Как измерить емкость литий-ионной батареи

Как измерить емкость литий-ионной батареи

Я купил литий-ионный аккумулятор для камеры (гораздо дешевле, чем замена бренда, но не слишком дешево по сравнению с литий-ионными батареями AAA с аналогичным зарядом). Я, однако, сомневаюсь, что он обладает емкостью, заявленной на упаковке (в мАч). Есть ли для меня простой способ приблизительного подтверждения заявки на упаковке, который является более точным и требует меньше времени, чем запуск некоторых тестов с камерой и батареей сравнения? Т.е. существует ли какое-либо устройство / метод, который для литий-ионной батареи, которая предположительно полностью заряжена, определяет:

• Действительно ли он полностью заряжен
• Каков его текущий заряд в мАч

Оценка полной зарядки является легкой частью.

Метод а) Полностью заряженная литий-ионная одноэлементная батарея будет иметь напряжение разомкнутой цепи около 4,2 В *. (От 4.1 до 4.2 Хорошо. 4.0 не совсем там. 4.3 — немного выше.) Некоторые камеры используют две ячейки — удваивают ожидаемое напряжение. Ноутбуки и другие большие устройства используют 3 или более ячеек. Напряжение должно быть кратным вышеуказанному напряжению. [* Существуют варианты, которые допускают более высокие напряжения. Если вы не уверены, что это включает в себя ваш, предположим, что это не так. Неправильное понимание может быть расстраивающим.
(т.е. N x (4,1 до 4,2 В))

Метод (б) Используйте зарядное устройство хорошего качества (например, зарядное устройство, поставляемое производителем камеры, или зарядное устройство известного качества), которое имеет «индикатор зарядки».

Поместите «заряженный аккумулятор в зарядное устройство». В зависимости от того, сколько времени прошло с момента последней зарядки, индикатор зарядки должен мигать или, возможно, оставаться включенным в течение минуты или двух, а затем погаснуть.

Выньте аккумулятор из зарядного устройства. Подождите 10 секунд. Поместите аккумулятор обратно в зарядное устройство. Индикатор зарядки должен очень быстро мигать и погаснуть.

Оценить емкость сложнее, но не сложно.

(а) Вы можете получить некоторые данные для номинально равных батарей по весу. Значительная часть веса в литий-ионной батарее активно задействована компонентами, будь то электрически или механически (сепараторы, проводники, электролит и (конечно) металлический литий). Две батареи одинаковой номинальной емкости должны иметь одинаковый вес. Я предполагаю, что Разница в 10% может быть вызвана случайностью и конструкцией, но за исключением этого я был бы подозрительным. В более крупных и более тяжелых батареях этот тест будет работать лучше, чем для очень маленьких батарей.

Интересно, что для клеток AA NimH это отличный показатель. Современные высокопроизводительные АА с емкостью 2500 мАч + должны быть в диапазоне двадцати граммов — скажем, 26 граммов плюс чуть более 30 граммов. Все, что меньше 20 грамм, — это полная неудача, а все, что меньше 25 грамм, является подозрительным.

(б) Для любой точности вам необходимо разрядить аккумулятор до «конечной точки» и измерить емкость. Никакой другой метод, доступный вам, не доступен. Существуют и другие методы, такие как измерение изменения напряжения в течение определенного времени при данной нагрузке и попытка определить, где вы находитесь на кривой разряда. Это трудно понять правильно и требует опыта и степени удачи. Измерять время разряда легче.

Наилучшим является нагрузка с постоянным током, которую очень легко можно сделать, например, с помощью LM317 и одного резистора, но сейчас я предполагаю, что вы не хотите этого делать. Спросите, если интересно.

Следует использовать разрядный резистор, для разрядки которого требуется не менее одного часа. Вы можете использовать мотор, лампу, камеру или . но у резистора есть некоторые преимущества.

= (Cells_in_battery x 4000) / мАч

например, если у вас 1-элементная батарея (Voc =

4,2 В) емкостью 1500 мАч, то

R = ячейки х 4000 / мАч = 1 х 4000/1500 = 2,666 Ом

Используйте следующий по величине резистор, чем рассчитанное значение.
В несколько раз больше, но это займет пропорционально больше времени.

Номинальная мощность резистора: Мощность резистора = V ^ 2 / R = (4 х число ячеек) / R

например, для вышеупомянутого одиночного элемента и резистора 3 Ом минимальная номинальная мощность

• 4 х 1/3 = 1,333 Вт.

Используйте резистор мощностью 2 Вт или более.

Метод:

Я опишу это кратко, так как я не знаю ваш уровень опыта. Это может быть легко следовать или трудно. Если трудно, задавайте больше вопросов.

• Прикрепите временные провода к клеммам аккумулятора. Два скрепки согнуты на конце, опираясь на терминал, плоский и доступный и удерживается с весом или лентой. Провода, вставленные в разъем, не доступны. Некоторые батареи не будут обеспечивать питание, пока вы не дадите им секретное рукопожатие но большинство будет.

Аккумулятор с доступными терминалами.

Внизу: труднее получить доступ к терминалам. Здесь могут работать две булавки для одежды или два провода, НО НЕ КОРОТКО ВМЕСТЕ . ЕСЛИ ВЫ НЕ УДОБНЫ, ДЕЛАЯ ЭТО, НЕ ДЕЛАЙТЕ ЭТОГО.

• Контролируйте напряжение батареи повсюду. Мультиметр подключен к проводам аккумулятора и настроен на соответствующий диапазон.

• Подсоедините резистор к проводам аккумулятора. Запустите таймер. Контролировать напряжение Остановитесь на 3,2 В на ячейку. НЕ РАЗРЯЖАЙТЕСЬ НИЖЕ 3 Вольт на клетку. ОСТАНОВКА НА 3.2V — «ХОРОШАЯ ИДЕЯ». Литиевая батарея может быть сильно повреждена из-за очень глубокого разряда. Установите таймер. НЕ оставляйте это бегом и уходите.

Ниже: Типичная кривая разряда литий-ионного аккумулятора с 1 ячейкой.

Лучший способ — сделать это с помощью оригинальных и клонированных батарей и сравнить время.

• Метод (с) Самый простой :-).

Используйте камеру. Установите для видео или синхронизированных фотографий. Обратите внимание на начало и конец кадра. Сравните.

«установить и забыть

не играть с подключением батареи

ОБНОВЛЕНИЕ — 1 января 2013 года — С Новым Годом.

Я только что спросил кого-то из списка о схеме LM317, которую я упомянул для разряда постоянного тока. Вот пример. Я скопировал это с очень полезной и актуальной веб-страницы, посвященной управлению светодиодами — здесь, а они, в свою очередь, скопировали ее из таблицы данных LM317.

В оффлайт-запросе сказано

• Вы упомянули способ, используя LM317 для определения емкости батареи. Мне нужно проверить литий-ионный аккумулятор емкостью около 1700 мАч.
  Что вы порекомендуете мне измерить такой вид емкости аккумулятора за разумное время, например 3-4 часа.

Батарея емкостью 1700 мАч разряжается за 3 часа на 1700/3 =

570 мА и через 4 часа на 1700/4

= 425 мА. Таким образом, использование около 500 мА и определение того, сколько времени потребуется, даст оценку емкости аккумулятора.
Ток нагрузки 3 в схеме выше равен
Iout = Vref / R1, поэтому

R1 = Vref / Iout
Для LM317 Vref = 1,25 В, поэтому для 500 мА
R1 = V / I = 1,25 В / 0,5 А = 2,5 Ом.
Мощность в R1 = I ^ 2 R = 0,5 ^ 2 x 2,5 или около 0,7 Вт.
Резистор 1 Ватт, вероятно, выживет при этом — 2 Ватт или 5 Ватт будет лучше.
LM317 рассеивает V_LM317 x I = (Vbattery — Vref) x I = (4.2-1.25) x 0.5 =

1.5 Вт. Так что радиатор или кусок алюминия или другого теплопроводящего материала на LM317 будет «хорошей идеей». Я использую 4,2 В для напряжения батареи. Он будет падать по мере разрядки аккумулятора.

Обратите внимание, что во многих случаях литий-ионный аккумулятор емкостью 1700 мАч можно безопасно разряжать со скоростью до 1С — в этом случае = 1700 мА. Более безопасным является C / 2 = 850 мА. Фактическая максимально допустимая скорость должна быть установлена ​​производителем. Используйте Imax = C / 2, если нет доступных данных. Обычно это будет безопасно, но «будьте бдительны» / «YMMV» . Если используется более высокая скорость, рассеиваемая мощность в резисторе и LM317 будет выше, и потребуются изменения. Некоторые LM317 справятся с 1A макс. Некоторые будут обрабатывать 1,5А. (Некоторые меньшие pkgs <1A). Смотрите технические данные. LM350 — это версия старшего брата LM317, которая работает на нескольких усилителях.

Напряжение конечной точки батареи должно быть напряжением конечной точки, которое вы будете использовать в своей системе. В соответствии с моими комментариями выше, это НЕ ДОЛЖНО быть ниже 3,0 В, чтобы предотвратить повреждение батареи, а выше — безопаснее. Вы должны либо внимательно следить за этим, если прекращаете сброс вручную, либо настраивать автоматическую систему отключения. Как вы делаете это и как вы рассчитываете время выписки зависит от вас.

Несколько способов восстановления емкости аккумуляторов li-ion

В процессе ежедневной эксплуатации современные аккумуляторы li-ion постепенно истощаются. Часто через пару лет активной эксплуатации их емкость снижается, и устройства уже не могут обеспечить нормальную эксплуатацию гаджетам или другим электрическим приборам. Следует понимать, что полностью вернуть первоначальную емкость аккумулятору уже нельзя, однако возможность продлить срок его использования есть. В этом материале мы остановимся на нескольких способах, позволяющих на время реанимировать аккумулятор.

Есть одна небольшая оговорка – все описанные здесь способы подходят для технически подготовленных пользователей. Если вы не относитесь к таковым, лучше всего не терять времени впустую. Вы можете обратиться в мастерскую либо сервисный центр, или же просто приобрести новый аккумулятор.

Как проверить емкость li-ion аккумуляторов самостоятельно?

Прежде чем заниматься реанимацией аккумулятора, необходимо узнать, какова на данный момент его емкость. Для профессионалов это элементарно — существует тестер аккумуляторов Кулон. Любителям же для проверки емкости аккумулятора можно воспользоваться следующим способом: подключить к тестируемому аккумулятору (заряженному) резистор соответствующего номинала, и путем записи величин тока, идущего через резистор, и напряжения на нем доводят аккумулятор до полного разряда. По данным, которые вы получите, строится график разряда, и определяется его реальная емкость. Конечно, точность такого способа определения не отличается идеальной точностью, поэтому вместо резистора часто используют источник стабильного тока с дополнительным источником напряжения в схеме.

Восстановление емкости li-ion аккумулятора

1. Иногда вследствие длительной эксплуатации аккумулятор вздувается из-за газов, и заряд держит непродолжительно. В этом случае, используя эпоксидную смолу и паяльник, можно вернуть устройство к жизни. Для этого необходимо разъединить корпус батареи и верхний блок с датчиком. Отделяют датчик, и под ним находят колпачок, скрывающий управляемую электронику. Используя тонкую иглу, прокалывают колпачок с большой аккуратностью, чтобы не повредить начинку. Затем берут какой-либо плоский предмет, по габаритам превышающий размер вашей батареи, и прижимают им аккумулятор на столе или другой плоскости. Важно правильно рассчитать необходимое усилие. После этого эпоксидной смолой закрывают отверстие и припаивают датчик.

На некоторое время вернуть к жизни литий-ионную батарею поможет другой простой способ. Однако нужно понимать, что это будет лишь краткосрочным решением проблемы, так как восстановить емкость li-ion аккумулятора в прежних параметрах невозможно.

1. Потребуются: блок питания 5-12 В, вольтметр, резистор с сопротивлением 330-1000 Ом и мощностью не ниже 500 мВт. Контакты блока питания необходимо освободить и произвести соединение с батареей следующим образом: минус батареи с минусом блока питания, к плюсу добавляем резистор. При помощи мультиметра нужно проверить правильность полярности. БП подключается в сеть на 2-3 минуты.

Другие способы восстановления емкости

Есть и другие способы восстановления работоспособности батареи li-ion – на форумах можно встретить немало самых неожиданных и даже сомнительных вариантов.

1. Например, некоторые пользователи предлагают поместить потерявшую емкость батарею в морозильник на 30 минут. После этого ставить в устройство и заряжать его 1 минуту, а затем извлечь и дать нагреться до температуры помещения. Далее можно использовать аккумулятор обычным образом. Другой способ увеличить емкость li-ion аккумуляторов, не менее сомнительный – срезать пластик на батарее, найти главные контакты и на миг замкнуть их металлическим предметом. Возвращают крышку на место и оставляют для высыхания.

Отметим, что все указанные здесь способы не дают 100% гарантии хорошего результата, тем не менее, попробовать стоит.

Рекомендуем новый материал блога – статью, посвященную схеме устройства для зарядки аккумуляторов li-ion.

Вопросы и ответы

1. Хотелось бы получить Вашу консультацию по вопросу циклирования аккумулятора при неполном разряде. Допустим мы разряжаем каждые сутки аккумулятор на 20% (от полностью заряженного состояния) и потом заряжаем его опять до полного в этот же день. Как такой режим скажется на его сроке службы? Как правильно оценить количество циклов? Не будет ли лучше с точки зрения времени жизни (циклов) гонять аккумулятор до почти полного разряда? Есть ли разница для различных температурных диапазонов?

Наша задача чтобы аккумулятор проработал максимальное время. А есть ли такой ограничивающий фактор как старение химии со временем?

Срок службы литий-ионных аккумуляторов зависит от степени использования емкости. Есть такой параметр DoD — глубина разряда. Данные о сроке службы обычно указываются для DoD 100%, т.е. полный разряд и полный заряд. С уменьшением глубины разряда срок службы растет по экспоненте. Например, при использовании аккумулятора на 90% количество циклов до падения емкости до 70% возрастает в несколько раз. При режиме частичного заряда-частичного разряда рекомендуется заряжать аккумулятор не более чем до 4.0 В/аккумулятор (Иногда 3.9 В) и разряжать его до 3.2 В. При этом используемая емкость аккумулятора будет порядка 60-70 % от номинальной, но срок службы вырастет до десятков тысяч циклов. Также имеет значение ток заряда. Все вышесказанное имеет силу, если ток заряда не превышает номинального (С/5)

Старение аккумулятора зависит и от температуры — хранить аккумулятор при температурах выше 30 градусов Цельсия не рекомендуется. Ускоренные испытания по сроку службы проводят при температурах +60 ..+70 градусов. Мы даем гарантийный срок в 1 год только потому, что мы не можем отследить соблюдение пользователем всех правил эксплуатации. Срок службы 10 лет для герметичных аккумуляторов SAFT возможен, но не гарантирован. Как обычно со всеми аккумуляторами – проверка (измерение НРЦ и подзаряд, если напряжение ниже 3.4 В/элемент) один раз в полгода при складском хранении, или по эксплуатационным характеристикам при использовании и отбраковка непригодных.

2. Мы планируем использовать в нашей разработке аккумулятор MP 176065 xtd. На аккумуляторе есть надпись, что нам надо проконсультироваться по вопросу оптимизации заряда при отрицательных температурах. Не могли бы Вы предоставить данную консультацию

Пересылаю руководство по применению литий-ионных аккумуляторов «Li-ion Batteries – USER MANUAL — INSTRUCTIONS AND PRECAUTIONS OF USE». Там есть пункт, описывающий предельные условия заряда аккумуляторов SAFT при различных температурах. Этот пункт очень важен, поскольку превышение зарядного тока или заряд при температуре ниже допустимой приводит, в лучшем случае, к значительному снижению емкости, в худшем — к внутреннему короткому замыканию в аккумуляторе.

Для аккумуляторов серии XTD заряд при минус 40 недопустим. При минус 30 зарядный ток должен быть не более С/20 (280 мА), при минус 20 допустим ток заряда С/5 (1,1 А), ток 5А допустим только в диапазоне температур от 0 до плюс 60 градусов, выше плюс 60 градусов зарядный ток не должен превышать 1.1 А.

Практически зарядная характеристика при отрицательных температурах выглядит так: на первом этапе достаточно быстрый подъем напряжения до 4,2 В/элемент и далее длительный этап падающего тока при стабильном напряжении — порядка 12-14 часов до падения тока до уровня С/100 (50 мА) при этом аккумулятор берет 65-80 процентов от номинальной емкости.

3. Сегодня получили батарейки, очень расстроены. Заявленной ёмкости совсем не соответствуют, почему так?

Входной и выходной контроль первичных элементов проводится по напряжению разомкнутой цепи (Open Circuit Voltage control) и по напряжению на нагрузке (Closed Circuit Voltage readings)

Для LS 14250 (14500) напряжение разомкнутой цепи должно быть не менее 3.625 В и не более 3.69 В.

При испытании под нагрузкой выбор сопротивления нагрузки определяется пунктом спецификации «Гарантированные минимальные величины», там же описаны продолжительность испытания и величина минимально допустимого напряжения на нагрузке.

Ваш метод испытания — током короткого замыкания элемента — просто приводит элемент в негодность. На всех фотографиях мультиметр включен на измерение тока, а не напряжения.

4. Прошу консультацию о «буферном режиме» литиевых АКБ

Здесь очень многое зависит от производителя батарей и следования его рекомендациям.

Для SAFT все описано в руководстве по применению.

В основном, для режима постоянного подзаряда ток заряда определяется минимальной температурой эксплуатации. Напряжение заряда определяется максимальной температурой эксплуатации. Например, для температурного диапазона от минус 20 до плюс 50 градусов применение аккумуляторов INT 176065 недопустимо, требуются аккумуляторы типа INT176065 XC или XTD. Максимальный ток заряда в этом температурном диапазоне для XC и XTD — С/5 (1А), напряжение для XC — 4,0 В/элемент, для XTD — 4,2 В/элемент. Поскольку допустимый зарядный ток и ток питания аппаратуры обычно не соответствуют, ставят диодную или транзисторную развязку цепей заряда и разряда

5. LSH 20 – это исключительный брэнд принадлежащий Saft или это типовое название элемента, который может выпускаться другими компаниями- производителями?

LSH 20 – это уникальный брэнд, принадлежащий Saft . Любое использование этого брэнда является незаконным. Предприятия приобретающие контрафактные элементы LSH 20 будут привлекаться к ответственности в судебном порядке.

Как измерить емкость аккумулятора 18650?

Бывают случаи, когда производитель указал мощность аккумулятора по номиналу в одном размере, а по факту оказывается, что величина завышена. Если вы хотите определить, емкость аккумулятора 18650 по маркировке совпадает или не совпадает с реальной, воспользуйтесь одним из способов в этой статье.

Также проверка ёмкости может пригодиться, если литиевый аккумулятор был произведен уже давно и мог значительно потерять свои характеристики со временем. Знание точного количества мАч помогут ясно понимать, на какие возможности батареи вы можете рассчитывать.

Среди вариантов, как проверить емкость аккумулятора 18650, есть способы с применением специальных приборов измерения и более доступные каждому, с самодельными простейшими приспособлениями. В некоторых из этих методик можно обойтись всего лишь часами, калькулятором и устройством, потребляющим энергию.

Инструкция, как проверить емкость АКБ

Выберите один из методов измерения, предложенный в нашей статье. Они дают разную точность, но каждый найдет подходящий способ исходя из того, какие приспособления нужно использовать и какие устройства есть у вас в распоряжении.

Зарядка известным током

Первая методика даёт довольно приблизительные результаты, но она доступна и проста в исполнении. Чтобы примерно определить фактическую емкость, можно просто зарядить Li-ion батарею током известной величины и засечь время. Как правило, ток заряда указан среди других характеристик устройства для зарядки.

К примеру, если взять ток 100 мА и зарядить им аккумулятор с нуля до 100%, при этом затратив 34 часа, то ёмкость вы получите путём простого перемножения этих показателей. В нашем примере она будет равняться 3400 mAh.

Обратите внимание: этот способ не даёт скрупулезной точности измерений, так как процесс зависит от алгоритма работы зарядки. Если для вас удобнее эта проверка емкости аккумулятора 18650 своими руками, схема заряда аккумулятора покажет, что ближе к полному заряду величина тока постепенно уменьшается.

Интеллектуальное зарядное устройство

Второй способ — более точный в полученных значениях, но он требует материальных трат. Он состоит в том, чтобы измерить емкость 18650 мультиметром или использовать интеллектуальное устройство для зарядки. Они не только показывают настоящую емкость и напряжение, но и пригодятся в дальнейшем обслуживании АКБ.

Измерение емкости АКБ часами, амперметром и фонариком

Третий способ сработает тем точнее, чем ниже у устройства ток заряда. Фонарик можно заменить другим устройством, для которого вы хотели использовать свою батарейку 18650. Она должна быть полностью заряжена.

Прибор для проверки емкости аккумулятора 18650 может не понадобиться. Без амперметра можно обойтись, если у вас на руках есть спецификация от фонарика с данными по потребляемому току в зависимости от его режимов яркости.

Замерьте амперметром, сколько тока потребляет фонарь в режиме минимальной яркости. Допустим, он использовал ток 100 мА и проработал 20 часов до полного разряда аккумулятора. Получаем ёмкость, перемножив Амперы на часы: 100х20=2000 (мА*ч).

Как проверить емкость аккумулятора ноутбука

Литий-ионные аккумуляторные батареи 18650 могут использоваться в разных устройствах, одно из частых применений — портативная техника, смартфоны, ноутбуки. Если батарея ноута такого типа начала слишком быстро разряжаться — возможно, часть её элементов потеряла свою емкость. Этот способ проверки поможет выявить, какие именно блоки батареи снизили эффективность, чтобы заменить или отремонтировать их.

1. Отсоедините исследуемый элемент питания от схемы и полностью зарядите его. Можно использовать, например, powerbank.

2. Когда заряд достиг 100%, отключите аккумулятор от зарядки и измерьте его емкость при помощи USB-тестера и нагрузочного резистора.

Пределы возможностей АКБ 18650

Точные величины емкостей на своих аккумуляторах указывают только большие компании-производители: LG, Panasonic, Samsung и Sanyo. Реальные данные могут отличаться от маркировки на 50 mAh. Если разница на новом аккумуляторе превышает эту погрешность, скорее всего, вам попался производственный брак или подделка.

При существующих современных технологиях производства батареи типоразмера 18650 имеют предел 3600 mAh. Сделать АКБ с ёмкостью выше, увы, невозможно — более вместительные аккумуляторы имеют другую химию внутри. Однако вам будет интересно, как увеличить ёмкость Li-ion аккумулятора в 1,5 раза.

Не стоит соблазняться заниженной ценой и выбирать аккумуляторные батареи от брендов-ноунеймов в непроверенных магазинах. Это может обернуться не только потерей денег, но и принести риск пожароопасности. Некачественные элементы питания с плохой сборкой и комплектующими способны взорваться или загореться.

Где купить АКБ с надежными гарантиями

Чтобы не заморачиваться, не проводить тесты и быть точно уверенным, что все рабочие характеристики, указанные в маркировке, соответствуют действительности, покупайте аккумуляторы 18650 у проверенных поставщиков. Компания Virtustec является не только магазином, но и мастерской по сборке, обслуживанию и ремонту аккумуляторов для любой электрической техники. Покупая АКБ у нас, вы получаете гарантии качества и не нуждаетесь в проверке рабочих показателей устройства. Кроме того, мы обеспечим вас русскоязычными инструкциями и проконсультируем по вопросам эксплуатации и ухода.