Почему li ion аккумуляторы теряют емкость

Насколько уменьшится емкость li-ion аккумуляторов после нескольких лет хранения

Очень часто происходят дискуссии о том, насколько сильно влияет долгое хранение li-ion аккумуляторов на их рабочие характеристики. Снижается ли после долго хранения емкость аккумуляторов? А если снижается, то насколько? Можно ли использовать аккумуляторы, которые лежали без дела несколько лет?

Попробуем в этом разобраться. Выражаем благодарность компании KeepPower-Украина за предоставление li-ion аккумуляторов формата 18650, которые несколько лет находились у них на хранении. Было получено шесть разных аккумуляторов со сроками хранения от 3 до 6,5 лет:

• Panasonic NCR18650G
• Panasonic NCR18650BM
• Panasonic NCR18650A
• Samsung ICR18650-22F
• Sanyo UR18650FM
• Sanyo UR18650ZTA

Методика тестирования

В начале было измерено напряжение и внутреннее сопротивление всех аккумуляторов, чтобы произвести первоначальную оценку их состояния после хранения. После этого все аккумуляторы были несколько раз прогнаны циклами заряд/разряд, чтобы избавиться от возможных последствий долгого хранения. Так сказать — привели аккумуляторы в чувство после долгой спячки.

Тестирование проводилось разрядом токами 0,5 и 3 Ампера с замером емкости. После тестирования снова было проведено измерение внутреннего сопротивления аккумуляторов, чтобы зафиксировать возможное его изменение.

Тестирование в режиме разряда постоянным током проводилось прибором Rigol DL3021, измерение внутреннего сопротивления — прибором YR-1030.

Panasonic NCR18650BM

Первоначальное напряжение на аккумуляторе — 3,56 Вольт, внутреннее сопротивление — 22,2 мОм.

• Возраст аккумулятора — 3 года
• Минимальная емкость — 3030mAh
• Максимальное напряжение — 4,2 Вольт
• Минимальное напряжение — 2,5 Вольт

Внутреннее сопротивление после тестирования -20,6 мОм.

Panasonic NCR18650A

Первоначальное напряжение на аккумуляторе — 3,61 Вольт, внутреннее сопротивление — 32,7 мОм.

• Возраст аккумулятора — 4 года
• Минимальная емкость — 2950mAh
• Максимальное напряжение — 4,2 Вольт
• Минимальное напряжение — 2,5 Вольт

Внутреннее сопротивление после тестирования — 33,1 мОм.

Samsung ICR18650-22F

Первоначальное напряжение на аккумуляторе — 3,67 Вольт, внутреннее сопротивление — 45,9 мОм.

• Возраст аккумулятора — 4 года
• Минимальная емкость — 2150mAh
• Максимальное напряжение — 4,2 Вольт
• Минимальное напряжение — 2,5 Вольт

Внутреннее сопротивление после тестирования — 46,7 мОм.

Sanyo UR18650FM

Первоначальное напряжение на аккумуляторе — 3,79 Вольт, внутреннее сопротивление — 42,8 мОм.

• Возраст аккумулятора — 4 года
• Минимальная емкость — 2500mAh
• Максимальное напряжение — 4,2 Вольт
• Минимальное напряжение — 2,5 Вольт

Внутреннее сопротивление после тестирования — 42,5 мОм.

Sanyo UR18650ZTA

Первоначальное напряжение на аккумуляторе — 3,80 Вольт, внутреннее сопротивление — 42,2 мОм.

• Возраст аккумулятора — 6 лет
• Минимальная емкость — 2900mAh
• Максимальное напряжение — 4,35 Вольт
• Минимальное напряжение — 2,75 Вольт

Внутреннее сопротивление после тестирования — 42,2 мОм.

Следует отметить, что максимальное напряжение данной модели аккумулятора составляет 4,35 Вольт, что выше стандартных 4,2 Вольт. Но перед тестированием аккумулятор был заряжен только до 4,2 Вольт (было нечем зарядить дj напряжения 4,35 Вольт). Поэтому результаты тестирования для этого экземпляра не совсем корректны.
По разным данным при заряде таких аккумуляторов только до 4,2 Вольт в них «недозаливается» от 10 до 15% емкости.

Первоначальное напряжение на аккумуляторе — 4,11 Вольт, внутреннее сопротивление — 35,9мОм.

• Возраст аккумулятора — 6 лет
• Минимальная емкость — 3450mAh
• Максимальное напряжение — 4,2 Вольт
• Минимальное напряжение — 2,5 Вольт

Внутреннее сопротивление после тестирования — 36,8 мОм.

Кто повнимательнее, тот заметил, что похоже этот аккумулятор был когда-то заряжен до 4,2 Вольт, т.к. перед тестированием его напряжение было 4,11 Вольт. Мы тоже на это обратили внимание и обратились к лицу, от которого получили эти аккумуляторы на тесты. С его слов этот аккумулятор скорее всего был заряжен примерно в 2014 году и после этого лежал в коробке. Если это так, то это очень хороший показатель по саморазряду. Саморазряд очень-очень низкий.

Анализ результатов

На диаграмме представлено сравнение измеренной емкости аккумуляторов при разряде токами 0,5 и 3 Ампера с минимальной емкостью, указанной в datasheet производителя. Как можно увидеть — емкость части аккумуляторов превышает минимально-гарантированную, емкость нескольких аккумуляторов немного ниже минимально-гарантированной.

Для удобства восприятия на диаграмме ниже показано, какая емкость в процентах от минимально-гарантированной была зафиксирована при разряде током 0,5 Ампера.

Не забывайте, что модель Sanyo UR18650ZTA имеет максимальное напряжение 4,35 Вольт. А перед тестированием аккумулятор заряжался только до 4,2 Вольт. Поэтому чтобы получить правильную картину по этому аккумулятору следует к измеренной емкости добавить еще примерно 10-15%.

По результатам тестирования видно, что после нескольких лет хранения, конечно, li-ion аккумуляторы немного теряют в емкости, но снижение емкости оказалось совсем небольшим. Внутреннее сопротивление аккумуляторов также находится в пределах нормы и сильно не изменилось. Усиления саморазряда (снижение напряжения на заряженном аккумуляторе со временем) также отмечено не было.

Таким образом, можно сделать вывод, что к ухудшению характеристик (уменьшение емкости, увеличение саморазряда и внутреннего сопротивления) приводит не долговременно хранение, а работа аккумуляторов в циклах разряд/заряд.

Источник

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