Зарядка аккумулятора 18650 — основные правила
Смартфоны, ноутбуки, ручной электроинструмент, светодиодные фонари – это лишь малый перечень беспроводных устройств, для бесперебойной работы которых требуется источник энергии – батарейки или аккумуляторы. Наиболее популярный формат – Li Ion АКБ 18650. Функциональность и срок службы источника питания зависит от того, насколько правильно его эксплуатируют. Как выполняется зарядка для аккумуляторов 18650, какими зарядными устройствами, и какие параметры тока выставлять – об этом в статье.
Для правильной зарядки аккумулятора 18650 нужно подобрать подходящее ЗУ и параметры зарядки.
Как заряжать аккумулятор 18650
18650 – как правило, литий ионный источник питания для фонарей, электронных сигарет и других устройств. Габариты: высота – 65 мм, диаметр – 18 мм. Изнутри аккумулятор оснащен металлическими электродами – между ними циркулируют ионы лития, вырабатывая тем самым электрический ток. Высокий заряд или разряд приводят к тому, что на одном электроде накапливается больше ионов, они «нарастают», что влечет за собой снижение рабочих характеристик элемента.
Зарядка 18650 должна выполняться с соблюдением общих правил:
Стоит упомянуть, что бывает последовательно и параллельно соединенный аккумулятор, и в каждом случае необходимо учитывать ряд особенностей.
Последовательное соединение АКБ
При таком соединении напряжение всех аккумуляторов суммируется. Если подключить нагрузку, с каждой АКБ пойдет ток, равный общему току в сети. Получается, ток разряда задает сопротивление нагрузки. Что до емкости, при такой сборке она равняется емкости источника питания, характерного наименьшей энергоемкостью.
Если все батареи имеют максимальный заряд, то есть 100%, ток разряда будет везде одинаковым. В первую очередь сядет та АКБ, емкость которой ниже. Когда она разрядится, дальше сборку уже не получится нагрузить, несмотря на то, что в остальных аккумуляторах заряд еще есть. Если продолжить снимать ток, «слабая» батарея начнет перезаряжаться и быстро испортится. Именно по этой причине емкость сборки равняется емкости наиболее малоемкой, или самой разряженной АКБ.
Можно сделать такой вывод: при последовательной сборке нужны батареи одной емкости, и все они должны быть заряжены на 100%. Есть такая система как BMS (Battery Monitoring System), отслеживающая каждую батарею в связке. Как только один элемент разряжается, вся сборка отключается от нагрузки.
Что до непосредственно зарядки, выставляют такое напряжение, которое равняется сумме максимальных напряжений на всех АКБ. В случае с литиевыми источниками питания это 4.2 В. То есть если в сборке три батареи, параметр – 12.6 В.
Важно, чтобы энергоемкость всех элементов была одинаковой. Если нет, один аккумулятор восстановится быстрее остальных, и пока дождется окончания, начнет греться и перезаряжаться. А перезарядка для лития – критична.
Параллельное соединение АКБ
Особенность соединения – суммируется емкость батарей, входящих в связку. Ток разряда для каждой равен общему току нагрузки, поделенному на число элементов. Получается, больше аккумуляторов в связке – больший ток она способна отдавать. Что до напряжения, есть один момент. Если в сборке батареи с разным напряжением (заряженные до определенного %), то при соединении они начнут обмениваться энергией, и по итогу на всех напряжение выровняется.
Параллельное соединение АКБ.
Прежде чем делать параллельное соединение, рекомендуется одинаково зарядить элементы, иначе из-за больших токов достанется самому разряженному. При этом допускается, чтобы энергоемкость источников питания была разная – тот, что «посильнее», не даст быстрее разрядиться более «слабому». При зарядке тоже проблем не возникает – сборка автоматически балансируется.
Параметры зарядки
Как при последовательном, так и при параллельном соединении требуется соблюдение токов зарядки и разрядки. Если аккумулятор литиевый, ток зарядки не должен быть больше половины энергоемкости, измеряемой в Амперах. Например, модель на 1000 мАч (1 Ач) – ток ставят 0.5 А; 2 Ач – 1 А.
Максимальные токи разрядки указываются в характеристиках АКБ. Многие модели для смартфонов и ноутбуков не допускают токов, в два раза превышающих энергоемкость батареи. Допустим, аккумулятор 2500 мАч, предел для него – 5 А (2.5 х 2). Впрочем, сейчас выпускают высокотоковые устройства.
Выбор зарядного устройства
ЗУ, представленные на полках магазинов, различаются рабочими параметрами и функционалом:
Зарядников достаточно, и чем дороже модель, тем надежней (с индикаторами, системами безопасности).
При желании и если позволяет время, можно собрать зарядное устройство своими руками, но понадобится умение паять и «читать» схемы.
Рейтинг производителей
Производством источников питания занимаются многие компании, и применять такую описательную характеристику как «лучший» было бы неправильно. Вот рейтинг моделей, зарекомендовавших себя как надежные и долговечные:
Из других популярных моделей стоит также выделить: Samsung ICR18650-26HM, Olight 18650 ORB-186P36, ANSMANN Li-Ion 18650, Sony 18650 VTC5.
Как зарядить аккумулятор без зарядки
Если экстренно надо восстановить элемент питания, поможет с этим пусть старый, но хороший рабочий зарядник от телефона Samsung или Nokia. Он не выдаст большие значения тока и напряжения, поэтому точно не навредит.
Что до времени, в среднем понадобится час.
18650 – популярный формат аккумуляторов, которыми запитываются многие портативные устройства. Но чтобы автономность была выше, и не пришлось часто ходить в магазин за заменой, надо знать, как правильно пользоваться АКБ, как ее заряжать.
Выбираем зарядное устройство для аккумуляторов 18650/26650/21700/18350 и т.д.
Любой самодельщик, или человек, у которого в быту используются аккумуляторы 18650 и им подобные, сталкивается с проблемой их зарядки, калибровки, раскачки или балансировки. Вопрос выбора качественной зарядки для аккмуляторов на самом деле не такой уж и явный.
Я для себя вроде как на данный вопрос ответил, но при этом у меня в быту всё равно есть три основных зарядки, которыми я пользуюсь регулярно. А уж сколько зарядок за последние лет 5 я перебробовал, уже и не счесть, десятка трип примерно разных. Как ни крути, идеальных зарядок не существует, все они либо ограничены в функционале, либо ограничены в характеристиках, либо стоят как крыло от самолёта.
Я лично пользуюсь тремя зарядными устройствами:
Liitokala Lii500 – зарядка для балансировки, измерения ёмкости.
XTAR VC8 – когда надо быстро зарядить сразу много аккумов, и когда нужно заряжаться вдали от розетки.
XTAR PB2S – когда надо быстро зарядить два аккумулятора и при необходимости от них же потом зарядить другие гаджеты.
Именно эти три зарядных устройства у меня прижились и несколько лет являются моими помощниками. Естественно, они тоже не идеальные, но они больше всего подходят под конкретно мои потребности.
Ну а ниже я покажу какие еще бывают зарядные устройства, и возможно данный список поможет вам сделать свой выбор.
Liitokala Lii500
Liitokala Lii500 это зарядное устройство которое смело можно называть народным. Пару лет назад за свою цену оно считалось эталоном и только ленивый не купил себе это зарядное устройство. За условные 20-25$ мы получаем следующие характеристики:
Liitokala Lii-PD4
Liitokala Lii-PD4 это зарядное устройство которое пришло на замену Lii500. По функционалу устройства очень схожи, а по цене PD4 даже дешевле. У зарядного заявлены следующие характеристики:
XTAR VC8
XTAR VC8 это можно сказать монстр-зарядка. Огромная доска, в которой помещается сразу 8 штук аккумуляторов. Заряжает качественно, быстро и сразу оптом. Я обычно этой зарядкой пользуюсь, когда мне нужно быстро зарядить все свои аккумы в фонарики перед поездкой на рыбалку с ночевкой.
К минусам могу отнести цену. Это не самое дешевое зарядное устройство.
У зарядного устройства заявлены следующие характеристики:
XTAR PB2S
XTAR PB2S это по сути устройство два в одном: это и зарядное устройство на два аккумулятора, и повербанк с поддержкой протоколов PD и QC. У меня эта зарядка используется очень активно. Через нее можно очень быстро зарядить пару аккумов, и от нее же можно достаточно быстро зарядить телефон или рацию. А еще эта зарядка достаточно компактная, и не занимает много места в рюкзаке, что делает ее очень неплохим повербанком.
У зарядного устройства заявлены следующие характеристики:
Vapcell S4 plus
Vapcell S4 plus это довольно интересная по своим характеристикам зарядка, за достаточно адекватную цену. В сети есть много обзоров на это зарядное устройство, и почти во всех выводы говорят о том, что зарядное действительно отличное.
Из ключевых особенностей могу отметить следующие:
Nitecore Intellicharger I8
Nitecore Intellicharger I8 это еще одна монструозная зарядка аж на 8 слотов. Подойдет тем, у кого есть большой парк техники, работающей от аккумов, и который надо оперативно заряжать. Зарядка имеет неплохие характеристики, но несколько завышенную цену. Ну и однозначно она подойдет не всем.
NITECORE UM4
NITECORE UM4 это еще одна достаточно популярная модель зарядного устройства от достаточно именитого бренда. В ней есть всё необходимое для обычного пользователя:
Поддерживаемые элементы питания:
Ну и подводя итоги могу сказать, что любая из вышеперечисленных зарядок спокойно покрывает необходимый минимум функционала. Конечно, они отличаются между собой наличием различных режимов, токами, формой, количеством слотов и вариантами источников питания. Но, например тому, у кого вообще нет зарядки, любая из них подойдет как стартовая. А еще в отличии от более дешевых нонейм зарядок, все эти устройства отличаются хорошим качеством. Все эти зарядки я лично проверял и тестировал. Поэтому говорю о том, что знаю. И именно эти модели я в целом хочу выделить как самые интересные, среди обилия зарядных устройств.
А вот если вас интересуют аккумуляторы, то советую ознакомиться со следующей статьей:
Зарядка литиевых аккумуляторов китайскими модулями
Литиевые аккумуляторы, характеристики, особенности
Литиевые аккумулятор (Li-Io, Li-Po) являются самыми популярными на данный момент перезаряжаемыми источниками электрической энергии. Литиевый аккумулятор имеет номинальное напряжение 3.7 Вольт, именно оно указывается на корпусе. Однако, заряженный на 100% аккумулятор имеет напряжение 4.2 В, а разряженный “в ноль” – 2.5 В, вообще нет смысла разряжать аккумулятор ниже 3 В, во-первых, он от этого портится, во-вторых, в промежутке от 3 до 2.5 В аккумулятор отдаёт всего пару процентов энергии. Таким образом, рабочий диапазон напряжений принимаем 3 – 4.2 Вольта. Мою подборку советов по эксплуатации и хранению литиевых аккумуляторов вы можете посмотреть вот в этом видео
Последовательно или параллельно?
При последовательном соединении суммируется напряжение на всех аккумуляторах, при подключении нагрузки с каждого аккумулятора идет ток, равный общему току в цепи, в общем сопротивление нагрузки задает ток разряда. Это вы должны помнить со школы. Теперь самое интересное, емкость. Емкость сборки при таком соединении по хорошему равна емкости аккумулятора с самой маленькой емкостью. Представим, что все аккумуляторы заряжены на 100%. Смотрите, ток разряда у нас везде одинаковый, и первым разрядится аккумулятор с самой маленькой емкостью, это как минимум логично. И как только он разрядится, дальше нагружать данную сборку будет уже нельзя. Да, остальные аккумуляторы еще заряжены. Но если мы продолжим снимать ток, то наш слабый аккумулятор начнет переразряжаться, и выйдет из строя. То есть правильно считать, что емкость последовательно соединенной сборки равна емкости самого малоемкого, либо самого разряженного аккумулятора. Отсюда делаем вывод: собирать последовательную батарею нужно во первых из одинаковых по емкости аккумуляторов, и во вторых, перед сборкой они все должны быть заряжены одинаково, проще говоря на 100%. Существует такая штука, называется BMS (Battery Monitoring System), она может следить за каждым аккумулятором в батарее, и как только один из них разрядится, она отключает всю батарею от нагрузки, об этом речь пойдёт ниже. Теперь что касается зарядки такой батареи. Заряжать ее нужно напряжением, равным сумме максимальных напряжений на всех аккумуляторах. Для литиевых это 4.2 вольта. То есть батарею из трех заряжаем напряжением 12.6 в. Смотрите что происходит, если аккумуляторы не одинаковые. Быстрее всех зарядится аккумулятор с самой маленькой емкостью. Но остальные то еще не зарядились. И наш бедный аккумулятор будет жариться и перезаряжаться, пока не зарядятся остальные. Переразряда, я напомню, литий тоже очень сильно не любит и портится. Чтобы этого избежать, вспоминаем предыдущий вывод.
Перейдем к параллельному соединению. Емкость такой батареи равна сумме емкостей всех аккумуляторов в нее входящих. Разрядный ток для каждой ячейки равен общему току нагрузки, деленному на число ячеек. То есть чем больше акумов в такой сборке, тем больший ток она может отдать. А вот с напряжением происходит интересная вещь. Если мы собираем аккумуляторы, имеющие разное напряжение, то есть грубо говоря заряженные до разного процента, то после соединения они начнут обмениваться энергией до тех пор, пока напряжение на всех ячейках не станет одинаковым. Делаем вывод: перед сборкой акумы опять же должны быть заряжены одинаково, иначе при соединении пойдут большие токи, и разряженный акум будет испорчен, и скорее всего может даже загореться. В процессе разряда аккумуляторы тоже обмениваются энергией, то есть если одна из банок имеет меньшую емкость, остальные не дадут ей разрядиться быстрее их самих, то есть в параллельной сборке можно использовать аккумуляторы с разной емкостью. Единственное исключение – работа при больших токах. На разных аккумуляторах под нагрузкой по-разному просаживается напряжение, и между “сильным” и “слабым” акумом начнёт бежать ток, а этого нам совсем не нужно. И то же самое касается зарядки. Можно абсолютно спокойно заряжать разные по емкости аккумуляторы в параллели, то есть балансировка не нужна, сборка будет сама себя балансировать.
В обоих рассмотренных случаях нужно соблюдать ток зарядки и ток разрядки. Ток зарядки для Li-Io не должен превышать половины ёмкости аккумулятора в амперах (аккумулятор на 1000 mah – заряжаем 0.5 А, аккумулятор 2 Ah, заряжаем 1 А). Максимальный ток разрядки обычно указан в даташите (ТТХ) аккумулятора. Например: ноутбучные 18650 и аккумы от смартфонов нельзя грузить током, превышающим 2 ёмкости аккумулятора в Амперах (пример: акум на 2500 mah, значит максимум с него нужно брать 2.5*2 = 5 Ампер). Но существуют высокотоковые аккумуляторы, где ток разряда явно указан в характеристиках.
Промежуточным вариантом является переключение аккумуляторов из последовательного соединения в параллельное (для зарядки), что подробно рассмотрено в видеоролике ниже, а все схемы и ссылки на переключатели вы найдёте вот здесь https://alexgyver.ru/18650/
Особенности зарядки китайскими модулями
Стандартный покупной зарядно-защитный модуль за 20 рублей для литиевого аккумулятора (ссылка на aliexpress) позиционируется продавцом как модуль для одной банки 18650. Может и будет заряжать любой литиевый аккумулятор вне зависимости от формы, размера и емкости до правильного напряжения 4,2 вольта (напряжение полностью заряженного аккумулятора, под завязку). Даже если это огромный литиевый пакет на 8000mah (разумеется речь идет про одну ячейку на 3,6-3,7v). Модуль дает зарядный ток 1 ампер, это значит что им можно без опаски заряжать любой аккумулятор емкостью от 2000mah и выше (2Ah, значит зарядный ток – половина емкости, 1А) и соответственно время зарядки в часах будет равно емкости аккумулятора в амперах (на самом деле чуть больше, полтора-два часа на каждые 1000mah). Кстати аккумулятор можно подключать к нагрузке уже во время заряда.
Важно! Если вы хотите заряжать аккумулятор меньшей емкости (например одну старую банку на 900mah или крошечный литиевый пакетик на 230mah), то зарядный ток 1А это много, его следует уменьшить. Это делается заменой резистора R3 на модуле согласно приложенной таблице. Резистор необязательно smd, подойдет самый обычный. Напоминаю, что зарядный ток должен составлять половину от емкости аккумулятора (или меньше, не страшно).
Но если продавец говорит, что этот модуль для одной банки 18650, можно ли им заряжать две банки? Или три? Что если нужно собрать емкий пауэрбанк из нескольких аккумуляторов? МОЖНО! Все литиевые аккумуляторы можно подключать параллельно (все плюсы к плюсам, все минусы к минусам) ВНЕ ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЕМКОСТИ. Спаянные параллельно аккумуляторы сохраняют рабочее напряжение 4,2v а их емкость складывается. Даже если вы берете одну банку на 3400mah а вторую на 900 – получится 4300. Аккумуляторы будут работать как одно целое и разряжаться будут пропорциональной своей емкости.
Напряжение в ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ сборке ВСЕГДА ОДИНАКОВО НА ВСЕХ АККУМУЛЯТОРАХ! И ни один аккумулятор физически не может разрядиться в сборке раньше других, здесь работает принцип сообщающихся сосудов. Те, кто утверждают обратное и говорят что аккумуляторы с меньшей емкостью разрядятся быстрее и умрут – путают с ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ сборкой, плюйте им в лицо.
Важно! Перед подключением друг к другу все аккумуляторы должны иметь примерно одинаковое напряжение, чтобы в момент спаивания между ними не потекли уравнительные токи, они могут быть очень большими. Поэтому лучше всего перед сборкой просто зарядить каждый аккумулятор по отдельности. Разумеется время зарядки всей сборки будет увеличиваться, раз вы используете все тот же модуль на 1А. Но можно спараллелить два модуля, получив зарядный ток до 2А (если ваше зарядное устройство может столько дать). Для этого нужно соединить перемычками все аналогичные клеммы модулей (кроме Out- и B+, они продублированы на платах другими пятаками, уже и так окажутся соединенными). Либо можно купить модуль, на котором микросхемы уже стоят в параллель. Этот модуль способен заряжать током в 3 Ампера.
Простите за совсем очевидные вещи, но люди по-прежнему путают, поэтому придется обсудить разницу между параллельным и последовательным соединением.
ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ соединение (все плюсы к плюсам, все минусы к минусам) сохраняет напряжение аккумулятора 4,2 вольта, но увеличивает емкость, складывая все емкости вместе. Во всех пауэрбанках применяется параллельное соединение нескольких аккумуляторов. Такая сборка по-прежнему может заряжаться от USB и повышающим преобразователем напряжение поднимается до выходных 5v.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ соединение (каждый плюс к минусу последующего аккумулятора) дает кратное увеличение напряжения одной заряженной банки 4,2в (2s – 8,4в, 3s – 12,6в и так далее), но емкость остается прежняя. Если используются три аккумулятора на 2000mah, то емкость сборки – 2000mah.
Важно! Считается что для последовательной сборки священно обязательно нужно использовать только аккумуляторы одинаковой емкости. На самом деле это не так. Можно использовать разные, но тогда емкость батареи будет определяться НАИМЕНЬШЕЙ емкостью в сборке. Складываете 3000+3000+800 – получаете сборку на 800mah. Тогда спецы начинают кукарекать, что тогда менее емкий аккумулятор будет быстрее разряжаться и умрет. А это неважно! Главное и действительно священное правило – для последовательной сборки всегда и обязательно нужно использовать плату защиты BMS на нужное количество банок. Она будет определять напряжение на каждой ячейке и отключит всю сборку, если какая-то разрядится первой. В случае с банкой на 800 она и разрядится, БМС отключит нагрузку от батареи, разряд остановится и остаточный заряд по 2200mah на остальных банках уже не будет иметь значения – нужно заряжаться.
Плата BMS в отличии от одинарного зарядного модуля НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ЗАРЯДНЫМ УСТРОЙСТВОМ последовательной сборки. Для зарядки нужен настроенный источник нужного напряжения и тока. Об этом Гайвер снял видео, поэтому не тратьте время, посмотрите его, там об этом максимально досконально.
Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы
Зарядка 18650 аккумулятора не представляет сложностей. Батарейки такого типа применяются для питания ноутбуков, фонарей, строительных инструментов. Они отличаются увеличенной емкостью и средним уровнем саморазряда. Устройство для зарядки можно собрать самостоятельно.
Немного о литий-ионных батареях
Особенности АКБ типа 18650:
Как заряжать АКБ 18650
Многие зарядные устройства (ЗУ) универсальны, однако при зарядке литий-ионных аккумуляторов нужно соблюдать такие правила:
Какое устройство следует использовать
Разные модели зарядных устройств отличаются техническими характеристиками, набором функций и некоторыми другими параметрами:
Качество ЗУ во многом зависит от стоимости. Дешевые приборы не имеют компонентов, позволяющих отказаться от постоянного контроля. Использование неправильно собранного самодельного устройства может привести к выходу батареи из строя или травмированию человека.
Как сделать зарядку для литий-ионных аккумуляторов самостоятельно
Наиболее простым вариантом считается использование зарядного устройства от мобильного телефона. Приборы выдают напряжение, подходящее для восстановления мощности аккумуляторов 18650. Способ используется только в экстренных случаях. Частое его применение приводит к снижению емкости АКБ.
Чтобы зарядить батарейку, выполняют такие действия:
Для сборки усовершенствованной зарядки используют сложные схемы. Перед началом работы подготавливают паяльник, припой, флюс и клей. Отдельно приобретают плату, необходимую для нормального функционирования самодельного ЗУ.
Сборку осуществляют так:
При изготовлении устройства нельзя допускать короткого замыкания. Приведенная выше схема позволяет собрать простое, но надежное ЗУ за несколько часов. С помощью USB-кабеля его подсоединяют к электросети или компьютеру. Батарею устанавливают в получившееся гнездо. После включения зеленого индикатора прибор отключают.
Полезные рекомендации при эксплуатации аккумуляторов 18650
Литий-ионные батареи чувствительны к глубокому разряду. Не рекомендуется часто проводить тренировки, направленные на восстановление емкости. Продлить срок службы аккумулятора помогает правильная зарядка. Уровень мощности не должен превышать 90%. При доведении этого параметра до 100% источник питания может быстро утратить емкость.
Не стоит допускать критического разряда. Восстановление первоначальных параметров сопровождается некоторыми сложностями. Иногда глубоко разряженные элементы становятся непригодными к применению. При покупке изделий нужно обращать внимание на дату производства.
Просроченными считаются батареи, выпущенные более 3 лет назад. При питании портативной техники нужно учитывать, что аккумулятор не должен испытывать чрезмерных нагрузок. Заряжать аккумулятор нужно, принимая во внимание рекомендованные показатели силы тока и напряжения.