Восстановление Li-ion аккумуляторов типа 18650

Литий-ионные аккумуляторы завоевали обширный сектор на рынке возобновляемых электрохимических источников. Среди них популярностью пользуются элементы типоразмера 18650. Стоят они недешево, поэтому владельцы вышедших из строя батарей зачастую ищут способы восстановить разряженный в ноль литий ионный аккумулятор.

Как оживить 18650 после глубокого разряда

В первую очередь следует разобраться, в каких случаях на выходе литий-ионного аккумулятора типоразмера 18650 может быть нулевое напряжение. Существует две разновидности элемента 18650:

• незащищенный;
• защищенный.

Если элемент 18650 защитой не оснащен, а на его выходе ноль, скорее всего, это означает, что аккумулятор вышел из строя (внутреннее замыкание), полностью потерял емкость или что он в состоянии очень глубокого разряда. Такой элемент лучше не восстанавливать, а утилизировать – шансы на успех крайне малы. Если на выходе присутствует хоть какое-то напряжение, можно попробовать вернуть аккумулятору работоспособность.

Второй тип имеет чуть большую длину и часто (но не всегда) имеет маркировку Protected. Подобный аккумулятор оснащен платой защиты, которая срабатывает:

• при перегрузке (внешнем коротком замыкании);
• перезаряде;
• глубоком (ниже 2,5 вольт) разряде.

Если напряжение аккумуляторного элемента снижается до уровня 2,4 вольта или ниже, срабатывает защита. Транзистор VT1.1 закрывается (VT1.2 остается открытым) и отключает минусовую клемму банки от выходного отрицательного вывода аккумуляторного блока (внутренний паразитный диод транзистора VT1.1 в этом случае включен в обратном направлении и тоже заперт). Поэтому при измерении напряжения на контактах аккумуляторного блока, оснащенного защитной платой, тестер покажет ноль (хотя напряжение самой банки, скорее всего, нулю не равно). Зарядный же ток протекает в обратном направлении, поэтому при срабатывании защиты его протеканию ничто не мешает. Это означает, что для реанимации батареи нет никакой необходимости удалять или отключать защитный модуль (как это советуют некоторые интернет-эксперты).

В подобной ситуации электрохимический источник тока можно зарядить малым током до напряжения 2,4 вольта (в таких случаях говорят, что элемент надо «толкнуть»). На стандартном графике зарядки это соответствует этапу 1′.

Ограничение тока резистором

На самом деле, все не так просто. Относительно простые и недорогие зарядные устройства, реализующие оптимальный алгоритм пополнения запаса энергии, измеряют напряжение на выходных клеммах банки. Если оно равно нулю, то процесс зарядки не инициируется. Это сделано в целях безопасности – может быть, что нулевое напряжение связано с внутренним замыканием элемента.

Этот запрет можно обойти с соблюдением мер предосторожности. Для этого аккумулятор надо подзарядить малым током (0,1 от емкости или меньше) от простого источника тока (например, от любого пятивольтового сетевого адаптера для мобильных устройств). Чтобы ограничить ток заряда, надо между источником и аккумулятором включить резистор.

Для незащищенного аккумулятора его сопротивление выбирается так:

• считается ΔU, как разность между выходным напряжением источника и остаточным напряжением аккумулятора;
• выбирается зарядный ток – 10% от предполагаемой остаточной емкости;
• по закону Ома вычисляется сопротивление резистора (выбирается ближайшее из стандартного ряда).

Например, есть элемент без защиты, на выходе которого остаточный уровень составляет 1,5 вольта и имеется сетевой адаптер, выдающий 5 вольт DC. Тогда ΔU=5-1,5=3,5 вольта. Начальная емкость аккумулятора – 2500 мА*ч, значит, ток должен быть не более 25 мА, и сопротивление равно R=ΔU/I=3,5/25мА=0,14 кОм=140 Ом. Можно взять резисторы на 130 или 150 Ом.

Если требуется восстановить аккумулятор в исполнении Protected, определенную сложность представляет собой определение остаточного уровня – измерить его непосредственно без разбора банки не получится. Можно условно принять его равным нулю и выбрать резистор из этих соображений. Это приведет лишь к небольшому затягиванию процесса.

Мощность резистора выбирается по формуле P= ΔU*I. В данном случае – P=3,5*25=87,5 миливатт=0,087 ватт. Можно применить резистор мощностью 0,25 ватт. А можно и не считать этот параметр – токи и напряжения малы, и 0,25 ватт достаточно практически во всех случаях.

Надо собрать несложную схему, подать напряжение в цепь(еще лучше – измерить фактический ток), и ждать, пока напряжение на выходе аккумулятора не поднимется до заветных 2,4 вольта. Если удалось достигнуть заданного уровня, значит, что реанимировать электрохимический источник удалось, и дальше его можно довести до полного заряда обычным способом.

Если напряжение в течение разумного времени не вышло на заданный уровень, есть основания предполагать неисправность аккумулятора. Вообще, полезно контролировать ток с помощью амперметра или замером падения напряжения на балластном резисторе (оно пропорционально току). Во время подзаряда ток должен постепенно падать.

Если ток в цепи не протекает (падение напряжения на резисторе равно нулю), значит, внутри аккумулятора обрыв, и заряжать его бесполезно. Если же ток ограничивается только резистором (на нем падает напряжение источника полностью), это свидетельствует о внутреннем замыкании в банке. Процесс подзаряда надо немедленно прекратить.

С помощью специализированных ЗУ

Существуют зарядные устройства, имеющие режим подзаряда малым током. Например, универсальное ЗУ iMAX B6 поддерживает такую процедуру. Для этого надо выбрать режим заряда никель-металлогидридных батарей и включить подзаряд малым током.

Рекомендуем: Самодельное зарядное устройство для литий ионных аккумуляторов

Можно ли вернуть начальную емкость Li-ion аккумуляторов

Вышеописанный метод относится только к случаям восстановления аккумуляторов, по каким-либо причинам ушедшим в глубокий разряд. Часто возникает вопрос восстановления емкости литий-ионного аккумулятора. Ведь в процессе эксплуатации (и даже хранения) элемента способность накапливать энергию неуклонно и неизбежно ухудшается.

К сожалению, этот процесс необратим. На емкость влияют множество факторов. Основные из них:

• увеличение слоя границы твердого электролита;
• высыхание электролита, вызывающее рост толщины ионного слоя на электродах;
• разрушение электродов;
• прочие изменения.

Эти процессы повернуть вспять в домашних или лабораторных условиях невозможно.

Смотрите еще: Как своими руками сделать точечную сварку для 18650

Есть ли эффект от восстановления народными методами

Несмотря на то, что много раз твердили миру, что емкость литий-ионного элемента восстановить невозможно, в интернете можно найти советы, как вернуть элемент в исходное состояние. Некоторые из этих советов достаточно безобидны. Например, предлагается провести контрольно-тренировочный цикл (КТЦ).

В случае свинцово-кислотного аккумулятора это на самом деле имеет смысл – во время этой процедуры растворяются сульфаты, покрывающие пластины батареи и кондиции источника на самом деле улучшаются. В литий-ионном элементе идут совсем другие электрохимические реакции, и потеря емкости связана, например, с разрушением анода и другими явлениями. Проведением КТЦ эту проблему не убрать (как и другие в данном случае), но и опасности в этом нет. Кто хочет попробовать – пожалуйста.

Читайте также

Как по маркировке выбрать 18650 для шуруповерта

 

Довольно безобиден и совет заморозить аккумуляторы (например, в морозильной камере холодильника). Ничего страшного не произойдет, но и ничего хорошего ожидать также не стоит. Если есть излишек времени – можно протестировать и этот способ.

Куда как более вредны рекомендации, например, «раскачать» аккумулятор «ударным» зарядным током (5С и выше). Не менее неразумен совет кратковременно замкнуть выходные контакты банки (в обход блока защиты, если он есть). Это не только не даст эффекта, но и может привести к возгоранию батареи. Тушить же li-ion элемент – дело сложное и малоперспективное.

Восстановить элемент 18650 в некоторых случаях возможно. Но при этом надо четко представлять, что случилось с аккумулятором (по внешним признакам) и каковы его перспективы на дальнейшую жизнь. В некоторых случаях лучше не браться за процедуру – это может привести к опасным последствиям.