Аккумуляторы 18650 являются распространенным источником питания для различной техники. Они обладают достаточно большой емкостью и надежностью. Основным их достоинством считается многократная зарядка (до 600 раз). Однако элемент питания обладает и другими очень важными техническими характеристиками, которые и отличают его от других моделей.
Общая информация
Аккумуляторные батареи (АКБ) типоразмера 18650 широко распространены на отечественном и зарубежном рынках.
Они относятся к литий-ионным (Li-Ion) элементам. Применяются источники электроэнергии в фонарях, power bank, ноутбуках, электрических инструментах и т. д. Кроме того, АКБ обладают встроенной защитой от полной разрядки и перезарядки. Для этого в элемент встраивается специальная схема на базе микроконтроллера.
Несмотря на защиту, рекомендуется придерживаться определенных правил эксплуатации, чтобы продлить «жизнь» аккумуляторной батарейки 18650.
Кроме того, следует знать такие особенности Li-Ion элементов: виды, технические характеристики, правильное определение полярности, основные критерии выбора элемента, правила проверки емкости и правила зарядки. Это позволит правильно выбрать необходимый источник электроэнергии и повысить продолжительность его службы.
Классификация и расшифровка маркировки
Тип катода является важной характеристикой аккумуляторной батареи типоразмера 18650. От него зависят сила тока заряда и емкость элемента. Классифицировать источники постоянного тока можно следующим образом:
- Литий-кобальтовые.
- Литий-марганцевые.
- Литий-феррофосфатные.
Первая группа АКБ 18650 считается самой распространенной. Она имеет самые большие значения емкостных характеристик среди всех литиевых элементов. Емкость аккумуляторов нельзя восстанавливать в режиме быстрой зарядки. Кроме того, запрещается их использовать для мощных портативных устройств, которые оказывают большую нагрузку на АКБ. Это может привести к возгоранию электролита и взрыву источника электроэнергии.
Рекомендуется применять их в электронных сигаретах и маломощных осветительных приборах. Использование мощного типа зарядных устройств недопустимо, поскольку приводит к ухудшению химического состава электролитического раствора.
Литий-марганцевые акумуляторы проигрывают по емкости первой группе, но имеют высокий разрядный ток. Они отличаются стабильной работой и востребованы на рынке продаж. Однако у элементов питания отсутствует контроллер безопасности (защитная плата). Срок эксплуатации заметно увеличен, по сравнению с первой группой литий-ионных АКБ. Соотношение емкости и силы тока сбалансировано.
Однако нужно обратить внимание на величину зарядного тока, поскольку при его увеличении вероятность взрыва элемента существенно увеличивается. При низких значения напряжения (2,5 В) АКБ можно восстановить. Специалисты рекомендуют применять этот элемент питания в различной технике.
Последний тип батареи 18650 заметно превосходит литий-кобальтовые и литий марганцевые по многим параметрам, но уступает по емкости и напряжению. Цикл заряда-разряда литий-феррофосфатных АКБ достигает 1000 раз. Кроме того, они набирают полный уровень емкости за 55−70 минут (зависит от зарядного устройства).
Батарея не имеет токсичности и выдерживает эксплуатацию при высоких температурах. Корпус повреждать не рекомендуется, поскольку это может привести к воспламенению или взрыву элемента.
Все модели отличаются между собой маркировкой. Например, элемент с маркировкой «ICR18650- 26 °F M» расшифровывается следующим образом:
- I — Li-Ion технология изготовления.
- C — кобальт (существуют также следующие варианты: М — марганец, F — железофосфатный).
- R — аккумулятор (от английского слова rechargeable).
- 18650 — типоразмер.
- 26 °F M — значение емкости, равное 2600 мА*ч.
Типоразмер делится на три составляющих: 18 мм (диаметр), 65 мм (длина) и 0 (форма, т. е. цилиндр). Кроме того, существуют и другие обозначения. Например, аккумулятор «Varlonpan 18650 3,7 В 8800 мА*ч». О значениях напряжения и емкости свидетельствуют специальные надписи на корпусе элемента. Размеры аккумулятора 18650 составляют 65 мм и 18 мм.
Устройство и определение полярности
Аккумуляторные батареи литий-ионного типа имеют особенности конструктивного строения. Элемент состоит из следующих составных частей:
- Предохранителя.
- Прокладки.
- Положительного и отрицательного выводов.
- Токосъемников для анода и катода.
- Клапана сброса давления.
- Целлофановой изоляции.
- Положительного и отрицательного электродов.
- Сепаратора.
- Изоляционной прокладки.
- Корпуса.
Предохранитель предназначен для защиты источника питания от превышения температуры. Анод состоит из меди, а катод — из алюминия. На электроды припаиваются токосъемники, которые подсоединяются к отрицательному и положительному выводам. Клапан сброса давления предназначен для нормализации его величины внутри элемента. Давление повышается при прохождении химических реакций внутри аккумулятора.
Прокладки и изоляция применяются для создания изоляционных слоев между токоведущими частями. Они препятствуют возникновению тока короткого замыкания внутри элемента. Сепаратор имеет пористую структуру. Он пропитывается электролитическим раствором. К отрицательному полюсу элемента подсоединен графитовый стержень. Ионы лития, которые находятся в сепараторе, обладают положительным зарядом. Они проникают в кристаллическую решетку графита и на плюсовом выводе образуется разность потенциалов (напряжение).
Определить полярность аккумулятора довольно просто. Существует два метода: визуальный и при помощи вольтметра постоянного тока. В первом случае отрицательный вывод имеет обыкновенную поверхность, а положительный — выпуклость. Однако существуют некоторые модели, в которых определить полярность не так просто. Положительный полюс источника питания обозначен черной широкой полосой. Кроме того, у некоторых моделей существуют прорези на одном из концов. Они и показывают положительный полюс.
В случаях, когда человек сомневается, полярность можно определить при помощи обыкновенного вольтметра для измерения постоянного тока. Нужно следовать определенному алгоритму:
- Подготовить прибор к измерениям.
- Прислонить щупы к выводам.
- Следить за показанием прибора.
Если стрелка отклонилась влево, то нужно поменять щупы местами. Прибор покажет величину напряжения. Местоположение щупов при измерении свидетельствует о правильной полярности. При измерении электронным прибором (тестером или мультиметром), нужно внимательно следить за показаниями прибора.
Он покажет значение величины напряжения в любом случае. О верной полярности свидетельствует положительное значение. Если появляется знак «-“, то щупы следует поменять местами.
Электронная защита
По правилам эксплуатации напряжение внутри литий-ионных АКБ должно варьироваться в пределах от 2,4 до 4,3 В. Однако очень сложно контролировать показания этой величины самостоятельно. Для этой цели применяется специальная плата защиты, предотвращающая выход элемента питания из строя. Это происходит в том случае, когда величина напряжения выходит за допустимые пределы.
Плата монтируется в корпусе аккумулятора. Она припаивается к выводам элемента и представляет собой контроллер заряда-разряда, после чего элемент питания оборачивают термозащитной пленкой. Как правило, размеры элемента увеличиваются на несколько миллиметров. АКБ с защитой применяются практически во всех устройствах и технике: ноутбуках, фонарях, устройствах для заряда (power bank) и т. д.
Рекомендуется комплектовать Li-Ion источниками электроэнергии с контроллером заряда-разряда всю технику, в которой не предусмотрена защита от низкого заряда батареи. Однако она не может предотвратить перегрев литий-ионного источника питания типоразмера 18650.
Функцию термозащиты выполняет специальный клапан. При повышении температуры элемента происходит образование паров внутри него. Если их давление достигает критической отметки, то активируется специальный выпускной клапан. Но при сильном нагреве предохранитель нормализации избыточного давления не может эффективно срабатывать. В итоге аккумулятор воспламеняется, а при критической температуре может и взорваться.
Технические характеристики
У Li-Ion элементов существуют определенные технические характеристики, которые отличают их от других источников постоянного тока. К ним относятся следующие: напряжение, емкость, ток отдачи и время зарядки, наличие защитной платы, вес и типоразмер.
Емкость — важная характеристика любого источника электроэнергии аккумуляторного типа. Ее показатели находятся в диапазоне от 2000 до 8800. Единицей измерения является mA*h (мА*ч). Если на элементе указано значение, равное 3600, то эта информация является недостоверной, поскольку фирмы-производители таким образом хотят поднять стоимость своей продукции. При производстве емкостная характеристика измеряется специальным прибором. Он показывает значение емкости с погрешностью, которая равна 5,8%.
Расчет реальной емкости (Са) можно выполнить самостоятельно: Cа = Ср — Cр * 0,05 = 3600 — 3600 * 0,058 = 3600 — 197,2 = 3402,8 мА*ч. Величина «Ср» — емкость, указанная фирмой производителем. Ее можно взять из маркировки изделия. Напряжение классифицируется на четыре типа:
- Номинальное.
- Реальное.
- Максимальное.
- Минимальное.
Величина номинального напряжения указывается фирмой-изготовителем и находится в пределах от 3,6 до 3,7 В. Второй тип — рабочее напряжение элемента, который заряжен на 100%. В зависимости от конкретной модели его значение также варьируется в пределах от 4,0 до 4,35 В. Минимальным напряжением называется величина, при которой элемент питания не теряет своих свойств. Величина равна 2,3−2,4 В. Последний тип достигается при полной зарядке источника питания.
Ток отдачи (разряда) является важным показателем. Он важен для мощных приборов и позволяет работать при повышенной нагрузке. Его величина зависит от модели и находится в диапазоне от 0,5 до 30 А. Время заряда зависит от тока зарядки и емкости АКБ. Значение первой величины указывается в технических характеристиках зарядного устройства.
Наличие защитной платы зависит от модели и фирмы элемента питания. Литий-ионный источник питания может весить от 46 до 48,5 граммов. Типоразмер определяется по маркировке. Однако размеры не совсем соответствуют действительности. Длина зависит от наличия или отсутствия платы защиты. На диаметр влияет толщина термозащитной и изолирующей пленок. Более подробные характеристики можно найти в специальных таблицах с дополнительными параметрами для типоразмера 18650.
Достоинства и недостатки
АКБ обладают достоинствами и недостатками, которые следует учитывать при выборе источника питания для конкретного вида техники. Первыми считаются следующие: большие емкостные характеристики, низкий саморазряд, отсутствие «эффекта памяти», габариты и масса. К минусам относятся следующие особенности элементов:
- Чувствительность к перезаряду и перегреву.
- Бережное обращение.
- Старение.
Первый недостаток частично можно решить с помощью схемы защиты и выпускного клапана, которые встроены в корпус. С литий-ионными источниками электроэнергии требуется очень бережное обращение. Кроме того, хранить их нужно по определенным правилам: уровень заряда должен быть 45−55% (нужно периодически подзаряжать) и температура хранения 5−15 градусов по Цельсию. Элементы литий-ионного типа подвержены старению (деградации). Процесс необратим и происходит с момента выпуска аккумулятора.
Зарядные устройства
Заряжать аккумулятор следует регулярно. Если этим пренебречь, то они могут выйти из строя. Существуют определенные правила правильной их зарядки:
- Начинать следует с напряжения в 0,05 В и заканчивать 4,2 В.
- Ток зарядки должен составлять 0,5−1 А. Первое значение является оптимальным. При значении тока в 1 А зарядка АКБ будет происходить быстрее (влияет на срок службы).
- Продолжительность зарядки должна быть не более 175 минут.
- Не допускать глубокого разряда.
Зарядные устройства применяются для восстановления емкости аккумуляторной батареи. Существует несколько разновидностей устройств: с одним и двумя гнездами, универсальные и самодельные.
Первый вид устройства является бюджетным вариантом с током заряда в 1 А. Изделия с 2 гнездами нужно применять для АКБ с напряжением в 4,2 В. Приборы снабжаются индикатором уровня заряда. Универсальные модели снабжены встроенной функцией защиты от перезарядки. Они позволяют заряжать любые типы источников питания.
При желании зарядное устройство можно сделать самостоятельно. Для этого следует воспользоваться старой зарядкой мобильного телефона Nokia или Samsung. При помощи кусачек откусывается штекер, а провода зачищаются. Зарядное устройство включается в сеть. Мультиметром определяется полярность. К проводам крепят аккумулятор, который заряжается в течение 60 минут.
Таким образом, АКБ типоразмера 18650 являются оптимальными и надежными элементами электроэнергии. Они обладают хорошими характеристиками и очень часто используются для питания различной техники. Нужно точно следовать правилам эксплуатации для повышения их срока службы.
Подробнее читайте тут
