18650 Защита от разряда

  • Цена: $1.49 за 2 шт
  • Перейти в магазин

В названии явно обозначен типоразмер аккумулятора, но плата точно так же подойдет для большинства литиевых аккумуляторов с диаметром 18 мм, например 18350, 18490, 18500. А если не использовать возможность установки на батарею, то подойдёт для любого типоразмера, главное, чтобы предельные параметры подходили.

Тестирование

Параметры от продавца:

  • Максимальное напряжение батареи: 4,275 В
  • Минимальное напряжение батареи: 2,5 В
  • Выходной ток: 4 А

У продавца никакой другой информации нет, так что я решил сам протестировать возможности платы. Тестировал с помощью двух вариантов источника — источник постоянного напряжения и аккумулятор. Первый нужен был для проверки срабатывания защиты по напряжению, второй — по току.

Действительно, при достижении 2,5 В или чуть ниже плата отрубает вход, на выходе получается ноль, банка дальше не разряжается. Чтобы схема снова начала пропускать ток, входное напряжение должно быть поднято уже до 3 В. Такой гистерезис исключает лишние переключения при смене состояния.

Защиту от перезаряда проверить полностью не смог, но она кажется рабочей. Если заряжать простым источником напряжения через резистор. Для проверки заряда ближе к его концу плата отключает выход и, если напряжение на банке еще мало, включает зарядку дальше. Частота проверки — примерно раз в секунду. Протестировал зарядку через несколько своих зарядных устройств, везде поведение другое, зарядные устройства сами контролируют весь процесс, и плата им не мешает.

При превышении максимального тока (заявлено 4 А) плата отключается, на выходе нулевой ток. Чтобы плата снова заработала необходимо снять нагрузку. Замкнул аккумулятор с защитой на резистор в 1 Ом, ток на выходе пошел чуть больше 2,5 А, напряжение, соответственно, такое же. Это единственный сомнительный момент в данной плате. Получается, что как только я немного повышу нагрузку (понижу сопротивление), напряжение еще просядет, и плата вырубится по напряжению. Аккумулятор нормальный, способен отдавать до 2,8 А точно. Возможно, повлияли провода и мультиметр. Далее замыкаю выход платы, и она сразу вырубается. Чтобы сбросить защиту, нужно отключить нагрузку.

Подготовка к сборке

Схема подключения элементарна, контакты на плате подписаны, но фиксация платы на батарее — задача непростая, в основном из-за необходимости применения специальных материалов. Обязательно понадобится подходящая термоусаживаемая трубка, что-нибудь для прокладки между платой и батареей, а также плоский проводник, который протянется от плюса к минусу батареи.

Так как теперь на плюсе батареи будет пайка, необходимо добавить на плюс что-то более выпуклое, чтобы нагрузка не приходилась на место этой пайки, подобное я уже делал.

Электрические соединения, повторюсь, довольно простые. Зад платы полностью представляет собой контактную площадку, он же вывод «P-», его паять не нужно. Вывод «P+», как и вывод «B+», нужно соединить с плюсом батареи. Они уже соединены на плате, так что провод-ленту можно будет тянуть от любого из них. Еще один провод должен соединять «B-» с минусом батареи, он должен быть коротким и полностью помещаться в зазор между платой и батареей.

В качестве длинного проводника от платы к плюсу батареи лучше всего использовать металлическую ленту. Такие ленты можно даже купить на Ebay, но мне нужна всего пара полосок, есть смысл поискать в пределах видимости. Нашел такую медную полосу, толщина

0,1 мм, идеально. Необходимость использовать плоский проводник объясняется желанием сохранить габаритные размеры аккумулятора, часто в устройствах-потребителях не бывает лишнего зазора.

Плату надо как-то зафиксировать на минусовой площадке батареи. Здесь нужен компаунд, герметик, а может хватит и двухстороннего скотча. Всё зависит от того, планируете ли вы в будущем обслуживать данную схему. Дополнительным креплением станет термоусаживаемая трубка, поэтому абсолютная фиксация кажется необязательной.

Сборка и итоги

Решил сначала попробовать на убитом аккумуляторе. Так я без риска проверю все действия на ошибки.

Посмотрим, насколько изменится длина банки.

Пока заметно удлинение всего на пару миллиметров, но нужно учитывать, что будет еще пайка на минусовом контакте (можно сэкономить при пайке по краю, но сразу не догадался, но для того и тест на пробнике), а также прокладка между платой и батареей, бить чипы о железо не хочется. Её тоже можно сделать довольно тонкой, но крепкой, так как больших напряжений здесь нет, но физическая сила будет прилагаться часто. Пока решил поставить кусок старой термоусадки, довольно толстой. То есть сделал всё максимально толсто.

Берём ленту, отрезаем пару кусков. Длинный кусок пойдет вдоль всей батареи, короткий нужен только для замыкания площадки на плате с минусом банки, можно использовать даже кусок проволоки. Сразу всё лудим и припаиваем одним концом к плате.

Далее нужно короткий конец припаять к банке. Паять надо с минимальным количеством припоя, всё лишнее будет удлинять готовую сборку. У прокладки срезал немного один из боков, чтобы было место для ленты. Нужно соединять всё так, чтобы изгибы ленты не выходили за пределы батареи.

Теперь припаиваем оставшуюся ленту к плюсу банки. Здесь очень важно следить за тем, чтобы эта полоска не касалась корпуса банки. Добавьте под ленту какой-нибудь изолятор. Так как это проба на мертвой батарее, я поленился делать эту изоляцию (зря, ведь это также тест материалов). Эта изоляция — основа безопасности работы с батареей, так как при замыкании на корпус произойдет короткое замыкание батареи в обход защиты.

Далее остаётся натянуть трубку и усадить её так, чтобы она с обоих концов немного завернулась за край. И вот здесь проявилась главная проблема — трубка оказалась слишком хрупкой. Дополнительно неудачно вышло так, что сгиб трубки пришелся на один из краев ленты, и это сразу привело к разрыву. Края платы оказались слишком острыми, и они также порвали трубку.

Со стороны плюса всё отлично. Эта трубка боится перегрева, возможно это также повлияло на результат.

К сожалению, количество термоусадки у меня ограничено (с последним заказом пришел брак). Поэтому вторую попытку я решил отложить. Изначально не планировал использовать данные платы по прямому назначению, такой форм-фактор — случайность. Но кое-что в ходе проверки удалось выяснить на тот случай, если я захочу повторить попытку:

  • Главное — лучше взять готовую банку с защитой, она будет точно такая же по конструкции. Вряд ли самому получится сделать лучше и дешевле.
  • Термоусадку не перегревать. Сгибы держать подальше от металлической ленты.
  • У провода-ленты убрать заусенцы. Максимально разгладить по поверхности банки. Лента должна быть хорошо изолирована от корпуса и внешней среды.
  • Паять контакт к минусовому контакту около края, чтобы пайка не упиралась в центральную часть платы с чипами.
  • Термоусадка достаточно сильно держит плату, беспокоиться за крепление платы к батарее не стоит. Но если есть подходящий компаунд, следует им воспользоваться.
  • Желательно затупить края платы, например пустив по периметру слой изоленты или той же термоусадки.
  • Как ни старайся, а 3-5 мм к батарее всё равно прибавится.
Читайте также:  Jquery строку в дату

Платы можно использовать как защиту для самоделок или готовых устройств. Также можно встроить такую плату не в батарею, а в держатель батареи. Такие готовые конструкции есть на рынке.

Вряд ли буду еще пробовать делать защищенный аккумулятор самостоятельно, слишком коряво у меня получается. Останусь с первоначальной идеей использования в составе устройств-потребителей, а не батареи.

Так и не понял, что за третий чип установлен на плату, маркировка 10DB или 100B, вторая строка G62S. Если кто знает, намекните в комментариях. Остальные два чипа — сборки полевых транзисторов, по два на каждую.

Главный итог здесь для меня такой. Защищенные аккумуляторы-банки имеют существенный конструктивный недостаток в виде проводящей ленты вдоль всего корпуса. Её повреждение или, что вероятнее из-за её острых краёв, повреждение изоляции под/над ней может привести к контакту ленты с корпусом, то есть короткому замыканию аккумулятора в обход защиты. Соответственно, вряд ли использование защищенных цилиндрических аккумуляторов, особенно самодельных, более безопасно для всех применений.

Техника безопасности

Не рекомендуется долго нагревать аккумулятор. В лучшем случае это ухудшит его характеристики. Если есть возможность, используйте точечную контактную сварку для аккумуляторов.

Но если такого оборудования нет, можно обойтись и паяльником. Чтобы уменьшить время нагрева при лужении, используйте активный флюс, обязательно потом очистите от него батарею. Маломощным паяльником с тонким жалом будет очень сложно лудить батарею, используйте соответствующий инструмент. Рассчитывайте на 1-2 секунды непрерывного контакта паяльника с батареей. Если не получается так быстро, дайте батарее остыть и скорректируйте набор инструментов и/или технику.

Я паял всё паяльником, не обращая внимание на небольшой перегрев, так как тестовая батарея всё равно убитая.

  • Цена: $1.49 за 2 шт
  • Перейти в магазин

В названии явно обозначен типоразмер аккумулятора, но плата точно так же подойдет для большинства литиевых аккумуляторов с диаметром 18 мм, например 18350, 18490, 18500. А если не использовать возможность установки на батарею, то подойдёт для любого типоразмера, главное, чтобы предельные параметры подходили.

Тестирование

Параметры от продавца:

  • Максимальное напряжение батареи: 4,275 В
  • Минимальное напряжение батареи: 2,5 В
  • Выходной ток: 4 А

У продавца никакой другой информации нет, так что я решил сам протестировать возможности платы. Тестировал с помощью двух вариантов источника — источник постоянного напряжения и аккумулятор. Первый нужен был для проверки срабатывания защиты по напряжению, второй — по току.

Действительно, при достижении 2,5 В или чуть ниже плата отрубает вход, на выходе получается ноль, банка дальше не разряжается. Чтобы схема снова начала пропускать ток, входное напряжение должно быть поднято уже до 3 В. Такой гистерезис исключает лишние переключения при смене состояния.

Защиту от перезаряда проверить полностью не смог, но она кажется рабочей. Если заряжать простым источником напряжения через резистор. Для проверки заряда ближе к его концу плата отключает выход и, если напряжение на банке еще мало, включает зарядку дальше. Частота проверки — примерно раз в секунду. Протестировал зарядку через несколько своих зарядных устройств, везде поведение другое, зарядные устройства сами контролируют весь процесс, и плата им не мешает.

При превышении максимального тока (заявлено 4 А) плата отключается, на выходе нулевой ток. Чтобы плата снова заработала необходимо снять нагрузку. Замкнул аккумулятор с защитой на резистор в 1 Ом, ток на выходе пошел чуть больше 2,5 А, напряжение, соответственно, такое же. Это единственный сомнительный момент в данной плате. Получается, что как только я немного повышу нагрузку (понижу сопротивление), напряжение еще просядет, и плата вырубится по напряжению. Аккумулятор нормальный, способен отдавать до 2,8 А точно. Возможно, повлияли провода и мультиметр. Далее замыкаю выход платы, и она сразу вырубается. Чтобы сбросить защиту, нужно отключить нагрузку.

Подготовка к сборке

Схема подключения элементарна, контакты на плате подписаны, но фиксация платы на батарее — задача непростая, в основном из-за необходимости применения специальных материалов. Обязательно понадобится подходящая термоусаживаемая трубка, что-нибудь для прокладки между платой и батареей, а также плоский проводник, который протянется от плюса к минусу батареи.

Так как теперь на плюсе батареи будет пайка, необходимо добавить на плюс что-то более выпуклое, чтобы нагрузка не приходилась на место этой пайки, подобное я уже делал.

Электрические соединения, повторюсь, довольно простые. Зад платы полностью представляет собой контактную площадку, он же вывод «P-», его паять не нужно. Вывод «P+», как и вывод «B+», нужно соединить с плюсом батареи. Они уже соединены на плате, так что провод-ленту можно будет тянуть от любого из них. Еще один провод должен соединять «B-» с минусом батареи, он должен быть коротким и полностью помещаться в зазор между платой и батареей.

В качестве длинного проводника от платы к плюсу батареи лучше всего использовать металлическую ленту. Такие ленты можно даже купить на Ebay, но мне нужна всего пара полосок, есть смысл поискать в пределах видимости. Нашел такую медную полосу, толщина

0,1 мм, идеально. Необходимость использовать плоский проводник объясняется желанием сохранить габаритные размеры аккумулятора, часто в устройствах-потребителях не бывает лишнего зазора.

Плату надо как-то зафиксировать на минусовой площадке батареи. Здесь нужен компаунд, герметик, а может хватит и двухстороннего скотча. Всё зависит от того, планируете ли вы в будущем обслуживать данную схему. Дополнительным креплением станет термоусаживаемая трубка, поэтому абсолютная фиксация кажется необязательной.

Сборка и итоги

Решил сначала попробовать на убитом аккумуляторе. Так я без риска проверю все действия на ошибки.

Посмотрим, насколько изменится длина банки.

Пока заметно удлинение всего на пару миллиметров, но нужно учитывать, что будет еще пайка на минусовом контакте (можно сэкономить при пайке по краю, но сразу не догадался, но для того и тест на пробнике), а также прокладка между платой и батареей, бить чипы о железо не хочется. Её тоже можно сделать довольно тонкой, но крепкой, так как больших напряжений здесь нет, но физическая сила будет прилагаться часто. Пока решил поставить кусок старой термоусадки, довольно толстой. То есть сделал всё максимально толсто.

Берём ленту, отрезаем пару кусков. Длинный кусок пойдет вдоль всей батареи, короткий нужен только для замыкания площадки на плате с минусом банки, можно использовать даже кусок проволоки. Сразу всё лудим и припаиваем одним концом к плате.

Далее нужно короткий конец припаять к банке. Паять надо с минимальным количеством припоя, всё лишнее будет удлинять готовую сборку. У прокладки срезал немного один из боков, чтобы было место для ленты. Нужно соединять всё так, чтобы изгибы ленты не выходили за пределы батареи.

Теперь припаиваем оставшуюся ленту к плюсу банки. Здесь очень важно следить за тем, чтобы эта полоска не касалась корпуса банки. Добавьте под ленту какой-нибудь изолятор. Так как это проба на мертвой батарее, я поленился делать эту изоляцию (зря, ведь это также тест материалов). Эта изоляция — основа безопасности работы с батареей, так как при замыкании на корпус произойдет короткое замыкание батареи в обход защиты.

Далее остаётся натянуть трубку и усадить её так, чтобы она с обоих концов немного завернулась за край. И вот здесь проявилась главная проблема — трубка оказалась слишком хрупкой. Дополнительно неудачно вышло так, что сгиб трубки пришелся на один из краев ленты, и это сразу привело к разрыву. Края платы оказались слишком острыми, и они также порвали трубку.

Читайте также:  Анизотропная фильтрация fallout 4

Со стороны плюса всё отлично. Эта трубка боится перегрева, возможно это также повлияло на результат.

К сожалению, количество термоусадки у меня ограничено (с последним заказом пришел брак). Поэтому вторую попытку я решил отложить. Изначально не планировал использовать данные платы по прямому назначению, такой форм-фактор — случайность. Но кое-что в ходе проверки удалось выяснить на тот случай, если я захочу повторить попытку:

  • Главное — лучше взять готовую банку с защитой, она будет точно такая же по конструкции. Вряд ли самому получится сделать лучше и дешевле.
  • Термоусадку не перегревать. Сгибы держать подальше от металлической ленты.
  • У провода-ленты убрать заусенцы. Максимально разгладить по поверхности банки. Лента должна быть хорошо изолирована от корпуса и внешней среды.
  • Паять контакт к минусовому контакту около края, чтобы пайка не упиралась в центральную часть платы с чипами.
  • Термоусадка достаточно сильно держит плату, беспокоиться за крепление платы к батарее не стоит. Но если есть подходящий компаунд, следует им воспользоваться.
  • Желательно затупить края платы, например пустив по периметру слой изоленты или той же термоусадки.
  • Как ни старайся, а 3-5 мм к батарее всё равно прибавится.

Платы можно использовать как защиту для самоделок или готовых устройств. Также можно встроить такую плату не в батарею, а в держатель батареи. Такие готовые конструкции есть на рынке.

Вряд ли буду еще пробовать делать защищенный аккумулятор самостоятельно, слишком коряво у меня получается. Останусь с первоначальной идеей использования в составе устройств-потребителей, а не батареи.

Так и не понял, что за третий чип установлен на плату, маркировка 10DB или 100B, вторая строка G62S. Если кто знает, намекните в комментариях. Остальные два чипа — сборки полевых транзисторов, по два на каждую.

Главный итог здесь для меня такой. Защищенные аккумуляторы-банки имеют существенный конструктивный недостаток в виде проводящей ленты вдоль всего корпуса. Её повреждение или, что вероятнее из-за её острых краёв, повреждение изоляции под/над ней может привести к контакту ленты с корпусом, то есть короткому замыканию аккумулятора в обход защиты. Соответственно, вряд ли использование защищенных цилиндрических аккумуляторов, особенно самодельных, более безопасно для всех применений.

Техника безопасности

Не рекомендуется долго нагревать аккумулятор. В лучшем случае это ухудшит его характеристики. Если есть возможность, используйте точечную контактную сварку для аккумуляторов.

Но если такого оборудования нет, можно обойтись и паяльником. Чтобы уменьшить время нагрева при лужении, используйте активный флюс, обязательно потом очистите от него батарею. Маломощным паяльником с тонким жалом будет очень сложно лудить батарею, используйте соответствующий инструмент. Рассчитывайте на 1-2 секунды непрерывного контакта паяльника с батареей. Если не получается так быстро, дайте батарее остыть и скорректируйте набор инструментов и/или технику.

Я паял всё паяльником, не обращая внимание на небольшой перегрев, так как тестовая батарея всё равно убитая.

Штатные никель-кадмиевые элементы, установленные в аккумуляторных банках для ручного инструмента, обладают пониженным ресурсом. Применение высокотоковых аккумуляторов 18650 для шуруповерта позволяет увеличить время автономной работы инструмента. Стабильные характеристики батарей позволяют поддерживать высокий крутящий момент до полного снижения заряда.

Старые аккумуляторы 18650 в качестве ячеек для батареи дрели, шуруповерта

Для привода электродвигателя шуруповерта требуется использовать 3 элемента стандарта 18650, которые объединяются в последовательную цепь. Для одновременной зарядки элементов применяется плата выравнивания емкости, которая не обеспечивает заявленного срока эксплуатации аккумуляторов. Для повышения долговечности рекомендуется использовать готовое 3-канальное зарядное устройство, которое поставляется под обозначением Imax B3.

В аккумуляторных банках для шуруповртов применяется регулятор разрядки, от которого допускается отказаться. Контроль осуществляется визуально при помощи светодиода, расположенного на боковой части корпуса инструмента.

Поскольку элементы серии 18650 имеют уменьшенные габариты, то в штатный корпус аккумулятора поместится и блок зарядки. На кожухе необходимо предусмотреть штекер для подсоединения кабеля от сети переменного тока.

Алгоритм изготовления самодельной аккумуляторной банки для шуруповерта на основе литий-ионных элементов серии 18650:

  1. Разобрать заводскую батарею, установить в нижней части блок питания и припаять выводы к разъему, который устанавливается в окне на боковой части корпуса. Рекомендуется установить плавкую вставку ножевого типа, рассчитанную на ток до 10 А, элемент размещается в цепи питания 18650.
  2. Вывести контрольные диоды платы зарядки в отдельные отверстия. Конструкцией предусмотрены лампы красного и зеленого цветов. При включении зеленой индикации зарядка батареи прекращается.
  3. Доработать зарядную плату путем замены сопротивлений, отвечающих за силу тока в цепи зарядки, на элементы с увеличенным номиналом. Поскольку микросхемы блока при работе нагреваются, то рекомендуется предусмотреть установку алюминиевого или медного радиатора. Применение теплоотвода повышает надежность работы устройства в условиях увеличенных температур и замкнутого корпуса аккумуляторной банки.
  4. Установить элементы 18650 в крышку, соединительные контакты остаются без изменений. Аккумуляторы напрямую подсоединяются к рабочим контактным пластинам банки и припаиваются кабелями к выходам блока зарядки. Для соединения используется медный многожильный провод, обеспечивающий безопасную эксплуатацию устройства.
  5. Протестировать зарядку аккумуляторов и работу шуроповерта.

Допускается собирать аккумуляторную банку из элементов, оснащенных выводами под припаивание соединительных проводов. Элементы привариваются в заводских условиях, конструкция позволяет собрать банку с повышенной емкостью. Для соединения элементов используется медный кабель или перемычка с сечением не менее 1,5 мм².

18650 аккумуляторы — какие лучше

Элементы питания стандарта 18650 производит много предприятий, расположенных на территории Юго-Восточной Азии. При выборе изделий следует обращать внимание на химический состав элемента, на наличие или отсутствие встроенного электронного защитного блока. Дополнительно анализируются вольт-амперные характеристики аккумулятора, которые обеспечат заявленную производительность работы инструмента.

Защищенные и незащищенные литий-ионные аккумуляторы

Батареи с защитой имеют в обозначении приставку Protected. На отрицательном полюсе располагается металлический щиток, под которым устанавливается плата круглой конфигурации с микропроцессором. Защитный блок подключен к положительному выводу отдельным плоским шлейфом с изолятором, который проходит вдоль корпуса аккумулятора. Узел обеспечивает защиту от короткого замыкания и предотвращает подачу тока с повышенной силой при зарядке. Предусмотрена защита от чрезмерной разрядки, при падении напряжения цепь размыкается.

Некоторые производители аккумуляторов используют для обозначения защиты словосочетание Short circuit, указывающее на предохранитель от короткого замыкания. Но изготовители не всегда наносят на корпус маркировку, указывающую на установку защиты. Перед началом эксплуатации подобных изделий рекомендуется прочитать отзывы владельцев или запросить дополнительную информацию у поставщика изделий.

Для снижения стоимости изделия практикуется отказ от установки контроллера, батареи имеют на корпусе отметку Unprotected. Поскольку из цепи исключен защитный блок, то рекомендуется устанавливать элементы питания в устройства с пониженным энергопотреблением. Пользователь самостоятельно контролирует уровень зарядки аккумуляторов, для восстановления емкости используется зарядный блок с микропроцессорным управлением.

Механическая защита литий-ионных аккумуляторов

Для предотвращения взрыва батарей Li-Ion типа используется 2 метода дополнительной защиты:

  1. Механический тумблер, который разрывает цепь питания при повышении температуры корпуса батареи. Устройство предотвращает дальнейший нагрев элемента, приводящий к деформации корпуса, разрыву оболочки и возгоранию.
  2. Предохранительный клапан, использующийся для стравливания излишков газа, образующегося при работе аккумулятора. Вместе с газообразными продуктами выбрасывается и часть жидкого электролита, разрушающего контактные площадки и электронные компоненты оборудования. Батарею со сработавшим предохранительным клапаном рекомендуется заменить.
Читайте также:  Фиксатор для стиральной машины

Емкость литий-ионных аккумуляторов

Для обозначения емкости батарей используется единица измерения А*ч (ампер в час) или мА*ч (миллиампер в час), цифровое значение наносится на этикетку на корпусе аккумулятора. Параметр определяет продолжительность работы элемента питания при нормативной нагрузке до снижения емкости до нулевого значения. Батареи отличаются сниженным проявлением «эффекта памяти», который заключается в обратимом падении емкости (наблюдается при восстановлении заряда частично севшего аккумулятора).

Стандартные устройства Li-Ion не допускают глубокого разряда, который необратимо разрушает материал анода и катода. На долговечность работы влияют режимы зарядки, при повышенном напряжении в цепи питания происходит деградация батарей с одновременным падением емкости. Превышение напряжения на 4% приводит к снижению емкости на 50%, причем при последующей зарядке с нарушением параметров емкость снова снизится в 2 раза.

Токоотдача литий-ионных аккумуляторов

Токоотдача является дополнительным параметром, характеризующим батарею, значение наносится на корпус элемента питания, измеряется в А (амперах) или мА (миллиампер). Аккумуляторы с повышенным параметром называются высокотоковыми (маркировка High drain) и отличаются сниженной емкостью. При выборе элемента питания необходимо учитывать характеристики электрического привода, повышенная нагрузка на АКБ приводит к перегреву конструкции и преждевременному выходу узла из строя.

Как узнать, какие аккумуляторы 18650 по техническим характеристикам лучше

Для определения оптимального аккумулятора серии 18650 используется расчет параметров в соответствии с законом Ома. Для определения параметров требуется знать рабочее напряжение U и сопротивление прибора R, которое измеряется тестовым прибором, переключенным в режим омметра.

Отношение U и R позволяет определить силу тока в цепи питания, на основе анализа значения производится подбор батареи, которая будет работать без перегрузки. При выборе дополнительно учитываются емкость и габариты аккумулятора, который размещается в корпусе инструмента.

Виды литий-ионных батарей

Промышленность выпускает несколько разновидностей аккумуляторов серии 18650:

  1. Литий-кобальтовый элемент, предназначенный для эксплуатации в устройствах с пониженным потреблением энергии.
  2. Литий-марганцевый узел, отличающийся повышенной мощностью и улучшенной стабильностью.
  3. Литий-никель-марганец-кобальт-оксидный аккумулятор, имеющий повышенную мощность и энергоемкость. Для дополнительного улучшения характеристик используется легирование анода кремнием, но материал негативно влияет на долговечность аккумулятора. Устройства используются для привода электрических двигателей в инструментах или транспортных средствах.
  4. Литий-железо-фосфатная батарея, устойчивая к переразряду и приспособленная к установке вместо сернокислотных аккумуляторов в тяговых приводах.
  5. Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидный элемент, обладающий повышенной мощностью и расширенным сроком эксплуатации (по сравнению с изделиями литий-кобальтового типа). Устройство лучше для шуруповерта не использовать, поскольку аккумулятор сохранил основные недостатки литий-кобальтовых батарей.
  6. Литий-титановый узел, оснащенный анодом из кристаллов титаната лития. Катод выполняется из графита, напряжение на клеммах составляет 2,4 В. Устройство поддерживает режимы ускоренной зарядки, допускает эксплуатацию при низких температурах. Падение емкости при охлаждении до -30°С не превышает 20%. Изделие не подвержено тепловым пробоям, но низкая энергоемкость и повышенная стоимость сдерживают распространение литий-титановых элементов.

Старение, хранение и диапазон рабочих температур

При хранении батарей литий-ионного типа происходит естественное ухудшение рабочих параметров, связанное с изменением состава анода и катода. Производители закладывают снижение емкости 10% за каждый год нахождения элемента на складе (при соблюдении условий хранения). Если АКБ находится в неподобающих условиях, то процессы деградации ускоряются. На корпус элемента наносится дата изготовления и срок годности, после которого производитель не гарантирует работоспособности аккумулятора.

Запрещается хранение изделий в условиях повышенных или пониженных температур, размещение упаковки под прямыми солнечными лучами или рядом с нагревательными приборами. При снижении температуры корпуса ниже 0°С литий-ионный аккумулятор теряет до 50% стартовой емкости. Рекомендуется хранить частично заряженные батареи (на 30-50%) с периодической подзарядкой. При складировании разряженных элементов ускоряются процессы разрушения катода и анода, последующее восстановление батареи невозможно.

Литий-кобальтовые

Устройство отличается повышенной емкостью, но не допускает режимов ускоренной зарядки (из-за интенсивного выделения газов). Катод слоистого типа изготовлен из сплава лития и оксида кобальта, для анода применен спрессованный графит. Нормальное напряжение составляет 3,6 В, использование 4 последовательно соединенных элементов для замены кислотных батарей не рекомендуется, поскольку изделия не предназначены для применения в оборудовании с повышенным потреблением энергии.

Повышение нагрузки вызывает перегрев и разрушение корпуса с вытеканием электролита в полость прибора. Изделия рассчитаны на разрядку и зарядку током, не превышающим номинальной емкости. Аккумулятор не рекомендуется заряжать до напряжения выше допустимого параметра (4,2 В). Также изделия отличаются пониженным ресурсом и сниженной термической стабильностью (температура теплового пробоя не превышает 150°С). При полной зарядке вероятность пробоя возрастает.

Для восстановления рабочих параметров рекомендуется использовать зарядные блоки с микропроцессорным управлением, позволяющим регулировать параметры зарядки. Дополнительным недостатком батареи является низкая экологичность производства, отработавшие элементы подлежат утилизации. Изделия используются в сотовых телефонах, батареях планшетов или ноутбуков, ресурс изделия составляет до 1000 циклов разрядки и зарядки (зависит от условий эксплуатации).

Литий-марганцевые элементы

Элементы построены на базе катода из композиции лития и марганца, отличаются повышенной термической устойчивостью. Анод выполнен из графита с дополнительными присадками. Батареи имеют повышенный срок службы, приспособлены к эксплуатации в цепях с пониженным сопротивлением. Напряжение на выходах составляет 3,7 В, банка из 3 последовательно соединенных элементов заменяет свинцово-кислотный источник питания.

Изделия допускают длительный ток разрядки до 30 А (пиковые кратковременные значения достигают 50 А). Для обеспечения повышенного ресурса не допускается нагрев корпуса батареи выше 80°С. Емкость батареи на основе литий-марганцевой композиции на 30% ниже, чем у аналогичного по размерам никель-кобальтового аккумулятора. Существуют изделия одного типоразмера, различающиеся емкостью и предназначенные для установки в различное оборудование.

Скорость восстановления емкости зависит от силы тока, при превышении параметра начинается выделение газов, способных разорвать кожух батареи. Конструкция аккумулятора допускает глубокую разрядку (до 2,5 В). Но при постоянном разряде или длительном хранении в таком состоянии начинается деградация активных веществ и электролита, приводящая к необратимому повреждению батарейки.

Существует комбинированный элемент литий-никель-марганец-кобальтового типа, обеспечивающий повышение энергоемкости при одновременном росте срока эксплуатации. Изделия используются для привода автомобилей (в гибридных силовых установках). За счет комбинированной схемы удалось снизить вероятность теплового пробоя (температура составляет более 250°С) и уменьшить пожароопасность батареи.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы

Батарея отличается применением для изготовления катода вещества, состоящего из лития, железа и фосфата. Материал был разработан в 1996 г. в ходе поисковых работ как альтернатива соединению лития и кобальта. Вещество отличается пониженной стоимостью при повышенной термической устойчивости (что позволило отказаться от контроллера зарядки). Технология изготовления и сам материал не наносят вреда экологии, но при этом АКБ литий-железо-фосфатного типа обладают пониженной емкостью.

Изделия отличаются повышенным ресурсом, обеспечивая при разрядке стабильное напряжение (около 3,2 В). Падение параметров начинается только при снижении емкости до нулевой отметки. Стабильность параметров позволяет упростить конструкцию регулятора напряжения, что положительно сказывается на стоимости и весе оборудования. Последовательное соединение 4 элементов в общую банку дает напряжение на выходе 12,8 Вольт, что позволяет использовать элементы вместо традиционных свинцово-кислотных аккумуляторов.

Дополнительным преимуществом батареек на основе литий-железо-фосфатной композиции является повышенное значение тока при пиковой нагрузке. Материал катода обеспечивает снижение саморазряда в широком диапазоне температур (-30…+55°С). Общие технические характеристики предопределили широкое распространение батареек для привода силовых механизмов (например, электродвигателей автомобилей или бытового оборудования). Недостатком изделий является падение напряжения и емкости при росте тока в цепи нагрузки (эффект Пойкерта).