Плюс и минус на аккумуляторе 18650: Какими токами заряжать Li-ion?

Содержание

Какими токами заряжать Li-ion?

Аккумулятор li ion 18650 представляет собой батарейку цилиндрической формы. Она мало чем отличается от обычных, элементов питания АА «пальчиковых», но имеют большие размеры. В длину они 66 мм, а в диаметре 18 мм.

Блок: 1/12 | Кол-во символов: 215
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Немного о литий-ионных батареях

Поскольку эта АКБ является разновидностью Li-Ion аккумуляторов, следует упомянуть о том, что срок службы этих элементов сейчас довольно высок. Для литиевых аккумуляторов 18650, так же, как и для других АКБ с литием в составе, характерен высокий уровень емкости и способность длительное время держать заряд.

Кстати, свое популярное в Интернете обозначение этот аккумулятор завоевал благодаря своим параметрам: диаметр его составляет 18 миллиметров, а высота — 65, что довольно удобно и компактно, учитывая его широкие возможности.

Раньше большая часть таких батареек отличалась повышенной взрывоопасностью, в буквальном смысле слова.

Причиной были определенного вида химические реакции, протекавшие во время перегрева элементов в условиях высоких температур. Также имело место и механическое замыкание внутри одной или нескольких «банок», приводившее к воспламенению.

Сейчас все аккумуляторы такого типа снабжены специальными устройствами с контроллером в составе схемы, что не позволяет допустить критического перегревания и взрыва. Это устройство можно найти в любой батарейке 18650, если аккуратно вскрыть ее и посмотреть, что находится внутри.

Если такие элементы долго не использовать и оставлять разряженными, они могут быстро терять свои свойства. Поэтому зарядка 18650 должна проводиться регулярно, при этом, должна обязательно соблюдаться определенная схема. Например, нужно знать, каким током заряжать Li-Ion, или же каким напряжением должна проводиться зарядка литий-ионных аккумуляторов 18650, чтобы не произошло их перегрева и преждевременного выхода из строя.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 1601
Источник: https://batteryk. com/18650-akkumulyator-kak-zaryazhat

Описание батареи

Литий-ионный аккумулятор – это тип аккумулятора электрического тока, который с 1991 года, после того как на рынок его презентовала компания SONY, приобрел широчайшее распространение в современной бытовой и электронной технике. Как источник питания подобные батареи используются в сотовых телефонах, ноутбуках и видеокамерах, как источник тока для электронной сигареты и электромобиля.

Недостатки этого типа батарей начинаются с того, что литий-ионные батареи первого поколения были взрывом на рынке. Не только в прямом, но и в переносном смысле. Эти батареи взрывались.

Объяснялось это тем, что внутри использовался анод из металлического лития. В процессе многочисленных зарядок и разрядок такого аккумулятора, на аноде появлялись пространственные образования, которые приводили к замыканию электродов, а как следствие – к возгоранию или взрыву.

После того, как этот материал заменили графитом, от подобной проблемы удалось избавиться, но могли еще возникать проблем на катоде, который был выполнен из оксида кобальта. При нарушении условий эксплуатации, а точнее перезарядке проблема могла повториться. Исправлено это было с началом использования литий-ферро-фосфатных батарей.

Все современные литий-ионные батареи предотвращают перегрев и перезаряд, но остается проблема потери заряда при низких температурах пользования приборами.

Среди неоспоримых преимуществ литий-ионных батарей, хотелось бы отметить следующие:

высокая емкость батареи;
низкий саморазряд;
отсутствие необходимости обслуживания.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 1557
Источник: https://sigaretishe.ru/komplekt/akkumulyatory/zaryad-18650.html

Как заряжать АКБ 18650

Перед тем как перейти к теме зарядного устройства, нужно обозначить основные принципы зарядки для литиевых аккумуляторов 18650.

«Зарядников» продается всегда много, причем многие из них являются универсальными, однако основные правила для литий-ионных батарей должны быть такими:

Начало зарядки осуществляется с напряжением 0,05 В, а заканчиваться процесс должен при подъеме U до 4,2 В. Важно помнить о том, что это — допустимый максимум, безопасный для батарей.
Ток заряда: допускается заряжать аккумулятор при показателях 0,5 А и 1 А. При 1 А процесс будет протекать гораздо быстрее, но, поскольку для любых батарей рекомендован более плавный ток заряда Li, лучший показатель — это 0,5 А. Конечно, если батарейки нужно зарядить срочно, уровень тока можно повысить до 1 А. Но в обычных случаях не следует без особой надобности ускорять ход зарядки.
Время, в течение которого заряжается батарея, не должно превышать трех часов — чтобы не повредить внутреннюю химическую структуру АКБ, вызвав ее перегрев.
Если приобретенное устройство снабжено автоматической системой контроля зарядки, оно само «знает» о том, сколько времени следует заряжать аккумулятор.
На некоторых зарядниках (как покупных, так и самодельных) такого контроля нет, поэтому, в данном случае, придется контролировать весь процесс самостоятельно.

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 1337
Источник: https://auto-gl.ru/kak-pravil-no-zaryazhat-18650-akkumulyatory/

Аккумуляторы 18650 с защитой

Требования безопасности, предъявляемые к эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей, гласят, что напряжение внутри элементов питания должно находиться в диапазоне 2,5-4,2 вольта. Самостоятельно очень сложно контролировать этот параметр, поэтому специально для этого придумана плата с защитой. Этот элемент предотвращает выход напряжения за указанный диапазон.

Производители припаивают эту плату к выводам, используя стальную или алюминиевую ленту. Крупные заводы питательных элементов редко выпускают подобные защиты. В устройствах, для которых они изготавливаются, имеются контроллеры заряда-разряда. Это батареи для ноутбуков, шуруповертов и других сложных блоков.

Больше всего защищенных литий-ионных батарей 18650 выпускают Китайские производители. На незащищенный аккумулятор припаивают защитную плату и оборачивают в специальный термозащитный материал.

Их длина, из-за использования платы, на несколько миллиметров увеличивается.

Все устройства, на которых нет элемента для контроля состояния за батареей, лучше комплектовать защищенными аккумуляторами. В противном случае они могут выйти из строя, разрядившись в ноль или взорваться. При этом защита не сможет предотвратить перегрев элемента питания. Она контролирует состояние напряжения.

Блок: 3/12 | Кол-во символов: 1283
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Зарядка – 5 нюансов

Зарядка

Посмотрите на картинке оригинальное зарядное устройство. Зарядное устройство, предназначающееся для литий-ионных аккумуляторов, очень похоже на свинцово-кислотный тип батареи. Разница заключается в том, что у литий-ионного аккумулятора имеется высокие напряжения на каждой банке и серьезные требования допусков по напряжению.

Это интересно! Аккумулятор называют «банкой» из-за схожести с алюминиевыми банками, в которых выпускают прохладительные напитки.

«Банки»

Самые популярные элементы питания с этой формой — 18650. Это название аккумулятор получил из-за размеров: диаметр — 18 мм, высота — 65 мм. Когда идёт зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов, допускаются небольшие неточности в указаниях напряжений. Но с литий-ионными устройствами всё намного конкретнее. Когда происходит зарядка, и напряжение увеличивается до 4,2 Вольт, напряжение на элемент нужно сразу же прекратить. Погрешность составляет всего 0,5 Вольт.

Китайская зарядка

На рынке встречается большое количество китайских зарядок, рассчитанных на элементы питания разных материалов. Без ущерба работоспособности ионные батареи заряжают током в 0,8 А. Но напряжение в банке придется предельно четко контролировать. Когда величина составит 4,2 Вольт, сразу же прекращаем зарядку. Но в том случае, если в банку встраивается контроллер, тогда не стоит беспокоиться об этом, поскольку аппарат всё сделает самостоятельно.

Зарядки 4,2 Вольт

В качестве зарядника для литий-ионной батареи используют стабилизатор напряжения, ограниченный ток в самом начале зарядки. Использовать необходимо исключительно стабильное напряжение, и ограничение тока в самом начале процесса зарядки. Зарядку следует заканчивать в тот момент, когда стабильное напряжение равняется 4,2 Вольт, отсутствует ток, или его величина очень маленькая — в районе 5-7 мА.

Окисление

Когда в аккумулятор помещают стержень из графита, то напряжение не должно превышать 4,1 В на один элемент. При пренебрежением этим правилом, энергетическая плотность сильно возрастет, начнутся процессы окисления устройства. В итоге аккумулятор выйдет из строя. Чтобы избежать окисления, современные модели оснащаются добавками — графита в чистом виде внутри нет. Но подобные модели все еще можно найти случайно.

Как правильно заряжать Li-ion аккумуляторы. Параллельное соединение аккумуляторов.

Блок: 4/9 | Кол-во символов: 2332
Источник: https://elektro220v. ru/akkumulyatory/litiy-ionnye-akkumulyatory.html

Шаг 3: Не перезаряжайте аккумулятор (свыше 4,2В) и не давайте ему уйти в глубокий разряд (ниже 4,0В)

Если вы больше заботитесь о сохранении числа циклов, а не о емкости, то вы можете не заряжать батарею до конца.

Вместо этого вы можете заряжать ее методом частичной зарядки – когда вы заряжаете ее, к примеру, до 3,8 В вместо положенных 4,2 В.

Вы заметите, что емкость снизилась, но если снизить и нагрузку, то число циклов вашей батареи возрастет. Перезаряд увеличит емкость батареи, но это опасно, и сократит жизнь вашего аккумулятора.

Блок: 4/8 | Кол-во символов: 539
Источник: https://masterclub.online/topic/15787-kak-zaryazhat-litii-ionnyi-akkumulyator

Как расшифровывается маркировка

В качестве примера можно рассмотреть литий-ионную батарею ICR18650-26F M.

Первый символ «I» используется на всех элементах данного типа, которые создаются по одной технологии;
Вторая буква позволяет понять, из какого материала выполнен катод. Для литий-ионных батарей это может быть кобальт – С, марганец – М, железофосфат – F;
Следующая буква – R – расшифровывается как аккумулятор;
Цифры 18650 можно разделить на два блока: 18 и 65. Это длина и диаметр соответственно;
Последняя цифра 0 – это форма, то есть цилиндр.

При этом у различных производителей маркировка может сильно отличаться.

Блок: 4/12 | Кол-во символов: 624
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Как сделать зарядку для литий-ионных аккумуляторов самостоятельно

Зарядку для аккумуляторов 18650 своими руками смастерить вполне реально. Главное, знать основные принципы работы электрической цепи и те показатели, при которых можно заряжать АКБ.

Способ №1

Самый простой способ подзарядить батарейку в экстренных условиях — просто воспользоваться стареньким, но работающим зарядным устройством от телефона «Нокиа» или «Самсунг». Благо, параметры тока и напряжения в таких зарядниках не навредят АКБ.

Схема проста, и с ней справится даже школьник:

У зарядки нужно освободить провода от связывающей их оболочки, разъединить их на плюсовой и минусовой полюса. Обычно красный проводок — это плюс, а черный — минус, так что, путаницы быть не должно.
Теперь нужно просто прикрепить батарейку к оголенным контактам проводков пластилином.
Соблюдая полярность, подсоединить устройство к сети, либо компьютеру — и элемент можно спокойно заряжать, время от времени следя за процессом.

На вопрос, сколько держать батарейку на таком «экспресс-заряднике», ответ простой: часа будет вполне достаточно для того, чтобы восстановить параметры ее емкости.

Способ №2

Как сделать зарядку более совершенного типа? Здесь схема может быть немного сложнее, учитывая то, что придется воспользоваться подручными инструментами в виде паяльника, припоя, клея и флюса. Однако самый важный элемент, который понадобится домашнему зарядному устройству, можно приобрести на AliExpress — это плата зарядки. Поэтому собрать такое устройство самостоятельно большого труда не составит.

Схема такова: плата припаивается к заранее подготовленному пластиковому боксу с двумя проводками («плюс» и «минус»). В боксе и будет находиться батарейка во время зарядки. Сам бокс можно достать из любого бытового прибора, вышедшего из строя: это может быть старый зарядник, либо игрушка. Главное, чтобы размеры бокса соответствовали элементам 18650.

С пайкой проблем возникнуть не должно — на плате указаны те места, куда следует припаивать проводки. Кроме того, сама плата уже заранее оснащена двумя светодиодными индикаторами красного и зеленого цвета, которые будут сигнализировать об уровне заряда.

Плату следует аккуратно приклеить на бокс в любое удобное место, затем припаять проводки, не забывая соблюдать полярность. Перед пайкой провода нужно будет слегка зачистить и залудить с помощь канифоли и капнуть на плату немного жидкого флюса (или припоя). Важно следить за тем, чтобы не произошло замыкания проводков между собой.

Такая схема позволяет изготовить простое, но надежное и очень дешевое зарядное устройство в короткое время. Теперь осталось с помощью usb-разъема подсоединить его к компьютеру или сети — и можно заряжать батарейки. Как правильно заряжать их — уже ясно, главное, следить за показаниями индикаторов. Зеленый цвет всегда будет сигналить о заряженном состоянии элементов.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 2841
Источник: https://batteryk.com/18650-akkumulyator-kak-zaryazhat

Где применяются батарейки 18650

Сфера применения элементов питания и частота их использования намного шире, чем кажется многим. Из-за того, что они закрываются в специальную защиту, их не всегда видно.

Устанавливаются в следующие устройства:

Ноутбуки;
Фонарики;
Power Bank;
Различные гаджеты.

Они применяются везде, где обычные пальчиковые батарейки справиться с задачей не способны. Батарейки li ion 18650 отличаются большей емкостью и напряжением, их можно много раз перезаряжать и использовать заново.

Блок: 5/12 | Кол-во символов: 505
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Шаг 5: Уменьшите разрядный ток (Амперы)

При разрядке телефона, как уже говорилось выше, вы можете установить предельное напряжение. Но вы также можете установить ампераж тока разряда. Чем выше ампераж, тем меньше в итоге емкость.

Разряд большого тока также уменьшит число циклов разряда. Разряжайте аккумулятор на малом токе, когда это возможность. Все крупные компании-производители электроники обычно испытывают тесты разряда при токе всего лишь 0,5-0,8 А.

Блок: 6/8 | Кол-во символов: 460
Источник: https://masterclub.online/topic/15787-kak-zaryazhat-litii-ionnyi-akkumulyator

Как определить плюс и минус

По сравнению с элементами питания АА и ААА, в литий-ионных нет такой заметной внешней разницы между плюсовой и минусовой клеммы, но разобраться достаточно легко:

На «плюсовой» стороне имеются небольшие отверстия в количестве 3-4 штук.
«Плюсовая» сторона немного выступает».
«Минус полностью плоский.

Блок: 6/12 | Кол-во символов: 329
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

3 преимущества батареи

Литий-ионные аккумуляторы имеют ряд положительных моментов из-за чего и приобрели популярность:

Очень большая емкость аккумулятора.
Маленький саморазряд.
Нет необходимости в специальном обслуживании.

Блок: 3/9 | Кол-во символов: 224
Источник: https://elektro220v.ru/akkumulyatory/litiy-ionnye-akkumulyatory.html

Шаг 7: Немного о химическом составе аккумуляторов

Аккумуляторы работают по-разному в зависимости от химического состава. При оптимальных условиях эксплуатации многие банки 18650 типоразмера могут достичь числа циклов 1000 и даже выше.

Литий-ионные аккумуляторные батареи 18650 типа с наибольшим числом циклов разряда имеют формулу LiFePO4 (литий-железо-фосфатные аккумуляторы).

Блок: 8/8 | Кол-во символов: 382
Источник: https://masterclub.online/topic/15787-kak-zaryazhat-litii-ionnyi-akkumulyator

Как правильно выбрать для себя батарейку 18650

Литий-ионные батареи отличаются друг от друга по некоторым характеристикам. Из-за этого необходимо обращать внимание на их тип и технические характеристики, прежде чем совершать покупку.

При выборе аккумулятора li ion 18650 необходимо обращать внимание на следующие характеристики:

Энергоемкость;
Номинальный ток;
Напряжение
Склонность к перегреву.

Если необходимо приобрести батарейки с большей автономностью, то необходимо обращать внимание на емкость, которая измеряется в mAh. Но, чем выше будет показатель емкости, тем меньше будет ток. Поэтому жертвуя одним, можно приобрести другое. Если говорить простым языком, то сила тока влияет на склонность элемента питания перегреваться.

Напряжение аккумуляторной батареи зависит от заряда. Напряжением может быть номинальным, минимальным, максимальным и реальным. Начальное напряжение производитель указывает на упаковке. Важно, чтобы его значение не опускалось ниже 2,4 Вольт, иначе батарею будет крайне сложно реанимировать. При использовании аккумуляторов, которые плохо выдерживают высокую температуру, можно стать свидетелем ее взрыва.

Блок: 8/12 | Кол-во символов: 1140
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Схемы соединения аккумуляторов

К батареям можно приобрести кейсы, с помощью которых несколько элементов соединяются в одну большую. Если соединить несколько таких элементов питания с помощью кейсов параллельно, то емкость увеличится на столько, сколько аккумуляторов будет подсоединено 3600*3=10800 mAh. При этом напряжение будет равно напряжению одной батареи. От емкости зависит длительность их использования.

Параллельное соединение аккумуляторов 18650

Их можно соединить последовательно. В этом случае напряжение сложится, а емкость останется равной одной батареи. Сделать это можно с помощью специального кейса. Соединяя 3 элемента питания по 3,7 v мы получим 11,1 вольтовый аккумулятор 3600 мАh.

Последовательное соединение аккумуляторов 18650

Блок: 9/12 | Кол-во символов: 750
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Как проверить емкость АКБ

Существует несколько эффективных способов узнать емкость любого аккумулятора. Некоторые из них не требует особых затрат или специальной аппаратуры, а только нехитрые математические вычисления.

Точность таких методов не так высока, как при использовании специальных устройств, однако они позволяют узнать приблизительную емкость. Для многих этого будет достаточно.

Итак, для вычисления емкости бесплатным методом необходимо использовать известный ток. В характеристиках аккумулятора имеется информация о токе. Батарея, имеющая емкость 3600 заряжается на протяжении 36 часов током 100 мАч. Это значит, что конечный результат получается за счет перемножения двух составляющих: времени и тока. Поэтому, зная, сколько требуется для полной зарядки, можно узнать емкость.

Для измерения емкости другим способом, необходимо будет потратить деньги. Существует множество интеллектуальных зарядных устройств, с помощью которых можно быстро измерить емкость. Их можно приобрести в специализированном магазине или на aliexpress. Они используются для измерения различных показателей, а не только емкости.

Устройство измеряющее реальную емкость

Для осуществления третьего способа понадобятся такие детали, как АКБ, часы, амперметр с фонариком. Необходимо вставить батарейку в фонарик, включить его на максимальную мощность. Амперметр необходимо для измерения тока. Если фонарик будет светить 20 часов с потреблением тока в 100 мА, то получаем 20*100= 2000 мАч.

Блок: 10/12 | Кол-во символов: 1471
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Как заряжать и каким током

Литий-ионные элементы могут заряжаться различными станциями. Главное, чтобы значение напряжения было 5 В, а тока от 0,5 до 1 от номинальной емкости батареи. Зарядка литиевого элемента, имеющего емкость 2600 мАч, производится током значением от 1,3 до 2,6 ампер.

Весь период зарядки можно разделить на несколько этапов. Сначала блок, используя ток 0,2 от величины емкости, производит зарядку на протяжении часа. При этом значение напряжения варьируется в пределах 4,1-4,2 вольта. Далее напряжение возрастает.

Что бы не забивать себе голову стоит просто купить зарядное устройство для пальчиковых аккумуляторов.

Блок: 11/12 | Кол-во символов: 638
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Как восстановить аккумулятор 18650

Аккумулятор 18650 восстановить можно только в том случае, если он не полностью разрядился. Иногда даже не полностью разряженную батарею реанимировать сложно. Но есть один далеко не всем известный вариант с отключением платы.

Выполняется он так:

Снимается защита в виде платы.
С помощью тестера измеряется напряжение на выходах. Его значение должно находиться в диапазоне 2 -2,5 В.
Используя зарядное устройство регулировкой тока, необходимо подключить к АКБ, выставив 100 мА и 4,2В.

Если батарея начнет заряжаться, значит, она еще жива и ее можно восстановить.

Блок: 12/12 | Кол-во символов: 596
Источник: https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650.html

Кол-во блоков: 27 | Общее кол-во символов: 21784
Количество использованных доноров: 6
Информация по каждому донору:

https://batteryk.com/18650-akkumulyator-kak-zaryazhat: использовано 2 блоков из 6, кол-во символов 4442 (20%)
https://auto-gl.ru/kak-pravil-no-zaryazhat-18650-akkumulyatory/: использовано 1 блоков из 6, кол-во символов 1337 (6%)
https://masterclub.online/topic/15787-kak-zaryazhat-litii-ionnyi-akkumulyator: использовано 6 блоков из 8, кол-во символов 4341 (20%)
https://IstochnikiPitaniy.ru/akkumulyatory/batarei/18650. html: использовано 10 блоков из 12, кол-во символов 7551 (35%)
https://elektro220v.ru/akkumulyatory/litiy-ionnye-akkumulyatory.html: использовано 2 блоков из 9, кол-во символов 2556 (12%)
https://sigaretishe.ru/komplekt/akkumulyatory/zaryad-18650.html: использовано 1 блоков из 6, кол-во символов 1557 (7%)

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

Загрузка…

Аккумуляторы 18650 в подробном обзоре

Что внутри аккумулятора 18650 и почему это важно?

У сборщиков электробайков бум сборки собственных батарейных блоков из популярных аккумуляторов с ячейкой 18650 (длина 18мм, ширина 65мм), и я хочу поделиться своими находками о внутренностях 18650, чтобы вы поняли больше о правильных методах сборки самодельных батарейных блоков.

Зачем кому-то делать свою собственную сборку?

Поставщики существующих батарейных блоков производят (и держат на складе) только те блоки, которые они могут продать в достаточном количестве, ради которых стоит рисковать деньгами. Потому у них будут блоки только определенных размеров, форм и со специальными малобюджетными ячейками.

Никто не делает блоки именно под вашу форму и размер, а форма корпуса сильно отличается от одной модели к другой. И если сборщик остановился на покупке готового решения блока, в нем будет меньше вольт, меньше ампер, или меньше и того, и другого. Фото пожарного Барри Морфил (Barry Morfill) в Шрусбери, Великобритания.

Но… что если вы хотите блок с другими ячейками? Или, может, очень индивидуальную форму? Нет ничего “неправильного” в готовых решениях блоков, но… предполагая, что каждый, кто готов на проблемы и затратность собственной сборки, скорее всего хочет максимальной производительности. В конце концов, зачем идти на затраты и проблемы сборки, чтобы улучшить производительность до среднего уровня в стандартной сборке? Они уже существуют и становятся все более доступными. (Для индивидуальной сборки чаще всего используют сварочный аппарат для самодельных ячеек за 250$!)

Изображение индивидуальной сборки аккумулятора для определения максимального количества ячеек, фото Аллекса (Allexa) из Швеции. Я думаю, он мог бы поместить еще несколько ячеек, если бы перебросил поршень амортизатора к переднему краю

Третья причина (после “индивидуальных особенностей”, и использования особых ячеек), это на данный момент международная доставка большого аккумулятора для электробайка вызывает большие трудности (а нормы и требования скорее всего будут только ужесточаться со временем). А что если вы живете в стране, куда основные поставщики аккумуляторных блоков для электробайков не смогут доставить продукцию? Тогда… вы не сможете достать ЛЮБОЙ готовый аккумуляторный блок. Вы можете достать все компоненты и собрать свой, но… возможности купить готовый аккумуляторный блок у вас нет.

Отрицательный корпус и короткое замыкание плеча

Я говорю об этом факте про ячейку 18650 в первую очередь потому, что… Я до сих пор встречаю людей, которых удивляет этот факт, когда они узнают, что короткое замыкание в корпусе ячейки 18650 может стоить вам проблем и денег. Это может разрушить весь дорогой блок и… даже привести к ПОЖАРУ!

“Плюс” и “минус” ячейки 18650. Единственное электрическое разделение между этими двумя компонентами – это черная пластиковая прокладка, показанная здесь, слева. ДА, вся боковая поверхность и низ ячейки это однопроводная металлическая оболочка, которая и является “минусом”. Обычно он покрыт Поливинилхлоридом / ПВХ – “термоусадочной” оболочкой, где напечатана информация продавца.

Я видел несколько колпачков и оболочек, рекламируемых как нержавеющая сталь, но… вот цитата из поставщика деталей 18650:

“Корпус и колпачок изготовлены из никелированной стали A3, а изоляционная прокладка выполнена из нейлона”

Несмотря на то, что «возможно» провести ток с отрицательного плеча ячейки 18650 (чтобы “плюс” и “минус” были выведены из того же конца ячейки), это также означает, что вы используете бока корпуса как проводник. Оболочка из стали и ее проводимость примерно в 10 раз меньше меди, потому… неразумно называть стороны корпуса 18650 “резистором”.

Я видел два способа в самодельных батарейных блоках, чтобы предотвратить короткое замыкание плеча, это… добавить самоклеящуюся изоляционную шайбу на “плюс” и… добавить что-нибудь вроде пластиковой крышечки. Каждый из этих способов это огромный плюс, потому я бы сделал и то, и другое

Если вы целенаправленно используете ток по бокам корпуса, это означает, что вы тратите мощность батареи на нагрев корпуса. Потраченная впустую мощность и нагрев ячейки это плохой дизайн. Всегда тяните “минус” от нижней части 18650, используя то, что имеет лучшую проводимость, чем сталь (алюминий или медь, как необработанные, так и никелированные).

ПТК (PTC)

Сразу под колпачком положительно электрода находится устройство “Положительного температурного коэффициента”, это тонкий и компактный способ ограничить ток отдельной ячейки, когда величина тока вызывает нагрев верхней части аккумулятора.

ПТК это проводящая шайба, но при нагреве ее сопротивление значительно возрастает, так что меньший ток может пройти через ПТК. То есть, это почти самовозвратный прерыватель. Возникает вопрос, насколько он должен нагреться для активации?

Один вроде как надежный источник утверждает, что точка троттлинга тока активируется при 134C (273F). Если это правда для большинства аккумуляторов, я не представляю ситуацию, когда ПТК поможет …Возможно это позволяет дефектному аккумулятору нагреться до температуры газообразования электролита, и фактически рост давления газов активирует УПТ, обеспечивающий защиту. Тот же источник утверждает, что ПТК возвращается к исходным характеристикам тока, когда аккумулятор остывает.

Есть несколько ссылок, в которых говорится, что любая ячейка 18650 не должна нагреваться до температуры 60C (140F), если вы хотите сохранить долгий срок службы ячейки. Если вы знаете кого-то, чей блок нагрелся до большей температуры, и он гордится фактом все еще работающего блока, он может не осознавать, что существенно сократил потенциальный жизненный цикл дорогого блока батарей.

Tesla дает 8-летнюю гарантию на свои блоки, и они не только спроектировали блок, никогда не нагревающийся при нормальных условиях зарядки и разрядки, они также добавили систему охлаждения блоков, как сделали в Chevrolet Volt. Nissan Leaf был представлен без жидкостного охлаждения теплообменной системы для батарей, и они зависят от охлаждения атмосферным воздухом, что вызвало проблемы в летний период в регионах с очень жаркой погодой. Система Tesla охлаждает цель до 55C (131F), что соответствует общепризнанной безопасной максимальной температуре 60C (140F). Если они достигают срока службы своих блоков батарей более восьми лет, значит что-то они делают правильно.

УПТ (CID)

Это означает “Устройство прерывания тока“. Это простое и компактное устройство, которое “щелкает” при достаточном давлении внутри аккумулятора, и расположено сразу под устройством ПТК. Есть несколько вариантов конструкции. Они действуют по одному принципу, но немного отличными способами. Единственная причина увеличения давления внутри аккумулятора – преобразование части электролита из вязкого геля (почти сухого) в газ под действием излишнего тепла.

Если это произошло?… Я бы не восстанавливал УПТ и не пытался использовать этот аккумулятор снова (ячейки дешевы, и нет необходимости добавлять рискованную ячейку к дорогому блоку). УПТ не восстанавливается самостоятельно, но иногда?… это можно сделать вручную. Я бы использовал такой аккумулятор в фонарике, но не в блоке для электровелосипеда. Минуту … в принципе … я бы выкинул этот мусор. Мне не нужны вспыхивающие фонарики. У меня есть доступ к множеству новых 18650, и я не хочу тратить даже минуту на смертельную борьбу со страховым агентом из-за пожара в доме.

УПТ в аккумуляторе 18650. На этом рисунке ПТК это темно-зеленая шайба между белым УПТ и красным колпачком (положительный электрод). Все внутри золотистого изолирующего уплотнителя это “плюс”, а остальное серое вокруг – “минус”.

УПТ это тонкий диск листового метала между колпачком положительного катода и остальными внутренностями аккумулятора. УПТ имеет углубление в центре, которое прижимается к другому металлическому диску, что создает проводник тока при нормальных условиях.

Разрывной диск с бороздкой

Обычные аккумуляторы НЕ имеют “разрывного диска”. Если они нагреются до температуры кипения электролита и затем расширятся от растущего давления, их корпус расколется … где-нибудь. Если разрывной диск есть, корпус раскроется в определенном месте. Лучше использовать только брендовые аккумуляторы “большой пятерки”, у которых всегда есть эта опция (Panasonic, Samsung, LG, Sony, Sanyo). Если когда-нибудь при неправильной эксплуатации они разорвутся от внутреннего давления, горячие пары электролита всегда будут направлены в сторону разрывного диска, вместо боковых стенок (диск расположен иногда снизу, иногда сверху … прямо как мой … хм… неважно).

При боковом разрыве тепло будет направлено на соседний аккумулятор, что увеличивает вероятность неуправляемого термического расплавления (и возгорания). Вот исследование НАСА о “разрывных дисках”, если кому-то это интересно (неужели никому?).

Цитата продавца комплектующих для изготовления 18650: “Предохранительный клапан откроется при 2.8МПа (клапан откроется для сброса внутреннего давления свыше 2.8МПа во избежание взрыва контейнера)”

МПа = мегапаскаль, 2.8 МПа = 406 фунтов на квадратный дюйм. Однако разрыв произойдет из-за разницы давления между тем, что внутри аккумулятора и снаружи. Я имею в виду, если вы в горах, где давление атмосферы ниже, аккумулятор разорвется при меньшем внутреннем давлении. Давление на уровне моря примерно 14.5 фунтов на кв. дюйм / 100 килопаскалей / 100 КПа.

Или у этого аккумулятора не было разрывного диска, или … отводы были запаяны так, что растущее давление не могло вырваться в направлении, как задумали дизайнеры. Попробуй объясни это жене когда ваш дом сгорит дотла…

Здесь техническая статья о случаях неуправляемого нагрева. Для меня самым интересным было то, что медная фольга в “рулете” расплавилась и образовались капли, то есть внутренняя температура достигала свыше 1085C (1985F).

Соединение отдельных ячеек

Этот раздел может показаться лишним, поскольку не описывает ничего ВНУТРИ ячейки 18650, но … важной причиной написания этой статьи является необходимость вступления к допустимым методам домашней сборки батарейных блоков с использованием ячеек 18650 [в следующей статье. Вставить ссылку здесь после публикации статьи].

Фото ниже это крупный план блока электромобиля Тесла. Электроды ячеек 18650 присоединены плавкой проволокой к толстой никелированной медной шине. Эти проволоки присоединены к полюсам ячеек ультразвуковой установкой для пайки (высокочастотной вибрацией), которая не нагревает даже верхний слой ячейки, а уж тем более и электролит.

Плавкая проволока присоединяет каждую ячейку Panasonic к шине Tesla.

Автомобили Tesla спроектированы извлекать “низкие амперы” из каждой ячейки (для обеспечения длительного срока работы и большого расстояния), поэтому…на удивление тонкий провод служит хорошим проводником тока (для получения высокой силы тока мотором, используются тысячи таких). Маленький диаметр плавкого провода означает, что в случае автомобильной аварии и короткого замыкания в одной (или больше) ячейке, любая ячейка подающая высокую силу тока нагреет плавкую проволоку достаточно … для очень быстрого расплавления предохранителя.

Внутреннее замыкание в ячейке очень маловероятно, но … какой бы ни была причина высокой силы тока, тепло расплавит плавкую проволоку, что отделит конкретную ячейку от блока. Одна из моделей Tesla содержит 74 ячейки в каждой из параллельных групп, значит…если в одной ячейке сработает предохранитель, эта параллельная группа будет нормально работать на оставшихся 73 ячейках.

Есть довольно много видео на youtube про использование дешевых б/у с малым пробегом ячеек 18650 и их сборки в систему хранения электричества для неэлектрифицированного дома. Предохранители менее необходимы в стационарной системе (дома не сталкиваются), но… это может быть простым и дешевым дополнением к вашему проекту, будь то дом или транспорт.

Если вы дочитаете дальше, вы увидите, что я НЕ рекомендую пайку к отрицательному аноду ячейки (плоский торец), но … в принципе … с правильными инструментами и технологией? Пайка плавкого провода к положительному катоду очень простая и довольно безопасная, без риска повреждения ячейки перегревом. После аварии поврежденная ячейка может быть легко отпаяна и заменена.

Подготовьте поверхности, нанесите немного паяльной пасты, установите плавкую проволоку в желаемое место и прижмите на секунду толстым жалом 100 Вт паяльника (тонкое жало остывает слишком быстро). Или используйте паяльную станцию, о которой я вскоре напишу. У вас есть аппарат для точечной сварки? Плавкая проволока может быть точечно приварена на положительный полюс любой ячейки 18650 (закрепите в двух точках).

Если вы хотите использовать плавкую проволоку в своем проекте, можно сплющить кончики плавкой проволоки для улучшения площади контакта с выступом положительного полюса 18650. Чтобы получить одинаковую толщину кончика плавкой проволоки, положите листы стали по бокам от плавкой проволоки и ударьте молотком. Лист металла для определенной толщины сплющенного кончика плавкой проволоки должен быть толщиной примерно от половины до трети диаметра сечения проволоки.

Индивидуальный предохранитель ячеек не связан с внутренним устройством 18650, но … эта мера предосторожности легко и дешево применяется в блоке ячеек 18650. Если вернуться выше к внутренней конструкции положительного полюса ячейки, вы увидите, что положительный конец электрода может немного нагреться без риска повреждения.

“Защищенная” цепь ячеек

Электровелосипедные блоки батарей делаются из НЕзащищенных ячеек, потому что система управления батареей и контроллер определяют сколько ампер будет извлечено. Я добавляю этот раздел статьи потому, что картинки в некоторых веб каталогах не показывают, что защищенные ячейки отличаются. Если вы покупаете ячейки для сборки блока для электровелосипеда, убедитесь, что вы не заказываете ячейки с защитной схемой.

Защитная схема на ячейке 18650 для продуктов без любых ограничений тока.

Защищенные ячейки также немного длиннее, чем 18650 без защитной схемы. этот ограничитель тока крепится к отрицательному электроду, и затем ток проходит через очень тонкую проводящую полоску по боковой стороне корпуса к положительному электроду (полоска показан на рисунке выше). Эта полоска обычно крепится к изнанке ложного колпачка, который надевается поверх заводского колпачка положительного электрода.

Верхняя часть плоская или с выступом

Некоторые фонарики (или другие коммерческие устройства) имеют цилиндрическое углубление внутри, где выступ “плюса” прижимается к контакту устройства. Это предотвращает любой контакт отрицательного электрода, если аккумулятор вставлен наоборот пьяным пользователем (Чего уставились? Я говорю не о себе…*не выдерживает и всхлипывает “Почему вы бросили меня?… ПОЧЕМУ?” ).

Такое защитное углубление означает, что аккумулятор 18650 с плоским полюсом также не будет подключен, даже при правильной установке. Для таких устройств нужно заказывать аккумулятор с выступом. У него есть дополнительный узкий колпачок, который выпирает чуть дальше. Это также делает 18650 с выступом длиннее, то есть его не стоит заказывать для сборки блока электровелосипеда.

18650 верх плоский и с выступом. Электровелосипеды используют аккумуляторы с плоской верхушкой.

Рулет
Если вы захотите разрезать аккумулятор 18650, тогда сначала … нужно полностью разрядить его для безопасности. Один из способов это прицепить его к лампе накаливания, например 12В автомобильной лампе заднего фонаря.12В светодиодная лампа не сработает, потому что ей нужно довольно точное напряжение, а вам нужно разрядить вольтаж до нуля. А очень большая лампа (как старая головного света) может вызвать перегрев аккумулятора, так что … маленькая 12В лампа накаливания безопаснее.

Конечно это также означает, что маленькая лампа накаливания будет дольше разряжать аккумулятор. Когда не будет видно ни малейшего свечения лампы, можно опустить ячейку в солевой раствор на ночь, чтобы убедиться в полной 100% разрядке.

Разрез спиральной намотки цилиндрической ячейки.
Чтобы разрезать металлический корпус 18650, я рекомендую дремель с тонким абразивным диском вместо трубореза. Труборез оставляет вмятины по краю разреза, что затрудняет удаление рулета. Когда вы достанете и начнете разворачивать рулет, вы заметите медную фольгу как основу химреагентов анода и алюминиевую фольгу как основу химреагентов катода.

В середине есть тонкий углеродный стержень, который соединяет край рулета и положительный катод (#13 на изображении патента ниже).

Полностью разрядите аккумулятор, наденьте перчатки и защиту для глаз , организуйте хорошую вентиляцию. Плюс … дождитесь, когда вашей жены не будет дома, и не говорите своей маме.

Внутри нижней части корпуса, Анод
После вскрытия аккумулятора вы увидите, что между рулетом и дном металлического корпуса есть только изолирующая шайба из тонкого пластика.

Одна из самых важных идей, которую я хочу донести в этой статье, при сборке множества ячеек в блок отрицательный анод (по бокам и снизу) наиболее чувствителен к нагреву.

Как же все собирается?

Вот пара изображений, которые помогут изложить суть. Они из официального патента Samsung на аккумулятор 18650. В верхней части над электролитом в рулете расположено много деталей, а внизу? Только тонкая пластиковая шайба … старая добрая #11.

Патент Samsung “US 20090117451 A1”

Если вы дочитали до этого места, вот еще статья о конструкции аккумулятора 18650 и технике безопасности от Д-ра Вэсселмарк (Wesselmark), которая имеет степень доктора наук в прикладной электрохимии, из Королевского института технологий, Стокгольм…в соавторстве с Томом О’Хара, имеющим более чем двадцатилетний опыт научно-исследовательской работы с батарейками Energizer.

Д-р Вэсселмарк или Том, вы прочли это? Я должен вам пиво, как Нильс Бор.

Перейти в раздел Li-ion аккумуляторы 18650

Отзывы о Аккумулятор 18650 Fenix ARB-L18-3500U (3500 mAh)

Показатели соответствуют.

5.00

Емкость соответствует, напряжение тоже, моя зарядка всё подтверждает. У меня много продукции Феникс, аккумуляторы всегда беру родные, просто во избежание каких-то косяков, пока всё супер, если накладки с фонарями и бывали, то по независящим от питания причинам. Хороший бренд, у меня о нём сложилось очень высокое мнение, всем советую!

Александр, здравствуйте! Спасибо за Ваш положительный отзыв. Приятно слышать, что Вы остались довольны приобретением. И рады, что бренд Fenix завоевал вашу симпатию!

Всегда рады Вашим заказам, приятного пользования!

Советую к покупке!

5.00

У меня есть два фонаря фирмы феникс, ручной ТК15 и налобный HL55, в оба купил такие аккумы, с разъёмом гораздо удобнее, чем без, скажу я вам! Надо бы уже, конечно, фонари обновить, чтоб разъём был прямо в корпусе, но мне не до этого, да и как их менять, если они работают?! Аккумы хорошие, сами по себе заряд не теряют, ёмкость и напряжение соответствуют.

Добрый день, Сергей! Спасибо Вам за положительный отзыв о аккумуляторе Fenix ARB-L18-3500U. Приятно знать, что покупка Вас радует!
Будем рады видеть Вас вновь в нашем магазине.