарея может выйти из строя.
• Необходимо подать напряжение в пределах 4.2 Вольт. Важно, чтобы напряжение не было больше.

Если все процедуры выполнить правильно, то аккумулятор должен включиться и начать стабильно работать.
Что не стоит делать, если аккумулятор ушел в глубокий разряд?

• Не нужно пытаться подключить аппарат к более мощной зарядке. Чаще всего из-за этой ошибки страдает контроллер аппарата.
• Не стоит подсоединять зарядку напрямую к клеммам, потому что такой источник питание подаст большее напряжение, чем необходимо.
• Если вы имеете зарядное устройство обладающее регулируемым напряжением, то не в коем случае нельзя его подключать к клеммам без определения полярности.
• Если всё таки не получилось запустить аккумулятор, то лучше всего его заменить в сервисном центре.

Реанимировать батарею с помощью холода

Дело в том, что низкие температуры лучше переносятся аккумулятором, чем жара. Многие специалисты дают советы, по профилактике устройства при помощи заморозки.
Первым делом следует изъять батарейку из устройства и положить её в плотный пакет. Он необходим для защиты и попадания воды внутрь. После этого, батарею нужно поместить в морозильную камеру холодильника. Аккумулятор должен находится в морозильной камере на протяжении 12 часов.
Через 12 часов устройство достается, и сушится с помощью бумажных полотенец. После этого процесса следует поместить литий-ионный аккумулятор 18650 в устройство и поставить его на подзарядку.

Как только устройство зарядиться, его емкость должна увеличиться примерно на 20%, благодаря переохлаждению.

Замыкание контактов батареи для восстановления заряда

Данный способ можно использовать лишь в том случае, если другие методы не помогают. В Интернете можно увидеть множество отзывов о том, что он сможет реанимировать литий-ионный аккумулятор 18650. Данный метод очень рискованный для сохранения ёмкости батареи.

Для замыкания контактов нужно специальные инструменты, для разборки аккумулятора, помимо этого необходим провод, для того, чтобы закоротить выводы батареи.

В рамке из пластика обычно расположена управляющая плата батареи. К ней подключены контакты на минус и плюс. Они как раз то нам и нужны. Их следует закоротить на минимальный промежуток времени.

Что делать, если аккумулятор не заряжается

Если вышеперечисленные методы не помогли, то рекомендуем ознакомиться со следующими способами как оживить аккумулятор 18650.

С помощью специального зарядного устройства

Это действие осуществляется при помощи китайской копии зарядного устройства «IMAX B6» и мультиметра. Эта зарядка доступна в широкой продаже, и она отлично восстанавливает аккумулятор в домашних условиях.
Для начала необходимо проверить саму батарею, путем соединения к ней мультиметра и выставляя устройство в режим измерения напряжения. Если у аккумулятора глубокий разряд, мультиметр покажет низкие показателями U в милливольтах.

Суть метода заключается в том, чтобы измерение реального количества U в аккумуляторе «мешает» контроллер.
Есть два вывода, плюс и минус, которые идут непосредственно с батареи на контроллер. На выводах чаще всего напряжение составляет 2,6 В это достаточно небольшое значение.

Чтобы контроллер начал работать и стал выдавать U, нужно зарядить батарею минимум на 3,2 В. Тогда контроллер начнет «понимать» аккумулятор и показывать реальные показатели U.

Напряжение будет по немногу подниматься. Это значит, что восстановление li ion аккумулятора идёт успешно. Через какое-то время значение U дойдет до 3,2 вольт, и батарея начнет «раскачиваться». Позже её можно будет заряжать от «родной» зарядки.

С помощью резистора и «родного» ЗУ

Этот способ еще более проще осуществить, чем предыдущий. Здесь необходимо «минус» подзарядки подвести к «минусу» аккумулятора. А «плюс» вывести путем резистора на «плюс» батареи.
После этого следует подать питание и напряжение будет возрастать.
Его можно поднять до 3В, для достижения этого показателя, нужно процедуру провести в течении пятнадцати минут. Как только метод завершен, аккумулятор можно проверить на работоспособность.

С помощью вентилятора

Чтобы осуществить этот метод нам понадобится блок питания, в котором выходное напряжение было минимум 12В. «Минус» вентилятора следует подсоединить к «минусовом» разъему блока питания, а его «плюсовой» к плюсу и обязательно фиксировать вручную на аккумуляторе.
Когда мы включим устройство, вентилятор начнет работать. Это значит, что в батарее уже идёт ток. Процедуру не стоит долго продолжать, где-то через 30 секунд нужно выключить сеть. После такого восстановления напряжение обычно повышается до 3В.

Восстановление 18650 аккумуляторов при помощи подзарядки от другого аккумулятора

Существует способ как реанимировать литий-ионную батарею с помощью другого автомобильного аккумулятора. Для этого нам нужна любая другая батарея на 9 В, скотч, а также тонкий провод.
Метод осуществляется по следующим этапам:

• Проводки требуется подвести к контактам батареи, которую мы хотим реанимировать. На каждый контакт провод должен быть отдельным.
• Нельзя замыкать контакты «плюс» и «минус» лишь одним проводом. Из-за этого может произойти короткое замыкание, и оживить батарею будет нельзя.
• Соединения нужно закрепить скотчем, на которой перед этим необходимо сделать метку маркером, какой провод с каким контактом будет соединён.
• Провод от «плюса» девятивольтового аккумулятора следует соединить с «плюсом» восстанавливаемой батареи.
• Минусовые контакты надо соединить по этому же методу.
• Все контакты закрепляем изолентой, чтобы провода не отошли.
• Ждём определенное время и следим за состоянием батареи, она должна минимально нагреться.
• Когда аккумулятор станет тёплым, сразу же отсоединяем от АКБ батареи.
• Проводим перезарядку.
• Проверяем работу.

С помощью использования тренировочных циклов

Этот метод проводится для предотвращения сульфатации, а также для того чтобы определить емкости батареи. Такие циклы нужно проводить минимум один раз в год и процедура выполняется по следующим этапам:

• Следует зарядить литий-ионный аккумулятор обычным током до того момента, пока он полностью не зарядится.
• Выдерживаем ее четыре часа после того как прекратилось питания.
• Корректируем плотность электролита.
• Включаем заряд на 25-35 минут чтобы электролит был перемешенным.
• Необходимо провести контрольную разрядку постоянным нормальным током десяти-часового режима и контролировать время полного разряда до того как напряжение спадет до 1,7 В на банку
• Емкость батареи можно определить как уровень разрядного тока умноженный на время разряда.
• После того, как контрольный разряд осуществлён необходимо сразу же полностью разрядить аккумулятор. Если получилось так, что емкость не заряжается аккумулятор 18650 скорее всего уже не починить.

Основные минусы данного метода:

• Сокращается срок службы.
• Долгое время восстановления литий-ионных аккумуляторов.
• Огромные затраты энергии.
• Маленькая эффективность способа.

Источник

Почему литиевые аккумуляторы взрываются и как сделать его абсолютно безопасным?

В предыдущей статье мы разобрали разные типы аккумуляторов и рассказали почему выбрали литиевые. Но с литиевым аккумулятором есть одна проблема, они при неправильной эксплуатации могут загореться и даже взорваться. Мы решили эту проблему в нашем устройстве и сегодня расскажу как.

Для начала давайте разберём физику процесса, почему аккумулятор загорается или взрывается?

Начнём со взрыва. Чаще всего вздувание и взрыв аккумулятора происходит в следствие короткого замыкания заряженного аккумулятора. Из-за того что через аккумулятор продолжительный промежуток времени течёт большой ток, происходит перегрев аккумулятора, жидкий электролит начинает вскипать, из за образования паров электролита и их разогрева, давление внутри ячейки повышается. И происходит либо вздувание в случае мягкого корпуса, либо взрыв в случае жёсткого корпуса.

Загореться аккумулятор может в случае разрушения оболочки и контакта с воздухом. Причём загореться может только заряженный аккумулятор, по той причине что в разряженном аккумуляторе литий находиться в состоянии оксида и он не способен вступать в реакцию с воздухом, то есть гореть. Но вот когда мы заряжаем аккумулятор, в слое графита образуется запас металлического лития. И когда мы нарушаем оболочку аккумулятора, происходит во первых короткое замыкание которое разогревает литий, во вторых контакт разогретого металлического лития с воздухом и быстрое возгорание.

Так как же можно предотвратить горение или взрыв лития?

На практике взрыв или возгорание является следствием короткого замыкания. А причиной замыкания может быть как превышение допустимой мощности так и короткое замыкание при зарядке. Поэтому что бы защитить аккумулятор и пользователя достаточно предотвратить короткое замыкание и перегрузку. Для этого при использовании аккумуляторных сборок применяют BMS защиту, которая защищает аккумулятор от неправильной зарядки и перегрузки. И обычно ограничиваются только ей. Но мы пошли чуть дальше, ведь существует риск перегрева аккумулятора, без коротких замыканий.

На этот случай мы предусмотрели температурную защиту. Реализована она на базе датчика температуры который контролирует вентилятор и в случае сильного перегрева, даёт сигнал и отключает устройство предотвращая разогрев до температуры вскипания электролита. По сути эта система является резервной на случай если пользователь вдруг BMS не успеет сработать вовремя. Она же отключает устройство в случае превышения допустимой мощности и защищает плату. Но нам и этого показалась мало

И третей ступенью защиты всех наших устройств является предохранитель на выходе 220В. Хотя правильнее его назвать первой ступенью, ведь он рассчитан не только что бы предотвратить повреждение аккумулятора но и защищает электрическую плату от перегрузок. Например когда пользователь подключит фен мощностью 1,5 кВт к ПикНик нано , который рассчитан на 300 Вт, то ничего страшнее срабатывания предохранителя не произойдёт.

В итоге мы получили три параллельных элемента защиты. Первый это предохранитель, который реагирует на перегрузку по потреблению. Второй это регулирующая система платы. И третий это стандартная BMS плата защиты аккумулятора.

Источник

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