Головна > Пилососи > Зарядне для літієвих акумуляторів купити. Зарядний пристрій для літій-іонних акумуляторів


Зарядне для літієвих акумуляторів купити. Зарядний пристрій для літій-іонних акумуляторів




Акумулятори відіграють важливу роль у будь-якому механізмі, що працює не від мережі. Акумуляторні батареї, що перезаряджаються, коштують досить дорого, через те, що разом з ними потрібно купувати зарядний пристрій. В акумуляторних батареях використовуються різні комбінації провідникових матеріалів та електролітів - свинцево-кислотні, нікель-кадмієві (NiCd), нікель-металгідридні (NiMH), літій-іонні (Li-ion), літій-іополімерні (Li-Po).

Я використовую літій-іонні акумулятори у своїх проектах, тому вирішив зробити зарядку для літієвих акумуляторів 18650 своїми руками, а не купувати дороге, тож приступимо.

Крок 1: Відео

У відео показано складання зарядного пристрою.
Посилання на youtube

Крок 2: Список електрокомпонентів





Показати ще 3 зображення



Список компонентів, необхідних для збирання зарядного пристрою для акумуляторних батарей 18650:

  • Модуль зарядного пристрою на базі чіпа TP4056 із захистом акумулятора
  • Стабілізатор напруги 7805, вам знадобиться 1 шт
  • Конденсатор 100 нФ, 4 шт (не потрібний, якщо є 5В блок живлення)

Крок 3: Список інструментів





Для роботи вам знадобляться наступні інструменти:

  • Гарячий ніж
  • Пластикова коробочка 8х7х3 см (або близька за розмірами)

Тепер, коли всі необхідні інструменти та компоненти підготовлені до роботи, займемося модулем ТР4056.

Крок 4: Модуль зарядного пристрою Li-io акумуляторів на основі чіпа ТР4056





Трохи докладніше про цей модуль. На ринку представлені два варіанти цих модулів: із захистом акумулятора та без неї.

Комутаційна плата, що містить схему захисту, здійснює контроль напруги за допомогою фільтра ланцюга живлення DW01A (інтегральна схема захисту батареї) та FS8205A (N-канальний модуль транзисторний). Таким чином, комутаційна плата містить три інтегральні схеми (TP4056+DW01A+FS8205A), тоді як модуль зарядного пристрою без захисту батареї містить лише одну інтегральну схему (TP4056).

TP4056 – модуль заряду одноелементних Li-io акумуляторів з лінійним зарядом постійного струму та напруги. Корпус SOP і невелика кількість зовнішніх компонентів роблять цей модуль чудовим варіантом для використання в саморобних електроприладах. Він заряджає через USB так само добре, як через звичайний блок живлення. Розпинування модуля TP4056 додається (рис.2), як і графік циклу зарядки (рис.3) з кривими постійного струму та постійної напруги. Два діоди на комутаційній платі показують поточний статус заряду – заряд, припинення заряду тощо (рис.4).

Щоб не пошкодити акумулятор, заряд 3,7 В літій-іонних акумуляторівповинен здійснюватися при значенні постійного струму 0,2-0,7 від їх ємності, поки вихідна напруга не досягне 4,2, після чого заряд буде здійснюватися постійною напругою і поступово знижується (до 10% від початкового значення) струмом. Ми не можемо перервати заряд при напрузі 4,2 ​​В, оскільки рівень заряду буде 40-80% повної ємності акумулятора. За цей процес відповідає модуль TP4056. Ще один важливий момент – резистор, з'єднаний з виведенням PROG, визначає зарядний струм. У модулях, представлених над ринком, зазвичай із цим висновком з'єднаний 1,2 КОМ резистор, що відповідає зарядному струму 1А (рис.5). Щоб отримати інші значення зарядного струму, можна ставити інші резистори.

DW01A – інтегральна схема захисту батареї, на рис.6 показано звичайну схему підключення. Польові МОП-транзистори М1 та М2 з'єднані зовні інтегральною схемою FS8205A.

Ці компоненти встановлені на комутаційній платі модуля заряду літій-іонних батарей TP4056, посилання на який є в Кроку 2. Ми повинні зробити тільки дві речі: дати напругу в діапазоні 4-8 В на вхідний роз'єм, і з'єднати полюси акумулятора та контактами + та – модуля TP4056

Після цього продовжимо збирання зарядного пристрою.

Крок 5: Схема проводки


Щоб завершити складання електрокомпонентів, спаяємо їх відповідно до схеми. Я доклав схему у програмі Fritzing та фото фізичного з'єднання.

  1. + контакт роз'єму живлення з'єднуємо з одним із контактів вимикача, а – контакт роз'єму живлення з'єднуємо з піном GND стабілізатора 7805
  2. Другий контакт вимикача з'єднуємо з піном стабілізатора Vin 7805
  3. Встановлюємо три конденсатори 100 нФ паралельно між Vin та GND пінами стабілізатора напруги (для цього використовуйте макетну плату)
  4. Встановлюємо конденсатор 100 нФ між пінами Vout та GND стабілізатора напруги (на макетній платі)
  5. З'єднайте Vout пін стабілізатора напруги з IN+ піном модуля TP4056
  6. З'єднайте пін GND стабілізатора напруги з IN-піном модуля TP4056
  7. З'єднайте + контакт батарейного відсіку з B+ піном модуля TP4056, а – контакт батарейного відсіку з'єднайте з В-піном модуля TP4056

На цьому підключення завершено. Якщо ви використовуєте 5 В блок живлення, пропускайте всі пункти з підключеннями до стабілізатора напруги 7805 і підключайте + і – блоки безпосередньо до IN+ та IN-пін модуля TP4056 відповідно.
Якщо ви будете використовувати 12В блок живлення, при проходженні струму стабілізатор 1А 7805 буде нагріватися, це можна виправити тепловідведенням.

Крок 6: Складання, частина 1: прорізаємо отвори в корпусі





Показати ще 7 зображень








Для того, щоб правильно вмістити всі електрокомпоненти в корпусі, потрібно прорізати отвори:

  1. Лезом ножа позначте на корпусі межі відсіку батареї (рис.1).
  2. Гарячим ножем проріжте отвір за зробленими мітками (рис.2 та 3).
  3. Після прорізування отвору корпус повинен виглядати як на рис.4.
  4. Позначте місце, де буде USB-роз'єм модуля TP4056 (рис.5 і 6).
  5. Гарячим ножем проріжте в корпусі отвір для роз'єму USB (мал. 7).
  6. Позначте місця на корпусі, де будуть діоди модуля TP4056 (рис. 8 та 9).
  7. Гарячим ножем проріжте отвори під діоди (рис. 10).
  8. Таким же чином зробіть отвори під роз'єм живлення та вимикач (рис.11 та 12)

Крок 7: Складання, частина 2: встановлюємо електрокомпоненти







Дотримуйтесь інструкцій, щоб встановити компоненти в корпусі:

  1. Встановіть батарейний відсік так, щоб монтажні точки були зовні відсіку/корпусу. Клейовим пістолетом приклейте відсік (рис.1).
  2. Встановіть на місце модуль TP4056 так, щоб роз'єм USB і діоди потрапили у відповідні отвори, зафіксуйте термоклеєм (рис.2).
  3. Встановіть місце стабілізатор напруги 7805, зафіксуйте термоклеем (рис.3).
  4. Встановіть на свої місця роз'єм живлення та вимикач, зафіксуйте термоклеєм (рис.4).
  5. Розташування компонентів має виглядати так само, як на рис.5.
  6. Нижню кришку закріпіть гвинтами (рис.6).
  7. Пізніше я закрив нерівності, що залишилися від гарячого ножа, чорною ізолентою. Також їх можна згладити наждачкою.

Завершений пристрій показано на рис.7. тепер його треба випробувати.

Крок 8: Випробування



Вставте розряджений акумулятор у зарядний пристрій. Увімкніть живлення у роз'єм 12В або USB. Червоний діод повинен моргати, це означає, що йде процес заряду.

Коли заряд буде завершено, повинен спалахнути синій діод.
Прикладаю фото зарядного пристрою в процесі заряду та фото із зарядженим акумулятором.
На цьому роботу завершено.

Збираємо просте зарядне для літій-іонних акумуляторів, практично з мотлоху.


Нагромадилася у мене велика кількість акумуляторів від ноутбучних акумуляторів, формату 18650. Обмірковуючи як їх заряджати, я вирішив не морочитися з китайськими модулями, та й закінчилися вони на той час. Вирішив зібрати докупи дві схеми. Датчик струму та плата BMS з акумулятора мобільного телефону. Перевірено практично. Хоч і схема примітивна, але вона працює й успішно, жодного акумулятора не постраждала.

Схема зарядного пристрою

Матеріали та інструменти

  • шнур USB;
  • крокодильники;
  • плата захисту BMS;
  • пластикове яйце від Кіндера;
  • два світлодіоди різного кольору;
  • транзистор кт361;
  • резистори на 470 та 22 ома;
  • двоватний резистор 2.2 ома;
  • один діод IN4148;
  • інструменти.

Виготовлення зарядного пристрою

Шнур USB розбираємо та знімаємо роз'єм. У мене це від якогось аїпаду.


До крокодилів припаюємо дроти.


Глибоку частину пластикового кіндера обтяжуємо, я залив гайку М6 термоклеєм.


Спаюємо нашу просту схемку. Все зроблено навісним монтажем та розпаяно на платі BMS. Світлодіод я застосував здвоєний, але можна два одноколірних. Транзистор випаяв зі старої радянської радіоапаратури.


Проводи продаємо в отвір другої, дрібної, половинки пластикового кіндера. Припаюємо схему.


Все компактно запихаємо у пластикове яйце. Для світлодіода робимо отвір.


Підключаємо до USB портупк або китайської зарядки, у них струму все одно мало.
Під час заряджання світиться оранжевий колір. Тобто. горять обидва світлодіоди.

Коли заряд закінчено, горить зелений, який підключений через діод IN4148.
Можна перевірити схему, відключивши від акумулятора, світиться світлодіод зеленого кольору, що свідчить про закінчення заряду.

Літієвий акумулятор (Li-Io, Li-Po) є найпопулярнішими на Наразіджерелами електричної енергії, що перезаряджаються. Літієвий акумулятор має номінальну напругу 3.7 Вольт, саме вона вказується на корпусі. Однак, заряджений на 100% акумулятор має напругу 4.2 В, а розряджений "у нуль" - 2.5 В, взагалі немає сенсу розряджати акумулятор нижче 3 В, по-перше, він від цього псується, по-друге, в проміжку від 3 до 2.5 В акумулятор віддає лише пару відсотків енергії. Таким чином, робочий діапазон напруги приймаємо 3 – 4.2 Вольта. Мою добірку порад з експлуатації та зберігання літієвих акумуляторів ви можете переглянути ось у цьому відео

Є два варіанти з'єднання акумуляторів, послідовне та паралельне.

При послідовному з'єднанні підсумовується напруга всіх акумуляторах, при підключенні навантаження з кожного акумулятора йдеСтрум, рівний загальному струму в ланцюзі, загалом опір навантаження задає струм розряду. Це ви повинні пам'ятати зі школи. Тепер найцікавіше ємність. Місткість складання при такому з'єднанні по хорошому дорівнює ємності акумулятора з найменшою ємністю. Припустимо, що всі акумулятори заряджені на 100%. Дивіться, струм розряду у нас скрізь однаковий, і першим розрядиться акумулятор із найменшою ємністю, це як мінімум логічно. І як тільки він розрядиться, далі навантажувати цю збірку буде вже не можна. Так, решта акумуляторів ще заряджена. Але якщо ми продовжимо знімати струм, то наш слабкий акумулятор почне переряджатися, і вийде з ладу. Тобто правильно вважати, що ємність послідовно з'єднаної збірки дорівнює ємності самого малоємного, або розрядженого акумулятора. Звідси робимо висновок: збирати послідовну батарею потрібно в перших з однакових за ємністю акумуляторів, і по-друге, перед складання вони повинні бути заряджені однаково, простіше кажучи на 100%. Існує така штука, називається BMS (Battery Monitoring System), вона може стежити за кожним акумулятором в батареї, і як тільки один з них розрядиться, вона відключає всю батарею від навантаження, про це йдеться нижче. Тепер щодо зарядки такої батареї. Заряджати її потрібно напругою, що дорівнює сумі максимальної напруги на всіх акумуляторах. Для літієвих це 4.2 вольти. Тобто батарею із трьох заряджаємо напругою 12.6 ст. Дивіться, що відбувається, якщо акумулятори не однакові. Найшвидше зарядиться акумулятор із найменшою ємністю. Але інші ще не зарядилися. І наш бідний акумулятор буде смажитися і перезаряджатися, доки не зарядяться інші. Перерозряду, я нагадаю, літій теж дуже не любить і псується. Щоб цього уникнути, згадуємо попередній висновок.

Перейдемо до паралельного з'єднання. Місткість такої батареї дорівнює сумі ємностей всіх акумуляторів, що до неї входять. Розрядний струм для кожного осередку дорівнює загальному струму навантаження, поділеному на кількість осередків. Тобто чим більше акумів у такому збиранні, тим більший струм вона може віддати. А ось із напругою відбувається цікава річ. Якщо ми збираємо акумулятори, які мають різна напругатобто грубо кажучи заряджені до різного відсотка, то після з'єднання вони почнуть обмінюватися енергією до тих пір, поки напруга на всіх осередках не стане однаковим. Робимо висновок: перед складання акуми знову ж таки повинні бути заряджені однаково, інакше при з'єднанні підуть великі струми, і розряджений акум буде зіпсований, і швидше за все може навіть спалахнути. У процесі розряду акумулятори теж обмінюються енергією, тобто якщо одна з банок має меншу ємність, інші не дадуть їй розрядитися швидше за них самих, тобто в паралельному складанні можна використовувати акумулятори з різною ємністю. Єдиний виняток - робота при великих струмах. На різних акумуляторах під навантаженням по-різному просаджується напруга, і між "сильним" і "слабким" акумом почне тікати струм, а цього нам зовсім не потрібно. І те саме стосується зарядки. Можна абсолютно спокійно заряджати різні за ємністю акумулятори в паралелі, тобто балансування не потрібне, збірка сама себе балансуватиме.

В обох розглянутих випадках потрібно дотримуватися струму зарядки і струму розрядки. Струм зарядки для Li-Io не повинен перевищувати половини ємності акумулятора в амперах (акумулятор на 1000 mah – заряджаємо 0.5 А, акумулятор 2 Ah, заряджаємо 1 А). Максимальний струм розрядки зазвичай вказаний у дататіті (ТТХ) акумулятора. Наприклад: ноутбучні 18650 та акуми від смартфонів не можна вантажити струмом, що перевищує 2 ємності акумулятора в Амперах (приклад: акум на 2500 mah, значить максимум з нього потрібно брати 2.5*2 = 5 Ампер). Але існують високострумові акумулятори, де струм розряду явно вказаний у характеристиках.

Особливості заряджання акумуляторів китайськими модулями

Стандартний покупний зарядно-захисний модуль за 20 рублівдля літієвого акумулятора ( посилання на Aliexpress)
(позиціонується продавцем як модуль для однієї банки 18650) може і буде заряджати будь-який літієвий акумулятор незалежно від форми, розміру та ємностідо правильної напруги 4,2 вольта (напруга повністю зарядженого акумулятора, під зав'язку). Навіть якщо це величезний літієвий пакет на 8000mah (зрозуміло йдеться про одну комірку на 3,6-3,7v). Модуль дає зарядний струм 1 ампер, Це означає що їм можна без побоювання заряджати будь-який акумулятор ємністю від 2000mah і вище (2Ah, значить зарядний струм - половина ємності, 1А) і відповідно час зарядки в годинах буде дорівнює ємності акумулятора в амперах (насправді трохи більше, півтора-два години на кожні 1000маг). До речі, акумулятор можна підключати до навантаження вже під час заряду.

Важливо!Якщо ви хочете заряджати акумулятор меншої ємності (наприклад, одну стару банку на 900mah або крихітний літієвий пакетик на 230mah), то зарядний струм 1А це багато, його слід зменшити. Це робиться заміною резистора R3 на модулі згідно з прикладеною таблицею. Резистор необов'язково smd, підійде звичайнісінький. Нагадую, що зарядний струм повинен становити половину від ємності акумулятора (або менше не страшно).

Але якщо продавець каже, що цей модуль для однієї банки 18650, чи можна їм заряджати дві банки? Чи три? Що якщо потрібно зібрати ємний пауербанк із кількох акумуляторів?
МОЖНА, МОЖЛИВО! Усі літієві акумулятори можна підключати паралельно (всі плюси до плюсів, усі мінуси до мінусів) ПОЗА ЗАЛЕЖНОСТЬ ВІД ЄМНОСТІ. Спаяні паралельно акумулятори зберігають робочу напругу 4,2v, а їх ємність складається. Навіть якщо ви берете одну банку на 3400mah, а другу на 900 - вийде 4300. Акумулятори будуть працювати як одне ціле і будуть розряджатися пропорційною своїй ємності.
Напруга в ПАРАЛЕЛЬНОМУ збиранні ЗАВЖДИ ОДИНКОВО НА ВСІХ АКУМУЛЯТОРАХ! І жоден акумулятор фізично не може розрядитися в зборці раніше за інших, тут працює принцип судин, що сполучаються. Ті, хто стверджують протилежне і кажуть, що акумулятори з меншою ємністю розрядяться швидше і помруть - плутають з послідовною збіркою, плюйте їм в обличчя.
Важливо!Перед підключенням один до одного всі акумулятори повинні мати приблизно однакову напругу, щоб у момент спаювання між ними не потекли зрівняльні струми, вони можуть бути дуже великими. Тому найкраще перед збиранням просто зарядити кожен акумулятор окремо. Зрозуміло час зарядки всієї збірки буде збільшуватися, якщо ви використовуєте той самий модуль на 1А. Але можна паралелити два модулі, отримавши зарядний струм до 2А (якщо ваш зарядний пристрій може стільки дати). Для цього потрібно з'єднати перемичками всі аналогічні клеми модулів (крім Out-і B+, вони продубльовані на платах іншими п'ятаками, які вже й так виявляться з'єднаними). Або можна купити модуль ( посилання на Aliexpress), на якому мікросхеми вже стоять у паралель. Цей модуль здатний заряджати струмом 3 Ампера.

Вибачте за зовсім очевидні речі, але люди, як і раніше, плутають, тому доведеться обговорити різницю між паралельним і послідовним з'єднанням.
ПАРАЛЕЛЬНЕз'єднання (всі плюси до плюсів, усі мінуси до мінусів) зберігає напругу акумулятора 4,2 вольта, але збільшує ємність, складаючи всі ємності разом. У всіх пауербанках застосовується паралельне з'єднання кількох акумуляторів. Така збірка, як і раніше, може заряджатися від USB і підвищуючим перетворювачем напруга піднімається до вихідних 5v.
НАСЛІДНЕз'єднання (кожен плюс до мінуса наступного акумулятора) дає кратне збільшення напруги однієї зарядженої банки 4,2 (2s - 8,4в, 3s - 12,6в і так далі), але ємність залишається колишня. Якщо використовуються три акумулятори на 2000mah, то ємність складання – 2000mah.
Важливо!Вважається, що для послідовного складання священно обов'язково потрібно використовувати тільки акумулятори однакової ємності. Насправді, це не так. Можна використовувати різні, але тоді ємність батареї визначатиметься Найменшою ємністюу збиранні. Складаєте 3000+3000+800 – отримуєте збирання на 800mah. Тоді фахівці починають кукурікати, що тоді менш ємний акумулятор буде швидше розряджатися і помре. А це не має значення! Головне і справді священне правило – для послідовного складання завжди і обов'язково потрібно використовувати плату захисту BMS на потрібну кількість банок. Вона визначатиме напругу на кожному осередку і відключить всю збірку, якщо якась розрядиться першою. У випадку з банком на 800 вона і розрядиться, БМС відключить навантаження від батареї, розряд зупиниться і залишковий заряд по 2200mah на інших банках вже не матиме значення - потрібно заряджатися.

Плата BMS на відміну від одинарного зарядного модуля НЕ Є зарядним пристроєм послідовного складання. Для заряджання потрібен налаштоване джерело потрібної напруги та струму. Про це Гайвер зняв відео, тож не витрачайте час, подивіться його, там про це максимально досконало.

Чи можна заряджати послідовне складання, з'єднавши кілька одинарних зарядних модулів?
Насправді за деяких припущень – можна. Для якихось саморобок зарекомендувала себе схема з використанням одинарних модулів, з'єднаних також послідовно, але для КОЖНОГО модуля потрібен свій окремий джерело живлення. Якщо заряджаєте 3s – берете три телефонні зарядки та підключаєте кожну до одного модуля. При використанні одного джерела – коротке замиканняз харчування, нічого не працює. Така система також працює і як захист складання (але модулі здатні віддавати не більше 3 ампер) Або ж просто заряджайте складання побаночно, підключаючи модуль до кожного акумулятора до повного заряду.

Індикатор зарядженості акумулятора

Теж нагальна проблема - хоча б приблизно знати скільки відсотків заряду залишається на акумуляторі, щоб він не розрядився в найвідповідальніший момент.
Для паралельних збірок на 4,2 вольта найочевиднішим рішенням буде одразу придбати готову плату пауербанку, на якій вже є дисплей, що відображає відсотки заряду. Ці відсотки не супер-точні, але все ж таки допомагають. Ціна питання приблизно 150-200руб, всі представлені на сайті Гайвера. Навіть якщо ви збираєте не пауербанк, а щось інше, плата ця досить дешева і невелика, щоб розмістити її в саморобці. Плюс вона вже має функцію заряду та захисту акумуляторів.
Є готові мініатюрні індикатори на одну або кілька банок, 90-100р
Ну а найдешевшим і народним методом є використання підвищуючого перетворювача МТ3608 (30 руб.), Налаштованого на 5-5,1v. Власне, якщо ви робите пауербанк на будь-якому перетворювачі на 5 вольт, то навіть не потрібно нічого докуповувати. Доробка полягає в установці червоного або зеленого світлодіода (інші кольори працюватимуть на іншій вихідній напрузі, від 6в і вище) через струмообмежуючий резистор 200-500 між вихідною плюсовою клемою (це буде плюс) і вхідний плюсової (для світлодіода це вийде мінус). Ви не помилилися між двома плюсами! Річ у тім, що з роботі перетворювача між плюсами створюється різниця напруги, +4,2 і +5в дають між собою напруга 0,8в. При розряді акумулятора його напруга падатиме, а вихідне з перетворювача завжди стабільне, значить різниця буде збільшуватися. І при напрузі на банку 3,2-3,4в різниця досягне необхідної величини, щоб запалити світлодіод – він починає показувати, що час заряджатися.

Чим виміряти ємність акумуляторів?

Ми вже звикли до думки, що для виміру потрібен Аймакс b6, а він коштує грошей і для більшості радіоаматорів надмірний. Але є спосіб виміряти ємність 1-2-3-банкового акумулятора з достатньою точністю і дешево - простий USB-тестер.

Процеси заряджання будь-яких акумуляторних батарей протікають у вигляді хімічної реакції. Однак заряд літій-іонних акумуляторів – це виняток із правил. Наукові дослідження показують енергетику таких батарей, як хаотичне переміщення іонів. Твердження вчених чоловіків заслуговують на увагу. Якщо з науки правильно заряджати літій-іонні акумулятори, тоді ці прилади повинні служити вічно.

Підтверджені практикою факти втрати корисної ємності АКБ вчені бачать у іонах, блокованих про пастками.

Тому, як і у випадку з іншими подібними системами, літій-іонні прилади не застраховані від дефектів у процесі їх застосування практично.

Зарядні пристрої для конструкцій Li-ion мають деяку подібність до приладів, призначених для кислотно-свинцевих систем.

Але головні відмінності таких зарядних пристроїв бачаться у подачі підвищених напруг на комірки. До того ж відзначаються жорсткіші допуски по струмах, плюс виключення заряду уривчастим або плаваючим способом при повній зарядці батареї.


Відносно потужний прилад живлення, який може застосовуватися як накопичувач енергії для конструкцій альтернативних джерел енергії
Кобальт-купажовані літій-іонні акумуляторні батареї оснащуються внутрішніми захисними ланцюгами, але цей момент рідко рятує від вибуху акумулятора в режимі надмірного заряду

Також є розробки літій-іонних АКБ, де збільшено відсоткову частку літію. Їх напруга заряду може досягати значення 4,30В/я і від.

Що ж, збільшення напруги збільшує ємність, але вихід напруги за межі специфікації загрожує руйнуванням структури АКБ.

Тому в своїй масі літій-іонні акумулятори оснащуються захисними ланцюгами, мета яких тримати встановлену норму.

Повний або частковий заряд

Однак практика показує: більшість потужних літій-іонних АКБ можуть приймати більше високий рівеньнапруги за умови короткочасної подачі.

При такому варіанті ефективність зарядки становить близько 99%, а комірка залишається холодною протягом усього часу заряду. Щоправда, деякі літій-іонні батареї все ж таки нагріваються на 4-5C при досягненні повного заряду.

Можливо, це пов'язано із захистом або пояснюється високим внутрішнім опором. Для таких АКБ слід зупиняти заряд при зростанні температури понад 10 º C на помірній нормі заряду.


Літій-іонні батареї в зарядному пристрої на зарядці. Індикатор показує повну зарядку акумуляторів. Подальший процес загрожує пошкодити батареї

Повна зарядка кобальто-купажованих систем настає з граничним значенням напруги. У цьому струм падає величину до 3 -5% від номіналу.

Акумулятор буде показувати повний заряд і при досягненні якогось рівня ємності, що залишається незмінним протягом тривалого часу. Причиною цього може бути підвищений саморозряд батареї.

Збільшення струму заряду та заряд насичення

Слід зазначити: збільшення струму заряду прискорює досягнення стану повного заряду. Літій досягне піку напруги швидше, але заряд до повного насичення ємності вимагає більше часу. Тим не менш, заряджання акумулятора великим струмом швидко збільшує ємність батареї приблизно до 70%.

Літій-іонні акумулятори не підтримують обов'язкової повної зарядки, як у випадку з кислотно-свинцевими приладами. Мало того, саме такий варіант заряджання небажаний для Li-ion. Фактично, краще зарядити АКБ не повністю, бо висока напруга"напружує" акумулятор.

Вибір порога нижчої напруги або повного знімання заряду насичення сприяють продовженню терміну служби літій-іонної батареї. Щоправда, такий підхід супроводжується зменшенням часу віддачі енергії АКБ.

Тут слід зазначити: зарядні пристрої побутового призначення, як правило, працюють на максимальній потужності та не підтримують регулювання зарядного струму (напруги).

Виробники побутових зарядних пристроїв для літій-іонних акумуляторів вважають тривалий термін служби менш важливим фактором, ніж витрати на ускладнення схемних рішень.

Зарядні пристрої літій-іонних батарей

Деякі дешеві зарядні пристрої побутового призначення часто працюють за спрощеною методикою. Заряджають літій-іонний акумулятор протягом однієї години і менше без переходу на заряд насичення.

Індикатор готовності на таких пристроях спалахує, коли батарея досягає порогу напруги на першому етапі. Стан заряду становить близько 85%, що нерідко задовольняє багатьох користувачів.


Цей зарядний пристрій вітчизняного виробництва пропонується для роботи з різними акумуляторами, у тому числі з літій-іонними АКБ. Апарат має систему регуляції напруги та струму, що вже добре

Зарядні пристрої професійного призначення (дорогі) відрізняються тим, що встановлюють поріг зарядної напруги нижче, тим самим продовжуючи термін служби літій-іонної батареї.

У таблиці показані розрахункові потужності при заряді такими пристроями на різних порогових значеннях напруги, із зарядом насичення і без:

Напруга заряду, В/на комірку Ємність при відсіканні високої напруги, % Час заряду, хв Місткість при повному насиченні, %
3.80 60 120 65
3.90 70 135 75
4.00 75 150 80
4.10 80 165 90
4.20 85 180 100

Як тільки літій-іонний акумулятор починає заряджатися, відзначається швидке зростання напруги. Така поведінка можна порівняти з підйомом вантажу гумовою стрічкою, коли має місце ефект відставання.

Ємність, зрештою, буде набрано, коли акумулятор повністю зарядиться. Така характеристика заряду типова всім АКБ.

Чим вищий струм заряду, тим яскравіший ефект гумової стрічки. Низька температура або наявність осередку з високим внутрішнім опором лише посилюють ефект.


Структура літій-іонної акумуляторної батареї у найпростішому вигляді: 1-мінусова шина з міді; 2 - плюсова шина з алюмінію; 3 - анод з оксиду кобальту; 4 - катод з графіту; 5 - електроліт

Оцінка стану заряду шляхом зчитування напруги зарядженої батареї є недоцільною. Вимірювання напруги розімкнутого ланцюга (холостий хід) після того, як батарея лежала кілька годин, є кращим оціночним індикатором.

Як і для інших батарей, температура впливає на холостий хід так само, як впливає на активний матеріал літій-іонної АКБ. , ноутбуків та інших пристроїв оцінюється шляхом підрахунку кулонів.

Літій-іонний АКБ: поріг насичення

Літій-іонний акумулятор не може поглинати надмірний заряд. Тому при повному насиченні акумулятора струм заряду відразу необхідно зняти.

Постійний поточний заряд може призвести до металізації елементів літію, що порушує принцип забезпечення безпеки експлуатації таких АКБ.

Щоб звести до мінімуму утворення дефектів, слід якнайшвидше відключати літій-іонний акумулятор при досягненні піку заряду.


Цей акумулятор вже не візьме заряду стільки, скільки йому належить. Через неправильну зарядку він втратив свої основні властивості накопичувача енергії

Як тільки припиняється заряд, напруга літій-іонного акумулятора починає падати. Виявляється ефект зменшення фізичної напруги.

Деякий час напруга холостого ходу розподілятиметься між нерівномірно зарядженими осередками з напругою 3,70 і 3,90.

Тут також привертає увагу процес, коли літій-іонна батарея, що отримала повністю насичений заряд, починає заряджати сусідню (якщо така включена в схему), що не отримала заряд насичення.

Коли літій-іонні батареї потрібно постійно тримати в зарядному пристрої з метою забезпечення їхньої готовності, слід робити ставку на зарядні пристрої, що мають функцію короткочасного компенсаційного заряду.

Зарядний пристрійз функцією короткочасного компенсаційного заряду включається, якщо напруга розімкнутого ланцюга падає до 4.05 В/я і вимикається при досягненні напруги 4.20 В/я.

Зарядні пристрої, призначені для оперативної готовності або роботи в режимі очікування, часто дозволяють знизити напругу батареї до 4,00В/я і заряджають літій-іонні АКБ тільки до рівня 4,05В/я, не даючи досягти повного рівня 4.20В/я.

Подібна методика знижує напругу фізичну, невід'ємно пов'язану з технічною напругою, і сприяє продовженню терміну служби батареї.

Заряд безкобальтових акумуляторів

Акумулятори у традиційному виконанні мають номінальну напругу комірки рівну 3,60 вольта. Однак для приладів, які не містять кобальту, номінал інший.

Так, літій-фосфатні акумулятори мають номіналом 3,20 вольта (зарядна напруга 3,65В). А нові літій-титанатні акумулятори (виробництво Росія) мають номінальну напругу осередку 2,40 В (зарядне 2,85).


Літій-фосфатні акумуляторні батареї відносяться до накопичувачів енергії, які не містять у своїй структурі кобальт. Цей факт дещо змінює умови заряджання таких акумуляторів

Для таких батарей традиційні зарядні пристрої не підходять, оскільки перевантажують АКБ із загрозою вибуху. І навпаки, система зарядки для безкобальтових батарей не забезпечить достатнім зарядом на 3,60 В традиційний літій-іонний акумулятор.

Перевищений заряд літій-іонного акумулятора

Літій-іонний акумулятор безпечно працює в межах заданих робочих напруг. Однак робота батареї стає нестабільною, якщо вона заряджається вище за робочі норми.

Тривала зарядка літій-іонної батареї напругою вище 4,30В, призначеної під робочий номінал 4.20В, загрожує металізацією анода літієм.

Матеріал катода, у свою чергу, набуває властивостей окислювача, втрачає стабільність стану, виділяє вуглекислий газ.

Тиск акумуляторної комірки наростає і якщо заряд продовжується, пристрій внутрішнього захисту спрацює при тиску від 1000 кПа до 3180 кПа.

Якщо зростання тиску триває і після цього, відкривається захисна мембрана при рівні тиску 3,450 кПа. У такому стані осередок літій-іонного акумулятора знаходиться на межі вибуху і, зрештою, саме так і відбувається.


Структура: 1 – верхня кришка; 2 - верхній ізолятор; 3 - сталева банка; 4 - нижній ізолятор; 5 - вкладка анода; 6 - катод; 7 - сепаратор; 8 - анод; 9 - вкладка катода; 10 - віддушина; 11 - PTC; 12 - прокладка

Спрацювання захисту всередині літій-іонного акумулятора пов'язане із підвищенням температури внутрішнього вмісту. Повністю заряджена акумуляторна батарея має більшу внутрішню температуру, ніж частково заряджена.

Тому літій-іонні батареї бачаться безпечнішими за умови низькорівневої зарядки. Ось чому влада деяких країн вимагає використовувати в літаках Li-ion АКБ, насичені енергією не вище 30% від їх повної ємності.

Поріг внутрішньої температури батарей при повному завантаженні складає:

  • 130-150°C (для літій-кобальтових);
  • 170-180°C (для нікель-марганець-кобальтових);
  • 230-250°C (для літій-марганцевих).

Слід зазначити: літій-фосфатні акумулятори мають кращу температурну стійкість, ніж літій-марганцеві АКБ. Літій-іонні батареї не єдині з тих, що становлять небезпеку в умовах енергетичного навантаження.

Наприклад, свинцево-нікелеві акумулятори також схильні до розплавлення з подальшим займанням, якщо насичення енергією виконується з порушеннями паспортного режиму.

Тому застосування зарядних пристроїв, що ідеально підходять до батареї, має першорядне значення для всіх літій-іонних акумуляторів.

Деякі висновки від аналізу

Заряджання літій-іонних батарей відрізняється спрощеною методикою порівняно з нікелевими системами. Схема зарядки прямолінійна, з обмеженнями напруги та струму.

Така схема значно простіше, ніж схема, що аналізує складні сигнатури напруги, що змінюються в міру експлуатації батареї.

Процес насичення енергією літій-іонних батарей допускає переривання, ці акумулятори не потребують повного насичення, як у випадку з кислотно-свинцевими АКБ.


Схема контролера для малопотужних літій-іонних акумуляторів. Просте рішення та мінімум деталей. Але схема не забезпечує умови циклу, за яких зберігається тривалий термінслужби

Властивості літій-іонних акумуляторів обіцяють переваги у роботі відновлюваних джерел енергії (сонячних панелей та вітряних турбін). Як правило, чи вітрогенератор рідко забезпечують повний заряд акумулятора.

Для літій-іона відсутність вимог стабільної підзарядки полегшує схему контролера заряду. Літій-іонний акумулятор не вимагає контролера, що вирівнює напругу та струм, як того вимагають свинцево-кислотні АКБ.

Усі побутові та більшість промислових літій-іонних зарядних пристроїв повністю заряджають акумулятор. Однак існуючі пристрої заряджання літій-іонних батарей у своїй масі не забезпечують регуляцію напруги в кінці циклу.

В даний час дуже популярні літій-іонні акумулятори, вони використовуються в різних гаджетах, наприклад телефонах, розумний годинник, плеєри, ліхтарики, ноутбуки. Вперше акумулятор такого типу (Li-ion) випустила відома японська компанія Sony. Принципова схемаНайпростіших акумуляторів представлена ​​на малюнку нижче, зібравши її, у вас буде можливість самостійно відновлювати заряд в акумуляторах.

Саморобна зарядка літієвих АКБ - схема електрична

Основою для даного приладу є дві мікросхеми-стабілізатора 317 та 431 (). Інтегральний стабілізатор LM317 в даному випадку служить джерелом струму, цю деталь беремо в корпусі TO-220 і обов'язково встановлюємо тепловідведення із застосуванням термопасти. Регулятор напруги TL431, що випускається компанією texas instruments, існує крім цього, в корпусах SOT-89, TO-92, SOP-8, SOT-23, SOT-25 та інших.

Світлодіоди (LED) D1 та D2 будь-якого, приємного для вас кольору. Мною були обрані такі: LED1 червоний прямокутний 2,5 мм (2,5 міліКандел) та LED2 зелений дифузійний 3 мм (40-80 міліКандел). Зручно використовувати smd світлодіоди, якщо ви не будете встановлювати готову плату в корпус.

Мінімальна потужність резистора R2 (22 Ohm) 2 Ватта, а R5 (11 Ohm) 1 Ватт. Усі відсальні 0,125-0,25W.

Змінний резистор на 22 кілоОми повинен бути обов'язково типу СП5-2 (імпортний 3296W). Такі змінні резистора мають дуже точне регулювання опору, який можна плавно підлаштовувати крутячи черв'ячну пару, схожу на бронзовий болтик.

Фото вимірювання вольтажу li-ion акумуляторавід стільникового телефонудо зарядки (3.7V) та після (4.2V), ємність 1100 mA*h.

Друкована плата для літієвого зарядного

Друкована плата (PCB) існує у двох форматах для різних програм- архів знаходиться. Розміри готової друкованої плати у моєму випадку 5 на 2,5 см. З боків залишив простір для кріплень.

Як працює зарядка

Як працює готова схема такого зарядного пристрою? Спочатку акумулятор заряджається постійним струмом, який визначається опір резистора R5, при стандартному номіналі 11 Ом він буде приблизно 100 мА. Далі, коли джерело енергії, що перезаряджається, матиме напругу 4,15-4,2 вольта почнеться зарядка постійною напругою. Коли струм зарядки знизиться до невеликих значень світлодіод D1 перестане світитися.

Як відомо, стандартною напругою для зарядки Li-ion є 4,2V, дану цифру необхідно встановити на виході схеми без навантаження, за допомогою вольтметра, так що акумулятор буде заряджатися повністю. Якщо ж трохи знизити напругу, десь на 0,05-0,10 Вольт, то ваш акумулятор буде заряджатися не до кінця, але так він прослужить довше. Автор статті ЄГІР.

Обговорити статтю ЗАРЯДНЕ ЛІТІЄВИХ АКУМУЛЯТОРІВ