Вход на сайт

Зарегистрировавшись на сайте Вы сможете добавлять свои материалы






Самодельное зарядное для литий ионных аккумуляторов


Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов по своему строению и принципу работы весьма схоже с ЗУ для свинцово-кислотных. Каждая банка литиевых АКБ имеет более высокое значение напряжения. Кроме того, они более чувствительные к перенапряжению и перезаряду.

Литий-ионный аккумулятор 18650

Банка – это один живительный элемент. Получил он свое название от схожести с жестяными банками для напитков. Для литиевых элементов наиболее распространенным вариантом является 18650. Это число легко расшифровывается. В миллиметрах указана толщина – 18 и высота – 65.

Если другие виды аккумуляторов позволяют иметь больший разбег в подаваемом напряжении при зарядке, то для литиевых этот показатель должен быть намного точнее. Во время достижения на аккумуляторе напряжения в 4.2 вольта зарядка должна останавливаться, перенапряжение для них опасно. Допускается отклонение от нормы в 0.05 вольта.

Среднее время заряда для литиевых батарей – 3 часа. Это усреднённый показатель, все же каждый отдельный аккумулятор имеет свое значение. От качества зарядки литиевых АКБ зависит срок их службы.

Условия длительного хранения

Совет. Хранить литий-ионные аккумуляторы необходимо правильно. Если устройство долгое время не будет использоваться, то батарею лучше из него вынуть.

Если оставить хранится полностью заряженный аккумуляторный элемент, то он может навсегда утратить часть своей ёмкости. Если оставить хранится разряженную батарею, она может больше не восстановиться. Значит, даже попытавшись ее реанимировать, можно потерпеть фиаско. Поэтому оптимальный рекомендуемый заряд для хранения литиевых банок – 30-50%.

Использование оригинальных зарядных устройств

Некоторые производители указывают, что использование неродных зарядных устройств для li ion аккумуляторов может привести к потере гарантии на устройство. Все дело в том, что плохое зарядное может погубить аккумуляторный элемент. Литиевые батареи могут портиться из-за неправильного напряжения или некорректного затухания в конце зарядки. Поэтому использование оригинального зарядного устройства – это всегда лучший выбор.

Заводское ЗУ

Опасность перезаряда и полного разряда

Исходя из устройства литиевых батарей, не рекомендуется допускать их полной разрядки или перезарядки.

К примеру, никель-кадмиевые батареи имеют эффект памяти. Это значит, что неправильный режим зарядки приводит к потере ёмкости. Неправильным считается режим, когда подзаряжается батарея, которая не полностью разрядилась. Если начать заряжать ее в не полностью разряженном состоянии, она может терять свою ёмкость. Зарядные устройства для таких батарей производятся со специальными режимами работы, которые сначала разряжают батарею до нужного уровня, потом начинают ее подзаряжать.

Литиевые батареи не требуют такого хлопотного обслуживания. Эффекта памяти у них нет, но они боятся полной разрядки. Поэтому их лучше подзарядить, когда появляется возможность, не дожидаясь полного разряда. Но и перезаряд для них неприемлем. Поэтому оптимальным будет не допускать разряда ниже 15 % и заряда более 90%. Так можно увеличить срок службы батареи.

Это касается только батарей без защиты. Если у аккумуляторов есть защита, реализованная на отдельной плате, то она отсекает заряд сверх меры, если разряд достигает минимального уровня, то отключает устройство. Обычно это показатели более 4,2 Вольта и 2.7 Вольта, соответственно.

Отношение к перепадам температур

Рабочий диапазон температур для литиевых батарей невелик – от +5 до +25 градусов по Цельсию. Сильные перепады температур нежелательны для их работы.

Самодельный зарядник для литий-ионных аккумуляторов

При перезаряде температура аккумулятора может повышаться, что нехорошо сказывается на его работе. Низкая температура также действует отрицательно. Подмечено, что на морозе аккумуляторы быстрее теряют свой заряд и садятся, хотя в тепле устройство показывает полную зарядку.

Особенности литиевых батарей

Li-ion АКБ являются очень неприхотливыми в эксплуатации. При бережном обращении они прослужат около 3-4 лет. Однако стоит ориентироваться на то, что даже если аккумуляторы не используются, они медленно умирают. Поэтому запасаться аккумуляторами к устройству впрок не совсем резонно. 2 года – это нормальное время от момента производства. Если прошло больше, то это могут быть уже вышедшие из строя батареи.

Интересно. Самый распространенный размер банки 18650 в среднем имеет ёмкость в 3500 мАч. Нормальная цена для такой батареи – 3-4 доллара. Поэтому производители, обещающие за 3 доллара Power bank объемом 10000 мАч, мягко говоря, обманывают. Хорошо, если там будет хотя бы 3000 мАч.

Как правильно заряжать полимерный аккумулятор

Полимерный аккумулятор от ионного отличается только внутренней консистенцией наполнителя. Правила зарядки и эксплуатации применимы к обоим видам этих литиевых батарей.

Как сделать зарядное устройство для литиевого аккумулятора своими руками

Схема самодельной зарядки для литиевых аккумуляторов

Рассмотрим одну из самых простых схем зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов. Самодельная схема зарядки реализована на микросхеме, которая выступает как стабилитрон и контроллер заряда, и транзисторе. База транзистора соединяется с управляющим электродом микросхемы. Литиевые батареи не любят перенапряжения, поэтому на выходе обязательно нужно выставить рекомендуемое напряжение в 4.2 В. Достичь этого можно с помощью регулировки микросхемы сопротивлениями R3 R4, которые имеют значения 3кОм и 2.2 кОм, соответственно. Подключаются они к первой ножке микросхемы. Регулировка задаётся единожды, и напряжение остаётся постоянным.

Чтобы можно было подстроить напряжение на выходе на месте резистора R, устанавливают потенциометр. Производить подстройку нужно без нагрузки, то есть без самого аккумулятора. С его помощью можно точно подстроить напряжение на выходе, равное 4,2 В. Потом вместо потенциометра можно поставить резистор полученного номинала.

Резистор R4 используется, чтобы открывать базу транзистора. Номинал этого сопротивления – 0,22 кОм. Когда аккумулятор будет заряжаться, его напряжение будет расти. От этого электрод управления на транзисторе будет повышать сопротивление эмиттер-коллектора. Это, в свою очередь, будет понижать ток, идущий на аккумулятор.

Ещё нужно отрегулировать ток зарядки. Для этого используют сопротивления R1. Без этого резистора не загорится светодиод, он отвечает за индикацию процесса зарядки. В зависимости от необходимого тока, подбирают резистор номиналом от 3 до 8 Ом.

Как выбрать аккумулятор

Отдельное внимание нужно уделить производителям аккумуляторов. Существуют зарекомендовавшие себя бренды и какие-то неизвестные аналоги. Иногда недобросовестные производители могут продавать товар, который ниже заявленных характеристик в 3 раза и более.

Обратите внимание! К брендам, получившим популярность, можно отнести Panasonic, Sony, Sanyo, Samsung.

Покупка литиевых аккумуляторов не должна вызвать больших проблем. Купить их можно в местных магазинах электроники, в интернет-магазинах или заказать напрямую из Китая. Не стоит гнаться за дешевизной. Хороший аккумулятор не может стоить очень дёшево. Некоторые производители ставят качественные банки, но плохие платы, отвечающие за питание. Это неминуемо приведет к гибели батареи.

Видео

Зарядка литий-ионных батарей - Battery University

Узнайте, как продлить срок службы батареи, используя правильные методы зарядки.

Зарядка и разрядка аккумуляторов - это химическая реакция, за исключением литий-ионных. Ученые, занимающиеся аккумуляторными батареями, говорят об энергиях, поступающих в аккумуляторную батарею и исходящих из нее как часть движения ионов между анодом и катодом. Это утверждение имеет свои достоинства, но если бы ученые были полностью правы, то батарея жила бы вечно.Они обвиняют снижение емкости в том, что ионы попадают в ловушку, но, как и во всех аккумуляторных системах, внутренняя коррозия и другие дегенеративные эффекты, также известные как паразитные реакции на электролит и электроды, играют роль. (См. BU-808b: Что вызывает смерть литий-ионных аккумуляторов?)

Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов представляет собой устройство ограничения напряжения, которое имеет сходство со свинцово-кислотной системой. Отличия от литий-ионных аккумуляторов заключаются в более высоком напряжении на элемент, более жестких допусках по напряжению и отсутствии непрерывного или плавающего заряда при полной зарядке.В то время как свинцово-кислотный предлагает некоторую гибкость с точки зрения отключения напряжения, производители литий-ионных элементов очень строго подходят к правильной настройке, поскольку литий-ионные аккумуляторы не могут выдерживать перезаряд. Так называемого чудо-зарядного устройства, обещающего продлить срок службы батареи и получить дополнительную емкость с помощью импульсов и других уловок, не существует. Литий-ионная система - это «чистая» система, которая берет только то, что может поглотить.


Зарядка Li-ion с добавлением кобальта

Литий-ионный аккумулятор с традиционными катодными материалами из кобальта, никеля, марганца и алюминия обычно заряжается до 4.20В / ячейка. Допуск составляет +/– 50 мВ / элемент. Некоторые разновидности на основе никеля заряжаются до 4,10 В / элемент; литий-ионный аккумулятор высокой емкости может достигать 4,30 В / элемент и выше. Повышение напряжения увеличивает емкость, но выход за пределы спецификации вызывает нагрузку на аккумулятор и снижает безопасность. Встроенные в блок схемы защиты не допускают превышения установленного напряжения.

На рис. 1 показаны характеристики напряжения и тока при прохождении литий-ионных аккумуляторов через каскады для получения постоянного тока и начального заряда. Полная зарядка достигается, когда ток снижается до 3–5 процентов от номинального значения Ач.

Рисунок 1: Этапы зарядки литий-ионного аккумулятора . Литий-ионный аккумулятор полностью заряжается, когда ток падает до заданного уровня. Вместо постоянной зарядки некоторые зарядные устройства применяют дополнительный заряд при падении напряжения.

Предоставлено Cadex


Рекомендуемый уровень заряда энергетического элемента составляет от 0,5 до 1 ° C; время полной зарядки составляет около 2–3 часов.Производители этих элементов рекомендуют заряжать при температуре 0,8 ° C или ниже, чтобы продлить срок службы батареи; тем не менее, большинство элементов питания могут выдерживать более высокую скорость заряда с небольшим напряжением. Эффективность зарядки составляет около 99 процентов, и во время зарядки аккумулятор остается холодным.

Некоторые литий-ионные аккумуляторы могут нагреваться примерно на 5ºC (9ºF) при достижении полной зарядки. Это могло произойти из-за схемы защиты и / или повышенного внутреннего сопротивления. Прекратите использование аккумулятора или зарядного устройства, если температура поднимается более чем на 10ºC (18ºF) при умеренных скоростях зарядки.

Полная зарядка происходит, когда аккумулятор достигает порогового значения напряжения и ток падает до 3 процентов от номинального. Аккумулятор также считается полностью заряженным, если уровень тока упал и не может снизиться дальше. Повышенный саморазряд может быть причиной этого состояния.

Увеличение тока заряда не сильно ускоряет состояние полной зарядки. Хотя аккумулятор достигает пика напряжения быстрее, заряд насыщения займет больше времени. При более высоком токе стадия 1 короче, но насыщение во время стадии 2 займет больше времени.Однако при сильноточной зарядке аккумулятор быстро заряжается примерно до 70 процентов.

Литий-ионный аккумулятор не требует полной зарядки, как в случае со свинцово-кислотным аккумулятором, и это нежелательно. На самом деле, лучше не заряжать полностью, потому что высокое напряжение нагружает аккумулятор. Выбор более низкого порога напряжения или полное исключение заряда насыщения продлевает срок службы батареи, но сокращает время работы. Зарядные устройства для минусов

.Комплект для сборки литий-ионных аккумуляторов DIY

открывает двери для самодельных электровелосипедов, powerwall и даже электромобилей

Самодельные литий-ионные аккумуляторные батареи для домашних энтузиастов в сообществе экологически чистой энергии давно стали святым Граалем. Для всего, от домашнего накопителя солнечной энергии до гаражных электрических велосипедов, картингов и полноразмерных электромобилей, литий-ионные батареи когда-то были одним из самых ограничивающих факторов для любителей и производителей.

Тем не менее, в последние несколько лет наблюдается впечатляющий рост доступности запчастей, инструментов и знаний в области литий-ионных аккумуляторов своими руками.Это привело к увеличению возможностей для творческих домашних мастеров избавиться от узы традиционных поставщиков дорогих литий-ионных аккумуляторных батарей и вместо этого разрабатывать свои собственные аккумуляторы для различных проектов и приложений.

Я лично занимался сборкой собственных аккумуляторных батарей с 2011 года, когда понял, что ограниченных возможностей, доступных для таких мастеров, как я, просто недостаточно для удовлетворения потребностей моих проектов с солнечной батареей и электромобилем. В то время батарейные элементы были ограничены несколькими коммерчески доступными вариантами.Если вам нужно что-то особенное, например, аккумуляторные элементы большой мощности или большой емкости, вам нужно будет разобрать аккумуляторные блоки для электроинструмента, чтобы собрать специальные элементы.

Однако сегодня известные компании, такие как Samsung, Panasonic, LG, Sanyo и Sony, производят десятки - если не сотни - различных типов высококачественных аккумуляторных элементов, которые любители используют для создания аккумуляторных блоков для бесчисленных проектов зеленой энергетики. Кроме того, сложные инструменты, необходимые для сборки аккумуляторных батарей, такие как точечные сварочные аппараты, которые раньше стоили более 1000 долларов, снизились в цене и размерах до такой степени, что любители могут использовать их в своих домах и гаражах.

В Интернете возникли большие сообщества, демонстрирующие проекты самодельных аккумуляторов, созданные творческими людьми по всему миру. Одно из первых и крупнейших сообществ вращалось вокруг электрических велосипедов. Электроциклы были одними из первых потребительских товаров, для которых требовались большие литий-ионные батареи с десятками отдельных аккумуляторных ячеек.

Сочетание высокой стоимости этих батарей с самодельной природой многих в ранних сообществах электровелосипедов привело к неизбежному результату.Изготовители нестандартных электровелосипедов, которым требовалось больше вариантов для аккумуляторов, начали покупать недавно доступные потребительские аппараты для точечной сварки, чтобы создавать свои собственные конфигурации аккумуляторов. Так родился ренессанс DIY-аккумуляторов.

Вскоре после этого DIY powerwall или домашние аккумуляторные батареи, часто построенные из утилизированных аккумуляторных ячеек для портативных компьютеров, начали становиться все более популярными. Еще до того, как Tesla представила свой одноименный Powerwall в 2015 году, энтузиасты DIY уже пытались создать свои собственные домашние аккумуляторные батареи.После того, как Tesla вышла на рынок и превратила Powerwall в нарицательное, версии DIY стали еще более популярными.

Поскольку они используются для электроснабжения целых домов, самодельные силовые стены часто требуют многих тысяч отдельных аккумуляторных элементов. Однако при цене от 3 до 6 долларов за ячейку строителям приходилось проявлять творческий подход. Сообщество обнаружило, что старые аккумуляторы для ноутбуков, предназначенные для центров утилизации, часто содержат совершенно исправные аккумуляторные элементы, в основном из-за того, что компьютеры умирают задолго до того, как аккумуляторы отслужили свой срок службы.

Скрупулезные домашние мастера могли собирать элементы из этих аккумуляторов для ноутбуков, иногда даже находя их бесплатно в мастерских по ремонту компьютеров и в магазинах, которые по закону часто обязаны забирать старые литий-ионные аккумуляторы. Это поразительно повлияло на экономию утилизации аккумуляторов. За считанные месяцы старые аккумуляторы для ноутбуков превратились из раздражающего электронного мусора, с которым у большинства розничных торговцев и центров сбора не было проблем, в товар, который распродавался за фунт.

В отличие от большинства самодельных аккумуляторных батарей для электрических велосипедов, которые сварены точечной сваркой вместе, как и профессиональные аккумуляторные блоки, строителям самодельных силовых экранов нужен был способ экономичного соединения тысяч ячеек быстро, дешево и таким образом, чтобы они могли удалять элементы, которые со временем выходили из строя.Таким образом, сообщество DIY powerwall приняло иногда противоречивый метод пайки аккумуляторных элементов вместе в свои массивные аккумуляторные блоки. Этот процесс пайки позволил строителям добавлять предохранители на уровне ячеек, такие как Tesla включает в свои пакеты, но остается открытым вопрос о том, насколько велико влияние тепла паяльника на долговечность литий-ионных аккумуляторов. аккумуляторные элементы.

По мере того, как производство аккумуляторных батарей стало более доступным, я начал фиксировать на бумаге все знания и опыт самостоятельного изготовления литий-ионных аккумуляторных батарей, которые я накопил за эти годы.Эта попытка создать единый источник высококачественного образовательного контента об аккумуляторах DIY в конечном итоге превратилась в бестселлер Amazon DIY Lithium Batteries.

Между написанием книги и запуском канала на YouTube, который обучает людей искусству сборки батарей, я общался с бесчисленным множеством производителей и любителей, которые хотели присоединиться к повальному увлечению литиевыми батареями своими руками. Одно из самых распространенных желаний, которые я видел, было создание модульной системы сборки аккумуляторных батарей. Вместо того, чтобы использовать сварку и пайку для создания постоянных батарейных блоков, домашние мастера хотели иметь возможность заменять литиевые батареи так же, как вы меняете AA в пульте дистанционного управления телевизором.Ничего подобного не существовало в масштабах и на уровне мощности, подходящих для питания крупных накопителей энергии или электромобилей. Так что мне пришлось работать с командой ярких, увлеченных молодых инженеров и дизайнеров, и мы создали решение.

Прошлым летом мы представили первую версию нашей идеи, которая называется комплект для сборки батарей Врузенд. Он включает в себя запрессованные крышки аккумуляторных батарей, которые подходят к концам обычных литий-ионных аккумуляторных элементов, используя подпружиненные клеммы и резьбовые клеммные колодки.Колпачки фиксируются вместе, позволяя производителю аккумуляторов создать аккумуляторы точного размера, формы, напряжения и емкости, необходимые для любого проекта.

Наша последняя версия, только что анонсированная сегодня на Kickstarter, предназначена для приложений с более высокой мощностью, таких как мощные электрические скейтборды, электровелосипеды, гоночные карты и электронные мотоциклы или аккумуляторы большой мощности.

Я считаю, что будущее изготовления литиевых батарей своими руками невероятно радужно для любителей и производителей зеленой энергии.Строите ли вы игрушку на солнечных батареях или гоночный электромобиль, растущая индустрия сборки аккумуляторов своими руками ждет вас под рукой.

[Примечание редактора: несколько комментаторов выразили обеспокоенность тем, что это реклама или спонсируемый пост. Обстоятельства таковы, что мы были знакомы с Микой некоторое время и были в восторге от продукта, выпущенного на этой неделе. Мы решили, что вместо того, чтобы писать об этом, было бы лучше услышать прямо из уст лошади. Мы не получали никаких денег или льгот от этой публикации.. -Сет Вайнтрауб]

FTC: Мы используем автоматические партнерские ссылки для получения дохода. Подробнее.


Подпишитесь на Electrek на YouTube, чтобы получить эксклюзивные видео и подписаться на подкаст.

.

Как работают литий-ионные батареи | HowStuffWorks

Литий-ионные аккумуляторные батареи

бывают всех форм и размеров, но все они выглядят примерно одинаково внутри. Если бы вы разобрали аккумуляторную батарею ноутбука (то, что мы НЕ рекомендуем из-за возможности короткого замыкания аккумулятора и возникновения пожара), вы бы обнаружили следующее:

  • Литий-ионные элементы могут быть либо цилиндрическими батареями, которые почти идентичны элементам AA, либо они могут быть призматическими , что означает, что они квадратные или прямоугольные. Компьютер, который включает:
  • Одна или несколько температур датчики для контроля температуры батареи
  • Схема преобразователя и регулятора напряжения для поддержания безопасных уровней напряжения и тока
  • Экранированный разъем для ноутбука , который позволяет питанию и информации поступать в аккумуляторный блок и из него
  • A отвод напряжения , который контролирует энергоемкость отдельных ячеек в аккумуляторном блоке
  • Монитор состояния заряда аккумулятора , который представляет собой небольшой компьютер, который обрабатывает весь процесс зарядки, чтобы обеспечить максимально быструю и полную зарядку аккумуляторов.

Если аккумулятор слишком нагревается во время зарядки или использования, компьютер отключит подачу питания, чтобы попытаться остыть. Если вы оставите свой ноутбук в очень горячей машине и попытаетесь использовать его, он может не дать вам включиться, пока все не остынет. Если элементы когда-либо полностью разряжаются, аккумуляторная батарея отключится из-за разрушения элементов. Он также может отслеживать количество циклов зарядки / разрядки и отправлять информацию, чтобы индикатор заряда батареи ноутбука мог сказать вам, сколько заряда осталось в аккумуляторе.

Объявление

Это довольно сложный маленький компьютер, питающийся от батарей. Такое энергопотребление является одной из причин, по которой литий-ионные батареи теряют 5 процентов своей мощности каждый месяц, когда они простаивают.

Литий-ионные элементы

Как и у большинства батарей, у вас металлический корпус. Здесь особенно важно использование металла, потому что аккумулятор находится под давлением. Этот металлический корпус имеет какое-то чувствительное к давлению вентиляционное отверстие .Если аккумулятор когда-либо станет настолько горячим, что может взорваться от избыточного давления, это отверстие сбросит дополнительное давление. Батарея, вероятно, впоследствии станет бесполезной, так что этого следует избегать. Отверстие строго предусмотрено в качестве меры безопасности. Так же и переключатель с положительным температурным коэффициентом (PTC) , устройство, которое должно предохранять аккумулятор от перегрева.

Этот металлический футляр содержит длинную спираль, состоящую из трех спрессованных вместе тонких листов:

  • A Положительный электрод
  • A Отрицательный электрод
  • A сепаратор

Внутри корпуса эти листы погружены в органический растворитель, который действует как электролит.Эфир - один из распространенных растворителей.

Сепаратор представляет собой очень тонкий лист пластика с микроперфорацией. Как следует из названия, он разделяет положительный и отрицательный электроды, позволяя ионам проходить через них.

Положительный электрод изготовлен из оксида лития-кобальта или LiCoO 2 . Отрицательный электрод выполнен из углерода. Когда батарея заряжается, ионы лития перемещаются через электролит от положительного электрода к отрицательному и присоединяются к углю.Во время разряда ионы лития возвращаются в LiCoO 2 из углерода.

Движение этих ионов лития происходит при достаточно высоком напряжении, поэтому каждая ячейка производит 3,7 вольт. Это намного выше, чем 1,5 В, типичные для обычного щелочного элемента AA, который вы покупаете в супермаркете, и помогает сделать литий-ионные батареи более компактными в небольших устройствах, таких как сотовые телефоны. См. Раздел «Как работают батареи» для получения подробной информации о различном химическом составе батарей.

Мы рассмотрим, как продлить срок службы литий-ионной батареи, и выясним, почему они могут взорваться в следующий раз.

.

e-radionicacom / Литий-ионное зарядное устройство с защитой --- Файлы Eagle: файлы Eagle для зарядного устройства литий-ионных аккумуляторов на базе TP4056 с защитой.

перейти к содержанию Зарегистрироваться
  • Почему именно GitHub? Особенности →
    • Обзор кода
    • Управление проектами
    • Интеграции
    • Действия
    • Пакеты
    • Безопасность
    • Управление командой
    • Хостинг
    • мобильный
    • Истории клиентов →
    • Безопасность →
  • Команда
  • Предприятие
  • Проводить исследования
.

Смотрите также