Comments 77
1. Доводилось видеть мнение, что если гонять литиевый элемент в более узком диапазоне нагрузок (ну скажем, между 20% и 80% заряда), в отличие от штатных 0%...100%, то ресурс по количеству циклов увеличивается в несколько раз. Приводились такие цифры — при штатной нагрузке (т.е. 0...100%) ресурс ориентировочно 1000 циклов, а при 20%...80% — до 5000, хотя и меньших по ёмкости, естественно. Это правда?
2. Делая самодельную батарею для электровела, я перелопатил несколько сотен изношенных элементов от ноутбуков типа 18650, и заметил, что среди них часто встречаются нагревающиеся при заряде. Нет, они не взрываются и не раздуваются (корпус у 18650 прочный), но заряжаются слабо. Что это за эффект?
3. Вы написали, что паять категорически нельзя. Но ведь и при сварке есть немалое выделение тепла. Не имея аппарата для точечной сварки, я всё же рискнул паять — мощным перегретым паяльником, очень коротким (малые доли секунды) тычком — в надежде, что нагрев не превысит тот, который получается при сварке. Неприятностей не возникло, батарея работает нормально. Да, я сознаю, что рисковал, но получается, что выбранная мною технология пайки допустима?
2. Произойти в них могло многое. Например, они насосали влаги и воздуха, недостаточно быстро для возгорания, но достаточно, чтобы мешало литию выделяться на графите и поглощаться им.
3. Как раз при контактной сварке тепла выделяется очень мало в сумме. При пайке — гораздо больше. Чтобы пайка «состоялась», нужно как раз прогреть место пайки. При пайке коротким тычком этого не происходит и пайка может оказаться ненадежной — «холодной». Особенно с учетом того, что нержавеющая сталь паяется фигово… Сложно предугадать, как может пайка повлиять: может повезет и ничего не случится, а может, и случится. Причем когда это будет — неизвестно. Оно надо? Поэтому разумно считать, что паять нельзя. Никогда.
Сталь там никелированная, паяется она на ура. Сам не сторонник пайки (купить/собрать сварку и делать всё по уму нынче не проблема), но чужой повидал немало, ни один автор ещё не пострадал. В запущенных случаях страдала ёмкость (сепаратор местно нагрелся до запуска в нём защитных процессов — закрытия «пор», сделав невозможным обмен ионами в части рулона).
А общая «по отрасли» (хоббийно вращаюсь в группах по тюнингу электросамокатов) статистика вообще веселит:
- ни одного возгорания 18650 (а чего только с ними не делали некоторые товарищи)
- несколько возгораний самих BMS (пробои, перегревы при больших, но рабочих токах)
- целая гора безнадёжно испорченных полным разрядом ячеек опять таки из-за проблем в BMS (привет, Xiaomi)
- поддельные TP4056 (они вроде вообще все уже поддельные, оригинал снят с производства) с разнообразными отклонениями (не защищают, не ограничивают, не прекращают)
И да — Тесла успешно доказывает это. Посмотрите статистику использования батарей.
3 — Вполне рабочий метод — если весь элемент не успевает нагреться. Быстро припаял и остудил.
Я лично перепаял для повторного использования пол сотни банок из старых батарей ноутов и проблем не встречал. Если зашкурить и намазать флюсом, то паяльником с толстым медным жалом паяется на ура.
- Могу подтвердить чисто практически. Моя Тесла по умолчанию старается, чтоб заряд был от 20 до 80%. То есть на чарджер раньше заехать и ночью при зарядке, если очень нужно до полной, то это нужно отдельно менять на положение Trip.
Счётчика циклов не видел. Наверняка есть какие-то похожие метрики, но скрытые от пользователя. Ну и для сравнения влияния на деградацию батареи мне нужна вторая такая же тесла и заряжать- разряжать её до полной.
Ещё из интересного, когда заряжается на суперчарджере первые 20 минут заряжают его до 80% примерно со скоростью 500+ миль/час, а потом оставшиеся 20% ещё минут 30 на 150-200 миль/час. Ещё машина прикольно минут за 15-20 до такой зарядки как то готовит батарейку о чем сообщает, думаю температуру доводит до оптимальной для заряда.
скорей счетчика как такового не будет, вместо этого циклы - рассчетная величина на основе емкости батареи и насчитанных милиампер-часов прошедших через батарею в ОБЕ СТОРОНЫ. Емкость батареи - этотфиксированное значение которое прописанртв контроллер в момент выпуска батареи с завода, никогда не видел чтобы емкость измеряли в процессе работы, хотя этотможет производится контроллером батареи но для этого нужно чтобы был полный цикл заряд-разряд что в реальной эксплуатации бывает почти никогда.
Пайка требует стобы поверхность нагрелась до температуры плавления припоя, как минимум. Чтобы припаять надо прогреть приличный объём. Но нам наруку играет малая теплопроводность железа/никеля. Точечная сварка - это прогрев до температуры плавления железа(градусов 800) очень малого объёма - тепло просто не успевает разойтись и не проходат даже через толщу стенки!ю и весь процесс занимает 20-40мС) В случае паяльника греется гораздо больший объём, тепло успевает разойтись и прогреть примыкающий к стенке пакет аккумулятора. А с краю там самаятчувствительная часть - вспоминаем не таккю уж давнюю проблему самсунговских аккумуляторов.
С алюминиевым корпусом было бы всё ещё хуже.
Другое крайне неудачное решение, встречающееся в практике самодельщиков и даже "у китайцев" — заряжать аккумулятор, снабженный платой защиты, до ее срабатывания. Во-первых, BMS отключает аккумулятор уже при превышении напряжения. Во-вторых при такой зарядке, без стадии CV используется только часть емкости. Парадокс: батарея одновременно пере- и недозаряжается.
Как крайний случай, можно заряжать литий-ионные аккумуляторы током 0,1С до достижения 4,10..4,15 В с последующей отсечкой. Но, по некоторым данным, такой режим плохо сказывается на токоотдаче и сроке службы аккумуляторов.
Насколько понимаю, BMS, массово пихаемые в переделываемые шуруповертные аккумуляторные сборки, по другому и не балансируют, ибо сам принцип их балансировки основан на шунтировании части зарядного тока мимо банки, достигшей напряжения уставки. При этом в брендовых изначально литиевых шуруповертах, побаночный контроль часто не реализован вовсе, так что китайцы тут даже как бы и не хуже других. А для таких целей уже появились недорогие активные балансиры?
И я попросил бы уточнить источник этих некоторых данных, насчет снижения ресурса и токоотдачи при неполных циклах заряда. Есть ощущение, что это или фейк, или, например, вырвано из контекста какой-то конкретной химии. Буду рад ошибиться. Спасибо за статью
Спасибо за статью!
Вопрос: а каков всё таки рекомендуемый диапазон температур для заряда?
Я грешу очень хорошо работающей QI нашлёпкой под чехол для зарядки телефона, она бывает нагревается. По показаниям телефона аккумулятор бывает 35-42 градуса. Это критично и может стать причиной пожара или только потерей ёмкости?
После какой температуры заряжать батарею нельзя?
Вообще перед хранением эти аккумуляторы следует довести до уровня заряда 30-50%. Хранить их следует при комнатной температуре. А то некоторые «специалисты» утверждают, что их нужно держать в холодильнике.
Вот этот момент стоило бы пояснить получше, вкупе с поведением литий-ионных аккумуляторов на морозе. При низкой температуре напряжение литий-ионного аккумулятора снижается, и при морозе -30 в течение длительного времени вполне может снизиться до напряжения, при котором графит уже не удерживает ионы лития, при высоком проценте заряда аккумулятора.
Кстати, вот ниже график, по которому понятно, почему на морозе телефоны и прочая носимая электроника отключаются — в них напряжение может достичь 3,4-3,5 вольт, при которых контролёр аккумулятора считает аккумулятор высаженным в ноль.
И почему нужно хранить заряженным частично, если я не планирую менять температуру хранения?
Потому что температура меняется сама. У вас же не термостатированное помещение. Батарейка периодически залазит в перезаряд и ее раздувает. В лучшем случае.
особенно интересный эфыект когда зарядить аккумулятор на морозе до номинального напряжения а потом внести его в тепло... исходя из этих кривых, понятно чем это закончится.
Спасибо.
в бесперебойники обычно идёт lifepo4, это другой литий: меньшая ёмкость на килограмм веса, зато больший ресурс (особенно при глубоких разрядах) и меньшая пожарная опасность.
в остальном всё то же самое: алгоритм заряда cc/cv, балансиры.
Дорого, но срок службы 10 лет, имеет смысл если не хочется раз в год менять.
Если хочется самому — покупаешь на алиэкспрессе пустой корпус, контроллер и батарейки
Типа такого aliexpress.ru/item/1005001839898449.html
Можно и на обычных 18650 укомплектовать, если это не для бесперебойника, а для питания оборудования какого-то. aliexpress.ru/item/1005001683856126.html
aliexpress.ru/item/4001296933543.html
Несмотря на то что электрохимические процессы ничем не отличаются, литий-полимерные аккумуляторы как показала практика обладают гораздо меньшим ресурсом. Возможно, виной тому дешёвое китайское производство или попытки увеличения плотности заряда. Но все могут вспомнить например старый кнопочный Nokia или Siemens или Sony, которые работали 10-15 лет без замены аккумулятора и некоторые из них всё еще продолжают работать и иногда на удивление, сохраняют заряд лёжа несколько лет на полке. В устройствах более поздних, после повсеместного перехода на Li-Po, аккумуляторы начинают терять ёмкость и «пухнуть» уже после 3-х лет, причём независимо от активности их использования, что конечно только на руку производителям.
Впрочем, качество Li-Ion тоже упало со временем, самодельщики подтвердят, что «ковыряя» ноутбучные АКБ 10-15 летней давности, в сборке можно обнаружить пару дохлых банок, а остальные — показывают хорошие результаты на тестах. Для более поздних АКБ очень часто обнаруживается падение ёмкости для всей сборки и чем новее — тем больше эффект(На примере 100+ батарей). В любом случае теперь практически все ноутбуки тоже перешли на Li-Po.
Последние 1-2 года практически все Li-Po батареи от китайцев, например с Али, приходят именно с таким «контроллером» который убивает их за год причём это касается как стандартных безымянных батарей так и «фирменных» с подписями типа «original». Так что если вы приобрели батарею «китайского» происхождения желательно поставить на неё плату контроллера от родной батареи устройства. Ну а то что ёмкость будет ниже заявленной, это уже практически стандарт.
По поводу стоимости — верно, хотя например корпус и АКБ для минимальной и для топовой модели в рамках одной линейки будут всё равно одинаковые. Но даже при прочих равных общий «запас прочности» неуклонно идёт вниз.
И ещё одной из причин быстрого выхода из строя батарей современных смартфонов является не только их существенное большее их использование, но и использование их в процессе заряда. Не знаю точно, что происходит в батарее с точки зрения химии, но заметил, что смартфоны существенно чаще вздуваются в случае, если их заряжают и одновременно активно загружают смартфон, например, играми или просмотром видео. Возможно, одной из причин является перегрев батареи в ходе такого использования.
Помимо удешевления батареек (как верно отметили ниже), на это влияет ещё вопрос плотности энергии. Общее правило такое, что чем у литийионника ниже плотность энергии тем больше циклов он проживёт, и тем бОльшими токами его можно заряжать. А в случае носимой электроники ессно выбирают предельно высокую плотность энергии — что автоматически означает очень небольшое кол-во циклов само по себе. И на это накладывается ещё и не готовность пользователей ждать заряда таких батарей часами (что им на самом деле нужно, все батареи с высокой плотность энергии требуют малых токов заряда если хотим сохранить вменяемое значение кол-ва циклов). Ну и результат закономерен — дохнут шустро. С другой стороны я довольно много держал в руках ячеек которые спокойно выдерживают 1500-2500 циклов (с деградацией ёмкости до 80%от исходных 100%), на токах заряда 10С (то бишь 6 минут на полный заряд) и 3С разряд, при 100% глубине циклирования (самый жёсткий из возможных режимов). Но такие батарейки типично имеют плотность в 1.3-1.5 раза ниже (в районе 130-150 Wh/kg на старте) чем широко распространенные ячейки. В общем кол-во циклов это вопрос компромиссов.
В ноутбуках за последние 10 лет потребление упало в разы, если не на порядок. А вот в телефонах потребление сильно выросло так что там теперь батареи с увеличенной токоотдачей.
Но тем не менее, общая планка качества батарей в массово производимых устройствах существенно снизилась. Хорошие батареи конечно же есть, но в ширпотреб они теперь не попадают.
Большинство современных устройств требуют зарядки чаще, а значит то же количество циклов заряд/разряд будет достигнуто за меньшее время, соответственно, батарея деградирует быстрее. Кроме того, при снижении ёмкости в какой-то момент неизбежно наступает ситуация, что устройством практически невозможно пользоваться и у «долгоиграющих устройств» этот момент наступает позже.
Учитывая, что большинство кнопочных телефонов с Li-Ion батареями имели большее время автономной работы в сравнении со смартфонами, это вполне может создать иллюзию меньшей надёжности аккумуляторов при равном ресурсе.
При деградации не столько снижается емкость аккумулятора, сколько растет внутреннее сопротивление. То есть деградация будет гораздо более заметна при больших разрядных токах. А кнопочные телефоны потребляют очень умеренный ток, в отличие от смартфонов, которые могут с легкостью брать 2-3 ампера на пике.
«Заряд должен быть автоматически прекращен после снижения тока до 0,05-0,1С» — почему? Есть какие-то цифры, подтверждающие негативные эффекты от отсутствия отсечки по снижению тока или теоретические объяснения с точки зрения физики или химии? Или постоянное поддержание 4,2 (4,35/4,45) вольта с током стремящимся к нулю не вредно, а просто бессмысленно и пустая трата электроэнергии?
«Как крайний случай, можно заряжать литий-ионные аккумуляторы током 0,1С до достижения 4,10..4,15 В с последующей отсечкой. Но, по некоторым данным, предположительно, такой режим плохо сказывается на токоотдаче и сроке службы аккумуляторов.» — такой же вопрос, есть ли исследования или хотя бы обоснования? Интернет полон стандартных рекомендаций по li-ion аккумуляторам и у меня нет сомнений об опасности превышения токов и порогов напряжений, а вот заряд малыми токами практически нигде не упоминается. Как и недозаряд до стандартных 4.2 В — вроде как общепризнано, что это продляет срок службы, но как это лучше делать? Просто такой же CC/CV до, например, 4,0 вольта вместо 4,2 с отсечкой по 0,05С в конце?
«А то некоторые „специалисты“ утверждают, что их нужно держать в холодильнике.» — а почему нет? Что именно плохого происходит при хранении в холодильнике? Или даже в морозилке? Из общих соображений — снижение температуры замедляет скорость химических реакций, которые вероятно ответственны за деградацию аккумуляторов. Или это не так?
Есть ли у автора цифры по деградации емкости li-ion аккумуляторов от времени? Ранее было распространено утверждение, что чуть ли не лежащий на полке аккумулятор теряет порядка 10% емкости (не саморазряд, а именно уменьшение емкости) в год. Сейчас есть вроде как надежная статистика о 1-2% снижения емкости в год в Теслах при активной их эксплуатации. Понятно, что аккумулятор аккумулятору рознь, условия разные, но хотелось бы понять почему данные так разнятся.
Почему не стоит хранить в холодильнике — тут много причин. В холодильнике образуется конденсат, структура аккумулятора оказывается под бОльшим давлением из-за температурного расширения, и т.д. Помимо кинетики есть еще и термодинамика, кстати.
По поводу снижения напряжения — можно просто снизить напряжение стадии CV, ничего не меняя.
При напряжении 4,2 В зарядный ток не стремится к нулю. Остаточный ток — это ток электрохимической коррозии электродов и всяких побочных реакций. Аккумулятор, оставленный под этим напряжением, рано или поздно вспухнет (если это липолька) и выйдет из строя.
К сожалению, я потерял ссылку на ту работу, где проверяли влияние тока зарядки на разрядные характеристики литий-ионных аккумуляторов. В целом чем ток меньше, тем больше внутреннее сопротивление при разрядке. Этот эффект (тоже своего рода эффект памяти) наблюдается, кстати, у многих аккумуляторов.
Мелкие 18650 на 100м являются не самой простой мишенью, попадание по ним иногда (один случай из 5 приводит к дыму). Плоские большие аккумуляторы для ноутбуков чуть-чуть дымят.
Самый лучший эффект от больших Li-Poly батарей, которые используются в моделизме. Те горят ярким пламенем, а дыма производят как дымовая шашка. Увидев это своими глазами, теперь заряжаю их только на балконе, положив на большую чугунную сковороду, прикрыв сверху крышкой.
Касательно экологии. Стельбище армейское, земля там отравлена десятилетиями активного использования. Свинца, меди, резины (от покрышек) там многие тонны.
А что именно происходит в пухнущих аккумах? Лежит парочка КПК с такими симптомами и периодически использовалась даже какое-то время назад, вдруг пора бы их уже того
С одной стороны про герметичность и правда опасная тема, с другой опыт коллекционера подсказывает, что там запас прочности мешка порой такой, что аккум успевает сам девайс разворотить пополам давлением, прежде чем с герметичностью что-то происходит :-)
А ещё старые макбуки очень любили саморасполовиниваться так.
www.osti.gov/pages/servlets/purl/1370834
Алаверды:
https://habr.com/ru/company/open_technologies/blog/429264/ с красивыми картинками
https://habr.com/ru/post/372703/
Указанная в статье плотность энергии в 250 Wh/kg это никак не типовая плотность, это скорее топовая плотность. Таких аккумов на рынке очень и очень не много. Типовая плотность скорее на уровне 150-180 Wh/kg. Кроме того, в части взрывоопасности, очень большая практика заряда аккумов очень большими (нештатными) токами на уровне 8-10С однозначно говорит о том, что если ячейкам аккума есть куда раздуваться — взрыв и загорание исключены. То бишь да, слишком большие зарядные токи могут вызывать газовыделение, но оные газы автоматически раздвигают электроды, расстояние между ними растет — что приводит и к падению ёмкости и к невозможности дендритов расти дальше и организовать КЗ. То бишь батарейка вспухает, её ёмкость падает в разы, и на этом всё. "Убиты" таким путем были сотни ячеек от десятков производителей с самыми разными параметрами, поведение всегда ровно такое. А вот если ячейки плотно сжатые так что раздуваться им некуда — вот тогда и возникает уже КЗ от дендритов и пожаро-взрывоопасность. Так что технически не представляет проблемы сделать батарейку которая и на очень больших токах гарантированно не взорвется и не загорится — достаточно дать ячейкам батарейки возможность вздуваться. Но поскольку это грубо удвоит габарит (но не вес) такой батареи то это мало где применимо на практике. И третий момент — физлица могут отдать литий ионные аккумы на утилизацию в массу организаций занимающихся этим, во всяком случае в Москве ). Мы например используем "собиратор" (не рекламы ради а пользы для). Статья отличная и очень подробная, спасибо!
А так то да, если не учитывать требование на вменяемую скорость заряда, то есть уже и в районе 450-500 Wh/kg (бренд не помню, видел на выставке в США), но заряжать надо часов 10 чтоб было хотя-бы 100 циклов ). Но так чтобы и плотность была over 200 Wh/kg и заряжать можно было за пол часика и циклов было пару сотен — таких ну очень мало (хотя и есть, например в батарейке мавика от DJI как раз примерно такие параметры у ячеек).
так чтоб заряжать батарейку не 5 часов
ЕМНИП весь массовый литий держит заряд током 1C, так что 80% заряда за час более, чем реально почти на любом liion
Речь же не только про разовый заряд (да и час это на мой взгляд всеж достаточно много, а пол часа уже вполне практично), но про сочетание скорости заряда и кол-во циклов.
Для понимания, 80% заряда даже за 10 минут (а не за час) реально практически на любой Li-ion. Вот только кол-во циклов при этом будет исчисляться большими единицами-малыми десятками в подавляющем большинстве своём.
А мы в школе севшие батарейки колотили :) Считалось, что если её помять, или постучать друг об друга контактами, то она ещё поработает!
А ещё считалось, что севшую батарейку можно определить на зуб: она вроде как должна быть более твёрдой.
Интересно, что-то из этого может быть близко к реальности?)))
А статья — огонь, спасибо!)
Интересно, что-то из этого может быть близко к реальности?)))
Возьмите две батарейки АА — одну совсем новую, а вторую уже почти дохлую. Поднимите их на одинаковую небольшую высоту над столом и отпустите. Будете удивлены разницей :-)
… если её помять,… то она ещё поработает
Совершенно справедливо для солевых батареек, у которых цинковый стаканчик еще не полностью растворился. Мять нужно так, чтобы на возможно большей площади стаканчика образовались вмятины, но при этом следить за тем, чтобы графитовый электрод не сломался. Правда работают после такого насилия батарейки совсем недолго.
Теоретически в них есть чему гореть даже в глубоком разряде. В электролите тогда могут содержаться литийорганические соединения, самовоспламеняющиеся на воздухе. Однако небольшое их количество отсутствие больших количеств окислителя сильно ограничивает масштабы бедствия. Просто будет спокойно гореть, пока не выгорит электролит и сепаратор.
я думаю так:
сам он не загорится.
если кинуть в костёр — гореть будет.
Разумеется, пониженное напряжение приводит лишь к снижению доступной емкости
Я читал мнение, что срок службы аккумулятора пропорционален среднему напряжению на оном и чуть-чуть недозаряжая аккумулятор можно продлить срок его службы. Для мобильных телефонов имеются даже программы делающие это софтово (требуя рут, при этом)
В мощном ноутбуке «тротиловый эквивалент» аккумулятора может быть сравним с ручной гранатой.
А это не создаёт потенциальной угрозы для пассажирских самолётов? Или в салоне нет такого места, где проткнув максимально разрешённый аккум, можно фатально повредить самолёт? А если террористов больше одного и разом протыкают 2-3-n аккумов?
Как не допустить цепного разрушения пока ещё целых элементов? Как не выпустить огонь за пределы корпуса?
Поместить каждый аккумулятор в отдельный трубчатый корпус и засыпать всё песком? )
Вообще перед хранением эти аккумуляторы следует довести до уровня заряда 30-50%. Хранить их следует при комнатной температуре. А то некоторые «специалисты» утверждают, что их нужно держать в холодильнике. Не нужно.
А можно это как-то технически обосновать? Почему аккумулятор будет быстрее деградировать, если хранить его при +5, а не при +20? Что там на холоде неправильного происходит? Опять дендриты растут?
Чисто интуитивно кажется, что холод должен замедлять все химические процессы внутри аккумулятора.
Что же касается вредного влияния холода, то тут и конструктивные эффекты, и внешняя порча от оседающего в холодильнике конденсата. Плюс термодинамический фактор: при некоторой температуре аккумулятор, находящийся в комнатных условиях в допустимых пределах заряда, оказывается переразряженным.
Так вот я утверждаю, что модельные сборки того, что отчего-то называют Li-Po, отлично хранятся и сохраняют своих характеристики между поездками/полетами будучи вогнанными в режим хранения (порядка 3,8 Вольта на элемент) и упакованными в пакет с ZipLock. Конденсат образуется снаружи пакета, но его и не нужно открывать пока аккум не нагреется.
Про конструктивные эффекты — тоже странно, если речь не вести про шоковую заморозку или погружение в жидкость сцелью охлаждения, то постепенное охлаждение до +4 С ничего плохого с аккумулятором не делает.
Извините за некрокомент.
Вообще перед хранением эти аккумуляторы следует довести до уровня заряда 30-50%.
Нигде не смог найти четкий ответ на вопрос - а почему? Наверное плохо искал. Не объясните физику процесса? Почему хранить полностью заряженный плохо?
Скажите, как подготовить аккумулятор к утилизации? Читал, что надо его разрядить до нуля через резистор или поместив в раствор солёной воды. Я один вспухший Lipo разряжал в солёной воде, и мне не понравилось. Какие-то пузыри идут с контактов, в воде образуются непонятные хлопья. Грязный процесс какой-то.
Смесь хлора с водородом может взорваться не только под действием света, но и в присутствии катализатора, причем катализатором может оказаться пыль в реакционной колбе или шероховатая поверхность стенок колбы.(взято отсюда)
Это просто бомба-2. Li-Ion — как не взлететь