Как заряжать Литиевые аккумуляторы
Среди всех типов АБ литиевые аккумуляторы пользуются особой популярностью, что обусловлено их эксплуатационными преимуществами и особенностями. Такой элемент питания представляет собой гальваническую пару, где роль катода играют соли лития. Независимо от внутреннего строения (литий-ионный, литий-полимерный сухой или гибридный), для зарядки АБ можно использовать универсальные ЗУ. Внешне аккумуляторный элемент представляет собой цилиндр или плотно закрывающуюся мягкую упаковку.
Правила зарядки литиевых АБ
- Заряд постоянным током, ограниченным зарядным устройством.
- Заряд насыщения постоянным напряжением после достижения уровня 4,2 В на элемент LCO.
Величина заряда, который удерживается элементом или всей системой относительно количества поступающего электричества, сохраняется на высоком уровне, а эффективность процесса достигает 95–99 %.
Правило 3: защита от перегрева при зарядке
Особенности двухступенчатой схемы
Ключевой особенностью схемы СС/СV является обеспечение постоянной силы тока и постоянного напряжения. Как правильно заряжать литиевый аккумулятор по такому принципу?
На первом этапе производится восполнение 70–80 % емкости с используемым током 0,2–0,5 С. Для быстрой зарядки допускается применение тока 0,5–1,0 С, где под величиной С подразумевается емкость литиевых элементов в цифровом обозначении.
На втором этапе уже сохраняются стабильные параметры напряжения на клеммах, а ток зарядки по мере подъема емкости постепенно уменьшается. Если его значение доходит до 0,05–0,01 С, цикл приостанавливается и ЗУ отключится с целью предотвращения перезарядки батареи. Сколько заряжать литиевый аккумулятор, зависит от его емкости и других рабочих параметров.
Каким током заряжать литий-ионные аккумуляторы?
Каждый из нас так или иначе в профессиональной или бытовой деятельности эксплуатирует литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторные батареи. Некоторое время назад это касалось только портативной техники, будь то условные фонарики, телефоны, смартфоны, ноутбуки и электроинструменты. Сейчас же технология Li-Ion активно используется и в электротранспорте: электросамокаты, электровелосипеды и даже электромобили работают на основе стандартных цилиндрических литий-ионных аккумуляторных батарей 18650 или других типоразмеров, собранных в массивные аккумуляторы.
В большинстве своем техника, использующая Li-Ion аккумуляторы, поставляется с комплектным зарядным устройством, которое выдает оптимальные характеристики для зарядки батареи конкретного устройства. В остальных случаях, особенно когда имеем дело с созданными вручную сборками, требуется самостоятельно подумать о заряде аккумулятора.
Чаще всего пользователи интересуются, каким током заряжать литий-ионные аккумуляторы, однако это не единственный нюанс, который надо учитывать при заряде. Эти нюансы мы и постараемся рассмотреть.
Правила эксплуатации Li-Ion аккумуляторов
Ток заряда аккумулятора — это, на самом деле, последнее, о чем следует позаботиться. Пользователи “убивают” свои аккумуляторы по множеству других причин, помимо неправильного тока заряда. Рассмотрим основные принципы, которые нужно соблюдать, чтобы литиевая аккумуляторная батарея прослужила дольше.
- Не допускайте сильный разряд аккумулятора. Литиевые аккумуляторы эксплуатируются в диапазоне напряжений от 3,2 до 4,2В. Напряжением полного разряда считается 2,5В. Допускать такого значения нельзя даже близко: сильный разряд будет иметь последствия для емкости, но если допустить разряд ниже 2,5В вследствие, скажем, бесхозного хранения — аккумулятор с высокой долей вероятности безвозвратно выйдет из строя. Поэтому после эксплуатации устройства всегда ставьте аккумуляторы на зарядку, а в случае длительного хранения контролируйте напряжение.
- Соблюдайте температурный режим. Срок службы любого аккумулятора, даже свинцово-кислотного, в значительной мере зависит от температуры хранения и эксплуатации. При использовании аккумулятора не допускайте его перегрева. Оптимальная температура — 25 градусов выше нуля. Если же мы говорим о хранении, то, как и в случае со свинцово-кислотными АКБ, лучше всего подобрать прохладное место. Но будьте внимательны: заряжать холодный аккумулятор нельзя. Если он побывал на морозе, ему следует согреться до комнатной температуры естественным образом, после чего можно начинать заряд. Иначе Вы рискуете повредить аккумулятор резким перепадом температур.
- Для сборок обязателен контроллер BMS. Немного “мозгов” аккумулятору на основе множества элементов не повредит. Контроллер не только ограничит ток заряда/разряда, но и осуществит балансировку ячеек. Для свинцовых АКБ, используемых в сборках, рекомендуется применять специальные балансировочные устройства. Для литиевых АКБ эту задачу выполняет контроллер, безопасно заряжая на 100% все ячейки вне зависимости от разности их изначального заряда и износа.
В общем-то, описанные выше правила актуальны практически для любых типов аккумуляторов, разница заключается в конкретных цифрах (напряжение, температура). Теперь перейдем непосредственно к процессу заряда.
Правильный заряд Li-Ion аккумуляторов
При покупке нового аккумулятора нередко возникает вопрос, как заряжать литий-ионный аккумулятор в первый раз. В этом плане мнения расходятся из-за огромного количества заблуждений касательно правил эксплуатации Li-Ion, многие из которых (заблуждения) пришли от других технологий. В идеале можно просто следовать рекомендациям производителя. Чаще всего они выглядят так: первые пару циклов нужно полностью разрядить (ни в коем случае не до 2,5В, скорее до 3,2-3,5В) и зарядить АКБ на 100%. Фактически никаких правил придерживаться не нужно: можно просто начать использовать аккумулятор и естественным образом его заряжать, когда в процессе эксплуатации он разрядится.
Ограничений, сколько заряжать литий-ионную батарею, нет. Главное — это параметры заряда, а не его длительность. В процессе напряжение аккумулятора не должно подняться выше 4,2В — это будет считаться перезарядом, который значительно снижает ресурс аккумулятора и может его попросту испортить.
Ток заряда может быть довольно большим по отношению к емкости. Если свинцовую АКБ нужно заряжать током на уровне 0,1С, то Li-Ion допускает заряд током 1С. То есть элемент на 2,5Ач может заряжаться током 2,5А. В процессе заряда аккумулятор будет нагреваться. В случае изначально высокой температуры внешней среды, ток заряда лучше уменьшить, чтобы снизить нагрев. Для достижения требуемого тока допускается даже напряжение заряда до 5В. Главное — чтобы при достижении элементом 4,2В снизить выходное напряжение зарядника и осуществить финальный балансировочный заряд малыми токами. В принципе, комплектные зарядные устройства смартфонов и работают на 5В.
Что же использовать для зарядки литий-ионного аккумулятора? Конечно же, простой и даже кустарный блок питания, выдающий корректное напряжение на выходе, зарядит Ваш аккумулятор. Однако риск повредить АКБ или значительно снизить срок ее службы нарушением правил заряда куда выше, чем при эксплуатации специальных качественных зарядных устройств. И хотя наличие контроллера BMS делает заряд даже кустарным прибором более безопасным, стоит задуматься о приобретении настоящего зарядного устройства. Ярким примером такого ЗУ является LiitoKala Lii-PD4, которое подойдет для быстрого и безопасного заряда любых цилиндрических ячеек различных типов (NiCD, NiMH, Li-ion, LiFePO4). Поначалу покупка специального зарядного устройства может показаться излишней тратой денег, однако впоследствии оно себя окупит за счет более длительного срока службы каждого элемента и удобства эксплуатации.
Как заряжать литий-ионные батареи
Сегодня литий-ионные батареи являются одними из самых распространенных аккумуляторных батарей. Они широко используются для производства смартфонов, электротранспорта и солнечных энергосистем. Компания EcoFlow использует относительно новый тип литий-ионных батарей — литий-железо-фосфатные батареи (LFP/LiFePO4) — во многих своих продуктах. Например, это касается “начинки” портативных зарядных станций, умных устройств (кондиционера, холодильника и газонокосилки) и комплектов энергонезависимости (Power Kits). Как традиционные литий-ионные батареи, так и литий-железо-фосфатная разновидность аккумуляторов могут заряжаться несколькими способами. Каждый из этих способов хорош по-своему и отличается определенными преимуществами. В этой статье мы расскажем о самых популярных способах подзарядки литий-ионных батарей и о том, как заряжать их безопасно и эффективно.
5 самых популярных способов подзарядки
- От бытовой сети переменного тока (об этом способе мы уже написали выше);
- От сети постоянного тока (обычно это от прикуривателя автомобиля);
- Через порт USB-C;
- От солнечных панелей;
- На зарядных станциях для электромобилей.
Каждый из этих перечисленных способов предполагает, что литий-ионная батарея подвергнется одинаковым процессам: ионы лития высвобождаются катодом (положительно заряженным электродом) и перемещаются к аноду (отрицательно заряженному электроду).
От выбранного вами способа подзарядки будет зависеть, как долго будет заряжаться батарея, а также ее срок службы. Остановимся подробнее на каждом из доступных методов зарядки.
Зарядка от сети переменного тока
Самый распространенный и популярный способ подзарядки литий-ионных аккумуляторов — используя стандартную бытовую розетку, т.е. от сети переменного тока. Каких-то дополнительных манипуляций в этом случае не требуется: просто вставьте вилку вашего устройства в розетку, воспользовавшись нужным кабелем или шнуром из комплекта.
Имейте в виду, что, путешествуя в другие страны, вы можете столкнуться с тем, что розетки там отличаются, а также может разниться и напряжение бытовой сети переменного тока. Большинство портативных приборов типа смартфонов и ноутбуков могут выдерживать напряжение бытовых сетей в любой стране мира, однако некоторые приборы могут быть чувствительны к таким отличиям. Так что перед началом зарядки аккумулятора от сети советуем вам обратиться к инструкции прибора и уточнить, какое напряжение может выдержать устройство.
Зарядка от сети постоянного тока (автомобильная зарядка)
Сеть постоянного тока, который можно найти в вашем автомобиле, — это еще один довольно распространенный способ зарядки литий-ионных батарей. Примечательно и то, что это вполне себе рабочий метод подзарядки для очень многих гаджетов. Вам только нужно взять подходящий кабель, который соединит ваше устройство с разъемом автомобильного прикуривателя с напряжением сети 12 вольт.
Важно также отметить, что зарядка литий-ионных батарей от автомобиля, когда он не движется, может достаточно быстро разрядить его аккумулятор. Имейте это в виду, ставя гаджеты на подзарядку. Кроме того, убедитесь, что напряжение адаптера совместимо по характеристикам с зарядными показателями постоянного тока вашего заряжаемого устройства или батареи, что позволит избежать повреждения последней.
Через порт USB-C
В последнее время довольно часто предлагается заряжать устройства с литий-ионной батареей внутри через порт USB-C. Он уже стал универсальным стандартом, заменив собой устаревшие разъемы micro-USB и USB-A, и имеется практически на всех небольших электронных гаджетах. Разъем USB-C предлагает более мощную зарядку, чем ранее устанавливаемый на устройствах порт USB-A.
Чтобы воспользоваться этим способом подзарядки, просто подсоедините ваше устройство к USB-энергоисточнику типа ноутбука или ПК, а также вы можете через переходник подключиться и к обычной розетке.
Зарядка от солнечных панелей
Год от года солнечные панели становятся все более популярным способом зарядки для литий-ионных аккумуляторов, позволяя нам пользоваться экологически чистой и возобновляемой энергией солнца. Вы можете подключить свою литий-ионную батарею к солнечной панели или целой системе панелей, следуя инструкциям производителя.
В целом, солнечные панели достаточно просты в установке и использовании, но их эффективность варьируется в зависимости от целого ряда факторов.
Обращайте внимание и на интенсивность и направление падения солнечных лучей, ведь это самое первое условие эффективности и производительности панелей, но этот показатель изменчив. Самый лучший способ увеличения скорости зарядки батареи — это использовать солнечные панели под прямым солнечным светом.
Все портативные зарядные станции EcoFlow и большинство других устройств бренда предлагают описанные выше четыре способа зарядки. Большинство современных моделей станций и умных устройств EcoFlow используют литий-железо-фосфатные аккумуляторы, а другие — стандартные литий-ионные батареи.
Зарядные станции для электромобилей
В современных электромобилях тоже установлены литий-ионные аккумуляторные батареи, а некоторые модели последнего поколения используют литий-железо-фосфатную разновидность батарей.
Теоретически зарядка бытовых устройств с литий-ионными батареями на специализированных станциях для электромобилей возможна, однако помните о том, что электромобиль потребляет и аккумулирует в себе очень большой объем электричества, поэтому станции для подзарядки таких машин очень мощные. Достаточно небольшое число бытовых приборов и электронных гаджетов можно безопасно заряжать на таких станциях.
Что касается продуктов EcoFlow, то только мощная портативная станция DELTA Pro и комплекты энергонезависимости EcoFlow Power Kits подходят для зарядки на станциях для электромобилей.
Разнообразие способов зарядки литий-ионных батарей и устройств на их основе — это явное преимущество этого типа аккумуляторов, ведь теперь вы можете не переживать о том, что будете отрезаны от привычной бытовой электросети, и заряжать свои гаджеты даже в дороге.
Как правильно заряжать литиевый тяговый аккумулятор?
После покупки тягового аккумулятора важно обеспечить его правильную эксплуатацию и ответственно подойти к вопросу зарядки. Это необходимо для продления срока службы накопителя и полноценного использования его возможностей. Тяговые аккумуляторы необходимо всегда содержать в чистом и сухом состоянии, не допуская сторонних утечек тока.
При эксплуатации – крайне нежелательно разряжать его ниже 10%. Не рекомендуется глубокий разряд как новым, так и БУ аккумуляторам. При соблюдении правил эксплуатации и зарядки литиевые тяговые батареи рассчитаны примерно на 2000 полных циклов заряд/разряд. Если же не допускать глубоких разрядов, АКБ может выдать и до 3000 циклов.
Заряжать литиевый тяговый аккумулятор следует при температуре от + 0 °С. При более низких температурах невозможно достичь номинальной емкости накопителя из-за его малой восприимчивости к заряду. В результате, происходит или недостаточный заряд, или с повышением температуры – перезаряд, а оба этих состояния вредны для батареи. Перегрев также опасен – если АКБ нагреется до +50°С, процесс зарядки придется остановить из-за его повышенной опасности.
Как зарядить литиевый тяговый аккумулятор?
Рассмотрим алгоритм действий, как правильно заряжать литиевую тяговую батарею, чтобы избежать ошибок и не снизить ее емкость:
Заряжать АКБ можно, не снимая ее с транспортного средства. Зарядный порт или коннектор должен быть сухим и чистым.
Если зарядка выполняется высокомощным зарядным устройством (2С ), то необходимо подобрать соответствующую розетку, способную обеспечить устройство током необходимой силы.
Через каждые 5-7 раз зарядки высокомощным зарядным устройством необходимо выполнять заряд литиевого тягового аккумулятора слаботоковым ЗУ (0 ,2С) для дополнительной балансировку элементов АКБ между собой.
Для зарядки следует использовать только зарядные устройства предназначенные для литиевых аккумуляторов с алгоритмом заряда CC/CV.
Литиевые аккумуляторы не имеют эффекта памяти и их нет необходимости разряжать в ноль, соответственно подзаряжать их можно в любое удобное время.
Зарядка заканчивается при достижении одной из ячеек напряжения 3,6 Вольта.
Информация о том, как правильно заряжать аккумулятор Li-ion, содержится в нашей предыдущей статье.
- 31 октября 2016 г.
- 8734 просмотра
- ячеек, Li-ion аккумуляторы, 2000, 3, аккумуляторы, литиевые, литиевых, Li-ion, устройство, ёмкость, литиевые аккумуляторы, ЗУ, литиевый, коннектор, АКБ, CC/CV, Аккумулятор