Каким током заряжать литий-ионные аккумуляторы?

Каждый из нас так или иначе в профессиональной или бытовой деятельности эксплуатирует литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторные батареи. Некоторое время назад это касалось только портативной техники, будь то условные фонарики, телефоны, смартфоны, ноутбуки и электроинструменты. Сейчас же технология Li-Ion активно используется и в электротранспорте: электросамокаты, электровелосипеды и даже электромобили работают на основе стандартных цилиндрических литий-ионных аккумуляторных батарей 18650 или других типоразмеров, собранных в массивные аккумуляторы.

В большинстве своем техника, использующая Li-Ion аккумуляторы, поставляется с комплектным зарядным устройством, которое выдает оптимальные характеристики для зарядки батареи конкретного устройства. В остальных случаях, особенно когда имеем дело с созданными вручную сборками, требуется самостоятельно подумать о заряде аккумулятора.

Чаще всего пользователи интересуются, каким током заряжать литий-ионные аккумуляторы, однако это не единственный нюанс, который надо учитывать при заряде. Эти нюансы мы и постараемся рассмотреть.

Правила эксплуатации Li-Ion аккумуляторов

Ток заряда аккумулятора - это, на самом деле, последнее, о чем следует позаботиться. Пользователи “убивают” свои аккумуляторы по множеству других причин, помимо неправильного тока заряда. Рассмотрим основные принципы, которые нужно соблюдать, чтобы литиевая аккумуляторная батарея прослужила дольше.

• Не допускайте сильный разряд аккумулятора. Литиевые аккумуляторы эксплуатируются в диапазоне напряжений от 3,2 до 4,2В. Напряжением полного разряда считается 2,5В. Допускать такого значения нельзя даже близко: сильный разряд будет иметь последствия для емкости, но если допустить разряд ниже 2,5В вследствие, скажем, бесхозного хранения - аккумулятор с высокой долей вероятности безвозвратно выйдет из строя. Поэтому после эксплуатации устройства всегда ставьте аккумуляторы на зарядку, а в случае длительного хранения контролируйте напряжение.
• Соблюдайте температурный режим. Срок службы любого аккумулятора, даже свинцово-кислотного, в значительной мере зависит от температуры хранения и эксплуатации. При использовании аккумулятора не допускайте его перегрева. Оптимальная температура - 25 градусов выше нуля. Если же мы говорим о хранении, то, как и в случае со свинцово-кислотными АКБ, лучше всего подобрать прохладное место. Но будьте внимательны: заряжать холодный аккумулятор нельзя. Если он побывал на морозе, ему следует согреться до комнатной температуры естественным образом, после чего можно начинать заряд. Иначе Вы рискуете повредить аккумулятор резким перепадом температур.
• Для сборок обязателен контроллер BMS. Немного “мозгов” аккумулятору на основе множества элементов не повредит. Контроллер не только ограничит ток заряда/разряда, но и осуществит балансировку ячеек. Для свинцовых АКБ, используемых в сборках, рекомендуется применять специальные балансировочные устройства. Для литиевых АКБ эту задачу выполняет контроллер, безопасно заряжая на 100% все ячейки вне зависимости от разности их изначального заряда и износа.

В общем-то, описанные выше правила актуальны практически для любых типов аккумуляторов, разница заключается в конкретных цифрах (напряжение, температура). Теперь перейдем непосредственно к процессу заряда.

Правильный заряд Li-Ion аккумуляторов

При покупке нового аккумулятора нередко возникает вопрос, как заряжать литий-ионный аккумулятор в первый раз. В этом плане мнения расходятся из-за огромного количества заблуждений касательно правил эксплуатации Li-Ion, многие из которых (заблуждения) пришли от других технологий. В идеале можно просто следовать рекомендациям производителя. Чаще всего они выглядят так: первые пару циклов нужно полностью разрядить (ни в коем случае не до 2,5В, скорее до 3,2-3,5В) и зарядить АКБ на 100%. Фактически никаких правил придерживаться не нужно: можно просто начать использовать аккумулятор и естественным образом его заряжать, когда в процессе эксплуатации он разрядится.

Ограничений, сколько заряжать литий-ионную батарею, нет. Главное - это параметры заряда, а не его длительность. В процессе напряжение аккумулятора не должно подняться выше 4,2В - это будет считаться перезарядом, который значительно снижает ресурс аккумулятора и может его попросту испортить.

Ток заряда может быть довольно большим по отношению к емкости. Если свинцовую АКБ нужно заряжать током на уровне 0,1С, то Li-Ion допускает заряд током 1С. То есть элемент на 2,5Ач может заряжаться током 2,5А. В процессе заряда аккумулятор будет нагреваться. В случае изначально высокой температуры внешней среды, ток заряда лучше уменьшить, чтобы снизить нагрев. Для достижения требуемого тока допускается даже напряжение заряда до 5В. Главное - чтобы при достижении элементом 4,2В снизить выходное напряжение зарядника и осуществить финальный балансировочный заряд малыми токами. В принципе, комплектные зарядные устройства смартфонов и работают на 5В.

Что же использовать для зарядки литий-ионного аккумулятора? Конечно же, простой и даже кустарный блок питания, выдающий корректное напряжение на выходе, зарядит Ваш аккумулятор. Однако риск повредить АКБ или значительно снизить срок ее службы нарушением правил заряда куда выше, чем при эксплуатации специальных качественных зарядных устройств. И хотя наличие контроллера BMS делает заряд даже кустарным прибором более безопасным, стоит задуматься о приобретении настоящего зарядного устройства. Ярким примером такого ЗУ является LiitoKala Lii-PD4, которое подойдет для быстрого и безопасного заряда любых цилиндрических ячеек различных типов (NiCD, NiMH, Li-ion, LiFePO4). Поначалу покупка специального зарядного устройства может показаться излишней тратой денег, однако впоследствии оно себя окупит за счет более длительного срока службы каждого элемента и удобства эксплуатации.