Сюда я переношу ответы на вопросы к статьям об аккумуляторах и зарядных устройствах со всего сайта, и те вопросы, ответов на которые еще нет в статьях: о цинковых, автомобильных и других аккумуляторах, в том числе и нестандартного размера и необычной химии.
Статья наполняется в реальном времени. Вы можете задать свой вопрос, я на него обязательно отвечу.
Что такое алгоритм зарядки CC/CV?
CC/CV расшифровывается как Constant Current/Constant Voltage, или "Постоянный ток/Постоянное напряжение". Алгоритм зарядки состоит из двух этапов, на первом на аккумулятор подается ток определенного значения, при этом аккумулятор заряжается. Ток остается постоянным, на аккумуляторе растет напряжение, пока не достигнет нужного значения. Когда напряжение достигает заданного максимума, начинается второй этап, заряд постоянным напряжением. Ток начинает снижаться. Его снижает не зарядное устройство, как пишут некоторые, это происходит потому, что разность потенциалов сравнялась и зарядному устройству не приходится так сильно напрягаться, чтобы поддерживать на аккумуляторе нужное напряжение. Чем полнее заряжен аккумулятор, тем ниже ток. При снижении тока до заданного порога процесс заряда прекращается и аккумулятор считается заряженным. Чаще всего используется для зарядки свинцовых и литиевых аккумуляторов, но встречается и в дешевых зарядных устройствах для аккумуляторов NiMH.
Как часто надо тренировать аккумуляторы, чтобы убрать эффект памяти?
Сложно ответить на этот вопрос, не зная условий использования аккумуляторов. У меня за годы выработалась схема относительно каждого потребителя. В рыбацких фонарях провожу тренировку пару раз в год, перед выездами на несколько дней, когда важно, чтобы все комплекты аккумуляторов были заряжены до упора. В тонометре не тренирую вообще. В погодной станции и пультах — после каждого использования. В маломощных потребителях, особенно в пультах и метеостанции, протекает в режиме, очень далёком от оптимального. Разряд не равномерный, температура скачет, после полугода в метеостанции мои HR-4UTGB вместо номинальных 750 мАч принимают заряда всего 350. Но буквально после двух циклов заряд-разряд возвращают нормальную емкость.
Какого-то единого рецепта не существует, эффект памяти не возникает только при идеальном разряде: током 0,1 С от полного заряда до 0,9 вольт. Во всех иных случаях эффект памяти все равно возникнет, но насколько существенный — для разных условий по-разному, если у вас умная зарядка, сами поймете, когда пора тренировать.
Почему зарядное устройство не видит аккумулятор, и что с этим делать?
Скорее всего, у вас смарт-зарядное устройство, а аккумулятор полностью разряжен. Или это защищенный (protected) литиевый аккумулятор, и у него работала защита. Оживить такой аккумулятор, чтобы узнать его состояние, можно двумя способами.
- Вставьте рядом с разряженной банкой заведомо годный аккумулятор. Когда начнется зарядка, соедините плюсовые контакты обоих банок, пока «дохлый» не начнет заряжаться. Я для этой цели использовал разогнутую скрепку. Пару прогонов заряд-разряд покажут, жив ли «уставший» аккумулятор.
- Оставьте аккумулятор в ЗУ на несколько дней. За это время ЗУ капельным зарядом немного поднимет напряжение, и тогда увидит его. После чего, опять таки, несколько циклов разряд-заряд, чтобы оценить состояние аккумулятора.
До какого предела допустимо разряжать аккумуляторы?
Минимально допустимое напряжение аккумуляторов АА 0,9В. Потребители сами отключаются до достижения такого напряжения или нужно специально его контролировать в процессе эксплуатации, чтобы не допустить такого разряда?
Если вы посмотрите на график, то увидите, что после отдачи номинальной емкости кривая падает практически отвесно. Т. е., такого, что на аккумуляторе 0,9В, а мы еще полчасика поработаем и высадим его до 0,3 не бывает в принципе. От 0,9 до 0,3 проходит примерно полсекунды, в этот момент любой прибор просто перестает работать. Когда прибор перестает работать, нагрузка на аккумулятор исчезает и напряжение возвращается к значению 0,9. Вы сами видите на графике, при нагрузке напряжение даже полностью заряженного аккумулятора падает с 1,5В, до 1,44В, оно так же возвращается обратно после отключения нагрузки. Так что, если вы не забыли на месяц включенный фонарик с механическим (не электронным!) выключателем, в 99% случаев за аккумуляторы можно не беспокоиться. Важно лишь не допускать длительного хранения аккумуляторов в разряженном состоянии.
Почему на аккумуляторах АА пишут 1,2 вольта? Хватит ли этого, ведь на обычных батарейках написано 1,5?
Аккумулятор NiMH это электрохимический элемент, в котором ток возникает при химической реакции между катодом из оксида никеля и анодом из металлогидридного химического соединения. Так вот, 1,2 вольта — ЭДС (электро-движущая сила) этой электрохимического пары, поэтому на аккумуляторе написано именно такое значение. Реальное напряжение полностью заряженного аккумулятора 1,5-1,55 В.
Как правильно говорить, "батарейки" или "аккумуляторы"?
Смотря, что мы имеем ввиду. Слово "батарея" означает множество однотипных элементов, собранное в единый блок для усиления их качеств. Поэтому источники энергии, состоящие из нескольких элементов питания, называются "аккумуляторные батареи". Соответственно, отдельные элементы питания так и называются "элементы", или "ячейки". Следовательно, аккумулятором можно назвать как батарею, так и отдельный элемент, а вот называть элементы питания "батарейками" с технической точки зрения не совсем корректно, хотя в быту такое название является сложившейся языковой нормой. Интересно, что автомобильные аккумуляторные батареи в быту называют аккумуляторами, хотя технически это именно батарея из шести двухвольтовых элементов.
Как устроен аккумулятор?
Аккумулятор энергии в общем смысле - это устройство, позволяющее в одних условиях накапливать энергию, а в других отдавать её, тем самым позволяющее запасать энергию впрок. Простейший вид аккумулятора энергии - маховик (он же волчок или юла). Когда энергия передается на него, он раскручивается и какое-то время способен крутить себя сам, используя накопленную энергию для преодоления силы трения.
Предмет данной статьи, электрический аккумулятор, ещё называется "химический источник тока", что полностью раскрывает его суть. Он состоит из двух пластин и промежутка между ними, заполненного электролитом. В общих чертах принцип работы такой: при подключенной нагрузке возникает химическая реакция, например, в свинцово-кислотном аккумуляторе происходит окисление свинца и его реакция с серной кислотой, полученный сульфат свинца оседает на пластинах. А при заряде реакция идёт в другую сторону: первая пластина восстанавливается, но происходит окисление другой пластины. В литиевых аккумуляторах происходит не окисление, там заряд переносят ионы лития. Химические реакции могут быть совершенно разные, но все их роднит то, что они происходят с поглощением или с выделением электрической энергии. Приблизительно так же работают и обычные батарейки, но в них протекает необратимая химическая реакция.
От чего зависит ёмкость аккумулятора?
Если сравнивать аккумуляторы одинаковой химии и одинакового типоразмера, то ёмкость зависит от площади электродов. В цилиндрических элементах питания, таких, как АА, ААА, 18650 и подобных, электроды представляют собой трехслойную ленту (анод, катод, а между ними диэлектрик, пропитанный электролитом), свернутую в рулон и засунутую в корпус. При этом, необходимо учесть, что в процессах заряда и разряда аккумуляторов все три составляющих аккумулятора (анод, катод и электролит) расходуются. Поэтому и электроды не должны быть слишком тонкими, иначе они могут просто рассыпаться, и электролита не должно быть слишком мало, иначе электродам не с чем будет вступить в реакцию. Собственно, ёмкость аккумуляторов этим и ограничивается: электроды должны быть достаточно толстые, чтобы не израсходоваться полностью, а электролита должно быть достаточно, чтобы обеспечить полную реакцию всей площади электрода.
Какая максимальная ёмкость аккумуляторов?
Для разных аккумуляторов разная:
- Максимальная ёмкость аккумуляторов NiMH АА - 2700 мАч;
- Максимальная емкость аккумуляторов NiMH ААА - 900 мАч;
- Максимальная емкость аккумуляторов Li-Ion 18650 - 3500 мАч.
Лучшие производители аккумуляторов, Sanyo, Panasonic, Sony, LG, Samsung, на сегодняшний день упёрлись в технологическое ограничение и не производят аккумуляторы большей емкости. Если вы видите на этикетке большие цифры, это 100% признак подделки.
Расскажите про литиевые LiIon аккумуляторы в размере АА/ААА
Насчет литиевых аккумуляторов в размере АА/ААА у меня почему-то стойкое предубеждение. Возьмем аккумуляторы KENTLI 1,5v AA 2800мАч, о которых спрашивал автор вопроса. Судя по описанию, там внутри стоит литиевый аккум 3,7 В/760 мАч и понижающий преобразователь на полтора вольта. Но даже при 100% КПД преобразователя из 760 мАч на 3,7 вольта никак не получится 2800 мАч, максимум 1874.
Т.е., если китайцы не соврали и там действительно 3,7*760, реальная емкость этих аккумуляторов с учетом потерь на преобразователе будет порядка 1600мАч. А если там «как обычно» с китайским литием, то реальная емкость будет 750-1000 мАч. В итоге, при цене $8 за штуку мы получаем аккумулятор, который имеет емкость меньше, чем Энелуп за $3. Трехкратная разница в цене должна означать, что потребительские качества товара в три раза выше, но я этого не наблюдаю.
Я постепенно отказываюсь от никелевых аккумуляторов в пользу литиевых, и я использую 18650. Но полностью перейти на них не могу, потому что детская железная дорога, Фёрби, рыбацкие весы, настенные часы, пульты ДУ и прочие потребительские товары проектируются под питание от АА/ААА. Но все мои устройства нормально работают от стандартных АА аккумуляторов на 1,2 вольта. Смысл в литиевых аккумуляторах размера АА есть только в тогда, когда нужно постоянное напряжение, у литиевых аккумуляторов АА/ААА на всем протяжении работы стабильные полтора вольта.
Какие лучше взять акумы АА для работы на морозе (до -25-30)
Если исходить из моего опыта, то в наружном радио-блоке погодной станции уже четвертый год стоят по очереди аккумуляторы eneloop и gsuasa, описанные в первой статье. И тех и других хватает приблизительно на полгода. Пробовал ставить обычные аккумуляторы — два-три месяца, зимой месяц.
Цитата с сайта производителя (а у меня нет оснований им не доверять): «Eneloop has superior performance at 0ºC and can even be used at temperature as low as -20ºC. Eneloop is able to maintain a low selfdischarge rate even in temperatures as low as –20ºC. Operation time will be shorter than that of room temperature».
Вообще, любые химические элементы питания на морозе теряют ёмкость, но только литиевые аккумуляторы LiIon и LiPo при этом умирают насовсем.
Короче говоря, до -20 можно смело использовать Eneloop, а для температур ниже использовать литиевые батарейки (не аккумуляторы), например Energizer L91 по паспорту может работать от -45 до +65.
Литиевые аккумуляторы АА по логике должны бы работать до -30?
Нет. Литий-полимерные аккумуляторы, какого бы форм-фактора они не были, на морозе они умирают и восстановлению не подлежат. Если LiIon еще можно попытаться отогреть и спасти, то LiPo после нескольких циклов на морозе можно будет просто выбросить.
Я советовал вам использовать при низких температурах литиевые батарейки, не аккумуляторы, а именно одноразовые литиевые батарейки. Только они способны работать на морозе.
Из аккумуляторов более-менее держат заряд на морозе только никелевые LSD аккумуляторы, производитель гарантирует работоспособность до -20.
Литиевые же аккумуляторы на холоде умирают. Я говорю о холоде чуть ниже нуля, ни о каких -30 речи идти не может!
Почему литиевые аккумуляторы «умирают» от холода?
Здравствуйте! Стас, скажите пожалуйста, в комментариях выше вы писали , что li ion аккумуляторы на морозе ниже 0 градусов умирают, не говоря уже о морозах — 40 и ниже градусов. Я живу в Якутии и такие температуры зимой у нас почти каждый день. Хочу подробнее узнать как именно «умирают» литиевые аккумуляторы при таких температурах, использую аккумуляторы 18650 soshine Samsung в фонарях EagleTac G25C2, Яркий луч панда 1.0, skilhunt h03, заказал ещё защищённые панасоники 18650. Не хотелось бы их убить тем самым выкинув деньги на ветер, поэтому хочу узнать у вас более подобно какие процессы происходят с аккумуляторами и т.д. Спасибо, Дмитрий.
Каким током заряжать аккумулятор?
Каким же током заряжать аккумуляторы? Существует универсальное правило, которое используется практически для любых аккумуляторов: зарядка током 0,1С аккумулятору не повредит. При зарядке током 0,1С аккумулятор не будет перегреваться и кипеть, запасёт больше энергии. Это касается как автомобильных аккумуляторов, так и всех остальных, включая никелевые, литиевые, цинковые, кадмиевые и литий-полимерные аккумуляторы всех форм и размеров. Единственный минус в этом правиле - время, 10 часов до полной зарядки. Это много. Ток зарядки - это всегда компромисс между скоростью и безопасностью. Поэтому одно из направлений совершенствования современных аккумуляторов - время зарядки, которое зависит от того, насколько высокий ток способен "переварить" аккумулятор без вреда для себя. Поэтому давайте разделим аккумуляторы на "специальные" и "обычные" и распишем немножко подробней, каким током зарядить аккумулятор. Под "обычными" мы будем понимать бытовые аккумуляторы, к которым не предъявляются особые требования, а под "специальными" - те, которые изначально создавались для решения определенных задач. Например, высокотоковые, стартерные, тяговые, батареи глубокого разряда и им подобные. Подразумевается, что если вы купили себе специальный аккумулятор, то вы понимаете, зачем вы его купили и как им пользоваться. Если не понимаете, то в любом случае, "бытовой" режим использования не повредит высокотоковому аккумулятору.
- NiMH, никелевые: обычные 0.3С, высокотоковые (например, Eneloop) 1C;
- Li-ion, литиевые: 0.3-0.5C, высокотоковые (например, Samsung INR18650-25R) 1,6С;
- Li-pol, литий-полимерные: нужно заряжать током не больше 1С, до 3С для высокотоковых;
- LiFePO4, литий-железо-фосфатный аккумулятор нужно заряжать током до 2С;
- NiCd, никель-кадмий: не выше 0.3С;
- Pb, свинцово-кислотные: не выше 0.3С и не ниже 0,05С;
Что за параметр С? 0,1С, 1С, 2С, что это значит?
С от английского capacity - "ёмкость". Параметр, используемый для обозначения зарядного тока, С, считается числовым выражением ёмкости аккумулятора. Если где-то написано, что аккумулятор нужно заряжать током 1С, а ваш аккумулятор имеет ёмкость 2000 мАч, значит ток заряда должен быть не выше 2000мА. Для большинства аккумуляторов оптимальным считается ток заряда 0,1С. То есть, для заряда аккумулятора ёмкостью 12Ач лучше всего подойдет ток 1,2А, а для заряда аккумуляторов 900 мАч оптимальный ток заряда 90 мА.
Чем высокотоковые аккумуляторы отличаются от обычных?
Высокотоковые аккумуляторы имеют несколько другое внутреннее устройство. Связано это с самой природой аккумуляторов. Для того, чтобы аккумулятор отдал ток, необходимо, чтобы электрод вступил в химическую реакцию с электролитом. Место, где электрод вступает в реакцию - это его поверхность, та часть, которая соприкасается с электролитом. А если быть совсем точным, с электролитом соприкасается самый верхний слой молекул электрода. Только один слой в каждый промежуток времени. Потом необходимо, чтобы прореагировавший (разряженный) электролит убрался вглубь, а на его место проник свежий электролит, который тут же вступит в реакцию с молекулами электрода и начнет отдавать ток, значит, электролита нужно больше, чем в обычном случае. Второй нюанс: для передачи высокого тока нужен более толстый проводник, т. е. сам электрод не может быть очень тонким, тонкий электрод на больших токах будет греться.
Использование этих и других хитростей (например, пористые электроды, изменения химического состава электролита и электродов) позволяет сделать аккумуляторы, которые могут отдавать ток в десятки раз выше, чем обычные аккумуляторы. Но необходимость в большем объеме электролита и более толстых электродах не позволяет делать высокотоковые аккумуляторы большой ёмкости.
Лучшие высокотоковые NiMH аккумуляторы формата АА и ААА - это Panasonic Eneloop, по спецификации производителя они допускают быстрый заряд током 1С и разряд током 2С (это 2000мА и 4000мА соответственно).
Высокотоковые литиевые аккумуляторы формата 18650 производит Samsung, Sony, LG, Panasonic и Sanyo, при этом максимальный ток таких аккумуляторов 30А, а максимальная ёмкость - у аккумулятора Sony US18650VTC6 - 3120 мАч.
Расскажите про аккумуляторы типа NI-ZN, и какие зарядные устройства для них можно рассмотреть.
Я не пользуюсь аккумуляторами NiZn по нескольким причинам.
1. Единственный их плюс - высокое напряжение, по сравнению с NiMH. Имеет смысл только в тех случаях, когда есть потребители, которые отключаются при 1.2 вольта и ниже. Только тогда их энергоёмкость превосходит энергоемкость никелевых аккумуляторов. У меня таких потребителей нет. Детские игрушки, фонари, часы и прочие приборы, которые я использую, отлично работают в пределах эффективного напряжения никеля, от 1,5 до 0,9 вольта.
2. Малый срок службы. Разница, по сравнению с LSD никелем - в 10 раз меньше, примерно 200 циклов против 2000. С этим можно было бы смириться, если бы цинковые аккумуляторы имели какое-нибудь существенное для меня преимущество: более высокую ёмкость, например, низкий саморазряд. Но нет, ёмкость ниже, саморазряд выше, качество хуже, цена выше.
3. Качество. Даже более-менее приличные производители, типа Turnigy, PowerGenix (теперь Zinkfive) или PKcell, не радуют стабильностью характеристик. А учитывая, что количество циклов перезарядки сильно ограничено, тренировать эти аккумуляторы себе дороже. Да и нечем, по большому счету.
4. Необходимость в отдельном зарядном устройстве. Из приличных зарядных устройств химию NiZn поддерживают только SkyRC. Остальные (специальные ЗУ для никель-цинковых аккумуляторов) работают либо по времени (это вообще прошлый век), либо это тупые стабилизаторы напряжения с ограничением по току, без признаков интеллектуальности. Или колхоз, типа зарядки в режиме никеля с отсечкой по напряжению 1,9 вольта, зарядки двух банок, подключенных последовательно, в режиме LiPo и т.п. Но я бы купил SkyRC МС3000, если бы использование аккумуляторов NiZn себя хоть как-то оправдывало.
С моей точки зрения, процесс NiZn - это как в анекдоте про "откопали стюардессу". Проект NiZn уже был один раз закрыт в прошлом веке, от него отказались в пользу NiCd по причине низкого ресурса и высокого саморазряда. Сейчас он реанимирован исключительно благодаря стараниям маркетологов.
Вот график с кривыми разряда батарей NiZn и Eneloop. Единственное, когда нужно выбирать NiZn, это если ваш потребитель лучше работает в верхнем диапазоне напряжения (желтая часть графика) под небольшой нагрузкой. Если в нижнем, то никель эффективней. Еще на графике хорошо видна стабильность характеристик при повышении нагрузки: одна и та же банка тестировалась 10 раз подряд, каждый раз ток разряда повышался. Eneloop держит нагрузку стабильно, NiZn же при повышении нагрузки умирает, успев отдать лишь половину емкости.
Как пользоваться интеллектуальным зарядным устройством NC2600?
Подскажите пожалуйста по технологии зарядки. У меня вот nc2600, он не полностью заряжает одни батарейки(2700 зарядил только до 1900), а другие новые, предварительно разряженные, eneloop 1950 зарядил до 2050 и 1980(куплены в Японии). Вопрос в том какие настройки там ставить для Temp Protect, -dV, Voltage Protect, Trickle Current(может вообще выключить?), Discharge Cut-Off и какими токами заряжать батарейки 1900mAh, 2500mAh и 930mAh и 750mAh. Заряжал токами 300-900 mA. Планирую заряжать по 2 или 4 штуки если эта информация важна. Никогда не пользовался умными зарядками, купил вот nc2600 и как-то странно она заряжает, не могу понять или бракованный экземпляр(была Err02 на всех экранах, к чему бы это?) или я что-то не так делаю. В общем запутался в технологиях зарядки((( Неужели после этой за 2000+ придётся еще одну покупать, и дело не сколько в деньгах сколько в месте где все это хранить(( Спасибо большое за сайт!
Андрей, не беспокойтесь. Вам не придется покупать новую зарядку, она работает прекрасно. А вот новые аккумуляторы — вполне возможно.
То, что eneloop 1950 заряжается до 2050 и 1980 — это нормально, в пределах допустимого. А вот аккумуляторы на 2700, которые не хотят принимать больше 1900, похоже, просто умерли. Попробуйте сделать им тренировку. Для начала прогоните в режиме Refresh & Analyze, посмотрите на результат. После этого разок на режиме Break-In. Если аккумуляторы не совсем дохлые, то это их восстановит. Но, судя по ёмкости, на эти аккумуляторы рассчитывать не стоит. В основной статье есть ссылки на более приемлемые аккумуляторы, как настоящий японский Eneloop, так и недорогие китайские аналоги.
Temp Protect, -dV, Voltage Protect, Trickle Current, Discharge Cut-Off лучше не менять, они не влияют на заряд, это скорее «предохранители». На всякий случай правильные значения:
- Temp Protect 55 градусов
- -dV 5mV
- Voltage Protect не выше 1,6V
- Trickle Current не больше 30mA
- Discharge Cut-Off 0.9V
Заряжать аккумуляторы рекомендуется током 0,1С (проще говоря, 10% от ёмкости), т.е. для аккумулятора 2500 мАч ток зарядки должен быть 250мА. Аккумуляторы Eneloop при необходимости можно заряжать током до 1С, т.е., равным ёмкости. Но лучше не злоупотреблять, при зарядке большими токами аккумуляторы перегреваются, что ведет к образованию пузырьков в электролите и снижению срока службы. Я заряжаю все свои аккумуляторы АА током 750мА, а все аккумуляторы ААА током 500 мА. Обычные аккумуляторы не прошли отбраковку и я их выбросил, LSD живы и прекрасно работают уже 6 лет.
Ошибка Err02 может говорить о повышенном внутреннем сопротивлении аккумуляторов. В принципе, использовать их можно, но такие батареи просто не в состоянии отдать большой ток. Повышенное сопротивление тоже лечится режимом refresh и break-in, если аккумуляторы еще живы.
Что такое тренировка и восстановление аккумуляторов?
Тренировка и восстановление аккумуляторов, это одно и тоже? Для чего они?
Нужно ли тренировать литиевые аккумуляторы?
Нужно уяснить, что мы подразумеваем под тренировкой Li-Ion. Если то же, что в случае с NiMH, циклический заряд-разряд для восстановления ёмкости, то для литиевых элементов эта процедура не имеет смысла. В литиевых аккумуляторах совершенно иной химический процесс. Деградация литиевых элементов происходит из-за нарушения структуры катода и разрушения анода. К сожалению, оба этих процесса необратимы.
Однако, иногда "тренировкой" называют балансировку элементов в литиевой батарее. Эта процедура крайне важна, она производится специальными устройствами, наиболее популярным из которых является SkyRC Imax B6. Если батарея состоит из последовательно соединенных литиевых элементов, то при работе раньше разрядятся те, у которых больше внутреннее сопротивление, даже если разница незначительна. Давайте представим механику процесса на примере батареи 2S.
Она состоит из двух литиевых элементов, максимальное напряжение каждого 4,20 вольта. Соответственно, напряжение полностью заряженной батареи 2S - 8,4 В. При работе первый элемент разрядился чуть быстрее, поскольку двух абсолютно идентичных аккумуляторов не бывает. Контроллер отключил питание и мы получили батарею из двух элементов, в первом остаточный заряд 2,7 вольта, а во втором 2,5. Для того, чтобы снова получить готовую к работе заряженную батарею, нам нужно, чтобы каждый элемент зарядился до 4,2 В. Подключаем батарею к зарядному устройству. Она заряжается в нормальном режиме, пока каждый элемент не поднимает своё напряжение на 1,5 вольта. При этом более хороший элемент достигает 4,2 В, но зарядка не прекращается, поскольку полный заряд 8,4 В еще не достигнут, второй элемент набрал только 4,0 В. Зарядное устройство продолжает заряжать батарею, при этом первый элемент, который достиг предела, перегревается и кипит всё то время, пока второй набирает ёмкость. Наконец, батарея заряжается до 8,4 В и ЗУ отключает ток. Теперь у нас первый аккумулятор становится слабым звеном, поскольку кипение отобрало у него немалую часть ёмкости. В таком режиме батарея долго не протянет, десять-двадцать циклов и в утиль.
Поэтому на батареях, состоящих из нескольких элементов, существует балансировочный разъем. В случае с двумя элементами разъем имеет три контакта, это плюс, минус, и еще один контакт, подключаемый между элементами батареи. Зарядное устройство следит за напряжением каждого элемента батареи, и, если один из них зарядился, выключает его из цепи, продолжая заряжать оставшиеся. По этому же принципу работают платы BMS, которые встроены в некоторые батареи, в этом случае на разъем подается нужное напряжение, а BMS сам следит, сколько какой банке следует скормить.
Почему нельзя полностью разряжать литий-ионную батарею и чем опасен перезаряд?
При разряде Li-ion происходит частичное извлечение ионов лития из углеродного материала (на отрицательном электроде) и их осаждение оксид на положительном электроде, при заряде - наоборот. Когда реакция происходит в рамках паспортных напряжений (обычно для литиевых элементов это 2,7-4,2 вольта), электроды сохраняют свою кристаллическую структуру и возможность обратной реакции.
При превышении напряжения заряда на поверхности углеродной матрицы отрицательного электрода происходит осаждение металлического лития, обладающего высокой химической активностью, а на положительном электроде начинается активное выделение кислорода, поддерживающего горение. Реакция происходит с активным выделением тепла, как следствие — термический разгон, повышение давления и разгерметизация аккумулятора (или даже взрыв).
При глубоком разряде происходит извлечение ионов лития из анода и катодное восстановления лития в виде дендритов, что вначале исключает из электрохимической реакции некоторое количество активной массы. По мере роста дендриты способны проколоть разделяющий катод и анод диэлектрик и вызвать короткое замыкание, которое может привести к термическому разгону при последующей зарядке.
Нужно ли балансировать батарею из параллельно подключенных литиевых аккумуляторов?
Нет, батарею из параллельно подключенных литиевых аккумуляторов не нужно балансировать. Это бессмысленно. Напряжение при зарядке в любом случае не превысит максимально допустимое, более мощные элементы будут поддерживать менее мощные, система придёт в равновесие и всё будет отлично. Конечно, я подразумеваю, что используются элементы с одинаковой химией и адекватный алгоритм заряда. Категорически запрещено использовать элементы на 4,2 в одной батарее с элементами на 4,35 вольта. И всегда нужно помнить, что литиевые элементы опасны: при неправильной эксплуатации они могут загореться и даже взорваться.
Какие размеры у NiMH АА и ААА аккумуляторов?
Аккумуляторы АА (пальчиковые) по стандарту должны иметь размер 14,5х50,5 мм, соответственно, гнезда для аккумуляторов имеют такой размер или на несколько десятых миллиметра больше. Обычно производители выпускают аккумуляторы точно соответствующие стандарту или на пару десятых меньше. Однако, мне встречались аккумуляторы большего размера (зеленый Soshine 2700). Для того, чтобы они поместились в Фёрби, пришлось срезать этикетку.
Аккумуляторы ААА (мизинчиковые) по стандарту должны иметь размер 10,5х44,5 мм.
Китайские аккумуляторы NiMH - стоит ли покупать?
Станислав, спасибо за простую и полезную статью. Расскажите про китайские аккумуляторы. Какие они бывают и стоит ли их покупать? Или качество китайских аккумуляторов не стоит денег, которые за них просят?
Сергей, Уфа
Спасибо, Сергей. О китайских аккумуляторах можно рассказывать долго, их сотни видов и десятки производителей. В двух словах: как и прочие товары, аккумуляторы из Китая бывают как исключительно качественные, так и совершеннейший хлам. Начнем с никелевых аккумуляторов, здесь некоторые китайские производители практически не уступают "фирменным".
- Производитель PKcell делает отличные аккумуляторы стандарта LSD, при цене около 1 доллара за один аккумулятор АА, на сегодняшний день это лучший выбор по соотношению цена-качество. Я покупал на пробу 4 аккумулятора, второй год работают не хуже, чем Eneloop. Почитайте статью про тестирование PKCell.
- Xiaomi со своими ZMI ZI7 и ZMI ZI5. Цена около 2 долларов за аккумулятор, но они того стоят.
- Palo. Ёмкость порядка 60% от заявленной, но в целом последние партии держатся на неплохом уровне.
Это те аккумуляторы, которые я лично использую и могу рекомендовать. Что касается аккумуляторов, которые я не рекомендую категорически, назову лишь несколько:
- BTY (не путать с BPI). Аккумуляторы BTY это пример самой чудовищной китайской подделки. 300 мАч при 3000 заявленных, даже при цене в полтора доллара за 4 штуки не выдерживают никакой критики.
- GP 3000 и вообще любые аккумуляторы АА, на которых написана цифра больше 2750 или ААА выше 1000 мАч. Это однозначно жулики. Сюда относятся UltraFire 350AAHC, LITELONG AA 3200mAh, Kingwei 3000, GooP 3000 и им подобные: большинство из них делается в одном подвале и продаются с разными этикетками (это подтверждают и предложения оптовиков на Алибабе: часто аккумуляторы этих марок продаются одним лотом).
- Аккумуляторы YCDC. Я их заказал для теста и оказалось, что реальная емкость аккумуляторов АА этой марки всего 850 мАч.
Китайские литиевые аккумуляторы - стоит ли покупать?
Я встречал честные китайские литиевые аккумуляторы, это Liitokala NCR18650B, но нужно знать, что Liitokala, Varicore и Kedanone - это перепаковщики, под их этикетками скрываются дешевые банки производителей первого эшелона (LG, Panasonic, Samsung), а чаще второго (ASO/SZN, MNKE, SZNS, FST и так далее) причем заявленные характеристики всегда завышены (хоть и не критично). А вот аккумуляторы чисто китайского производства, наподобие GTL, Evrefire, Trustfire, Ultrafire, BRC и им подобные, это взрывоопасные предметы, которые нельзя использовать в принципе. Те, что приходили в комплекте с фонарями и повербанками, имели ёмкость от 400 до 800 мАч, хотя написано на них было и 3600 и даже 9000 мАч. Читайте тесты аккумуляторов, думайте сами.
Здравствуйте, Дмитрий.
Катод литиевого элемента (источник ионов лития в батарее) сделан из оксида лития с определенной кристаллической структурой.
Когда аккумулятор заряжается, ионы перемещаются к аноду, когда разряжается - возвращаются на обратно в катод. Если разряжать при нормальной температуре, кристаллическая структура восстанавливается. При низких температурах ионы лития образуют иную кристаллическую структуру с другими электрохимическими свойствами. Второй момент: глубокий разряд. Из-за низкой активности ионов лития при низких температурах напряжение литиевых элементов, даже полностью заряженных, резко падает. Я это наблюдал, когда запитывал свои электрические стельки от повербанка: при температуре -6 градусов полностью заряженный повербанк показывал 80% заряда, а когда я клал его во внутренний карман, снова показывал 100%. Когда напряжение снижается ниже критического порога (обычно 2,5 вольта), графит, из которого сделан анод, начинает растворяться в электролите. В принципе, абсолютно те же процессы деградации протекают в литиевых элементах и в обычных условиях. Но в обычных условиях они протекают на несколько порядков медленнее.
Кроме того, есть результаты серьезных исследований, в частности, «Performance and Safety Testing of Panasonic 2.9 Ah Li-ion NCR18650 Cells», проведенных NASA и «Performance Characterization of High Energy Commercial Lithium-ion Cells», проведенных Glenn Research Center, Cleveland, Ohio, для того же NASA. В них отмечается сильнейшая деградация литиевых элементов при отрицательных температурах: NCR18650 при температуре -10 градусов и разряде током 0,2C после 20 циклов имеет остаточную ёмкость 500 мА, и эта ёмкость не восстанавливается при возвращении нормальных условий эксплуатации. У меня нет оснований ставить под сомнение результаты этих исследований, тем более, что они подтверждаются личным опытом.
Аккумуляторы с защитой при -40 могут просто отключаться из-за срабатывания защиты (или не включаться вообще). Рекомендую читать даташит на каждый конкретный аккумулятор. Я сейчас глянул даташиты на Панасоник NCR18650PF и на Самсунг ICR18650-26F — оба обещают 80% емкости при 0 градусов, 60% емкости при -20, а использование при температурах ниже -20 запрещено вообще. А вот Samsung INR18650-25R, если заряжен при комнатной температуре, при -20 отдает до 96% емкости (впрочем, работоспособность при температуре ниже -20 все равно не гарантируется).
Короче говоря, отрицательная температура для аккумуляторов — всегда стресс и нештатный режим работы. Какие лучше его выдержат, я сказать не могу.