Саморядний зарядник для 18650. Зарядний пристрій Li-Ion акумулятора з барахла. Чи можна заряджати літій-іонний акумулятор без контролера

З величезної різноманітності li-ion акб особливо затребуваним є акумулятор 18650. Довгий термін служби і стабільні параметри акумуляторів забезпечуються дотриманням ряду правил, але основною умовою, що впливає на працездатність літій-іонних акумуляторів 18650, є.

Акумуляторна батарея 18650

Основними позитивними характеристиками літієвих акумуляторів 18650 є можливість накопичувати великий обсяг заряду, зберігати цей заряд досить тривалий час, відсутність властивості пам'яті та мізерна питома вага.

Ефект пам'яті в першу чергу характерний нікель-кадмієвим акумуляторам. Цей ефект означає деяку втрату ємності АКБ у разі його заряджання до моменту повного розряду.

Для акумулятора 18650 та іншихli-ion акумуляторних батарейіснує своє маркування:

• Перші дві цифри позначають діаметр у міліметрах;
• Наступні дві цифри позначають довжину міліметрах;
• Остання цифра означає вид виконання акумулятора (0 – позначає циліндр).

На початковому етапі виробництва та використання такі акумулятори відрізнялися вибухонебезпечністю, через неконтрольовані хімічні реакції всередині та випадків. короткого замиканнявсередині акумуляторів. Для запобігання таким поломкам всі акумуляторні батареї в цілому і 18650 зокрема забезпечені спеціальними платами з контролерами, що перешкоджають псуванню акумулятора через критичний перегрів і розгерметизацію.

Оптимальні умови зберігання літій-іонних акумуляторів досягаються при температурі 5°C з 40% розрядом акумулятора.

Порядок заряду АКБ 18650

Відомі виробники ЗУ використовують у них двоетапний спосіб заряду батарей.

Двоетапний спосіб заряду включає:

1. Завдання ЗУ першої стадії зводиться до зарядки стабілізованим струмом. Сила струму під час заряджання визначається номінальною ємністюАКБ із коефіцієнтом порядку від 0,2 до 0,5. У процесі зарядки підтримки стабільного струму відбувається автоматичне підвищення напруги. При величині напруги 4,2В процес зарядки цьому етапі припиняється. На цей момент акумулятор встигає поповнити свою ємність на 70-80%. Для скорочення часу заряду для літієвих акумуляторів застосовується процес прискореного заряду. У разі зарядний струм береться з коефіцієнтом 0,5-1,0;
2. Зарядка 18650 у другому етапі проходить із постійною напругою. Плата зарядки 18650 підтримує Uзар.~4,15-4,25В і контролює величину струму. Значення струму в процесі заряджання плавно зменшується до величини 0,05-0,01 від ємності акумулятора. Відповідно, процес заряду вважається закінченим.

Крім вищезгаданих стадій заряду, для 18650 li - ion акумуляторов застосуємо підготовчий заряд АКБ. Заряджання проводиться зниженим струмом доти, доки напруга на акумуляторі досягне величини 2,8В.

За всієї незамінності двоетапна система зарядки має деякі недоліки. Оскільки напруга на АКБ заміряється під час проходження через нього великого зарядного струму, залежно від внутрішнього опору акумулятора, такі виміри можуть відрізнятися. У зв'язку з цим напруга може досягати величини 4,3-4,4, що вкрай негативно позначається на батареї. Насправді краще вдатися до використання зарядних пристроїв з імпульсами струму за наявності проміжків з-поміж них. Під час цих проміжків вимірюється величина напруги на акумуляторі. Чим ближче напруга до величини повністю зарядженого акумулятора, тим коротше імпульс видає зарядний пристрій. Відповідно, при досягненні вимірюваної напруги величини 4,15В подача імпульсів припиниться.

Схеми зарядних пристроїв

Радіоаматори часто задаються питанням, як зробити зарядку для літій іонних акумуляторів і як заряджати з максимальною економієюресурсів, сил та часу. Наявність необхідної елементної бази та елементарних знань не залишать радіоаматора без зарядного пристрою.

Зібрана зарядка 18650 своїми руками, зображена на малюнку нижче, налаштовується шляхом встановлення вихідної напруги 4,2В резистором підстроювальним R8 і зарядного струму резисторами R4, R6. Процес заряду вважається закінченим після згасання світлодіода HL1.

Важливо!Для нормального функціонування мікросхеми LM317 заряджання для акумуляторів 18650 повинна мати вхідну напругу в межах 8-12В.

Саморобна зарядка для 18650, що має у своєму складі інтегральні мікросхеми МАХ(1551 або 1555), якісно відрізняється від конкурентів рядом властивостей та особливостей:

• Здатність заряджати акумулятор від USB або окремого блока живлення;
• Відсутність зовнішніх транзисторів та діодів;
• Захист від надмірного перегрівання шляхом штучного заниження зарядного струму.

Не складе особливих труднощів отримати імпульсне ЗУ для 18650, своїми руками зібране, через відсутність мікросхеми в пристрої. Представлене зарядне для 18650 виконує всі вимоги та функції імпульсної зарядки. Додатковою перевагою зарядного пристрою є можливість замінити елементну базу вітчизняними аналогами. Розумна зарядка для акумуляторів 18650, своїми руками зібрана та протестована, прослужить не гірше за придбане ЗУ.

Викладена тема розкрила такі питання як зарядити акумулятор, як зробити зарядку для li-ion акумулятора. При експлуатації зарядного пристрою для акумуляторів 18650, придбаного або саморобки, головне – добре перевірити значення вихідних величин. Далі можна звернути увагу на додаткові опціїу вигляді РК-дисплеїв, кількості каналів, наявності підсвічування, автомобільного перехідника.

Відео

Зараз дуже популярні акумуляторні батареї типу 18650. Їх використовують у повір банках, потужних ліхтариках, лазерних указках, портативних колонкахі для різних саморобок. Продаються як із зарядним пристроєм, так і окремо.

У цій статті я розповім, як зробити простий зарядний пристрій для цих акумуляторів.

Складання та тестування зарядного пристрою для ознайомлення.

Нам знадобиться:
1. Шприц 20мл
2. 2 мідні проводки
3. Пружинка від утримувача батарей (із старої техніки чи іграшок)
4. Модуль заряду літієвих батарей 18650 на TP4056 5В 1А с micro USBінтерфейсом ()
5. Термоклеї
6. Акумуляторна батарея тип 18650 ()

З інструментів:
1. Паяльник
2. Клейовий пістолет
3. Канцелярський ніж

Крок 1
Нам знадобиться медичний шприц на 20мл

та акумуляторна батарея типу 18650.

Шприц ідеально підходить для розмірів батареї.

Крок 2
Відрізаємо канцелярським ножем носик шприца (де вставляється голка), щоб він нам не заважав подальшій експлуатації.

Крок 3
Беремо пружинку від тримачів батарей зі старої техніки (наприклад, від пульта або іграшок).

Продаємо знизу в отвір мідний проводок і закріплюємо його на спіралі пружинки, як показано на фото.

Крок 5
Беремо модуль заряду літієвих батарей 18650 на TP4056 5В 1А із micro USB інтерфейсом та кріпимо його термоклеєм на шприц у зручному місці.

Дотримуючись полярності, підводимо дроти до модуля і припаюємо їх паяльником. Можна ізолювати модуль від зовнішнього світу прозорим скотчем.

Трохи про модуль TP4056 5В 1А. ()
Призначений для заряду літієвих акумуляторів 3.7В струмом до 1А. Цей модуль, завдяки розмірам та роз'єму micro USB, легко вбудовується в різні пристроїі може служити альтернативною заміною для зарядних пристроїв, що вийшли з ладу, літієвих акумуляторів. Підтримує різні типилітієвих акумуляторів, у тому числі і популярний 18650. Модуль не захищений від переплюсування (не дотримання полярності) підключення, тому будьте уважні при підключенні акумуляторів.

Крок 6
Відрізаємо від поршня шприца невеликий шматок основи з гумкою, як показано на фото. Цим фіксуватимемо батарею всередині шприца.

Крок 7
Виконуємо отвір у шприці для мідного проводка, щоб він міг торкатися плюсового контакту батареї.
Отвір треба робити лише на рівні, коли батарея не зафіксована поршнем шприца. На фото видно, що я помилково зробив один нижній отвір у фіксованому положенні батареї.

Крок 8
Після того, як провели провід у зроблений отвір і зафіксувавши поршнем батарею, можна починати тест зарядного пристрою.

Для заряджання літій-іонних акумуляторів, коли немає спеціального зарядного пристрою. Такі АКБ дуже поширені, тільки купити ЗУ для його грамотної зарядки може (або хоче) не кожен, часто заряджаючи їх звичайними регульованими БП. Давайте розглянемо, як це потрібно робити.

Візьмемо для прикладу літій-іонний акумулятор Panasonic ncr18650b на 3.6 V 3400 mah. Відразу попередимо, що заряджання цього типу акумуляторів є досить небезпечним, якщо зробити це неправильно. Деякі зразки знущання витримують, а деякі китайські "надекономні" не мають захисту і можуть вибухнути.

АКБ із протекцією

Захищений акумулятор повинен мати такі елементи захисту:

• PTC, захист від перегріву та, побічно, по струму.
• CID, клапан тиску, відключить комірку, якщо тиск високий усередині, що може виникнути через занадто потужну зарядку.
• PCB, плата захисту від надмірної розрядки, скидання виконується автоматично або при поміщенні в зарядний пристрій.

На наведеному вище малюнку показано, як влаштовано захист банки. Ця конструкція використовується для будь-якого типу сучасних літій-іонних батарей. PTC і клапан тиску не буде видно, оскільки він є частиною оригінальної батареї, але всі інші частини захисту можна розглянути. Нижче показані варіанти виконання електронних захисних модулів, які зустрічаються у стандартних круглих Li-Ion АКБ найчастіше.

Заряджання літію

Ви можете знайти типову схему та принцип заряджання на ncr18650b батареї в датасіті. Згідно з документацією, струм зарядки 1600 мA і напруга 4.2 вольт.

Сам процес складається з двох етапів, перший - це постійний струм, де необхідно задати значення 1600 мA постійного струму, а коли напруга батареї досягає 4.20 V, почнеться друга стадія - постійна напруга. На цій стадії струм трохи падатиме, і від ЗУ надходитиме близько 10% від зарядного струму - це близько 170 мА. Даний посібник відноситься до всіх літій-іонних та літій-полімерних акумуляторів не тільки 18650 типу.

Акумулятори

Яким струмом заряджати акумулятор 18650? Як правильно експлуатувати таку батарею? Чого літій-іонні джерела струму боятися і як такій батарейці продовжити термін служби? Подібні питання можуть виникати в різних галузях електроніки.

І якщо ви вирішили власноруч зібрати ваш перший ліхтарик або електронну сигарету, то вам обов'язково потрібно ознайомитись із правилами роботи з подібними джерелами струму.

Літій-іонний акумулятор – це тип акумулятора електричного струму, Який з 1991 року, після того як на ринок його презентувала компанія SONY, набув широкого поширення в сучасній побутовій та електронній техніці. Як джерело живлення подібні батареї використовуються в стільникових телефонів, ноутбуках та відеокамерах, як джерело струму для електронної сигаретита електромобіля.

Недоліки цього виду батарей починаються з того, що літій-іонні батареї першого покоління були вибухом на ринку. Не лише у прямому, а й у переносному значенні. Ці батареї вибухали.

Пояснювалося це тим, що використовувався всередині анод з металевого літію. У процесі численних зарядок та розрядок такого акумулятора, на аноді з'являлися просторові утворення, які призводили до замикання електродів, а як наслідок – до спалаху чи вибуху.

Після того, як цей матеріал замінили графітом, такої проблеми вдалося позбутися, але могли ще виникати проблеми на катоді, який був виконаний з оксиду кобальту. У разі порушення умов експлуатації, а точніше перезарядки, проблема могла повторитися. Виправлено це було з початком використання літій-феро-фосфатних батарей.

Всі сучасні літій-іонні батареї запобігають перегріву та перезаряду, але залишається проблема втрати заряду при низьких температурах користування приладами.

Серед незаперечних переваг літій-іонних батарей хотілося б відзначити наступні:

• висока ємність батареї;
• низький саморозряд;
• відсутність потреби обслуговування.

Оригінальні зарядні пристрої

Зарядний пристрійдля літій-іонних акумуляторів досить схоже на зарядний для свинцево-кислотних батарей. Різниця полягає лише в тому, що у літій-іонного акумулятора дуже високі напруги на кожній банці і жорсткіші вимоги допусків по напрузі.

Банком такий акумулятор називають через зовнішню схожість з алюмінієвими банками з-під напоїв. Найпоширенішим елементом живлення подібної форми є 18650. Таке позначення акумулятор отримав завдяки своїм розмірам: 18 мм діаметра і 65 мм у висоту.

Якщо для свинцево-кислотних акумуляторів допустимі деякі неточності у вказівці граничних напруг під час зарядки, з літій-іонними елементами все набагато конкретніше. У процесі заряджання, коли напруга збільшується до 4.2 Вольта, подача напруги на елемент має припинитися. Допустима похибка всього 0.05 Вольт.

Китайські зарядки, які можна зустріти на ринку, можуть розраховуватися на елементи живлення різних матеріалах. Li-ion, без шкоди для його працездатності, можна заряджати струмом 0.8 А. У цьому випадку необхідно дуже уважно контролювати напругу на банку. Бажано не допускати величини вище 4.2 Вольт. Якщо в зборці з батареєю буде контролер, то переживати ні про що не варто, контролер все зробить за вас.

Найідеальнішим зарядником для літій-іонних батарей буде стабілізатор напруги та обмежувального струму на початку заряду.

Літій заряджати потрібно стабільною напругою та обмеженням струму на початку заряду.

Саморобне зарядне

Щоб заряджати 18650, можна купивши універсальний зарядний пристрій, і не мучитися питанням, як перевірити мультиметром необхідні параметри. Але таке придбання вилетить вам у копійчину.

Ціна на такий пристрій варіюватиметься в районі 45 доларів США. А можна все-таки витратити 2-3 години і зібрати зарядний пристрій своїми руками. Причому це зарядне буде дешевим, надійним і автоматично відключатиме ваш акумулятор.

Деталі, які сьогодні ми будемо використовувати для створення зарядного пристрою, є у кожного радіоаматора. Якщо під рукою не виявилося радіоаматора з потрібними деталями, то на радіоринку ви зможете купити всі деталі не більше ніж за 2-4 долари. Схема, яка зібрана правильно і акуратно змонтована, починає роботу відразу ж і не потребує будь-яких додаткових налагодок.

Електрична схема заряду акумулятора 18650.

На додаток до всього, при встановленні стабілізатора на відповідний радіатор, ви зможете спокійно ставити заряджатися свої акумулятори без страху того, що зарядка перегріється і загориться. Чого зовсім не можна сказати про китайські зарядні пристрої.

Схема працює досить просто. Спершу акумулятор потрібно зарядити постійним струмом, Який визначається опором резистора R4. Після того, як акумулятор матиме напругу 4.2 Вольта, починається заряджання постійною напругою. Коли струм зарядки знизиться до дуже невеликих значень, світлодіод у схемі перестане горіти.

Струми, якими рекомендують заряджати літій-іонні акумулятори, не повинні перевищувати 10% від ємності акумулятора. Це дозволить збільшити термін служби вашого елемента живлення. При номіналі резистора R4 – 11 Ом, струм у ланцюзі становитиме 100 мА. Якщо ви використовуєте опір 5 Ом, то струм зарядки буде вже 230 мА.

Як продовжити життя вашому 18650

Розібраний акумулятор.

Якщо ваш літій-іонний акумулятор вам доводиться залишати на деякий час без роботи, краще зберігати елементи живлення окремо від пристрою, який вони живлять. Заряджений повністю елемент, згодом частину свого заряду втратить.

Елемент, який заряджений дуже мало, або зовсім розряджений, може назавжди втратити працездатність після тривалої сплячки. Оптимальним буде зберігання 18 650 на рівні заряду близько 50 відсотків.

Не варто допускати повного розряду та перезарядження елемента. У літій-іонних елементів живлення повністю відсутній ефект пам'яті. Бажано заряджати такі елементи живлення до того моменту, коли їхній заряд повністю вичерпається. Це також здатне продовжити працездатність акумулятора.

Літій-іонки не люблять ні спеки, ні холоду. Оптимальними температурними умовами цих елементів живлення буде діапазон від +10 до +25 градусів Цельсія.

Холод може не тільки зменшити час роботи елемента, а й зруйнувати його хімічну систему. Думаю, кожен із нас помічав, як на холоді швидко падає рівень заряду у мобільному телефоні.

Висновок

Резюмуючи все сказане вище, хочеться помітити, що якщо ви збираєтеся зарядити літій іонний акумулятор за допомогою зарядного пристрою магазинного виробництва, звертайте увагу на те, щоб це було не китайське виробництво. Дуже часто ці зарядні зібрані з дешевих матеріалів і не завжди в них дотримується потрібна технологія, що може призвести до небажаних наслідків як загоряння.

Якщо ви хочете збирати пристрій власноруч, то заряджати літій-іонний акумулятор потрібно струмом, який становитиме 10% від ємності акумулятора. Максимальною може бути цифра 20 відсотків, але ця величина вже небажана.

При користуванні подібними елементами живлення варто дотримуватися правил експлуатації та зберігання, щоб унеможливити вибух, наприклад, від перегріву, або ж виходу з ладу.

Дотримання умов та правил експлуатації продовжить термін служби літій-іонної батареї, і як наслідок – позбавить вас непотрібних фінансових витрат. Батарея – ваш помічник. Бережіть її!

У цьому відеоуроці показано, як зробити зарядку для популярних літій іонних акумуляторів формату 18650, багато хто користується подібними. Відео каналу "Огляди посилок та саморобки від jakson" про те, як зробити своїми руками всього за півдолара, внизу статті.
Тема актуальна, наприклад, ліхтарик, який не має вбудованої функції заряджання подібних акумуляторів, йому не обійтися без саморобного зарядного пристрою.

У Китаї найдешевші коштують від 3$, вище. Придбати можна в цьому китайському магазині.

Єдине, що придбати – недорогі модулі для заряджання літієвих акб, вони здатні зарядити ті, що використовуються в радіокерованій техніці, коштують недорого. Можна було б зробити самому подібний модуль, але в цьому немає сенсу, швидше за все вийде дорожче. Продаються модулі дешево у цьому китайському магазині.

Щоб акумулятори 18650 заряджалися незалежно один від одного, оскільки вони мають різну ємність, будемо використовувати два модулі.

Насправді в цих модулях немає нічого хитрого, на вході стоїть mini usbроз'єм для живлення модуля, на виході два контакти: плюсовий і негативний для приєднання акумулятора, так само два світлодіоди – індикатори зарядки, один показує відсоток зарядки, другий те, що акб вже зарядився.

Єдине завдання, яке потрібно виконати своїми руками, це зробити корпус для зарядного пристрою – для цього використовуватимемо обрізки двп, вони прості в обробці.

Щоб їх розрізати без пилу і стружки, використовуємо скальпель, підійде інший гострий інструмент, наприклад, будівельний канцелярський ніж.

За структурою матеріал досить м'який, більше нагадує картон, ніж якусь деревину.

Загалом нарізав двп за допомогою скальпеля, це зайняло близько 10 хвилин, але вийшло не акуратно, оскільки лезо іноді зіскакувало. Краї, де був зроблений зріз, не рівні, вони під кутом, але це не критично, оскільки в ці місця буде заливатись термоклей, яким скріпимо конструкцію. А на краях можна попрацювати наждачкою, яка згладить усі вади.

Буде скомпоновано корпус зарядного пристрою.

З цього боку виведемо один mini usb роз'єм, від нього другий модуль, оскільки немає сенсу робити дві дірки в корпусі.

Також на бічних стінках саморобної зарядки зробимо виїмки, щоб діставати акумулятори.

Підготував усі частини корпусу, зробив у них отвори, скріпимо термоклеєм.
Корпус для зарядного пристрою майже готовий, настав час перейти до начинки, термоклей непогано підходить для скріплення двп, він майже відразу вистачає, на відміну від пва клею, вам при склеюванні практично не доводиться чекати, так само від нього нескладно позбутися за допомогою скальпеля.

Як контактні майданчики, які стикаються з акумуляторами 18650, використовуємо шматочки фольгованого текстоліту. Залудимо їх, до них просто підпаятиме дроти.

Два модулі необхідно з'єднати між собою, оскільки використовуватимемо лише один mini usb, для цього просто контакти живлення на вході впаюємо один до одного, мінус до мінуса, плюс до плюсу.
І ось, що в результаті має вийти, поєднали між собою вхідні контакти живлення.
Продовження з 5 хвилин про пристрій для регулярного заповнення заряду літій іонних акб типу 18650

Є на близьку тему.