• Lithium-iontové li-ion baterie. Jak nabíjet Li-Ion (lithium-iontovou) baterii a jak ji používat


    Pokrok jde dopředu a lithiové baterie stále častěji nahrazují tradičně používané NiCd (nikl-kadmiové) a NiMh (nikl-metalhydridové) baterie.
    Při srovnatelné hmotnosti jednoho článku má lithium velkou kapacitu, navíc napětí článku je třikrát vyšší – 3,6 V na článek, místo 1,2 V.
    Cena lithiových baterií se začala blížit konvenčním alkalickým bateriím, hmotnost a velikost jsou mnohem menší a kromě toho se mohou a měly by se nabíjet. Výrobce uvádí, že vydrží 300-600 cyklů.
    Existují různé velikosti a vybrat si tu správnou není těžké.
    Samovybíjení je tak nízké, že léta leží a zůstávají nabité, tzn. zařízení zůstane v provozu, když je potřeba.

    "C" znamená kapacitu

    Často se vyskytuje označení tvaru „xC“. Toto je jen pohodlný zápis pro nabíjecí nebo vybíjecí proud baterie ve zlomcích její kapacity. Je utvořeno z anglického slova „Capacity“ (kapacita, kapacita).
    Když mluvíme o nabíjení proudem 2C, nebo 0,1C, obvykle znamenají, že proud by měl být (2 × kapacita baterie) / h nebo (0,1 × kapacita baterie) / h, resp.
    Například akumulátor o kapacitě 720 mAh, u kterého je nabíjecí proud 0,5C, je nutné nabíjet proudem 0,5 × 720mAh / h = 360 mA, to platí i pro vybíjení.

    A můžete to udělat sami, jednoduché nebo ne příliš jednoduché Nabíječka, v závislosti na vašich zkušenostech a schopnostech.

    Schéma jednoduché nabíječky na LM317


    Rýže. 5.


    Obvod s aplikací zajišťuje poměrně přesnou stabilizaci napětí, která se nastavuje potenciometrem R2.
    Stabilizace proudu není tak kritická jako regulace napětí, takže stačí stabilizovat proud pomocí bočníku Rx a tranzistoru NPN (VT1).

    Požadovaný nabíjecí proud pro konkrétní lithium-iontovou (Li-Ion) a lithium-polymerovou (Li-Pol) baterii se volí změnou odporu Rx.
    Odpor Rx přibližně odpovídá následujícímu poměru: 0,95/Imax.
    Hodnota odporu Rx uvedená ve schématu odpovídá proudu 200 mA, jedná se o přibližnou hodnotu, záleží také na tranzistoru.

    V závislosti na nabíjecím proudu a vstupním napětí je nutné zajistit zářič.
    Vstupní napětí musí být alespoň o 3 volty vyšší než napětí baterie normální operace stabilizátor, který pro jednu plechovku je? 7-9 V.

    Schéma jednoduché nabíječky na LTC4054


    Rýže. 6.


    Regulátor nabíjení LTC4054 můžete odpájet ze starého mobilní telefon, například Samsung (C100, C110, X100, E700, E800, E820, P100, P510).


    Rýže. 7. Tento malý 5nohý čip je označen „LTH7“ nebo „LTADY“

    Nebudu zacházet do nejmenších detailů práce s mikroobvodem, vše je v datasheetu. Popíšu jen ty nejnutnější vlastnosti.
    Nabíjecí proud až 800 mA.
    Optimální napájecí napětí je od 4,3 do 6 Voltů.
    Indikace nabití.
    Ochrana proti zkratu na výstupu.
    Ochrana proti přehřátí (snížení nabíjecího proudu při teplotách nad 120°).
    Nenabíjí baterii, když je na ní napětí nižší než 2,9 V.

    Nabíjecí proud je nastaven odporem mezi pátým výstupem mikroobvodu a zemí podle vzorce

    I=1000/R,
    kde I je nabíjecí proud v ampérech, R je odpor rezistoru v ohmech.

    Indikátor vybití lithiové baterie

    Zde je jednoduchý obvod, který rozsvítí LED, když je baterie nízká a její zbytkové napětí se blíží kritické hodnotě.


    Rýže. 8.


    Tranzistory jsou všechny nízkovýkonové. Zapalovací napětí LED se volí děličem rezistorů R2 a R3. Je lepší zapojit obvod za ochrannou jednotku, aby LED vůbec nevybíjela baterii.

    Nuance trvanlivosti

    Výrobce obvykle uvádí 300 cyklů, ale pokud nabijete lithium jen o 0,1 voltu méně, až do 4,10 V, pak se počet cyklů zvýší na 600 nebo i více.

    Provoz a bezpečnostní opatření

    Dá se s jistotou říci, že lithium-polymerové baterie jsou nejšetrnějšími existujícími bateriemi, to znamená, že vyžadují povinné dodržování několika jednoduchých, ale povinných pravidel, kvůli jejichž nedodržení dochází k problémům.
    1. Nabíjení na napětí přesahující 4,20 V na plechovku není povoleno.
    2. Nezkratujte baterii.
    3. Není dovoleno vybíjet proudy překračující nosnost nebo zahřívání baterie nad 60 °C. 4. Výboj pod napětím 3,00 V na sklenici je škodlivý.
    5. Zahřívání baterie nad 60 °C je škodlivé. 6. Odtlakování baterie je škodlivé.
    7. Škodlivé skladování ve vybitém stavu.

    Nedodržení prvních tří bodů vede k požáru, zbytek - k úplné nebo částečné ztrátě kapacity.

    Z praxe mnohaletého používání mohu říci, že kapacita akumulátorů se mění málo, ale zvyšuje se vnitřní odpor a akumulátor začíná při vysokých odběrových proudech časem méně pracovat - zdá se, že kapacita klesla.
    Proto většinou dávám větší kapacitu, což rozměry přístroje umožňují a docela dobře fungují i ​​staré plechovky staré deset let.

    Pro nepříliš vysoké proudy jsou vhodné staré článkové baterie.


    Ze staré baterie notebooku můžete vytáhnout spoustu perfektně fungujících baterií 18650.

    Kde mohu použít lithiové baterie

    Dlouho jsem předělal šroubovák a elektrický šroubovák na lithium. Tyto nástroje používám pravidelně. Nyní i po roce nepoužívání fungují bez dobíjení!

    Malé baterie jsem dával do dětských hraček, hodinek apod., kde byly z výroby 2-3 "tabletové" prvky. Tam, kde je potřeba přesně 3V, přidám jednu diodu do série a vyjde to tak akorát.

    Dal jsem LED baterky.

    Místo drahé a malokapacitní Krony 9V jsem do testeru nainstaloval 2 plechovky a zapomněl na všechny problémy a náklady navíc.

    Obecně to dávám kamkoli, místo baterií.

    Kde koupím lithium a užitečnost k tématu

    Jsou na prodej. Na stejném odkazu najdete nabíjecí moduly a další užitečné věci pro kutily.

    Na úkor kapacity Číňané většinou lžou a je to méně, než se píše.


    Poctivé Sanyo 18650

    Dnes se speciální baterie používají pro mobilní, domácí spotřebiče, nářadí. Liší se výkonem. Aby baterie fungovala po dlouhou dobu, bez poruch, je nutné vzít v úvahu požadavky výrobců prezentovaných produktů.

    Jedním z nejoblíbenějších typů jsou dnes Li-Ion baterie. Jak správně nabíjet tento typ baterie, stejně jako funkce jeho provozu, je třeba podrobně zvážit před provozem zařízení.

    obecné charakteristiky

    Jedním z nejrozšířenějších typů baterií je dnes typ Li-Ion. Taková zařízení jsou relativně levná. Zároveň jsou nenáročné na provozní podmínky. V tomto případě má uživatel zřídka otázku, jak správně nabíjet válcovou baterii Li-Ion 18650 nebo jiný typ.

    Prezentované baterie se nejčastěji instalují do smartphonů, notebooků, tabletů a dalších podobných zařízení. Prezentované akumulátory se vyznačují odolností a spolehlivostí. Nebojí se úplného vybití.

    Jedním z hlavních rysů prezentovaných produktů je absence "paměťového efektu". Tyto baterie lze dobíjet téměř kdykoli. K „paměťovému efektu“ dochází, když baterie není zcela vybitá. Pokud v ní zbývá malé množství náboje, kapacita baterie se časem sníží. To povede k nedostatečně dlouhé dodávce zařízení. V lithium-iontových bateriích je „paměťový efekt“ minimalizován.

    Design

    Konstrukce lithium-iontové baterie závisí na typu zařízení, pro které je určena. Pro mobilní telefon se používá baterie, které se říká „plechovka“. Ona má obdélníkového tvaru a obsahuje jeden konstrukční prvek. Jeho jmenovité napětí je 3,7V.

    Baterie prezentovaného typu pro notebook má zcela odlišný design. Může v něm být několik jednotlivých článků baterie (2-12 kusů). Každý z nich má válcový tvar. Jedná se o baterie Li-Ion 18650. Výrobce zařízení podrobně uvádí, jak je správně nabíjet. Tato konstrukce obsahuje speciální ovladač. Vypadá to jako mikročip. Regulátor řídí proces nabíjení, nedovolí překročení jmenovité hodnoty kapacity baterie.

    Moderní baterie pro tablety a chytré telefony disponují také funkcí kontroly nabíjení. To výrazně prodlužuje životnost baterie. Je chráněn před různými nepříznivými faktory.

    Funkce nabíjení

    Vzhledem k tomu, jak správně nabíjet Li-Ion baterie telefonu, notebooku a dalšího vybavení, musíte věnovat pozornost funkcím prezentovaného zařízení. Je třeba říci, že lithium-iontové baterie nesnášejí hluboké vybíjení a přebíjení. To je řízeno speciálním zařízením, které je přidáno do konstrukce (ovladač).

    Ideální je udržovat nabití prezentovaného typu baterie na úrovni 20 až 80 % plné kapacity. Ovladač se o to stará. Odborníci ale nedoporučují nechávat zařízení neustále připojené k nabíjení. To výrazně snižuje životnost baterie. V tomto případě je regulátor vystaven konstantní zátěži. Postupem času se kvůli tomu může snížit jeho funkčnost.

    V tomto případě ovladač také nedovolí hluboké vybití. V určitém okamžiku to prostě vypne baterii. Tato ochranná funkce je nezbytná. V opačném případě by uživatel mohl baterii náhodně přebít nebo vybít. Také v bateriích moderního vzorku je zajištěna vysoce kvalitní ochrana proti přehřátí.

    Jak funguje baterie

    Abyste pochopili, jak správně nabíjet Li-Ion baterii (novou nebo použitou), musíte zvážit princip jejího fungování. To vám umožní posoudit potřebu kontroly úrovně vybití a nabití zařízení.

    Lithiové ionty v baterii uvedeného typu se pohybují z jedné elektrody na druhou. V tomto případě se objeví elektrický proud. Elektrody mohou být vyrobeny z různé materiály. Tento indikátor ovlivňuje výkon zařízení v menší míře.

    Lithné ionty rostou na krystalové mřížce elektrod. Ty druhé zase mění svůj objem a složení. Když je baterie nabitá nebo vybitá, na jedné z elektrod je více iontů. Čím vyšší je zatížení kovových konstrukčních prvků, které lithium vyvíjí, tím kratší bude životnost zařízení. Takže je lepší nenechat vysoké procento ukládání iontů na jednu nebo druhou elektrodu.

    Možnosti nabíjení

    Před použitím baterie je třeba zvážit, jak správně nabíjet Li-Ion baterii smartphonu, tabletu a dalšího zařízení. Existuje několik způsobů, jak to udělat.

    Jedním z nejsprávnějších rozhodnutí by bylo použití nabíječky. Každý výrobce jej dodává s elektronickým zařízením.

    Druhá možnost je nabíjet baterii z stolní počítač připojený k domácí síti. K tomu se používá USB kabel. V tomto případě bude nabíjení delší než při použití prvního způsobu.

    Tento postup můžete provést pomocí zapalovače cigaret v autě. Dalším méně oblíbeným způsobem je nabíjení lithium-iontové baterie univerzální zařízení. Říká se mu také „žaba“. Nejčastěji se taková zařízení používají k dobíjení baterií smartphonů. Kontakty tohoto zařízení lze nastavit na šířku.

    Nabíjení nové baterie

    Nová baterie musí být řádně uvedena do provozu. K tomu musí být telefon, tablet nebo jiné zařízení zcela vybité. Pouze když je zařízení vypnuté, může být připojeno k síti. Ovladač nenechá baterii příliš vybíjet. Je to on, kdo vypne zařízení, když baterie ztratí kapacitu na předem stanovenou úroveň.

    Dále je třeba připojit elektrické zařízení k síti pomocí standardní nabíječky. Postup se provádí, dokud se indikátor nerozsvítí zeleně. Zařízení můžete nechat online ještě několik hodin. Tento postup se provádí několikrát. Telefon, tablet nebo notebook přitom nemusíte cíleně vybíjet.

    Normální nabíjení

    Vědět, jak správně nabíjet Li-Ion baterie, může výrazně prodloužit životnost baterie. Odborníci doporučují provést správný postup tohoto procesu u nové baterie. Poté není vhodné baterii zcela vybít. Když indikátor ukazuje, že kapacita baterie je nabitá pouze na 14-15 %, musí být připojena k síti.

    Zároveň se také nedoporučuje používat k naplnění kapacity baterie jiná zařízení kromě standardního. Má maximální povolený přípustný proud konkrétní model baterie. Jiné možnosti by měly být použity pouze v případě, že je to nezbytně nutné.

    Kalibrace

    Při studiu otázky, jak správně nabíjet Li-Ion baterie, musíte vědět ještě jednu nuanci. Odborníci doporučují toto zařízení pravidelně kalibrovat. Koná se každé tři měsíce.

    První v normální mód před vypnutím musíte vybít elektrické zařízení. Poté je připojen k síti. Nabíjení pokračuje, dokud se indikátor nerozsvítí zeleně (baterie je nabitá na 100 %). Tento postup je nutné dodržet pro správné fungování ovladač.

    Při provádění takového postupu určuje obvodová deska baterie limity pro nabíjení a vybíjení. To je nezbytné pro zajištění normálního provozu regulátoru, aby se zabránilo poruchám. V tomto případě se používá běžná nabíječka, kterou výrobce dodává kompletní s telefonem, tabletem nebo notebookem.

    Úložný prostor

    Aby baterie vydržela co nejdéle a nejefektivněji, je třeba zvážit i to, jak správně nabíjet Li-Ion baterii pro skladování. V některých případech může nastat situace, kdy je zařízení pro napájení zařízení dočasně mimo provoz. V tomto případě musí být řádně připravena ke skladování.

    Baterie je nabitá až na 50 %. V tomto stavu může být skladován po dlouhou dobu. Okolní teplota by se však měla pohybovat kolem 15°C. Pokud se zvýší, zvýší se rychlost, se kterou baterie ztrácí svou kapacitu.

    Pokud má být baterie skladována po dostatečně dlouhou dobu, je nutné ji jednou za měsíc zcela vybít a nabít. Baterie získá 100 % své specifikované kapacity. Poté se zařízení opět vybije a nabije až na 50 %. Při pravidelném provádění tohoto postupu můžete baterii skladovat po velmi dlouhou dobu. Poté bude plně použitelný.

    Zvážením, jak správně nabíjet Li-Ion baterie, můžete výrazně prodloužit životnost tohoto typu baterií.

    Když se mluví o lithiových bateriích či akumulátorech, většinou si ani neuvědomí, že se jich za posledních pár let objevila téměř desítka, přičemž každé z nich je lithium s různými příměsemi dalších chemických prvků, které se nakonec od každého výrazně liší. jiný.

    Podívejme se na jejich typy a začněme klasikou:

    Lithium-iontové baterie jsou klasické dobíjecí baterie, ve kterých se ionty lithia pohybují od záporné elektrody ke kladné elektrodě během vybíjení a zpět během nabíjení. Lithium-iontové baterie jsou široce používány spotřební elektronika. Jsou jedním z nejoblíbenějších typů. baterie pro přenosnou elektroniku, s jednou z nejlepších hustot energie, bez paměťového efektu a pomalou ztrátou nabití, když se nepoužívá (nízké samovybíjení).

    Tato řada pokrývá válcové a prizmatické velikosti baterií. Li-ion má nejvyšší hustotu výkonu ze všech starších typů baterií. Velmi nízká hmotnost a dlouhá životnost z něj činí ideální produkt pro mnoho aplikací.

    Lithium titanate (lithium titanate) je relativně nová třída lithium-iontových baterií - (více). Vyznačuje se velmi dlouhým životním cyklem, který se měří v tisících cyklů. Titaničitan lithný a olovnatý je také velmi bezpečný a v tomto ohledu srovnatelný s fosforečnanem železitým. Hustota energie nižší než u jiných lithium-iontových zdrojů proudu a jeho jmenovité napětí 2,4 V.

    Tato technologie je velmi odlišná rychlé nabíjení, nízký vnitřní odpor, velmi vysoká životnost a výborná výdrž (i bezpečnost). LTO našlo své uplatnění především v elektromobilech a náramkové hodinky. V Nedávno začíná nacházet uplatnění v mobilních lékařských zařízeních díky vysoké bezpečnosti. Jedním z rysů technologie je, že na anodě používá nanokrystaly místo uhlíku, což poskytuje mnohem efektivnější povrch. Bohužel má tato baterie nižší napětí než jiné typy lithiových baterií.

    Zvláštnosti:

    • Měrná energie: asi 30-110Wh/kg
    • Hustota energie: 177W*H/L
    • Měrný výkon: 3 000-5 100 W/kg
    • Účinnost vybíjení: asi 85 %; účinnost nabíjení přes 95%
    • Energetická cena: 0,5 W / dolar
    • Skladovatelnost: >10 let
    • Samovybíjení: 2-5%/měsíc
    • Trvanlivost: 6000 cyklů až do 90% kapacity
    • Jmenovité napětí: 1,9 až 2,4 V
    • Teplota: -40 až +55°C
    • Způsob nabíjení: Používá stabilní konstantní proud, poté konstantní napětí, dokud nedosáhne prahové hodnoty.

    Chemický vzorec: Li4Ti5O12 + 6LiCoO2< >Li7Ti5O12 + 6Li0,5CoO2(E=2,1 V)

    Lithiový polymer má vyšší hustotu energie z hlediska hmotnosti než lithium-iontové baterie. Ve velmi tenkých článcích (do 5 mm) poskytuje lithiový polymer vysokou objemovou hustotu energie. Vynikající stabilita při přepětí a vysokých teplotách.

    Tuto řadu akumulátorů je možné vyrábět v rozsahu od 30 do 23000 mA/h, prizmatické a válcové typy těles. Lithiové polymerové baterie mají řadu výhod: větší objemovou hustotu energie, flexibilitu velikosti článků a širší bezpečnostní rozpětí, s vynikající stabilitou napětí i při vysoká teplota. Hlavní aplikace: přenosné přehrávače, Bluetooth, bezdrátová zařízení, PDA a digitální fotoaparáty, elektrokola, GPS navigátory, notebooky, e-knihy.

    Zvláštnosti:

    • Jmenovité napětí: 3,7V
    • Nabíjecí napětí: 4,2±0,05V
    • Nabíjecí proud, rychlost: 0,2-10S
    • Mezní vybíjecí napětí: 2,5V
    • Rychlost vybíjení: až 50C
    • Výdrž v cyklech: 400 cyklů

    Fosforečnan lithný má dobré bezpečnostní vlastnosti, dlouhou životnost (až 2000 cyklů) a nízké výrobní náklady. LiFePO4 baterie jsou vhodné pro vysoké vybíjecí proudy, jako je vojenská technika, elektrické nářadí, elektrická kola, mobilní počítače, UPS a solární systémy.

    Jako nový anodový materiál pro lithium-iontové baterie byl lifepo4 poprvé představen v roce 1997 a až dosud byl neustále vylepšován. Pozornost odborníků upoutal svou spolehlivou bezpečností, odolností, nízkým dopadem na životní prostředí při likvidaci a pohodlnými charakteristikami nabíjení a vybíjení. Mnoho odborníků tvrdí, že baterie lifepo4 jsou dnes nejlepší možnost pro autonomní napájení elektroniky.

    Lithium oxid siřičitý (Li a SO2 baterie) - tyto baterie mají vysokou hustotu energie a dobrou odolnost proti vybíjení při vysoký výkon. Takové prvky se používají především ve vojenství, meteorologii a kosmonautice.

    Baterie na bázi oxidu siřičitého lithia s kovovou lithiovou anodou (nejlehčí ze všech kovů) a kapalnou katodou obsahující porézní uhlíkový kolektor proudu naplněný oxidem siřičitým (SO2) dodávají napětí 2,9 V a mají válcový tvar.

    Zvláštnosti:

    • Vysoké provozní napětí, stabilní po většinu výboje
    • Extrémně nízké samovybíjení
    • Provozuschopnost v extrémní podmínky
    • Široký rozsah provozních teplot (-55°C až +65°C)

    Lithium-oxid manganičitý (Li-MnO2 baterie) - takové baterie mají lithiovou anodu z lehkého kovu a pevnou katodu oxidu manganičitého ponořenou v nekorozivním, netoxickém organickém elektrolytu. Tento typ baterie je v souladu s EU RoHS a vyznačuje se velká kapacita, vysoká vybíjecí kapacita a dlouhá životnost.

    Li-MnO2 je široce používán v záložních zdrojích napájení, nouzových majácích, požárních hlásičích, elektronické systémyŘízení přístupu, digitální fotoaparáty, lékařské vybavení.

    Zvláštnosti:

    • Vysoká hustota energie
    • Velmi stabilní vybíjecí napětí
    • Více než 10 let trvanlivosti
    • Provozní teplota: -40 až +60°C

    Lithiumthionylchloridové (lithium-SOCl2) baterie mají lehkou lithiovou kovovou anodu a kapalnou katodu obsahující porézní uhlíkový sběrač proudu naplněný thionylchloridem (SOCl2). Li-SOCL2 baterie jsou ideální pro automobilové, lékařské, vojenské a letecké aplikace. Mají nejširší rozsah provozních teplot od -60 do + 150°C.

    Zvláštnosti:

    • Vysoká hustota energie
    • Dlouhá skladovatelnost
    • Široký teplotní rozsah
    • Dobré těsnění
    • stabilní vybíjecí napětí

    Li-FeS2 baterie

    Li-FeS2 baterie a baterie znamenají disulfid lithný. Informace o nich budou doplněny později.


    Přípustné teplotní rozsahy pro nabíjení a vybíjení lithium-iontových baterií

    Testování funkcí

    Testy na počet cyklů byly prováděny při vybíjecím proudu 1C, pro každou baterii byly prováděny cykly vybíjení/nabíjení až do dosažení 80% kapacity. Toto číslo bylo zvoleno na základě načasování testu a pro případné následné porovnání výsledků. Počet plně ekvivalentních cyklů je v některých testech až 7500.
    Testy životnosti byly prováděny při různých úrovních nabití a teplot, měření napětí bylo prováděno každých 40-50 dní pro kontrolu vybíjení, trvání testů bylo 400-500 dní.

    Hlavním problémem experimentů je nesoulad mezi deklarovanou kapacitou a skutečnou. Všechny baterie mají kapacitu vyšší, než je uvedeno, od 0,1 % do 5 %, což představuje další prvek nepředvídatelnosti.

    Nejčastěji používané baterie byly NCA a NMC, ale testovány byly také lithium-kobaltové a lithium-fosfátové baterie.

    Několik termínů:
    DoD - Depth of Discharge - hloubka vybití.
    SoC - State of Charge - úroveň nabití.

    Využití baterie

    Počet cyklů
    Na tento moment existuje teorie, že závislost počtu cyklů, které baterie vydrží, na stupni vybití baterie v cyklu má následující podobu (modrá označuje vybíjecí cykly, černá označuje ekvivalentní plné cykly):

    Tato křivka se nazývá Wöhlerova křivka. Základní myšlenka přišla z mechaniků o závislosti počtu natažení pružiny na míře natažení. Počáteční hodnota 3000 cyklů při 100% vybití baterie je vážený průměr vybití 0,1C. Některé baterie vykazují lepší výsledky, některé horší. Při proudu 1C klesá počet úplných cyklů při 100% vybití z 3000 na 1000-1500 v závislosti na výrobci.

    Obecně byl tento poměr, prezentovaný v grafech, potvrzen výsledky experimentů, protože doporučuje se nabíjet baterii, kdykoli je to možné.

    Výpočet superpozice cyklu
    Při použití baterií je možné pracovat se dvěma cykly současně (například rekuperační brzdění v autě):


    Výsledkem je následující kombinovaný cyklus:


    Nabízí se otázka, jaký to má vliv na provoz baterie, je výrazně snížena životnost baterie?

    Podle výsledků experimentů vykazoval kombinovaný cyklus výsledky, oba ze sečtení plně ekvivalentních cyklů dvou nezávislých cyklů. Tito. relativní kapacita baterie v kombinovaném cyklu klesla podle součtu vybití v malém a velkém cyklu (linearizovaný graf je uveden níže).


    Výraznější je vliv dlouhých vybíjecích cyklů, což znamená, že se baterie při každé příležitosti lépe nabíjí.

    paměťový efekt
    Paměťový efekt lithium-iontových baterií nebyl podle výsledků experimentů pozorován. V různých režimech se jeho plná kapacita ještě následně nezměnila. Zároveň existuje řada studií, které potvrzují přítomnost tohoto efektu u lithium-fosfátových a lithium-titanových baterií.

    Bateriové úložiště

    Skladovací teploty
    Nebyly zde učiněny žádné neobvyklé objevy. Teploty Optimální je 20-25°C (in obyčejný život) pro uložení baterie pokud se nepoužívá. Při skladování baterie při teplotě 50°C je degradace kapacity téměř 6x rychlejší.
    Nižší teploty jsou přirozeně lepší pro skladování, ale v každodenním životě to znamená speciální chlazení. Vzhledem k tomu, že teplota vzduchu v bytě je obvykle 20-25°C, pak bude skladování pravděpodobně při této teplotě.
    Úroveň nabití
    Jak ukázaly testy, čím nižší je nabití, tím pomalejší je samovybíjení baterie. Byla změřena kapacita baterie, ať už bude při jejím dalším používání po dlouhodobém skladování jakákoli. Nejlepší výsledek vykazovaly baterie, které byly skladovány s nabitím blízkým nule.
    Obvykle dobré výsledky ukázal baterie, které byly skladovány s úrovní nabití maximálně 60 % v době skladování. Čísla se liší od údajů níže pro 100% nabití nejhorší strana(tj. baterie se stane nepoužitelnou dříve, než je uvedeno na obrázku):

    Obrázek je převzat z článku 5 praktických tipů pro provoz lithium-iontových baterií
    Zároveň jsou údaje pro nízké nabití optimističtější (94 % po roce při 40 °C pro skladování při 40 % SOC).
    Protože 10% nabití je nepraktické, protože provozní doba na této úrovni je velmi krátká, baterie optimálně skladujte při SOC 60 %, což Vám umožní kdykoliv jej aplikovat a neovlivní kriticky jeho životnost.

    Hlavní problémy experimentálních výsledků

    Nikdo neprovedl testy, které lze považovat za 100% spolehlivé. Vzorek zpravidla nepřesahuje několik tisíc baterií z milionů vyrobených. Většina výzkumníků není schopna poskytnout spolehlivé srovnávací analýzy z důvodu podvzorkování. Také výsledky těchto experimentů jsou často důvěrná informace. Tato doporučení se tedy nemusí nutně vztahovat na vaši baterii, ale lze je považovat za optimální.

    Výsledky experimentů

    Optimální frekvence nabíjení – při každé příležitosti.
    Optimální podmínky skladování - 20-25°C při 60% nabití baterie.

    Prameny

    1. Kurz "Bateriové úložné systémy", RWTH Aachen, Prof. Dr. rer. nat. Dirk Uwe Sauer

    Vyhodnocení vlastností konkrétní nabíječky je obtížné bez pochopení toho, jak by měla ukázková nálož vlastně proudit. li-ion baterie A. Než tedy přistoupíme přímo k obvodům, připomeňme si trochu teorie.

    Co jsou to lithiové baterie

    V závislosti na tom, z jakého materiálu je kladná elektroda lithiové baterie vyrobena, existuje několik druhů:

    • s kobaltátovou katodou lithnou;
    • s katodou na bázi lithiovaného fosforečnanu železitého;
    • na bázi nikl-kobalt-hliník;
    • na bázi nikl-kobalt-mangan.

    Všechny tyto baterie mají své vlastní vlastnosti, ale protože tyto nuance nemají pro běžného spotřebitele zásadní význam, nebudou v tomto článku brány v úvahu.

    Také všechny li- iontové baterie Vyrábí se v různých velikostech a tvarových faktorech. Mohou být buď v pouzdrovém provedení (například dnes oblíbené baterie 18650), nebo v laminovaném či prizmatickém provedení (gel-polymerové baterie). Posledně jmenované jsou hermeticky uzavřené sáčky vyrobené ze speciální fólie, ve které jsou umístěny elektrody a elektrodová hmota.

    Nejběžnější velikosti li-ion baterií jsou uvedeny v tabulce níže (všechny mají jmenovité napětí 3,7 V):

    Označení Velikost Podobná velikost
    XXYY0,
    Kde XX- údaj o průměru v mm,
    YY- délka v mm,
    0 - odráží provedení ve tvaru válce
    10180 2/5 AAA
    10220 1/2 AAA (Ø odpovídá AAA, ale poloviční délky)
    10280
    10430 AAA
    10440 AAA
    14250 1/2AA
    14270 Ø AA, délka CR2
    14430 Ø 14 mm (jako AA), ale kratší
    14500 AA
    14670
    15266, 15270 CR2
    16340 CR123
    17500 150S/300S
    17670 2xCR123 (nebo 168S/600S)
    18350
    18490
    18500 2xCR123 (nebo 150A/300P)
    18650 2xCR123 (nebo 168A/600P)
    18700
    22650
    25500
    26500 S
    26650
    32650
    33600 D
    42120

    Vnitřní elektrochemické procesy probíhají stejným způsobem a nezávisí na tvarovém faktoru a výkonu baterie, takže vše níže uvedené platí stejně pro všechny lithiové baterie.

    Jak správně nabíjet lithium-iontové baterie

    Většina správná cesta Nabíjení lithiové baterie je dvoufázové nabíjení. Právě tento způsob používá Sony ve všech svých nabíječkách. Navzdory složitějšímu regulátoru nabíjení to poskytuje úplnější nabití li-ion baterií bez snížení jejich životnosti.

    Zde hovoříme o dvoustupňovém nabíjecím profilu lithiových baterií, zkráceně CC / CV (konstantní proud, konstantní napětí). Existují také možnosti s pulzními a stupňovitými proudy, ale v tomto článku se o nich neuvažuje. Více o nabíjení impulsní proud lze číst.

    Podívejme se tedy na obě fáze nabíjení podrobněji.

    1. V první fázi musí být zajištěn konstantní nabíjecí proud. Aktuální hodnota je 0,2-0,5C. Pro zrychlené nabíjení je povoleno zvýšit proud až na 0,5-1,0C (kde C je kapacita baterie).

    Například pro baterii s kapacitou 3000 mAh je nominální nabíjecí proud v prvním stupni 600-1500 mA a zrychlený nabíjecí proud může být v rozsahu 1,5-3A.

    Pro zajištění konstantního nabíjecího proudu dané hodnoty musí být obvod nabíječky (nabíječka) schopen zvýšit napětí na svorkách baterie. Ve skutečnosti v první fázi paměť funguje jako klasický stabilizátor proudu.

    Důležité: pokud plánujete nabíjet baterie pomocí vestavěné ochranné desky (PCB), pak se při navrhování obvodu nabíječky musíte ujistit, že napětí nečinný pohyb obvody nikdy nesmí překročit 6-7 voltů. Jinak může dojít k selhání ochranné desky.

    V okamžiku, kdy napětí na baterii stoupne na hodnotu 4,2 voltu, získá baterie přibližně 70-80 % své kapacity (konkrétní hodnota kapacity bude záviset na nabíjecím proudu: při zrychleném nabíjení bude o něco méně , s nominálním poplatkem - o něco více). Tento okamžik je ukončením prvního stupně nabíjení a slouží jako signál pro přechod do druhého (a posledního) stupně.

    2. Druhá fáze nabíjení- jedná se o nabíjení baterie konstantním napětím, ale postupně klesajícím (klesajícím) proudem.

    V této fázi nabíječka udržuje napětí 4,15-4,25 V na baterii a řídí aktuální hodnotu.

    S rostoucí kapacitou se bude nabíjecí proud snižovat. Jakmile jeho hodnota klesne na 0,05-0,01С, proces nabíjení se považuje za dokončený.

    Důležitou nuancí při provozu správné nabíječky je její úplné odpojení od baterie po dokončení nabíjení. To je způsobeno skutečností, že je vysoce nežádoucí, aby lithiové baterie zůstávaly pod zvýšené napětí, která obvykle poskytuje nabíječku (tj. 4,18-4,24 voltů). To vede k urychlené degradaci chemické složení baterie a v důsledku toho snížení její kapacity. Dlouhý pobyt znamená desítky hodin i více.

    Během druhé fáze nabíjení se baterii podaří získat o 0,1-0,15 více své kapacity. Celkové nabití baterie tak dosahuje 90-95 %, což je výborný ukazatel.

    Zvažovali jsme dvě hlavní fáze nabíjení. Pokrytí problematiky nabíjení lithiových baterií by však bylo neúplné, kdyby nebyla zmíněna ještě jedna etapa nabíjení – tzv. předem nabít.

    Fáze předběžného nabíjení (přednabíjení)- tento stupeň se používá pouze pro hluboce vybité baterie (méně než 2,5 V) pro uvedení do normálního provozního režimu.

    V této fázi je poskytován poplatek stejnosměrný proud sníženou hodnotu, dokud napětí baterie nedosáhne 2,8 V.

    Předstupeň je nutný k zamezení nabobtnání a odtlakování (nebo dokonce výbuchu ohněm) poškozených baterií, které mají například vnitřní zkrat mezi elektrodami. Pokud takovou baterií okamžitě projde velký nabíjecí proud, nevyhnutelně to povede k jejímu zahřátí, a pak jaké štěstí.

    Další výhodou přednabíjení je předehřívání baterie, které je důležité při nabíjení při nízké teploty prostředí (v nevytápěné místnosti v chladném období).

    Chytré nabíjení by mělo být schopno monitorovat napětí baterie během fáze předběžného nabíjení a případně i napětí na dlouhou dobu nezvedne, usuzujte, že baterie je vadná.

    Všechny fáze nabíjení lithium-iontové baterie (včetně fáze předběžného nabíjení) jsou schematicky znázorněny v tomto grafu:

    Překročení jmenovitého nabíjecího napětí o 0,15 V může zkrátit životnost baterie na polovinu. Snížení nabíjecího napětí o 0,1 voltu snižuje kapacitu nabité baterie o cca 10 %, ale výrazně prodlužuje její životnost. Napětí plně nabité baterie po vyjmutí z nabíječky je 4,1-4,15 voltů.

    Abychom shrnuli výše uvedené, nastíníme hlavní teze:

    1. Jakým proudem nabíjet li-ion baterii (například 18650 nebo jakoukoli jinou)?

    Proud bude záviset na tom, jak rychle jej chcete nabíjet, a může se pohybovat od 0,2C do 1C.

    Například pro baterii 18650 s kapacitou 3400 mAh je minimální nabíjecí proud 680 mA a maximální 3400 mA.

    2. Jak dlouho trvá nabití například stejných dobíjecích baterií 18650?

    Doba nabíjení přímo závisí na nabíjecím proudu a počítá se podle vzorce:

    T \u003d C / I nabíjím.

    Například doba nabíjení naší baterie s kapacitou 3400 mAh s proudem 1A bude asi 3,5 hodiny.

    3. Jak správně nabíjet lithium-polymerovou baterii?

    Všechny lithiové baterie se nabíjejí stejným způsobem. Nezáleží na tom, zda je to lithium polymer nebo lithium ion. Pro nás spotřebitele v tom není žádný rozdíl.

    Co je ochranná deska?

    Ochranná deska (neboli PCB - power control board) je určena k ochraně proti zkratu, přebití a nadměrnému vybití lithiové baterie. Do ochranných modulů je zpravidla zabudována také ochrana proti přehřátí.

    Z bezpečnostních důvodů v něm nepoužívejte lithiové baterie domácí přístroje pokud nemají zabudovanou ochrannou desku. Proto všechny baterie mobilních telefonů mají vždy desku PCB. Výstupní svorky baterie jsou umístěny přímo na desce:

    Tyto desky používají šestinohý regulátor nabíjení na specializovaném mikrukh (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 atd. analogy). Úkolem tohoto ovladače je odpojit baterii od zátěže při úplném vybití baterie a odpojit baterii od nabíjení při dosažení 4,25V.

    Zde je například schéma desky ochrany baterie BP-6M, která byla dodána se starými telefony Nokia:

    Pokud mluvíme o 18650, pak mohou být vyráběny jak s ochrannou deskou, tak bez ní. Ochranný modul je umístěn v oblasti záporného pólu baterie.

    Deska zvyšuje délku baterie o 2-3 mm.

    Baterie bez modulu PCB se obvykle dodávají s bateriemi s vlastními ochrannými obvody.

    Jakoukoli baterii s ochranou lze snadno přeměnit na nechráněnou baterii pouhým vykucháním.

    K dnešnímu dni je maximální kapacita baterie 18650 3400 mAh. Baterie s ochranou musí mít na pouzdře odpovídající označení ("Chráněno").

    Nezaměňujte desku PCB s modulem PCM (PCM - power charge module). Pokud ty první slouží pouze k ochraně baterie, pak ty druhé jsou určeny k řízení procesu nabíjení – omezují nabíjecí proud na dané úrovni, řídí teplotu a celkově celý proces zajišťují. Deska PCM je to, čemu říkáme regulátor nabíjení.

    Doufám, že už nezůstaly žádné otázky, jak nabíjet baterii 18650 nebo jakoukoli jinou lithiovou baterii? Pak jdeme na malý výběr hotová řešení obvodů pro nabíječky (stejné regulátory nabíjení).

    Schémata nabíjení pro li-ion baterie

    Všechny obvody jsou vhodné pro nabíjení libovolné lithiové baterie, zbývá pouze rozhodnout o nabíjecím proudu a základně prvku.

    LM317

    Schéma jednoduché nabíječky založené na čipu LM317 s indikátorem nabití:

    Zapojení je jednoduché, celé nastavení spočívá v nastavení výstupního napětí na 4,2 V pomocí trimrového rezistoru R8 (bez připojené baterie!) a nastavení nabíjecího proudu volbou rezistorů R4, R6. Výkon rezistoru R1 je minimálně 1 watt.

    Jakmile LED zhasne, lze proces nabíjení považovat za ukončený (nabíjecí proud nikdy neklesne na nulu). Po úplném nabití se nedoporučuje nechávat baterii v tomto nabití dlouhou dobu.

    Čip lm317 je široce používán v různých stabilizátorech napětí a proudu (v závislosti na spínacím obvodu). Prodává se na každém rohu a obecně stojí cent (můžete si vzít 10 kusů za pouhých 55 rublů).

    LM317 přichází v různých případech:

    Přiřazení pinu (pinout):

    Analogy čipu LM317 jsou: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (poslední dva jsou domácí výroby).

    Nabíjecí proud lze zvýšit až na 3A, pokud místo LM317 vezmete LM350. Je pravda, že to bude dražší - 11 rublů / kus.

    Deska s plošnými spoji a sestava obvodů jsou zobrazeny níže:

    Starý sovětský tranzistor KT361 lze nahradit podobným pnp tranzistor(například KT3107, KT3108 nebo buržoazní 2N5086, 2SA733, BC308A). Pokud indikátor nabití nepotřebujete, lze jej zcela odstranit.

    Nevýhoda obvodu: napájecí napětí musí být v rozmezí 8-12V. To je způsobeno skutečností, že pro normální provoz mikroobvodu LM317 musí být rozdíl mezi napětím baterie a napájecím napětím alespoň 4,25 voltů. Nebude tedy možné jej napájet z USB portu.

    MAX1555 nebo MAX1551

    MAX1551/MAX1555 jsou specializované nabíječky pro Li+ baterie, které mohou pracovat z USB nebo ze samostatného napájecího adaptéru (například nabíječky telefonu).

    Jediný rozdíl mezi těmito mikroobvody je v tom, že MAX1555 dává signál pro indikátor průběhu nabíjení a MAX1551 - signál, že je napájení zapnuto. Tito. 1555 je stále výhodnější ve většině případů, takže 1551 je nyní těžké najít na prodej.

    Podrobný popis těchto čipů od výrobce -.

    Maximální vstupní napětí z DC adaptéru je 7 V, při napájení z USB je to 6 V. Při poklesu napájecího napětí na 3,52 V se mikroobvod vypne a nabíjení se zastaví.

    Mikroobvod sám detekuje, na kterém vstupu je napájecí napětí a je k němu připojen. Li jídlo přichází přes USB sběrnici je maximální nabíjecí proud omezen na 100 mA - to umožňuje zapojit nabíječku do USB portu libovolného počítače bez obav ze spálení jižního můstku.

    Při napájení ze samostatného zdroje je typický nabíjecí proud 280 mA.

    Čipy mají zabudovanou ochranu proti přehřátí. Ale i v tomto případě obvod nadále funguje a snižuje nabíjecí proud o 17 mA na každý stupeň nad 110 °C.

    K dispozici je funkce předběžného nabíjení (viz výše): pokud je napětí baterie nižší než 3V, mikroobvod omezí nabíjecí proud na 40 mA.

    Mikroobvod má 5 pinů. Zde je typické schéma zapojení:

    Pokud existuje záruka, že napětí na výstupu vašeho adaptéru nemůže za žádných okolností překročit 7 voltů, pak se bez stabilizátoru 7805 obejdete.

    Na tomto lze sestavit například možnost USB nabíjení.

    Mikroobvod nepotřebuje žádné externí diody ani externí tranzistory. Obecně, samozřejmě, elegantní mikruhi! Pouze jsou příliš malé, je nepohodlné pájet. A jsou stále drahé ().

    LP2951

    Stabilizátor LP2951 vyrábí společnost National Semiconductors (). Poskytuje implementaci vestavěné funkce omezení proudu a umožňuje generovat stabilní úroveň nabíjecího napětí pro lithium-iontovou baterii na výstupu obvodu.

    Hodnota nabíjecího napětí je 4,08 - 4,26 V a nastavuje se odporem R3 při odpojení baterie. Napětí je velmi přesné.

    Nabíjecí proud je 150 - 300mA, tato hodnota je omezena vnitřními obvody čipu LP2951 (záleží na výrobci).

    Použijte diodu s malým zpětným proudem. Může to být například jakákoliv řada 1N400X, kterou můžete získat. Dioda se používá jako blokovací dioda zabraňující zpětnému proudu z baterie do čipu LP2951 při vypnutí vstupního napětí.

    Tato nabíječka produkuje poměrně nízký nabíjecí proud, takže jakoukoli baterii 18650 lze nabíjet celou noc.

    Mikroobvod lze zakoupit jak v balíčku DIP, tak v balíčku SOIC (cena je asi 10 rublů za kus).

    MCP73831

    Čip vám umožní vytvořit správné nabíječky, kromě toho je levnější než medializovaný MAX1555.

    Typický spínací obvod je převzat z:

    Důležitou výhodou obvodu je absence nízkoodporových výkonných rezistorů, které omezují nabíjecí proud. Zde se proud nastavuje odporem připojeným k 5. výstupu mikroobvodu. Jeho odpor by měl být v rozmezí 2-10 kOhm.

    Sestava nabíječky vypadá takto:

    Mikroobvod se během provozu docela dobře zahřívá, ale nezdá se, že by to rušilo. Plní svou funkci.

    Zde je další možnost tištěný spoj S smd led a micro USB konektor:

    LTC4054 (STC4054)

    Velmi jednoduché, skvělý nápad! Umožňuje nabíjení proudem až 800 mA (viz). Je pravda, že má tendenci se velmi zahřívat, ale v tomto případě vestavěná ochrana proti přehřátí snižuje proud.

    Obvod lze značně zjednodušit vyhozením jedné nebo i obou LED s tranzistorem. Pak to bude vypadat takto (souhlas, není nikde jednodušší: pár rezistorů a jeden konder):

    Jedna z možností PCB je dostupná na . Deska je určena pro prvky velikosti 0805.

    I = 1000/R. Neměli byste hned nastavit velký proud, nejprve se podívejte, jak moc se mikroobvod zahřeje. Pro mé účely jsem vzal odpor 2,7 kOhm, zatímco nabíjecí proud se ukázal být asi 360 mA.

    Je nepravděpodobné, že by radiátor mohl být přizpůsoben tomuto mikroobvodu, a není skutečností, že bude účinný kvůli vysokému tepelnému odporu přechodu krystal-pouzdro. Výrobce doporučuje udělat chladič "přes vývody" - udělat dráhy co nejtlustší a nechat fólii pod pouzdrem mikroobvodu. A obecně platí, že čím více "zemní" fólie zbude, tím lépe.

    Mimochodem, většina tepla je odváděna přes 3. nohu, takže tuto dráhu můžete udělat velmi širokou a tlustou (naplňte ji přebytečnou pájkou).

    Balíček čipu LTC4054 může být označen LTH7 nebo LTADY.

    LTH7 se od LTADY liší tím, že první dokáže zvednout velmi vybitou baterii (na které je napětí menší než 2,9 voltu), zatímco druhý nikoli (je třeba ji rozhoupat samostatně).

    Čip vyšel velmi úspěšně, takže má spoustu analogů: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM40854, WPM4081, V81054, YPT661, IT45612, IT456054 S610 2, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Před použitím některého z analogů si prohlédněte katalogové listy.

    TP4056

    Mikroobvod je vyroben v obalu SOP-8 (viz), na břiše má kovový chladič, který není spojen s kontakty, což umožňuje efektivněji odvádět teplo. Umožňuje nabíjet baterii proudem až 1A (proud závisí na odporu nastavení proudu).

    Schéma zapojení vyžaduje minimum příloh:

    Obvod realizuje klasický proces nabíjení - nejprve nabíjejte konstantním proudem, poté konstantním napětím a klesajícím proudem. Všechno je vědecké. Pokud nabíjení rozeberete krok za krokem, můžete rozlišit několik fází:

    1. Sledování napětí připojené baterie (toto se děje neustále).
    2. Stupeň předběžného nabití (pokud je baterie vybitá pod 2,9 V). Nabíjecí proud 1/10 z naprogramovaného odporu R prog (100 mA při R prog = 1,2 kOhm) na úroveň 2,9 V.
    3. Nabíjení maximálním konstantním proudem (1000 mA při R prog = 1,2 kOhm);
    4. Když baterie dosáhne 4,2 V, napětí baterie je pevně na této úrovni. Začíná postupný pokles nabíjecího proudu.
    5. Když proud dosáhne 1/10 R prog naprogramovaného rezistorem (100 mA při R prog = 1,2 kOhm), nabíječka se vypne.
    6. Po dokončení nabíjení regulátor pokračuje ve sledování napětí baterie (viz bod 1). Proud spotřebovaný monitorovacím obvodem je 2-3 μA. Po poklesu napětí na 4,0 V se nabíjení znovu zapne. A tak v kruhu.

    Nabíjecí proud (v ampérech) se vypočítá podle vzorce I=1200/R prog. Povolené maximum je 1000 mA.

    Reálný test nabíjení s baterií 18650 na 3400 mAh ukazuje graf:

    Výhodou mikroobvodu je, že nabíjecí proud je nastaven pouze jedním rezistorem. Výkonné nízkoodporové odpory nejsou nutné. Navíc je zde indikátor průběhu nabíjení a také indikace konce nabíjení. Pokud není baterie připojena, indikátor jednou za několik sekund zabliká.

    Napájecí napětí obvodu musí ležet v rozmezí 4,5 ... 8 voltů. Čím blíže k 4,5V - tím lépe (čip se tedy méně zahřívá).

    První větev se používá pro připojení teplotního čidla zabudovaného v lithium-iontová baterie(obvykle se jedná o střední svorku baterie mobilního telefonu). Pokud je výstupní napětí pod 45 % nebo nad 80 % napájecího napětí, nabíjení se přeruší. Pokud nepotřebujete regulaci teploty, stačí položit tu nohu na zem.

    Pozornost! Tento obvod má jednu významnou nevýhodu: nepřítomnost obvodu ochrany proti zpětnému chodu baterie. V tomto případě je zaručeno spálení regulátoru kvůli překročení maximálního proudu. V tomto případě napájecí napětí obvodu přímo dopadá na baterii, což je velmi nebezpečné.

    Těsnění je jednoduché, hotové za hodinu na koleni. Pokud čas trpí, můžete si objednat hotové moduly. Někteří výrobci hotových modulů přidávají ochranu proti nadproudu a nadměrnému vybití (můžete si například vybrat, jakou desku potřebujete - s ochranou nebo bez ní a s jakým konektorem).

    Můžete také najít hotové desky s kontaktem pro teplotní čidlo. Nebo dokonce nabíjecí modul s více čipy TP4056 paralelně pro zvýšení nabíjecího proudu a s ochranou proti přepólování (příklad).

    LTC1734

    Je to také velmi jednoduchý design. Nabíjecí proud se nastavuje odporem R prog (např. pokud vložíte odpor 3 kΩ, proud bude 500 mA).

    Mikroobvody bývají na pouzdře označeny: LTRG (často je lze nalézt ve starých telefonech od Samsungu).

    Tranzistor se vejde jakékoli p-n-p, jde hlavně o to, aby byl dimenzován na daný nabíjecí proud.

    Na tomto schématu není žádný indikátor nabití, ale na LTC1734 se říká, že pin "4" (Prog) má dvě funkce - nastavení proudu a sledování konce nabíjení baterie. Je například znázorněn obvod s řízením konce nabíjení pomocí komparátoru LT1716.

    Komparátor LT1716 in tento případ lze nahradit levným LM358.

    TL431 + tranzistor

    Z dostupnějších součástek asi těžko vymyslíte obvod. Zde je nejobtížnější najít zdroj referenčního napětí TL431. Ale jsou tak běžné, že se nacházejí téměř všude (zřídka to, co zdroj energie dělá bez tohoto mikroobvodu).

    No a tranzistor TIP41 lze nahradit jakýmkoli jiným s vhodným kolektorovým proudem. Postačí i stará sovětská KT819, KT805 (nebo méně výkonná KT815, KT817).

    Nastavení obvodu spočívá v nastavení výstupního napětí (bez baterie!!!) pomocí trimru na úrovni 4,2 voltu. Sady rezistoru R1 maximální hodnota nabíjecí proud.

    Toto schéma plně implementuje dvoustupňový proces nabíjení lithiových baterií - nejprve nabíjení stejnosměrným proudem, poté přechod do fáze stabilizace napětí a plynulý pokles proudu téměř na nulu. Jedinou nevýhodou je špatná opakovatelnost obvodu (vrtošivá v nastavení a náročná na použité komponenty).

    MCP73812

    Existuje další nezaslouženě opomíjený mikročip od Microchip - MCP73812 (viz). Na základě toho získáte velmi rozpočtovou možnost nabíjení (a levnou!). Celá sada je pouze jeden odpor!

    Mimochodem, mikroobvod je vyroben v pouzdře vhodném pro pájení - SOT23-5.

    Jediným negativem je, že se velmi zahřívá a není zde žádná indikace nabití. Taky to nějak nefunguje moc spolehlivě, pokud máte zdroj s malým výkonem (který dává úbytek napětí).

    Obecně platí, že pokud pro vás indikace nabití není důležitá a vyhovuje vám proud 500 mA, pak je MCP73812 velmi dobrou volbou.

    NCP1835

    Nabízí se plně integrované řešení - NCP1835B, poskytující vysokou stabilitu nabíjecího napětí (4,2 ± 0,05 V).

    Snad jedinou nevýhodou tohoto mikroobvodu jsou příliš malé rozměry (balení DFN-10, rozměr 3x3 mm). Ne každý je schopen zajistit kvalitní pájení takových miniaturních prvků.

    Z nesporných výhod bych rád poznamenal následující:

    1. Minimální počet dílů karoserie.
    2. Schopnost nabíjet zcela vybitou baterii (přednabíjecí proud 30 mA);
    3. Definice konce nabíjení.
    4. Programovatelný nabíjecí proud - až 1000 mA.
    5. Indikace nabití a chyb (schopná detekovat nedobíjecí baterie a signalizovat to).
    6. Ochrana proti dlouhodobému nabíjení (změnou kapacity kondenzátoru C t můžete nastavit maximální čas nabíjení od 6,6 do 784 minut).

    Náklady na mikroobvod nejsou tak levné, ale ne tak velké (~ 1 $), aby je odmítli používat. Pokud jste přátelé s páječkou, doporučil bych se rozhodnout pro tuto možnost.

    Více Detailní popis je v .

    Je možné nabíjet lithium-iontovou baterii bez ovladače?

    Ano můžeš. To však bude vyžadovat přísnou kontrolu nad nabíjecím proudem a napětím.

    Obecně platí, že nabíjení baterie, například naší 18650 bez nabíječky, nebude fungovat vůbec. Je potřeba ještě nějak omezit maximální nabíjecí proud, tedy alespoň tu nejprimitivnější paměť, ale stále potřebnou.

    Nejjednodušší nabíječka pro jakoukoli lithiovou baterii je odpor v sérii s baterií:

    Odpor a ztrátový výkon rezistoru závisí na napětí napájecího zdroje, který bude použit pro nabíjení.

    Pojďme jako příklad vypočítat odpor pro 5voltový zdroj. Nabíjet budeme baterii 18650 s kapacitou 2400 mAh.

    Takže na samém začátku nabíjení bude pokles napětí na rezistoru:

    U r \u003d 5–2,8 \u003d 2,2 V

    Předpokládejme, že náš 5V napájecí zdroj je dimenzován na maximální proud 1A. Největší proud spotřebuje obvod na samém začátku nabíjení, kdy je napětí na baterii minimální a je 2,7-2,8 V.

    Pozor: tyto výpočty neberou v úvahu možnost, že baterie může být velmi hluboko vybitá a napětí na ní může být mnohem nižší, až nulové.

    Odpor rezistoru potřebný k omezení proudu na samém začátku nabíjení na úrovni 1 ampér by tedy měl být:

    R = U/I = 2,2/1 = 2,2 ohm

    Ztrátový výkon rezistoru:

    P r \u003d I 2 R \u003d 1 * 1 * 2,2 \u003d 2,2 W

    Na samém konci nabíjení baterie, když se napětí na ní blíží 4,2 V, bude nabíjecí proud:

    Nabíjím \u003d (U un - 4,2) / R \u003d (5 - 4,2) / 2,2 \u003d 0,3 A

    To znamená, jak vidíme, všechny hodnoty nepřekračují povolené limity pro danou baterii: počáteční proud nepřekračuje maximální povolený nabíjecí proud pro danou baterii (2,4 A) a konečný proud přesahuje proud, při kterém již baterie nezíská kapacitu ( 0,24 A).

    Hlavní nevýhodou takového nabíjení je nutnost neustále sledovat napětí na baterii. A ručně vypněte nabíjení, jakmile napětí dosáhne 4,2 V. Lithiové baterie totiž příliš dobře nesnášejí ani krátkodobé přepětí – hmoty elektrod začnou rychle degradovat, což nevyhnutelně vede ke ztrátě kapacity. Zároveň jsou vytvořeny všechny předpoklady pro přehřívání a odtlakování.

    Pokud má vaše baterie vestavěnou ochrannou desku, o které se hovořilo o něco výše, pak je vše zjednodušeno. Po dosažení určitého napětí na baterii ji samotná deska odpojí od nabíječky. Tento způsob nabíjení má však značné nevýhody, o kterých jsme hovořili v.

    Ochrana zabudovaná v baterii nedovolí její dobíjení za žádných okolností. Na vás zbývá pouze řídit nabíjecí proud tak, aby nepřekračoval povolené hodnoty pro tuto baterii (ochranné desky bohužel nabíjecí proud omezit neumí).

    Nabíjení pomocí laboratorního zdroje

    Pokud máte k dispozici napájecí zdroj s proudovou ochranou (omezením), jste zachráněni! Takový napájecí zdroj je již plnohodnotnou nabíječkou, která implementuje správný nabíjecí profil, o kterém jsme psali výše (CC / CV).

    Pro nabíjení li-ion stačí nastavit napájení na 4,2 voltu a nastavit požadovaný proudový limit. A můžete připojit baterii.

    Nejprve, když je baterie stále vybitá, laboratorní blok napájecí zdroj bude pracovat v režimu proudové ochrany (tj. bude stabilizovat výstupní proud na dané úrovni). Poté, když napětí na bance stoupne na nastavených 4,2V, zdroj přejde do režimu stabilizace napětí a proud začne klesat.

    Když proud klesne na 0,05-0,1C, lze baterii považovat za plně nabitou.

    Jak můžete vidět, laboratorní PSU je téměř dokonalá nabíječka! Jediné, co neumí automaticky, je rozhodovat se plně nabito baterie a vypněte. To je ale drobnost, která ani nestojí za pozornost.

    Jak nabíjet lithiové baterie?

    A pokud se bavíme o jednorázové baterii, která není určena k dobíjení, tak správná (a jediná správná) odpověď na tuto otázku je NE.

    Faktem je, že jakákoli lithiová baterie (například běžná CR2032 ve formě ploché tablety) se vyznačuje přítomností vnitřní pasivační vrstvy, která pokrývá lithiovou anodu. Tato vrstva zabraňuje tomu, aby anoda chemicky reagovala s elektrolytem. A přívod vnějšího proudu ničí výše uvedenou ochrannou vrstvu, což vede k poškození baterie.

    Mimochodem, pokud mluvíme o nedobíjecí baterii CR2032, tedy LIR2032, která je jí velmi podobná, je již plnohodnotnou baterií. Může a měl by se dobíjet. Jen její napětí není 3, ale 3,6V.

    Jak nabíjet lithiové baterie (ať už jde o baterii telefonu, 18650 nebo jakoukoli jinou li-ion baterii) bylo probráno na začátku článku.

    Kde koupit chipsy?

    Dá se samozřejmě koupit v Chip-Deep, ale je to tam drahé. Beru ho proto vždy v jednom velmi tajném obchodě)) Nejdůležitější je vybrat si správného prodejce, objednávka pak přijde rychle a jistě.

    Pro vaše pohodlí jsem shromáždil nejspolehlivější prodejce do jedné tabulky, použijte ji pro své zdraví:

    název datový list cena
    LM317 5,5 rubu/kus Koupit
    LM350
    LTC1734 42 rub/kus Koupit
    TL431 85 kop/ks. Koupit
    MCP73812 65 rublů/kus Koupit
    NCP1835 83 rub/ks. Koupit
    *Všechny žetony s dopravou zdarma