Сегодня во всем мире литий-ионные аккумуляторы распространены наиболее широко, чем любые другие: в смартфонах и ноутбуках, в фото- и видеокамерах, в портативных плеерах и в электромобилях, - всюду можно встретить аккумуляторы на базе соединений лития. И столь широкая популярность обрушилась на литиевые аккумуляторы отнюдь не случайно.
Литий-ионные аккумуляторы компактнее, а по весу они в 4 раза легче свинцовых собратьев аналогичной емкости, при этом легко принимают форму того прибора, для которого делаются. Многие любители даже сами собирают батареи литий-ионных аккумуляторов большой емкости для своих нужд из небольших ячеек стандартного типоразмера 18650, легко доступных на рынке. И вопрос относительно качества эксплуатации таких батарей конечно же встает отнюдь не в последнюю очередь.
В частности, потребителю всегда необходимо подобрать зарядное устройство для своего аккумулятора. Это может быть готовое устройство со всеми необходимыми опциями, которое человек просто покупает, либо при желании зарядное устройство можно вполне разработать и изготовить самому.
Так или иначе, необходимо с самого начала определиться с параметрами такого зарядного устройства, здесь не достаточно просто знать, что номинальное напряжение для одного элемента составляет 3,7 вольт, нужно предусмотреть еще кое-что. Как раз о том, на что следует обратить внимание, и как рассчитать параметры зарядного устройства для литий-ионного аккумулятора, пойдет речь в нашей статье.
Контроль напряжения, необходимость балансировки ячеек
Изначально необходимо понимать, что литиевые аккумуляторы как в процессе зарядки, так и в процессе разрядки нельзя перегружать, ибо из-за перегрева такой аккумулятор не только быстро потеряет свою исходную емкость, но может даже воспламениться. Для защиты от данной неприятности в корпуса литиевых аккумуляторов еще на этапе их производства встраивают платы-контроллеры заряда-разряда, призванные защитить аккумуляторы от превышения максимально допустимого напряжения в процессе зарядки.
Данные контроллеры могут опционально контролировать и температуру аккумулятора, размыкая цепь заряда или разряда при перегреве или при коротком замыкании, а также ограничивать глубину разряда и ток потребления питаемой аккумулятором нагрузки. Между тем, не все производители литиевых аккумуляторов встраивают такую защиту в свои продукты, некоторые стремясь сэкономить не ставят ее вовсе, подвергая пользователей опасности.
Кроме того, существует особенность последовательной зарядки литиевых аккумуляторов: необходимо использовать вспомогательные схемы балансировки, чтобы если один из аккумуляторов батареи (набранной из последовательно соединенных ячеек) немного отличается емкостью так, что полностью заряжается в составе батареи первым, то его необходимо из заряжаемой цепи (батареи) временно исключить и продолжить зарядку остальных ячеек уже без него. Так предотвращается перезаряд одних и недозаряд других ячеек «последовательной» батареи.
Параметры зарядного устройства
Итак, если аспекты в плане безопасности поняты, если схемы балансировки (в случае необходимости) на аккумуляторах установлены, то остается лишь определиться с токовыми параметрами зарядного устройства. Чтобы зарядить литиевый аккумулятор с номинальным напряжением 3,7 вольт, необходимо приложить к его клеммам напряжение 4,2 вольта, чтобы не ждать бесконечно долго окончания процесса зарядки.
Что касается величины тока зарядки, то производители рекомендуют заряжать литиевый аккумулятор средним током численно равным не более 0,1 величины емкости аккумулятора, такой режим будет точно безопасным, аккумулятор не перегреется заряжаясь, и надолго сохранит свой ресурс, если с ним всегда обходиться так же бережно.
Например, один аккумулятор емкостью 2600 мАч рекомендуется заряжать средним током в 260 мА. Если батарея содержит несколько таких ячеек параллельно, то ток умножают на количество ячеек.
Например: вам необходимо зарядить параллельно 4 литиевых аккумулятора типоразмера 18650, довести их напряжение от 3,0 вольт до 3,7 вольт, при этом на каждом из них написано, что емкость 2600 мАч. Значит зарядное устройство должно быть в состоянии обеспечить средний ток 4*260мА = 1040 мА при напряжении 4,2 вольта.
Что значит средний ток? Это значит, что максимальный ток должен быть примерно вдвое больше — по 520 мА на элемент или в сумме 2080 мА для четырех элементов. Во время зарядки ток будет постепенно убывать почти до нуля по мере роста напряжения на аккумуляторах от 3,0 до 3,7 вольт, а его среднее значение составит около 260 мА на элемент. Это почти идеальные условия. Максимальный ток, который должен смочь дать наш зарядник — 2,08 А.
Некоторые более совершенные зарядные устройства способны контролировать процесс заряда, подавая вначале значительно больший ток, но при этом не допуская перегрева элементов. Так процесс зарядки получится более скоростным, но при этом остается в принципе безопасным.
Рассмотрим, однако, как долго будут полностью заряжаться аккумуляторы из нашего примера средним током 260 мА на элемент. Литиевых элементов по 2600 мАч у нас 4 штуки, значит суммарная их емкость составляет 10400 мАч.
Если принять, что они разряжены до допустимого минимума (примерно в 3 вольта), и заряжать их нужно полностью (примерно до 3,7 вольт), то средним общим током в 1,04 А (4 по 260 мА) они будут заряжаться в течение часа, причем вначале ток составит 2,08 А, и медленно станет снижаться по мере зарядки почти до нуля (на самом деле - до тока саморазряда аккумуляторов).
Источник: Электрик Инфо
