- Как работает контроллер и для чего он нужен?
- Замыкание контактов батареи для восстановления заряда
- Можно ли восстановить Li-ion аккумулятор, если он не хочет заряжаться?
- Вторая ситуация: не хочет заряжаться
- Как восстановить аккумулятор 18650 после глубокого разряда
- Как воскресить аккумулятор 18650, если он не заряжается?
- Видеоинструкция
- Конструкция, основные параметры
- Устройство
- Как проявляется износ
- Способы восстановления
- Как “толкнуть” аккумулятор, если обычным способом не заряжается?
- Восстановление емкости
- Заморозка
- Замыкание
- Прокалывание
- Заряд-разряд
- Что такое литий-ионный аккумулятор (ЛИА)
- Устройство и преимущества ЛИА
- Недостатки ЛИА
- Эффект памяти
- Старение
- Низкие температуры и мощность
- Можно ли вернуть начальную емкость Li-ion аккумуляторов
Как работает контроллер и для чего он нужен?
Главной особенностью перезаряжаемых литиевых источников питания является то, что они не выдерживают глубокого разряда и перезарядки. Когда такой источник сильно разряжается или перезаряжается, срок службы значительно сокращается, а емкость падает.
Важно! Чаще всего выходит из строя разряженная в ноль литиевая батарея, а перезарядка грозит не только потерей емкости и выходом из строя, но и пожаром, а нередко и взрывом.
Для предотвращения такой ситуации в литиевые аккумуляторы встроена специальная электронная схема — контроллер. Его задача — отключить аккумулятор или аккумулятор от нагрузки при критической разрядке или от зарядного устройства, как только он будет полностью заряжен. Эта же схема следит за температурой аккумулятора и отключает его от нагрузки или зарядного устройства в случае значительного перегрева. Рассмотрим работу типичной схемы контроллера литий-ионного перезаряжаемого источника питания.
Устройство представляет собой двухпороговый компаратор DW01-P и два мощных полевых MOSFET транзистора FET1 и FET2. Пока напряжение на элементе G1 находится в пределах 2,4-4,2 В, оба транзистора открыты. Элемент G1 подключается к клеммам BATT+ и BATT-, где он может заряжаться и разряжаться.
Как только напряжение упадет ниже 2,4 В, компаратор будет считать аккумулятор полностью разряженным и закроет транзистор FET1, отключив источник тока от нагрузки. В этом состоянии элемент перестанет разряжаться, но его можно зарядить. Транзистор FET2 открыт, а диод, шунтирующий FET1, позволяет зарядному току течь к G1.
Во время зарядки напряжение на аккумуляторе повышается, и как только оно превысит нижний порог, FET1 откроется. Это позволяет использовать даже не полностью заряженный аккумулятор. Во время зарядки напряжение продолжает расти. При достижении им верхнего предела — 4,2 В компаратор будет считать, что элемент G1 заряжен на 100% и закроет транзистор FET2. Зарядка прекратится, но батарея сможет управлять нагрузкой через открытый FET1 и диод, шунтирующий FET2. Таким образом, батарея, подключенная через контроллер, не может быть ни разряжена, ни глубоко заряжена.
В более сложных схемах компаратор имеет еще один вход, к которому подключен датчик температуры. Как только элемент G1 достигнет критической температуры (обычно 42-45 градусов Цельсия), микросхема закроет оба транзистора до тех пор, пока температура батареи не упадет до нормы.
Важно! Такой контроллер комплектуется не только ячейками 18650, но и другими — цилиндрическими 14500, 10440, плоскими литий-ионными и литий-полимерными для телефонов, смартфонов и планшетов. Поэтому все, что описано в этой статье, относится и к ним.
Разобранный литий-полимерный аккумулятор сотового телефона
Замыкание контактов батареи для восстановления заряда
Этот метод можно использовать только в том случае, если другие методы не помогают. В интернете можно увидеть много отзывов о том, что удастся оживить литий-ионный аккумулятор 18650. Этот способ очень рискованный для экономии емкости аккумулятора.
Для замыкания контактов нужны специальные инструменты для разборки аккумулятора, дополнительно нужен провод для замыкания проводов аккумулятора.
Плата управления аккумулятором обычно размещается в пластиковой рамке. К нему подключены отрицательный и положительный контакты. Они именно то, что нам нужно. Они должны быть закорочены на минимальное время.
Можно ли восстановить Li-ion аккумулятор, если он не хочет заряжаться?
Обычно проблемы с зарядкой аккумуляторов возникают после их длительного нахождения в разряженном состоянии и после сильного охлаждения. Большинство аккумуляторов 18650 имеют защитный модуль. Он размещается между стеклом и внешними клеммами. Его задача — отключить коробку от клемм при снижении напряжения ниже допустимого предела. Такое отключение выглядит как отсутствие напряжения на выходе аккумулятора.
В реальности напряжение на отключенной банке около 2,4-2,8 В. Современные платы защиты позволяют зарядить севший аккумулятор. Такую возможность обеспечивает паразитный диод, который находится в ключе полевого транзистора. Так как при критической разрядке один транзистор заблокирован, а другой остается открытым, ток заряда свободно течет от «+» к «-».
Если аккумулятор заблокировался из-за перегрузки, плата защиты аналогичным образом закрывает 1 транзистор, а другой оставляет открытым. Можно ли в таких случаях восстановить литий-ионный аккумулятор 18650? Да, ты можешь. Но некоторые зарядные устройства воспринимают низкое напряжение как опасную ситуацию и отказываются от зарядки таких аккумуляторов в качестве меры безопасности. Тогда мы расскажем вам, что делать в таких ситуациях.
Вторая ситуация: не хочет заряжаться
Теперь рассмотрим второй случай — аккумулятор не заряжается.
Обычно такая ситуация возникает, когда какое-то устройство (телефон, планшет, мп3 плеер) долгое время бездействовало с севшим аккумулятором. Или если литиевая батарея подверглась глубокому охлаждению.
В принципе проблем с зарядкой таких аккумуляторов возникнуть не должно. Внутри каждой батареи — между самой батареей и клеммами, которые мы видим — находится модуль защиты, отключающий банк от клемм при падении напряжения ниже определенного порога. Внешне это проявляется как полное отсутствие напряжения на выходе аккумулятора (ноль вольт).
На самом деле, как правило, напряжение на самой банке в этот момент около 2,4-2,8 вольта.
Все современные модули защиты сконструированы таким образом, что даже если аккумулятор заблокировать от дальнейшего разряда, его все равно можно зарядить. Это происходит из-за паразитного диода, встроенного в переключатель FET. Вот типичная схема модуля защиты аккумулятора 18650.
Поскольку при глубоком разряде закрывается только транзистор FET1, а другой MOSFET остается открытым (пропуская ток в обоих направлениях), ток заряда спокойно течет от положительного вывода батареи через FET2, паразитный диод внутри FET1, к отрицательному выводу.
В случае блокировки аккумулятора из-за перегрузки (короткое замыкание в нагрузке) модуль защиты также блокирует транзистор FET1. Нет разницы, от чего сработала защита — от переразряда или от короткого замыкания. Результат один — открытый транзистор FET2 и закрытый полевик FET1.
Поэтому в случае глубокого разряда плата защиты литий-ионного аккумулятора никак не препятствует зарядке аккумулятора.
Проблема только в том, что некоторые зарядники считают себя умными, а когда видят, что напряжение аккумулятора слишком низкое (а в нашем случае оно вообще будет равно нулю), считают, что возникла какая-то недопустимая ситуация и напрочь отказываются от выдачи зарядный ток.
Это делается только из соображений безопасности. Дело в том, что при внутреннем коротком замыкании аккумулятора его зарядка становится опасной — он может перегреться и вздуться (со всякими спецэффектами типа вытекания электролита, выдавливания крышки планшета и т.п.). При обрыве внутри аккумулятора заряжать его становится совершенно бессмысленно. Так что логика таких умных зарядок вполне понятна и оправдана.
Как восстановить аккумулятор 18650 после глубокого разряда
восстановление аккумулятора после глубокого разряда довольно сложно и не всегда доступно. Лучше позаботиться о покупке нового аккумулятора. При глубоком разряде блокируется прохождение электричества, что активируется специальным регулятором мощности. Для восстановления необходимо удалить пункт или обойти его. Также можно попробовать подать напряжение 3,2 вольта. Может это поможет оживить батарею.
Как воскресить аккумулятор 18650, если он не заряжается?
Восстановление аккумулятора из элементов 18650 или одиночного аккумулятора после критического разряда заключается в возвращении его к нормальной работе. Но утраченную способность невозможно восстановить даже теоретически. Чтобы зарядное устройство «приняло» зарядку глубоко разряженного аккумулятора, его нужно «подтолкнуть» — повысить напряжение на нем выше предельных 3,1-3,2 В.
Делается это другим (не таким уж «умным») зарядником. Необходимо подключить к клеммам аккумулятора сторонний блок питания и ограничить ограничение по току. В частности, подойдет зарядное устройство для мобильного телефона. Обычно такие устройства имеют выход USB и обеспечивают напряжение 5 В. Остается только подобрать резистор для ограничения зарядного тока. Сопротивление резистора рассчитывается по закону Ома.
Видеоинструкция
Конструкция, основные параметры
Подробное изучение химических и физических процессов лишнее для обычного пользователя. Любознательный человек без труда найдет в Интернете необходимые дополнительные данные об интеркаляции, экспериментах с разными материалами. Ниже представлена информация, которая будет полезна на практике. Они типичны для типичных моделей литий-ионных аккумуляторов, представленных сегодня на рынке:
- Ток нагрузки — от 1 до 50 Кл в разных режимах;
- Номинальное напряжение — от 3 до 4,35В;
- Сопротивление (внутреннее) — 5-15 мОм;
- Энергоемкость на 1 кг продукта — 112-246 Вт*ч;
- Поддерживать нормальную работоспособность – до 550-650 циклов;
- Время зарядки до 80% номинальной емкости — 60 мин.;
- Допустимый диапазон температур — от -30°С до +60°С.
Конструкция литий-ионного аккумулятора
На рисунке показаны типичные компоненты «плоской» модели. Подобные продукты устанавливаются в смартфоны и другую мобильную технику. После заливки электролита вход герметизируют. Прочный корпус обеспечивает хорошую защиту от механических воздействий. Встроенный клапан срабатывает при образовании большого количества газов, предотвращая взрыв. Автоматический выключатель разрывает цепь, что предотвращает короткие замыкания и чрезмерное повышение температуры.
Рекомендуем изучить помещение по степени опасности поражения электрическим током
Один из первых автомобильных блоков питания на принципах литий-ионной зарядки
На диаграмме показано:
- монтажные кронштейны (1), одновременно выполняющие функцию охлаждающих элементов;
- типичные литий-ионные батареи (2);
- электронное устройство, контролирующее процесс зарядки;
- клапан (4), через который производится долив охлаждающей жидкости;
- разъем (5) для подключения к встроенной сети;
- предохранительно-контрольное устройство (6).
Устройство
Литий-ионный аккумулятор. Организация работы
Ионно-литиевая батарея состоит из электродов (материал катода на алюминиевой фольге и материал анода на медной фольге), разделенных пористым сепаратором, пропитанным электролитом. Пакет электродов помещают в герметичный бокс, катоды и аноды подключают к клеммам токоприемника. Корпус иногда снабжают предохранительным клапаном, сбрасывающим внутреннее давление в случае аварийной ситуации или нарушения условий эксплуатации.
Литий-ионные аккумуляторы различаются по типу используемого катодного материала. Носителем заряда в литий-ионном аккумуляторе является положительно заряженный ион лития, обладающий способностью интеркалировать (интеркалировать) в кристаллическую решетку других материалов (например, в графит, оксиды и соли металлов) с образованием химической связи, например: к графиту с образованием LiC6, оксидов (LiMnO2) и солей металлов (LiMnRON.
Первоначально в качестве отрицательных пластин использовали металлический литий, затем угольный кокс. Позже стали использовать графит. Использование оксидов кобальта позволяет батареям работать при гораздо более низких температурах, увеличивая количество циклов разрядки/зарядки для одной батареи. Распространение литий-железо-фосфатных аккумуляторов обусловлено их относительно низкой стоимостью. Литий-ионные аккумуляторы используются в комплекте с системой контроля и управления — СКУ или BMS (battery management system) — и специальным блоком заряда/разряда.
В настоящее время в массовом производстве литий-ионных аккумуляторов используются три класса катодных материалов:
- кобальтат лития LiCoO2 и твердые растворы на основе изоструктурного никелата лития
- литий-марганцевая шпинель LiMn2O4
- феррофосфат лития LiFePO4.
Электрохимические схемы для литий-ионных аккумуляторов:
- литий-кобальт LiCoO2 + 6C → Li1-xCoO2 + LiC6
- феррофосфат лития LiFePO4 + 6C → Li1-xFePO4 + LiC6
Из-за низкого саморазряда и большого количества циклов заряда/разряда литий-ионные аккумуляторы наиболее предпочтительны для использования в альтернативной энергетике. При этом, помимо АСУ ТП, они оснащены инверторами (преобразователями напряжения).
Как проявляется износ
Даже правильно эксплуатируемый источник питания со временем «устает» и в итоге выходит из строя. Основным показателем износа литий-ионных аккумуляторов является потеря емкости. Такой источник быстро разряжается и не может дать большой ток. Мобильное устройство необходимо часто заряжать. Про такую батарею обычно говорят, что она «не держит».
Если емкость аккумулятора уменьшилась на 20%, можно считать, что аккумулятор израсходовал свой ресурс. Производители ориентируются на такие показатели, которые указывают на срок службы и количество циклов заряда/разряда. Тем не менее, даже после такой потери емкости аккумулятор вполне исправен, просто нужно чуть чаще заряжать тот же смартфон или планшет. Но когда это «чуть чаще» превращается в «три раза в день», стоит задуматься о покупке нового аккумулятора, так как пользоваться таким изношенным аккумулятором не только неудобно, но и небезопасно.
Еще одним признаком износа или скорого выхода из строя аккумулятора является его повышенный нагрев при работе и зарядке. Да, температура еще не превысила критическую, и контроллер позволяет элементу работать, но это временно. Таким образом, если крышка аккумуляторного отсека мобильного устройства заметно нагревается во время работы или зарядки гаджета, пора заменить аккумулятор, не дожидаясь проблем. А проблем может быть много, и самая безобидная — остаться без связи в самый неудобный момент. Но гораздо хуже, если изношенный элемент вздуется и сломает мобильное устройство или даже загорится.
Способы восстановления
Сразу оговоримся, что полностью разряженный Li-ion аккумулятор не подлежит качественному восстановлению. Да, его можно попытаться оживить, но сделать из него полноценный или хотя бы приличный источник питания не получится. И это только в том случае, если элемент не открыт и не закрыт. В этом случае восстановление литий-ионных аккумуляторов заведомо невозможно, а в случае внутреннего короткого замыкания может быть опасно.
О демонтаже и ремонте элементов такого типа вообще не может быть и речи. Единственное, что вы можете сделать самостоятельно и без риска для здоровья, это заменить вышедший из строя контроллер. Ну а теперь перейдем непосредственно к решению основных проблем с литиевыми элементами.
Читайте также: Фитинги для гофротруб: нержавеющая сталь и пластик, нержавеющая сталь, тройники для гофротруб
Как “толкнуть” аккумулятор, если обычным способом не заряжается?
Начнем с самой распространенной ошибки — батарея, установленная в устройстве, не заряжается. Это может произойти по пяти причинам:
- Аккумулятор был сильно разряжен, а встроенный контроллер запрещал дальнейшую зарядку.
- Произошло внутреннее короткое замыкание.
- Аккумулятор разрядился «в ноль» и его внутренняя структура была повреждена.
- Произошла внутренняя пауза.
- Контроллер, встроенный в аккумулятор, вышел из строя.
Первая проблема возникает, если аккумулятор очень долго бездействовал, особенно если до этого он не был полностью заряжен. Дело в том, что любой аккумулятор имеет саморазряд и разряжается, даже когда просто валяется. Li-ion имеет небольшой саморазряд, но на этом все. Как только напряжение на элементе упадет ниже 2,4 В, контроллер запретит вывод напряжения с него.
Но почему в такой ситуации зарядка невозможна? Ведь мы выяснили, что даже при аварийном отключении от нагрузки аккумулятор может заряжаться (см раздел «Как работает контроллер и для чего он нужен?»).
Любой современный гаджет, работающий с литиевыми батареями, имеет собственный контроллер, следящий за состоянием аккумулятора. Он выключает тот же телефон, плеер или фонарик, если напряжение на аккумуляторе падает, но не до 2,4, а до 2,8-3 В и прекращает зарядку, если напряжение на аккумуляторе поднимается до 4 В. Таким образом, контроллером гаджета является основное устройство защиты, а встроенное в аккумулятор срабатывает только в действительно критических ситуациях и обычно бездействует.
А зарядка при срабатывании контроллера батареи невозможна, потому что схемы обслуживания батареи во всех современных устройствах слишком наворочены. Если на контактах аккумулятора вообще нет напряжения, то они не начнут заряжаться, хотя в принципе это возможно.
Это было сделано из соображений безопасности. Ведь исчезновение выходного напряжения может быть вызвано не только работой системы защиты аккумулятора, но и неисправностями. Например, внутреннее короткое замыкание. А зарядка аккумулятора при коротком замыкании приведет к тому, что сам аккумулятор вздуется, перегреется и почти наверняка загорится.
Можно ли заставить мобильное устройство заряжать такую батарею? Симпатичная. Для этого достаточно заставить контроллер подключить элемент к выходу так, чтобы на выходных клеммах появилось хотя бы определенное напряжение. Если батарея просто сильно разряжена, сделать это несложно — достаточно немного зарядить ее, увеличить напряжение чуть выше 2,4 В, и контроллер ее подключит.
А заряжать будем самодельным зарядником, для производства вам понадобится только пятивольтовая сетевая «зарядка» с USB портом от любого мобильника, кабель со штекером USB A, который не грех уничтожить, и токоограничивающий резистор.
Небольшого тока достаточно, чтобы «протолкнуть» элемент. Ограничимся значением 50 мА — это безопасно, если вдруг в элементе возникнет внутреннее короткое замыкание, и зарядка до отключения защиты не заставит себя долго ждать. Рассчитываем номинал резистора, исходя из того, что элемент разряжен до 2 В. На резисторе должно падать 3 В, ток через резистор 50 мА. Воспользуемся формулой Ома. R = U / I = 3 / 0,05 = 60 Ом. Ближайшее стандартное значение – 62 Ом.
Теперь выбираем мощность устройства так, чтобы оно выдерживало максимально возможный ток. Это на случай, если аккумулятор имеет внутреннее короткое замыкание. Определить ток через резистор при закрытой батарее. I = U / R = 5 / 62 = 0,08 А или 80 мА. Считаем мощность, теряемую на сопротивление. Р = I х U = 0,08 х 5 = 0,4 Вт. Выбираем прибор мощностью 0,5… 1 Вт. Вполне достаточно.
Обрезаем кабель USB, оставляя только черный и красный из четырех проводов. Вооружаемся паяльником и собираем схему «тупого» зарядного устройства, не учитывающего отсутствие напряжения на аккумуляторе:
Важно! Ни в коем случае не припаиваем провода к самой батарее, а зажимаем их к клеммам батареи каким-нибудь удобным способом — изолентой, изолентой или маленькими магнитами.
Подключаем конструкцию к сети и начинаем зарядку, постоянно следя за напряжением аккумулятора и его температурой. Если элемент исправен и легко разряжается, напряжение на нем поднимется до 3-3,2 В в течение нескольких минут. При таком напряжении устройство защиты уже подключит элемент к клеммам аккумулятора, и его можно будет заряжать в гаджете обычным способом.
При зарядном токе 50 мА исправная батарея уж точно не должна греться. Если он становится горячим на ощупь, процесс необходимо немедленно остановить. Товар бракованный и от восстановления лучше отказаться. Если все в порядке, снимите аккумулятор с зарядного устройства, установите его в устройство и зарядите обычным способом.
Важно! При внутреннем КЗ может не греться сам аккумулятор, токоограничивающий резистор и возможно плата контроллера. Конечно, напряжение на клеммах в этом случае никогда не поднимется до значения в 3 В. Это тоже верный признак того, что аккумулятор восстановлению не подлежит. Мы останавливаем пробуждение от греха подальше.
Что делать, если аккумулятор холодный, но прошло полчаса, а напряжение не поднялось или поднимается до 5 В сразу после подключения «зарядки»? Тут два варианта — либо элемент неисправен (внутренний обрыв или полный разряд, разрушивший внутреннюю структуру аккумулятора), либо вышел из строя контроллер. Аккуратно извлеките аккумулятор и подойдите к плате контроллера. На цилиндрических аккумуляторах 18650 и им подобных он расположен на одном конце блока. Чаще — в минус, хотя есть и модели с платами на «плюс». Чтобы добраться до него, достаточно аккуратно снять крышку аккумуляторного отсека из пленки.
В разряженных батареях защитная карта находится сбоку от контактов. Также снимаем с них защитную пленку и видим плату, припаянную к выводам элемента. Наша задача измерить напряжение непосредственно на самом элементе. На картинке ниже контакты для измерения указаны стрелками.
Если напряжения нет, вы не можете двигаться дальше. Выпаиваем контроллер (пригодится для ремонта других однотипных аккумуляторов), перерабатываем элемент. Если на аккумуляторе есть хотя бы 1,5 В, можно попробовать его восстановить, подключив наше зарядное устройство напрямую к элементу. В процессе зарядки контролируем напряжение и обязательно температуру. Когда напряжение на клеммах поднимется до 3-3,2 В, прекращаем зарядку и измеряем напряжение на выходных клеммах аккумулятора после контроллера.
Появился? Все хорошо. Монтируем аккумулятор с помощью термоусадки или простого скотча (важно изолировать боковые поверхности баллона). Установить в гаджет и зарядить. Если напряжение на элементе есть, а выхода после контроллера нет, нужно заменить плату электроники, которую можно взять от такого же, но «убитого» аккумулятора, или просто купить.
Важно! Все вышеперечисленные действия действительны только для литиевых аккумуляторов со встроенным контроллером. Предметы без схемы защиты не могут быть «протолкнуты» таким образом, так что не стоит даже пытаться. Это не только бесполезно, но и небезопасно.
Восстановление емкости
Вторая по распространенности проблема аккумуляторов этого (да и любого другого) типа — катастрофическая потеря емкости. В общем, потеря емкости во время работы — нормальное явление. Литий-ионные аккумуляторы теряют примерно 4-5% своей электрической емкости в год. Однако если источник питания эксплуатируется неправильно или в жестких условиях (резкие перепады температуры, большие токи разряда, постоянный глубокий разряд, постоянный недозаряд или перезаряд и т д.), то процесс деградации ускоряется. Можно ли как-то восстановить емкость литий-ионного аккумулятора?
В сети много «умных» советов по восстановлению емкости литий-ионных аккумуляторов. Но когда читаешь такие вещи, надо хорошо понимать, что пишут их в основном люди, которые не только далеки от электротехники, но и не могут отличить литиевую батарею от свинцовой.
Они даже не пишут. Я нашел в Интернете «умную идею», переписал ее, чтобы наполнить свой сайт полной потерей смысла, и выложил. С этого сайта писал еще один умник (лучше бы скопипастить). В результате получается не только бесполезная, но и опасная для здоровья мешанина из букв, после которой можно превратить литиевую батарею в противопехотную мину (см раздел «Безопасность»).
Так можно ли восстановить емкость литиевой батареи? К сожалению нет. Вы можете попытаться улучшить этот показатель. Но создать пригодный для использования элемент из старого, устаревшего элемента будет невозможно. Небольшое улучшение производительности возможно, хотя и сомнительно.
Такой «быстрый» элемент можно использовать и для других целей – для работы неэнергоемких самоделок и т д. Но использовать их по прямому назначению будет невозможно. Ну а теперь рассмотрим предложенные варианты «полного» восстановления литий-ионного аккумулятора, большинство из которых повторять не только необходимо, но и совершенно не стоит.
Заморозка
Берем аккумулятор, снимаем с него наклейку и кладем в морозилку. После глубокой (не менее 2-3 часов) заморозки достаем и сразу устанавливаем в гаджет. Заряжаем 1 минуту (ровно!), потом 4 часа — прогреваем до комнатной температуры, заряжаем и пользуемся новой батареей.
Замыкание
Этот способ смело можно отнести к классическому безголовью. Разбираем аккумулятор и замыкаем элемент напрямую, минуя контроллер. Закрываем любым металлическим предметом — в этом согласны все «блогеры». А вот относительно времени закрытия мнения расходятся: от одной секунды — для самых осторожных, до полминуты — для самых смелых.
Что тут можно сказать? Емкость батареи таким диким методом не нарастишь, а повредить внутреннюю структуру ячейки вплоть до внутренней цепи элементарно. Результат: либо молчаливый мертвец, либо мертвец, успевший нажать на кнопку самоуничтожения. При внутреннем замыкании элемент обязательно загорится. А при коротком замыкании на 30 секунд внутренний контур не нужен — перегреется и взорвется или загорится.
Прокалывание
Очень часто при неправильной эксплуатации или после выработки ресурса вздувается литиевая батарея. Это связано с повышенным газообразованием. И если цилиндрические элементы в твердом теле обычно снабжены предохранительными клапанами, то плоские элементы в гибком теле таких клапанов не имеют. В результате плоская батарейка превращается в эдакого Винни-Пуха.
Чем грозят такие проблемы? Естественно повредить гаджет – даже просто «вздутый» элемент может буквально сломать устройство. Но он также может взорваться или загореться. Умельцы нашли выход из этой ситуации. Берется игла и. протыкается корпус батареи. Как бы выпустить газы. Сломанную батарею кладут между книгами, получившийся бутерброд кладут под ножку дивана. Сдулся? Заклеиваем отверстие скотчем и пользуемся.
Но прежде чем браться за шило, давайте подумаем — откуда взялись газы? Они появились благодаря необратимым химическим процессам. Причину мы указали выше — некорректная работа или старость. И с той и с другой диагностикой батарея заработала. А если она еще и вздутая, то о дальнейшей эксплуатации вообще не может быть и речи. Но это цветы. Преимущество в том, что, проткнув скорлупу, мы легко можем сделать внутреннюю застежку иглой.
Не могли бы вы закоротить пластины булавкой? Это может произойти из-за резкого сброса внутреннего давления и неизбежной деформации элемента. Результат все тот же — батарея не оживает, но есть хорошие шансы выжечь глаза или поджечь гаджет. Также он может загореться не сразу, а через какое-то время и без видимых причин. Например ночью.
Так стоит ли жалить? Все будет зависеть от смелости пирсера. Если вы смелый и бесстрашный человек, и гаджет не грех, то можно попробовать.
Заряд-разряд
Суть метода заключается в следующем: аккумулятор подвергается глубокому разряду, затем полностью заряжается, затем снова разряжается, заряжается и т д. Для зарядки можно использовать наше «тупое» зарядное устройство, уменьшив значение сопротивления до 30 Ом. Этот же резистор подойдет в качестве нагрузки для разряда. Если батарея имеет встроенный контроллер, процесс предельно прост. Заряжаем до тех пор, пока не сработает защита и напряжение на клеммах не подскочит до 5 В. Разряжаем до полного исчезновения напряжения на клеммах.
Если в аккумуляторе нет встроенного контроллера, то тут несколько сложнее. Необходимо постоянно следить за напряжением на клеммах. Поднялось до 4,2 вольта — прекращаем зарядку. Упало до 1,8-2 вольта — прекращайте разряд.
Насколько эффективен этот метод? Увы, для литиевых аккумуляторов он малоэффективен, а если элемент сильно изношен, то вообще неэффективен. Тем не менее, вы можете попробовать: хуже не будет.
Здоровый! Если в нашем распоряжении есть многофункциональное устройство SkyRC iMax B6 mini, лучше использовать его. Устройство «работает» независимо от аккумулятора, а при работе с аккумулятором даже автоматически балансирует отдельные элементы, работающие в составе аккумулятора.
SkyRC iMax B6 мини
Что такое литий-ионный аккумулятор (ЛИА)
Что это такое, как работает, его характеристики и компоненты – все это важно знать, чтобы разобраться в процессах, происходящих при эксплуатации, а также понять, как восстановить литий-ионный аккумулятор.
Кроме того, вы узнаете о причинах возгорания, взрывоопасности и старения ЛИА. Эта информация поможет узнать, что случилось с аккумулятором, а также даст возможность избежать ошибок при эксплуатации.
Неправильная эксплуатация может привести к взрыву и возгоранию гаджета
Итак, — литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) используются в широком спектре различных современных технологий в качестве источника электронной энергии от мобильных телефонов до накопителей в энергосистемах.
Их основные эксплуатационные показатели могут варьироваться в следующих пределах (это зависит от их химического состава):
- Напряжение (номинальное) — 3,7 В или 3,8 В;
- Максимальное напряжение – 4,23 В или 4,4 В;
- Минимальное напряжение – 2,5–2,75 В или 3,0 В;
- Количество зарядных разрядов — 600 (с потерей 20% емкости);
- Внутреннее сопротивление 5–15 мОм/Ач;
- В нормальных условиях значение саморазряда составляет 3% в месяц;
- Диапазон рабочих температур от минус 20°С до плюс 60°С, оптимум плюс 20°С.
- При превышении напряжения при зарядке ЛИА возможно возгорание. Для защиты от этого в коробку вставлен контроллер. Его функция заключается в отключении LIA. (Также контроль тока, перегрева и глубины разряда).
- Для снижения затрат не каждая литиевая батарея снабжена контроллером (или не защищает по всем параметрам).
Устройство и преимущества ЛИА
ЛИА состоит из катода (на алюминиевой фольге) и анода (на медной фольге), разделенных электролитическим сепаратором и помещенных в герметичную «банку».
На рисунке показана структура стандартной литий-ионной батареи
Катод и анод подключены к токосъемным клеммам.
Корпус иногда оснащается клапаном аварийного сброса давления.
В литий-ионном аккумуляторе (LIA) заряд осуществляется ионом лития. Его характерной способностью является способность проникать в кристаллическую решетку других материалов (в нашем случае это графит, оксиды металлов или соли), образуя при этом химические связи.
В настоящее время используются три типа катодных материалов:
- Кобальтаты лития (за счет кобальта увеличивается количество циклов заряда-разряда, а также появляется возможность работы при низких температурах);
- Литий-марганцевый;
- Феррофосфат лития (низкая стоимость).
- Преимущества ЛИА — низкий саморазряд, большое количество циклов.
Недостатки ЛИА
Взрывоопасность литий-ионных аккумуляторов первого поколения обосновывалась возникновением газообразований, которые приводили к короткому замыканию между электродами. Теперь это устранено заменой материала анода с металлического лития на графит.
Возгорание аккумуляторов было вызвано особенностью их сборки в первых поколениях
Опасность взрыва также возникала в ЛИА на оксиде кобальта в случае поломки.
Такого недостатка полностью лишены ЛИА на основе феррофосфата лития.
Эффект памяти
Исследования подтвердили наличие эффекта памяти в ЛИА. Но суть заключается в его принципиальном наличии, а не в его влиянии на произведение в целом.
Объяснение этого процесса следующее: работа аккумулятора заключается в периодическом выделении и захвате ионов лития, причем этот процесс ухудшается при неполном заряде из-за нарушения микроструктуры электрода.
- Предотвращение полного разряда;
- Не заряжайте вблизи источников тепла.
Старение
Сами LIB выходят из строя. Двадцать процентов емкости теряется через два года. Не стоит покупать их «в стол». При покупке смотрите на дату производства.
Низкие температуры и мощность
До пятидесяти процентов заряда батареи теряется при рабочих температурах ниже 0°C.
При использовании в условиях низких температур аккумулятор быстро разряжается
Можно ли вернуть начальную емкость Li-ion аккумуляторов
Вышеописанный метод применим только к случаям восстановления аккумуляторов, по каким-то причинам ушедших в глубокий разряд. Часто возникает вопрос о восстановлении емкости литий-ионного аккумулятора. На самом деле при эксплуатации (и даже хранении) элемента способность к сбору энергии неуклонно и неизбежно ухудшается.
К сожалению, этот процесс необратим. Есть много факторов, влияющих на емкость. Наиболее важными являются:
- увеличение пограничного слоя твердого электролита;
- высыхание электролита, вызывающее увеличение толщины ионного слоя на электродах;
- разрушение электродов;
- другие изменения.
Эти процессы нельзя обратить вспять дома или в лаборатории.