Яким струмом заряджати літій-іонні акумулятори?

Автор:
Сергей Куртов

Рейтинг статті: (23)

Кожен із нас так чи інакше у професійній чи побутовій діяльності експлуатує літій-іонні (Li-Ion) акумуляторні батареї. Якийсь час тому це стосувалося тільки портативної техніки, будь то умовні ліхтарики, телефони, смартфони, ноутбуки та електроінструменти. Зараз технологія Li-Ion активно використовується і в електротранспорті: електросамокати, електровелосипеди і навіть електромобілі працюють на основі стандартних літій-іонних циліндричних акумуляторних батарей 18650 або інших типорозмірів, зібраних в масивні акумулятори.

Здебільшого техніка, що використовує Li-Ion акумулятори, поставляється з комплектним зарядним пристроєм, що видає оптимальні характеристики заряджання батареї конкретного пристрою. В інших випадках, особливо коли маємо справу зі створеними вручну збірками, потрібно самостійно подумати про заряд акумулятора.

Найчастіше користувачі цікавляться яким струмом заряджати літій-іонні акумулятори, проте це не єдиний нюанс, який треба враховувати при заряді. Ці нюанси ми і спробуємо розглянути.

Правила експлуатації Li-Ion акумуляторів

Струм заряду акумулятора - це, насправді, останнє, про що слід подбати. Користувачі "вбивають" свої акумулятори з багатьох інших причин, крім неправильного струму заряду. Розглянемо основні принципи, яких потрібно дотримуватись, щоб літієва акумуляторна батарея прослужила довше.

• Не допускайте сильного розряду акумулятора. Акумулятори літієві експлуатуються в діапазоні напруг від 3,2 до 4,2В. Напругою повного розряду вважається 2,5В. Допускати такого значення не можна навіть близько: сильний розряд матиме наслідки для ємності, але якщо допустити розряд нижче 2,5В внаслідок, скажімо, безгоспного зберігання - акумулятор з високою ймовірністю вийде з ладу. Тому після експлуатації пристрою завжди ставте акумулятори на заряджання, а у разі тривалого зберігання контролюйте напругу.
• Дотримуйтесь температурного режиму. Термін служби будь-якого акумулятора, навіть свинцево-кислотного, значною мірою залежить від температури зберігання та експлуатації. Під час використання акумулятора не допускайте його перегрівання. Оптимальна температура - 25 градусів вище за нуль. Якщо ж ми говоримо про зберігання, то, як і у випадку зі свинцево-кислотними АКБ, краще підібрати прохолодне місце. Але будьте уважні: заряджати холодний акумулятор не можна. Якщо він побував на морозі, то йому слід зігрітися до кімнатної температури природним чином, після чого можна починати заряд. Інакше ризикуєте пошкодити акумулятор різким перепадом температур.
• Для складання обов'язковий контролер BMS. Небагато "мозків" акумулятору на основі безлічі елементів не зашкодить. Контролер не лише обмежить струм заряду/розряду, а й здійснить балансування осередків. Для свинцевих АКБ, що використовуються у зборках, рекомендується застосовувати спеціальні балансувальні пристрої. Для літієвих АКБ це завдання виконує контролер, безпечно заряджаючи на 100% всі комірки незалежно від різниці їхнього початкового заряду та зносу.

Загалом описані вище правила актуальні практично для будь-яких типів акумуляторів, різниця полягає в конкретних цифрах (напруга, температура). Тепер перейдемо безпосередньо до процесу заряду.

Правильний заряд Li-Ion акумуляторів

При покупці нового акумулятора часто виникає питання, як заряджати літій-іонний акумулятор вперше. У цьому плані думки розходяться через величезну кількість оман щодо правил експлуатації Li-Ion, багато з яких (помилки) прийшли від інших технологій. В ідеалі можна просто дотримуватися рекомендацій виробника. Найчастіше вони виглядають так: перші пару циклів потрібно повністю розрядити (у жодному разі не до 2,5 В, швидше за до 3,2-3,5 В) і зарядити АКБ на 100%. Фактично ніяких правил дотримуватися не потрібно: можна просто почати використовувати акумулятор і природно його заряджати, коли в процесі експлуатації він розрядиться.

Обмежень скільки заряджати літій-іонну батарею немає. Головне – це параметри заряду, а не його тривалість. В процесі напруги акумулятора не повинно піднятися вище 4,2В - це буде вважатися перезарядом, який значно знижує ресурс акумулятора і може його просто зіпсувати.

Струм заряду може бути досить великим по відношенню до ємності. Якщо свинцеву АКБ потрібно заряджати струмом лише на рівні 0,1С, то Li-Ion допускає заряд струмом 1С. Тобто, елемент на 2,5Ач може заряджатися струмом 2,5А. У процесі заряду акумулятор нагріватиметься. У випадку високої температури зовнішнього середовища, струм заряду краще зменшити, щоб знизити нагрівання. Досягнення необхідного струму допускається навіть напруга заряду до 5В. Головне – щоб при досягненні елементом 4,2В знизити вихідну напругу зарядника та здійснити фінальний балансувальний заряд малими струмами. В принципі, комплектні зарядні пристрої смартфонів працюють на 5В.

Що ж використовувати для заряджання літій-іонного акумулятора? Звичайно ж, простий і навіть кустарний блок живлення, що видає коректну напругу на виході, зарядить акумулятор. Однак ризик пошкодити АКБ або значно знизити термін її служби порушенням правил заряду набагато вище, ніж при експлуатації спеціальних якісних зарядних пристроїв. І хоча наявність контролера BMS робить заряд навіть кустарним приладом безпечнішим, варто задуматися про придбання справжнього зарядного пристрою. Яскравим прикладом такого ЗУ є LiitoKala Lii-PD4, яке підійде для швидкого та безпечного заряду будь-яких циліндричних осередків різних типів (NiCD, NiMH, Li-ion, LiFePO4). Спочатку покупка спеціального зарядного пристрою може здатися зайвою витрачанням грошей, проте згодом воно себе окупить за рахунок більш тривалого терміну служби кожного елемента та зручності експлуатації.