Overafladningsbeskyttelse. Beskyttelse af litiumbatterier mod overopladning og overladning på TP4056

Beskyttelse af lithium-ion batterier (Li-ion). Jeg tror, ​​at mange af jer ved, at der for eksempel inde i batteriet fra en mobiltelefon også er et beskyttelseskredsløb (beskyttelsescontroller), der sørger for, at batteriet (celle, bank osv.) Ikke overoplades over 4,2 V, eller afladet mindre end 2 ... 3 V. Beskyttelseskredsløbet sparer også for kortslutninger og afbryder selve dåsen fra forbrugeren i øjeblikket af en kortslutning. Når batteriet er slut, kan du fjerne beskyttelseskortet fra det og kassere selve batteriet. Beskyttelseskortet kan være nyttigt til reparation af et andet batteri, til beskyttelse af krukken (som ikke har beskyttelseskredsløb), eller du kan blot slutte kortet til strømforsyningen og eksperimentere med det.

Jeg havde en masse slidte batteribeskyttelsesbrætter. Men en søgning på Internettet efter markeringerne af mikrokredsløbene gav ikke noget, som om mikrokredsløbene var klassificeret. På internettet var der kun dokumentation for samlinger af felteffekttransistorer, som er inkluderet i beskyttelsestavlerne. Lad os tage et kig på konstruktionen af ​​et typisk lithium-ion batteribeskyttelseskredsløb. Nedenfor er et beskyttelseskontrolkort monteret på et controller -mikrokredsløb med betegnelsen VC87 og en transistorsamling 8814 ():

På billedet ser vi: 1 - beskyttelseskontrolleren (hjertet af hele kredsløbet), 2 - en samling af to felteffekttransistorer (jeg skriver om dem herunder), 3 - en modstand, der indstiller beskyttelsesoperationsstrømmen ( for eksempel med en kortslutning), 4 - en strømforsyningskondensator, 5 - modstand (til strømforsyning af controllerens mikrokredsløb), 6 - termistor (installeret på nogle kort, for at styre batteriets temperatur).

Her er en anden version af controlleren (der er ingen termistor på dette kort), den er samlet på et mikrokredsløb med betegnelsen G2JH og på en transistorsamling 8205A ():

To felteffekttransistorer er nødvendige for separat at kunne styre beskyttelsen ved opladning (opladning) og beskyttelse ved afladning (afladning) af batteriet. Der var næsten altid datablade til transistorer, men ikke til controller -mikrokredsløb !! Og forleden stødte jeg pludselig på et interessant datablad til en slags lithium-ion batteri beskyttelse controller ().

Og så dukkede der ud af ingenting et mirakel op - ved at sammenligne kredsløbet fra databladet med mine beskyttelseskort, indså jeg: Kredsløbene er de samme, de er et og samme, klonede mikrokredsløb! Efter at have læst databladet kan du bruge sådanne controllere i dine hjemmelavede produkter, og ved at ændre modstandsværdien kan du øge den tilladte strøm, som controlleren kan give, før beskyttelsen udløses.

Spændingskontrol på hver af cellerne:
Når spændingen på en af ​​cellerne overstiger tærskelværdierne, slukkes hele batteriet automatisk.
Nuværende kontrol:
Når belastningsstrømmen overstiger tærskelværdierne, afbrydes hele batteriet automatisk.

Beskrivelse af konklusioner:
"B-"- Generelt minus på batteriet
"B1"- + 3,7V
"B2"- + 7,4V
"B3"- + 11,1V
"B +"- generelt plus af batteriet
"P-"- minus belastning (oplader)
"P +"- plus belastning (oplader)
"T"- NTC 10K termistorudgang

Controller: S-8254A
Datablad til S-8254A.

specifikationer

Model: 4S-EBD01-4.
Antal tilsluttede Li-Ion-batterier: 4 stk.
Driftsspændinger: 11,2V ... 16,8V.
Cellecharge Voltage (VCU): 4.275 ± 0.025V.
Overafladningsspænding (VDD): 2,3 ± 0,1V.
Nominel arbejdsstrøm: 3A - 4A.
Tærskelstrøm (IEC): 4A - 6A.
Overopladningsbeskyttelse.
Overafladningsbeskyttelse.
Kortslutningsbeskyttelse.
Dimensioner, mm: 15 x 46,1 x 2,62.
Vægt: 2 gr.

Garanti

Hver vare, vi sælger, er dækket af en garanti. Vi møder altid klienten halvvejs og forsøger at løse alle omstridte situationer. For flere detaljer kan du gøre dig bekendt med bytte- og returbetingelserne i vores butik via linket.

Efterhånden som fremskridtet fortsætter, erstattes de traditionelt anvendte NiCd (nikkel-cadmium) og NiMh (nikkel-metalhydrid) batterier i stigende grad med litiumbatterier.
Med en tilsvarende vægt på en celle har lithium en stor kapacitet, desuden er deres cellespænding tre gange højere - 3,6 V pr. Celle i stedet for 1,2 V.
Omkostningerne ved lithiumbatterier er begyndt at nærme sig omkostningerne ved konventionelle alkaliske batterier, vægten og størrelsen er meget mindre, og desuden kan og bør de oplades. Producenten siger, at de kan modstå 300-600 cyklusser.
Der er forskellige størrelser, og det er ikke svært at finde den rigtige.
Selvudladning er så lav, at de ligger i årevis og forbliver ladet, dvs. enheden forbliver i drift, når det er nødvendigt.

"C" står for Kapacitet

Betegnelsen for formen "xC" findes ofte. Dette er blot en bekvem betegnelse for opladnings- eller afladningsstrømmen for et batteri med en brøkdel af dets kapacitet. Dannet af det engelske ord "Capacity" (kapacitet, kapacitet).
Når de taler om opladning med en strøm på 2C eller 0,1C, betyder det normalt, at strømmen skal være henholdsvis (2 × batterikapacitet) / t eller (0,1 × batterikapacitet) / t.
For eksempel skal et batteri med en kapacitet på 720 mAh, for hvilket ladestrømmen er 0,5C, oplades med en strøm på 0,5 × 720mAh / t = 360 mA, dette gælder også for afladningen.

Og du kan lave den mest enkle eller ikke meget enkle oplader, afhængigt af din erfaring og evner.

Diagram over en simpel oplader på LM317

Ris. 5.

Kredsløbet med applikationen giver en ret nøjagtig spændingsstabilisering, som indstilles af potentiometeret R2.
Strømstabilisering er ikke så kritisk som spændingsstabilisering, så det er tilstrækkeligt at stabilisere strømmen med en shuntmodstand Rx og en NPN -transistor (VT1).

Den nødvendige ladestrøm til et specifikt lithium-ion (Li-Ion) og lithium-polymer (Li-Pol) batteri vælges ved at ændre modstanden Rx.
Rx -modstanden svarer omtrent til følgende forhold: 0,95 / Imax.
Værdien af ​​modstanden Rx angivet i diagrammet svarer til en strøm på 200 mA, dette er en omtrentlig værdi, det afhænger også af transistoren.

Det er nødvendigt at tilvejebringe en radiator afhængigt af ladestrømmen og indgangsspændingen.
Indgangsspændingen skal være mindst 3 volt højere end batterispændingen for normal drift af stabilisatoren, som for en celle er? 7-9 V.

Diagram over en simpel oplader på LTC4054

Ris. 6.

Du kan fjerne LTC4054 -opladeregulatoren fra en gammel mobiltelefon, f.eks. Samsung (C100, C110, X100, E700, E800, E820, P100, P510).

Ris. 7. Denne lille 5-fods chip er mærket "LTH7" eller "LTADY"

Jeg vil ikke gå ind på de mindste detaljer om arbejdet med mikrokredsløbet, alt er i databladet. Jeg vil kun beskrive de mest nødvendige funktioner.
Ladestrøm op til 800 mA.
Den optimale forsyningsspænding er fra 4,3 til 6 volt.
Opladningsindikation.
Output kortslutningsbeskyttelse.
Overophedningsbeskyttelse (fald i ladestrøm ved temperaturer over 120 °).
Oplader ikke batteriet, hvis spændingen på det er under 2,9 V.

Ladestrømmen indstilles af en modstand mellem mikrokredsløbets femte stift og jordes i henhold til formlen

I = 1000 / R,
hvor I er ladestrømmen i ampere, R er modstanden i modstanden i ohm.

Indikator for afladning af litiumbatteri

Her er et simpelt kredsløb, der tænder en LED, når batteriet er lavt, og dets restspænding er tæt på kritisk.

Ris. otte.

Eventuelle laveffekttransistorer. LEDens tændingsspænding vælges af en adskiller fra modstandene R2 og R3. Det er bedre at tilslutte kredsløbet efter beskyttelsesenheden, så LED'en slet ikke aflader batteriet.

Nuancen i holdbarhed

Producenten hævder normalt 300 cyklusser, men hvis du oplader lithium kun 0,1 volt mindre, op til 4,10 V, stiger antallet af cyklusser til 600 eller endnu mere.

Betjening og forholdsregler

Det er sikkert at sige, at litiumpolymerbatterier er de mest "sarte" batterier ud af de eksisterende, det vil sige, at de kræver obligatorisk overholdelse af flere enkle, men obligatoriske regler, på grund af manglende overholdelse af hvilke problemer der opstår.
1. Opladningen må ikke nå en spænding, der overstiger 4,20 volt pr. Celle.
2. En kortslutning af batteriet er ikke tilladt.
3. Udladning ved strøm, der overstiger belastningskapaciteten eller opvarmning af batteriet over 60 ° C, er ikke tilladt. 4. Skadelig afladning under spændingen på 3,00 volt pr. Celle.
5. Opvarmning af batterier over 60 ° C er skadeligt. 6. Depressurering af batteriet er skadeligt.
7. Farlig opbevaring i afladet tilstand.

Manglende overholdelse af de tre første punkter fører til brand, resten - til et fuldstændigt eller delvis tab af kapacitet.

Fra udøvelsen af ​​mange års brug kan jeg sige, at batteriernes kapacitet ændrer sig lidt, men den interne modstand stiger, og batteriet begynder at fungere mindre i tid ved høje forbrugsstrømme - det ser ud til, at kapaciteten er faldet.
Derfor indstiller jeg normalt en større kapacitet, som enhedens dimensioner tillader, og endda gamle banker, der er ti år gamle, fungerer ret godt.

For ikke meget høje strømme er gamle cellebatterier velegnede.

Du kan trække en masse fuldt fungerende 18650 batterier ud af et gammelt laptopbatteri.

Hvor bruger jeg litiumbatterier

For længe siden konverterede jeg en skruetrækker og en elektrisk skruetrækker til lithium. Jeg bruger ikke disse værktøjer regelmæssigt. Nu, selv efter et års ikke-brug, fungerer de uden genopladning!

Jeg lagde små batterier i børns legetøj, ure osv., Hvor der blev installeret 2-3 "knap" celler fra fabrikken. Hvor der er brug for præcis 3V, tilføjer jeg en diode i serie, og det viser sig bare.

Jeg satte LED -lommelygter i.

I stedet for den dyre og lavkapacitet "Crown 9V" installerede jeg 2 dåser i testeren og glemte alle problemer og unødvendige omkostninger.

Generelt lægger jeg det, hvor jeg kan, i stedet for batterier.

Hvor køber jeg lithium og værktøjsrelateret

Solgt. På det samme link finder du opladningsmoduler og anden nytteværdi for DIYere.

På bekostning af kapaciteten lyver kineserne normalt, og det er mindre end det skrevne.

Ærlig Sanyo 18650

Sendt:

Hjemmelavet beskyttelseskredsløb til litiumbatteriet plus små kommentarer.

Erfaring med brug af Li-Ion batterier

Alle kender fordelene ved lithiumbatterier - først og fremmest er de høje energitæthed, lav vægt og ingen "hukommelseseffekt". Det er også værd at bemærke, at potentialet for et litiumbatteri (3,6V) er tre gange større end et nikkel-cadmium- eller nikkel-metalhydridbatteri (1,2V).

Litiumbatterier har imidlertid en række funktioner, der ikke tillader dem at blive brugt sikkert uden særlige overvågningssystemer. Disse systemer kaldes ladnings- og afladningsregulatorer. I moderne industri er der færdige stærkt integrerede mikrokredsløb til at udføre disse funktioner. Men som det viste sig, er de ikke tilgængelige til massebrug. De sælges ikke individuelt i butikker med radiokomponenter. De skal bestilles hos virksomheder, der har specialiseret sig i levering af elektroniske komponenter til virksomheder og værksteder. Og minimumspartiet i dette tilfælde er fra 10 stykker (dette er i bedste fald).

Alt dette fik os til at udvikle vores controller på diskrete elementer, der fås i enhver provinsradiobutik.

Når et Li-batteri er afladet, skal dets spænding og strøm i kredsløbet overvåges.

Spændingen på et opladet lithiumbatteri er 4,2V, ikke 3,6V, som det er skrevet på. Det falder til 3,6V under en belastning tæt på batterikapaciteten. Spændingskontrol er at forhindre, at batteriet aflades under 3V. Denne tærskel varierer inden for 0,5V afhængigt af batteriets kemiske sammensætning og geometri. Batteriopladning under 3V ( normalt op til omkring 2,2V. Bemærk udg.), fører til irreversible kemiske processer inde i batteriet, hvilket gør det uegnet til videre brug.

For at styre strømmen i kredsløbet er det nødvendigt at tilvejebringe en lukningsmekanisme, der ligner den automatiske maskine, som er i det elektriske panel i hver lejlighed. De der. den skal beskytte mod kortslutning og afbryde når en bestemt strøm i kredsløbet overskrides. Generelt er den maksimale afladningsstrøm, som batteriet kan levere ( cirka, siden der er batterier, hvor afladestrømmen kan være op til 10 ... 15 C. Ed.) er lig med dens kapacitet. For eksempel kan et 2Ah batteri sikkert levere 2A strøm. Batteridrift ved strømme, der overstiger dens kapacitet, er mulig i kortsigtede tilstande eller i normal tilstand, hvis dette er angivet i dokumentationen fra batteriproducenten. Litiumbatteriet kan eksplodere, hvis det kortsluttes! Vær forsigtig!

Du kan læse mere om de kemiske processer, opladning og afladning af lithiumbatterier her Panasonic Lithium Ion Handbook (på engelsk).

Laptop -batteri

Det hele startede, da batteriet i min bærbare computer gik ud. Den bærbare computer var to år gammel, den virkede næsten ikke fra batteriet - den var forbundet til netværket hele tiden. Som jeg senere fik at vide, kan dette være årsagen til batteriets nedbrud. De der. det var ikke en langsom dør af batteriet med et fald i kapacitet, tværtimod arbejdede den bærbare computer på det i fem timer, bare en god dag, det tændte ikke fra batteriet og det er det. Batteriet blev ikke længere opdaget i Windows, og jeg konkluderede, at den indbyggede batterikontroller brændte ud. Efter at have adskilt batteriet, så vi 6 celler, kombineret i 2 til 3 celler med en serie-parallel forbindelse.

Ved at måle spændingen på tværs af hver celle sørgede vi for, at de var opladet. Dette bekræftede endnu engang versionen af ​​nedbrydningen af ​​controlleren. Ved ekstern undersøgelse af controlleren blev der ikke fundet synlige skader. Jeg afviste tanken om at reparere controlleren som vanskelig at implementere (på foraene skrev folk om genlodning og programmering af controllerens processor). Generelt gjorde denne controllers kompleksitet et stærkt indtryk. Hvem ved, hvad der egentlig brændte derude?

Så jeg bestilte et nyt batteri og besluttede at tackle dette senere. Men forgæves!

Jeg tog det op på to måneder. Jeg rev elementerne ud af sagen, koblede dem fra controlleren, målte spændingen på dem og blev meget overrasket - 4 elementer blev fuldstændigt afladet! Og på de to andre var spændingen omkring 1V. Tilsyneladende har den beskadigede controller fuldstændig udladet 2 celler gennem sig selv.

Ifølge instruktionerne skal batteriet afladet under 3V oplades med en strøm på 0,1 af kapaciteten. Disse 4 celler kunne ikke oplades. Ingen dans med en tamburin, frysning og optøning, tapping osv. hjalp ikke. Jeg var nødt til at smide dem ud. Dette er den dybe overdecharge, der dræber litiumbatterier. De resterende to celler blev ladet op.

Elementerne var mærket Sanyo UR18650FM 2.6AH. Det er umiddelbart klart, at cellens kapacitet er 2,6 Ah og er produceret af det japanske selskab Sanyo. En søgning på dette selskabs websted førte os til et dokument kaldet UR18650F. Kun der er ingen bogstav M i slutningen. Dokumentet viste sig at være meget interessant. Det havde de tekniske egenskaber ved et batteri med en kapacitet på 2,5Ah, dimensionerne faldt sammen med vores ( denne størrelse er 18650, dvs. 18 mm i diameter og 65 mm i længden er standard og fås hos mange producenter. Bemærk udg.).

Efter at have besluttet at bruge dette dokument som en vejledning til handling, begyndte vi at designe vores decharge controller.

Fra grafen "Udladningshastighedsegenskaber" blev det klart, at cellen tillader en afladning på op til 2,7V og en strømstyrke på 2C, dvs. svarer til det dobbelte af kapaciteten. Derfor kan vores celle med en kapacitet på 2,6Ah producere 5,2A.

Udladningsregulator

Efter grundig analyse af dette dokument og anden referencelitteratur skabte Vladimir Nikolaevich Skvortsov (ikke at forveksle med Starling) en controller til at arbejde med en eller to lithiumceller. Controlleren beskytter elementerne mod kortslutning og overdiskcharge.

Controller kredsløbet vist i figuren giver afbrydelse af belastning, når spændingen på batterierne falder til 6V (3V på hvert element). En kortslutning anses for at være en strømstyrke over 4A.

For at bruge en controller med et element (3V nedlukning) skal du vælge (øge) modstanden R1 - den er ansvarlig for responsgrænsen, når spændingen falder. Du skal også tage hensyn til transistorens VT1's individuelle egenskaber (tolerance% afvigelse).

For at styre strømstyrken vælges modstanden R7. Jo lavere rating, jo mere strøm passerer controlleren.

Som transistor VT3 kan du bruge en hvilken som helst kraftfuld felteffekttransistor med en strømmargin på 3 gange batterikapaciteten, for eksempel 15N03. ( Et af kravene til denne transistor er minimum on-state modstand for at reducere tab på den. Bemærk udg.)

Controllerens princip og funktionsmåder

Tænd, normal tilstand

Når et batteri fra to opladede batterier (8,4V) er tilsluttet, åbnes VT4 -transistoren. På grund af basestrømmen gennem R4 bliver spændingen ved emitteren VT4 omkring 0,7V. Modstanden R4 holder også VT2 lukket.

Når VT4 åbnes, begynder en strøm at strømme gennem divideren R1-R2, hvilket skaber et spændingsfald over R1, og VT1 åbner. Spændingen ved dens afløb bliver tæt på spændingen ved opbevaringsbatteriet. Gennem modstanden R3 føres den til VT3 -porten, og den åbnes. I dette tilfælde er "-" af batteriet via R7 og åben VT3 forbundet til udgangsterminalen "-". Controlleren er tændt.

Overafladningsbeskyttelse

Når spændingen på batteriet når 6V (3V på hver celle), falder spændingen ved deleren R1-R2, spændingen ved porten VT1 falder også til lukketærsklen, VT1 lukker. VT3-lukkeren viser sig at være forbundet via R6 til "-" på batteriet, så VT3 lukker også. Belastningen er afbrudt. For at nulstille controlleren skal du afbryde belastningen og oplade batteriet.

Når du tester det samlede kredsløb, skal du tilslutte mindst en minimal belastning til det, for eksempel lysdioder. Beskyttelsesmekanismen fungerer kun med den tilsluttede belastning, desuden vil LED'erne tydeligt angive afbrydelse af belastningen.

Kortslutningsbeskyttelse

Kortslutningsstrømmen indstilles med R7. Jo lavere rating, jo mere strøm passerer controlleren. Kredsløbet i figur 1 bruger en 0,1 Ohm modstand. Med en sådan modstand tillader controlleren en strøm på op til 4A, en større strøm betragtes som en kortslutning. Ved drift ved høje strømme skal modstanden R7 have tilstrækkelig effekt - mindst 1W.

Når den tilladte strøm overskrides, stiger spændingsfaldet over R7 + spændingsfaldet over kilden - afløb VT3 til åbningsniveauet for VT2. Åben VT2 forbinder porten til VT3 til "-" på batteriet, VT3 lukker. Afløb VT3 samt VT4 basen og VT2 porten er forbundet via belastningen til batteriets "+". VT4 lukker, spændingen på deleren R1-R2 er omkring 0, VT1 lukker også. Belastningen er afbrudt. Afbryd belastningen for at nulstille controlleren.

(Hvilket ikke er særlig godt i denne ordning.
1. Behovet for at vælge værdierne for modstandene for at justere til transistorens tærskel. De der. kun egnet til engang, hjemmelavet.
2. Store værdier af modstande. Dette fører til, at de er nødvendige meget isoleres omhyggeligt fra fugt, ellers vil der være en meget stor ustabilitet af responsgrænserne.
3. Nedlukning af output, når strømmen overskrides uden automatisk genopretning fører til, at strømforsyning af den kapacitive belastning kan være problematisk, fordi når belastningen er tilsluttet, vil der være en stor impulsstrøm, som kan få beskyttelsen til at fungere.
Bemærk red.)

Printplade

Et printkort i Sprint-Layout 4-format er muligt.

Hvis du ikke har dette program, kan du.

Enhedens dimensioner (30 x 16 mm) blev valgt for muligheden for installation af den i slutningen af ​​batteriet.

Fotos af enheden

Bemærk, at bunden af ​​transistoren VT4 (KT3107) og porten VT2 (2SK583) er ledere på bagsiden af ​​printkortet.

Forberedelse af batteri

Brug ikke batterier af forskellige typer, kapaciteter og producenter i én enhed. Det er bedre og mere sikkert at finde de samme varer.

Når du bruger to elementer, skal du afbalancere deres oprindelige potentiale - dvs. de skal have samme spænding. For at gøre dette skal du forbinde deres negative poler (minusser) direkte og de positive gennem en 30 Ohm modstand. Modstandseffekt 1 eller 2 watt. Derefter skal du måle spændingen ved modstandens terminaler. Hvis det er mere end 10 millivolt, skal du vente. Du skal vente cirka en dag. Det viser sig, at et mere opladet batteri langsomt aflades gennem en modstand til et mindre ladet. At. spændingen på dem er udlignet. De afbalancerede elementer kan forbindes direkte uden modstand - i serie eller parallelt.

(Faktisk er en modstand på 1 ohm eller endnu mindre tilstrækkelig, det er når det ene batteri er helt afladet og det andet er fuldt opladet. Efter et stykke tid kan disse batterier tilsluttes direkte uden modstande. I dette tilfælde vil deres rolle blive spillet af batteriernes interne modstand. Og styreprocessen vil være meget hurtigere. Bemærk udg.)

En lille afklaring om den serielle forbindelse. Fabriksintegrerede udladningsregulatorer overvåger spændingen ved hvert af de serieforbundne elementer. Vores controller overvåger kun den samlede udgangsspænding. Målinger har vist, at ved brug af afbalancerede celler er spændingsforskellen på tværs af cellerne 5 til 8 millivolt. Dette er helt acceptabelt. Derfor er det ikke nødvendigt at installere en separat controller på hvert element.

(Fra tid til anden er det dog stadig nødvendigt at manuelt kontrollere spændingen på bankerne, fordi det kan gradvist variere mere og mere over tid. For eksempel på grund af forskellige lækstrømme, forskellige interne modstande. Derfor er "manuel" kontrol obligatorisk, selvom batterierne var "identiske" ved montering af batteriet. Bemærk udg.)

Charge teori

Fabrikkens ladestyringer overvåger spænding, strøm og opladningstid, vælg normal eller skånsom tilstand. Hvis cellespændingen er højere end 3V, oplades den normalt. Opladningsprocessen i dette tilfælde går i 2 faser:
Trin 1 - DC -opladning (konstant strøm - CC);
Trin 2 - opladning med konstant spænding (CV).

Den maksimale ladestrøm afhænger af batteriets kapacitet (C), som regel er den 0,7C eller 1,0C. For vores celler blev ladestrømmen angivet i dokumentet og svarede til 0,7C. Den endelige ladningsspænding er 4,2V (for en celle).

Strømforsyningen til opladning af et batteri skal have en spænding på 4,2V og give en strøm på 0,7C (hvor C er batterikapaciteten, i vores tilfælde 2,6 0,7 = 1,82A). Hvis elementerne er forbundet i serie, fordobles ladningsspændingen - 8,4V. Hvis den er parallelt, er strømstyrken fordoblet 2 0,7C = 1,4C, og spændingen forbliver 4,2V.

(Dette er ikke helt rigtigt. Hvis du tager en strømforsyning med en spænding på 4,2V og en begrænset strøm og forsøger at oplade batteriet fra det, vil opladningen være meget lang. Og ladestrømmen vil ikke være for stor og kan være ti eller hundrede milliampere (selvom strømforsyningen selv kan afgive ampere.) Især denne strøm falder ved afslutning af opladningen på grund af det faktum, at spændingsforskellen mellem strømforsyningen og batteriet bliver mindre og mindre, og det kan ikke længere "skubbe" en stor strøm ind i batteriet, som er begrænset af den interne modstand.
For at kunne foretage "kompetent" opladning skal du derfor have en strømforsyning med en spænding på mindst 1V højere end opladeren, dvs. mere end 5V pr. dåse. I dette tilfælde bestemmes ladestrømmen af ​​strømforsyningsstrømbegrænseren og ikke af batteriet. Først efter at have nået 4,2V, bør strømforsyningen begynde at reducere strømmen for ikke at tillade spændingen på batteriet at stige over denne værdi.
Desuden oplader fabriksladere ofte op til spændinger på 4,25 ... 4,3V målt "under strøm", fordi efter afbrydelse af opladningsspændingen falder spændingen på batteriet og bliver mindre med cirka 0,1 V, afhængigt af ladestrømmen. Den sidste metode er ikke særlig alsidig siden det er nødvendigt at vide på forhånd mængden af ​​spændingsfald på batteriet, når ladestrømmen er fjernet. Og det afhænger af batteriets interne modstand og er individuelt. Bemærk red.)

Grafet Charge features viser begge opladningsfaser. På det første trin passeres en strøm på 0,7C gennem batteriet. Det vigtigste her er ikke at lade strømmen stige over denne værdi ( absolut ikke nødvendigt, du kan oplade både 1A og 0,1A. Bemærk udg.). Samtidig øges cellespændingen gradvist fra 3V til 4,2V. Etappen kaldes jævnstrøm (CC), hvilket betyder, at mens spændingen stiger, forbliver strømmen konstant ( og indstilles af strømforsyningsbegrænseren. Bemærk udg.).

Det første trin slutter, når spændingen over cellen når 4,2V. Dette er angivet med det røde tal 1 på grafen. Fra dette tidspunkt begynder det andet trin - konstant spænding (CV). Det betyder, at spændingen forbliver konstant ved 4,2V, og strømstyrken falder gradvist til en forsvindende lille værdi. Øjeblikket for begyndelsen af ​​faldet i den nuværende styrke er angivet på grafen med det røde tal 2.

Som du kan se fra grafen, falder 80% af kapacitetsgevinsten på den første etape.

Fabrikscontrollere betragter opladningen som fuldført, når strømmen falder til den angivne værdi - som regel er dette 0,1C. I vores graf er dette 50 milliampere. Nogle fabrikscontrollere holder også styr på opladningstiden. Hvis batteriet inden for en bestemt tid ikke er fuldt opladet (strømmen er ikke faldet til den ønskede værdi), stopper controlleren også med at oplade. Opladningstiden afhænger af kapaciteten og ladestrømmen, og er angivet i dokumentationen. For vores batteri er dette cirka 3 timer ved en strøm på 0,7C.

En blid opladningstilstand vælges af controlleren, hvis batterispændingen var under 3V. En sådan celle anses for at være dybt udladet og skal oplades omhyggeligt. I dette tilfælde starter opladningen fra forladningsfasen. På dette trin er ladestrømmen indstillet til 0,1 af kapaciteten (0,1C). Med denne strøm øges spændingen over cellen langsomt til 3V. Og så er alt som det plejer.

Hvis du bruger elementer, der kan repareres, og ikke aflader dem under 3V, kan du slippe helt af med improviserede midler. For at gøre dette har du brug for en strømforsyning med en spænding på 4,2 eller 8,4V og en strømbegrænsning. Afslutningen af ​​opladningen kan overvåges af den aktuelle styrke eller slet ikke, og strømforsyningen kan slukkes efter 2 eller 3 timer.
(Ulempen ved denne metode er, at det tager for lang tid at oplade, faktisk 5 ... 8 eller flere timer. Årsagen blev angivet ovenfor. Bemærk udg.)

I den nærmeste fremtid vil vi offentliggøre måder at ændre konventionelle strømforsyninger på for at opfylde ovenstående egenskaber.

Fortsættes…

Udvikling af enheden og printkort - Skvortsov Vladimir Nikolaevich
Problemformulering, præsentation og design af materialet - Vitaly Ugreninov
Tyumen-Cosmopoisk, 2009

Kilder brugt

Lithium-ion-batterier er kommet ind i vores liv sammen med mobiltelefoner og mobile enheder. Indtil for nylig blev lithium-ion-batterier praktisk talt ikke brugt i hverdagen til andre autonome enheder, hovedkilden til sådanne enheder er nikkel-metalhydridbatterier af de sædvanlige størrelser AAA, AA, C, D.

Nu bliver de gradvist udskiftet med litiumbaserede batterier, da deres fordele ved drift er blevet ubestridelige.

• Meget lav selvudladning. Energitab er minimalt, når det bruges korrekt.
• Høj energitæthed, tilsvarende højere energiforbrug uden at øge størrelsen i sammenligning med lignende nikkelbatterier.
• Højere udgangsspænding. Til sammenligning er minimum for lithium 3,6 Volt med et standard nikkel 1,2 Volt for samme størrelse.
• Reducering af batteriets masse, samtidig med at dimensionerne bevares.
• Øget antal afladnings-opladningscyklusser, samtidig med at ydeevnen bevares.
• Et lille fald i ydeevne med et tab af energiforbrug efter talrige afladnings- og opladningscyklusser.

I betragtning af disse fordele konverterer et stigende antal professionelle brugere deres selvstændige enheder til cylindriske lithium-ion batterier og enheder af dem. På samme tid ved ikke alle, hvordan de skal bruge, vedligeholde, opbevare nye strømforsyninger korrekt. Og også afhente dem efter størrelse og aktuelle parametre.

Betegnelsen på dimensionerne på cylindriske lithium -ion -batterier adskiller sig fra det sædvanlige for alle nikkelbatterier - det er f.eks. Digitalt 14500 eller 18650. Sådan kodning er usædvanlig, men samtidig er det praktisk at vælge det nødvendige batteri i henhold til til størrelsen på åbningen på den elektroniske enhed. De to første cifre i koden angiver batteriets diameter i millimeter, den anden - dens højde. For eksempel størrelse 18650: 18 mm diameter, 65 mm højde.

Regler for brug af lithium-ion batterier og enheder

Lithium-ion-batterier er både pålidelige og lunefulde, hvilket ved første øjekast virker som et paradoks. De er finurlige i opbevaring, vedligeholdelse og drift. Hvis betingelserne for brug overtrædes, fejler de meget hurtigt. Men hvis alle regler overholdes, tjener de i lang tid med høj ydeevne.

Vigtigste begrænsninger:

• Minimumsspændingen for lithium-ion-batterier bør ikke være mindre end 2,2-2,5 volt.
• Den maksimale spænding for lithium-ion-batterier må ikke overstige 4,25-4,35 volt.
• Lithium-ion-batterier fungerer godt ved temperaturer under nul, men de kan samtidig ikke oplades i kulden, især hvis temperaturen er under nul grader.
• Opladningsstrømmen for lithium-ion-batterier bør ikke overstige halvdelen af ​​deres kapacitet. For eksempel, for et 2000mAh batteri, bør den maksimale ladestrøm være 900-1000mA.
• Afladningsstrømmen (arbejder) må ikke være højere end 2 gange batterikapaciteten. For eksempel for et 2000mAh batteri er den maksimale afladningsstrøm 4000mA.
• Undtagelser er lithium-ion-batterier med høj effekt, hvis afladningsstrøm kan overstige deres energikapacitet med 5-10 gange. Sådanne batterier er mærket med den relevante indskrift.

Cylindriske lithium-ion-batterier bruges ofte til store batterisamlinger. Batterisamlinger har højere effekt og længere cyklustider. Disse batterisamlinger bruges i enheder med høj effekt. Sådan ser et genopladeligt lithium-ion-batteri ud i en kraftig skruetrækker eller boremaskine.

Når du selv samler batteriet, skal du huske på, at lithium-ion-batterier ikke tåler overophedning, så de KAN IKKE SÆLGES! En sådan batterisamling vil ikke fungere, da det er sikkert at sige, at lodning af kontakterne har beskadiget batterierne.

Ved montering af batteriet, en særlig svejsetape og modstandssvejsning.

For sikker batteridrift har du brug for oplader-afladningsregulator.

Brug kun batterierne ved montering ubeskyttede lithium-ion batterier! Ved at bruge dem kan du samle et stort, meget energiforbrugende batteri (genopladeligt batteri), som kan bruges i kraftfulde elektriske apparater, og tjene som en ekstra strømkilde.

Sådanne batterier findes i elektriske boremaskiner, skruetrækkere, spotlights, foto- og videoudstyr, bærbare computere, skærme osv. med den obligatoriske tilføjelse af overspænding, overophedning og kortslutningsbeskyttelse i form af et styrekort.

Beskyttede eller ubeskyttede lithium-ion-batterier

Hvad er forskellene, og hvilken skal man vælge? - hovedspørgsmålet, der bekymrer en almindelig bruger. Svaret er i navnet: De beskyttede har deres eget overophednings- og overspændingsbeskyttelseskort og har ikke brug for en ekstra ladningsafladningsregulator.

Hvis du vil samle dit eget batteri fra lithium-ion-batterier eller udskifte batteriet i et færdigt batteri på en elektrisk enhed (f.eks. En skruetrækker), har du brug for et ubeskyttet lithium-ion-batteri.

I andre tilfælde - når de originale batterier til enheder udskiftes eller omdannes fra nikkel -metalhydrid til lithium - er det nødvendigt køb beskyttet lithium -ion batteri.

Hvis vi åbner skallen på et beskyttet lithium-ion-batteri, så finder vi under det en almindelig ubeskyttet med de samme parametre som angivet på den ydre skal.

Hovedforskellen mellem et beskyttet batteri og et ubeskyttet er et elektronisk beskyttelseskort svejset til en af ​​kontakterne.

Beskyttelseskortet er svejset til en af ​​kontakterne på det ubeskyttede lithium-ion-batteri med et svejsetape.

Derefter pakkes alt i folie med producentens mærkning af de beskyttede batterier. Samvittighedsfulde producenter angiver på den ydre emballage af producenten af ​​det ubeskyttede batteri og parametrene i overensstemmelse med mærket på det ubeskyttede batteri.

Der er et meget vigtigt punkt at overveje, når du vælger et beskyttet batteri til din enhed. På grund af det svejsede beskyttelseskort og emballage i film bliver batteriets størrelse lidt større end den erklærede originale størrelse på det ubeskyttede batteri.

Højden øges med 3-5 mm.

Diameteren bliver større med ca. 0,5 mm.

Når du vælger et beskyttet batteri, skal du spørge producenten af ​​det ubeskyttede. Desværre er det ikke alle producenter, der angiver det på emballagen, selvom de ofte bruger ubeskyttede batterier, der ikke er af egen produktion. For eksempel svejser de beskyttelse og pakker ubeskyttede batterier af kendte mærker Panasonic, Sony, Samsung og andre. Du bør ikke købe beskyttede batterier, hvis de ikke angiver alle parametrene for "påfyldningen": energikapacitet, spænding, beskyttelseskort. Det er værd at kontrollere de beskyttede batterier ved berøring - hvis beskyttelseskortet på den positive kontakt bevæger sig, når der trykkes på det, skal det svejses.

Cylindriske lithium-ion-batterier kan kun oplades med specielle opladere. Med populariseringen af ​​lithium-ion-batterier vokser rækkevidden af ​​Li-Ion-opladere. Når du vælger en oplader, skal du være opmærksom på dens opladningsafladningsparametre, åbningernes størrelse og korrelere dem med de brugte lithium-ion-batterier for korrekt drift og bevarelse af ydeevnen.