Как правильно заряжать li-ion АКБ? Правила и техника безопасности.

Тема зарядки АКБ является весьма важным вопросом. С момента появления вэйп девайсов со сменными аккумуляторами многие пользователи задавались вопросом как их зарядить правильно.

Как соблюсти все меры предосторожности и добиться максимального времени автономной работы, а также продлить срок жизни своих АКБ. Короче – как правильно заряжать li-ion АКБ.

Именно на эти вопросы я и постараюсь сегодня дать ясные и четкие ответы.

Сразу хочу отметить что я ни в коем случае не позиционирую себя неким профессионалом и не заявляю, что мои методы “единственноверные”. Однако, я опираюсь на данные, которые всем нам предоставляют производители АКБ в data-sheet’ах (сопроводительных листах). Также всё, что будет сказано дальше, неоднократно подтверждалось моим собственным опытом и опытом многих других людей.

Кстати, полученные знания пригодятся вам не раз и не только в области вэйпинга, ведь литий-ионные аккумуляторы, например, типоразмера 18650 используются сегодня повсеместно – от вэйп девайсов до фонарей, различных переносных устройств и даже в электромобилях. Данные правила справедливы для любых типоразмеров, любой ёмкости и не затрагивают, разве что, вопросы балансировки, но об этом чуть позже.

Правила предосторожности при использовании литий-ионных АКБ

Начнем мы, разумеется, с техники безопасности, как самой важной части данной статьи. Отмечу что моей целью не является напугать вас или отговорить пользоваться вашими устройствами. Просто эту информацию следует принять к сведению, как и любую другую ТБ.

Итак, в чём заключаются основные меры предосторожности при использовании литий-ионных АКБ?

Прежде всего, вы должны отдавать себе отчет в том, что эти аккумуляторы действительно могут быть в некоторой степени опасны. Но только при неправильном или невнимательном использовании.

И три ваших главных “врага” – это КЗ, Превышение максимального тока разряда и Переполюсовка.

Переполюсовка, строго говоря, в современных устройствах практически не страшна. Разумеется, если мы говорим о модах с платой. Впрочем и многие мехмоды не имеют строгих требований к полярности. Но тем не менее никогда не стоит надеяться на защиты, простая внимательность не помешает.

А вот КЗ (короткое замыкание) и превышение максимального тока разряда (что, впрочем, с натяжкой можно считать близкими по смыслу явлениями), хотя и входят в перечень “защит от дурака” в любом современном моде, всё же могут быть опасны при выходе из строя последних.

Разумеется, выход из строя встроенных защит устройства это ситуация из ряда вон выходящая, уж простите мне такой каламбур, однако это может случиться, как минимум в теории. Поэтому пренебрегать полярностью и контролировать ток разряда (а также избегать КЗ) всё же стоит.

Тем более все современные моды с платой, как правило, отображают текущее значение тока на экране, а в случае с мехмодом нам поможет банальный закон Ома (I=U/R, где I – ток (А), U – напряжение (Вольт), а R – сопротивление (Ом)).

Разница между продолжительным (continiuous) и пиковым (pulse) током разряда.

С тем, как определить текущий ток разряда всё понятно, а как быть с максимально допустимым значением? Очень просто.

Ниже приведены ссылки на data-sheet’ы на самые популярные АКБ, вы можете их скачать и ознакомиться со значением “max continious current” или “maximum discharge current“.

Приставка “continious” – “продолжительный” обязательна, это – ток продолжительного разряда, существует также ток импульса, как правило называемый “max. pulse discharge current” или даже “max momentary pulse discharge current”, такой ток допустим менее чем на 1 секунду, о чем также обычно есть отметка.

После ознакомления вам следует сравнить значение, указанное там с вашим и убедиться что оно находится в пределах спецификаций. Таким образом вы можете быть уверены что элемент питания работает в допустимых для него условиях, прослужит вам долго и не принесет проблем.

Как правильно заряжать li-ion АКБ?

И снова нам на помощь приходят сопроводительные листы производителей. Только на этот раз нас интересует “standard charge current” (стандартный ток заряда) и “rapid charge current” (ток быстрого заряда).

Первое значение, как правило, можно высчитать исходя из ёмкости АКБ. Считаем от оптимального тока заряда в 1/2 от ёмкости.

Таким образом, например, для аккумулятора ёмкостью 2400мАч (2.4Ач) значение будет 1.2А, а для 4200мАч (4.2Ач) 2.1А

В то же время производитель может указать некое “своё” значение в сопроводительном листе и в таком случае за эталон нужно принимать его, т.к. производители постоянно стараются усовершенствовать технологии производства, и им виднее какой ток подходит для выпускаемых ими аккумуляторов.

А если данных нет? От слова “вообще”.

Если же данных нет – высчитываем по формуле (Ток заряда = Ёмкость АКБ (А/ч) / 2).
Меньший ток заряда не страшен (а при определённых условиях полезен), а вот повышенный может вызвать повреждения АКБ, уменьшение их срока службы или вообще незамедлительный выход из строя. Однако, бывают ситуации при которых вам необходимо зарядить АКБ максимально быстро. В этом случае вам на помощь придет сопроводительный лист, в котором указан параметр “rapid charge current” (также может называться “fast charge current” или что-то подобное, ну путать с токами разряда, то есть discharge current!!!).

И что делать если необходимо зарядить li-ion быстро?

Современные литий-ионные АКБ можно сравнительно безопасно заряжать токами до 3А, однако в таком случае лучше завести себе зарядное устройство, способное контролировать температуру АКБ в процессе заряда (например мы считаем эталоном SkyRC MC3000, однако скоро мы более подробно затронем тему выбора з/у), такое з/у в случае перегрева АКБ по любым причинам моментально прекратит процесс зарядки и предупредит пользователя.

В противном случае перегрев АКБ может привести к повреждениям или даже “взрыву” (на самом деле в большинстве случаев аккумулятор выпускает газ, достаточно горячий чтобы испортить з/у или воспламенить окружающие предметы, хотя в редких случаях возможен и взрыв). Так что если вы планируете заряжать АКБ повышенным током продвинутое з/у вам просто необходимо, это – залог вашей безопасности.

Что такое Ватт-часы (Wh) и с чем их едят?

Иногда вы можете встретиться с указанием ёмкости АКБ в Ватт-часах (Wh). И в этом случае неподготовленному пользователю возможно будет непросто перевести данный параметр в мАч для расчёта оптимального тока заряда, или для сравнения этого параметра с привычной ёмкостью другого АКБ.
На самом деле Wh – значительно более точная и “правильная” единица измерения ёмкости.

Дело в том, что АКБ бывают рассчитаны на разное напряжение, однако в мАч их ёмкость при этом будет одинаковой, но это не означает что при напряжении 3.7В ёмкость 4000мАч – это то-же самое, что и 14.8В на 4000мАч.

Ведь ёмкость последнего на самом деле будет в 4 раза больше.

Однако стандартом де-факто стали mAh (мАч). На вопрос почему это произошло ответить достаточно сложно, однако ключевая мысль в другом. Если вы видите что ёмкость АКБ указана в Ватт-часах это не означает что производитель хочет заморочить вам голову. На самом деле всё с точностью до наоборот, производитель пытается подойти к вопросу более профессионально и это достойно уважения.

Так как пересчитать?

Впрочем, сегодня тема у нас немного другая, давайте перейдем к пересчёту мАч(mAh) в Ватт-часы(Wh). Для АКБ с заявленным напряжением в 4.2В и ёмкостью в 2000мАч значнеие будет 4.2Vx2Ah=8.4Wh

Таким образом будь напряжение 3.7 емкость была бы 6.4Wh и никаких вопросов с пониманием у какого же из них ёмкость больше.
Обратная формула:

X Ah=8.4Wh / 4.2V
X Ah = 2Ач или 2000мАч
Разумеется, такой подсчет нельзя считать 100% точным. При изначальном измерении ёмкости в мАч производителем не учитывается изменение напряжения при разряде. Однако даже в таком случае погрешность для качественных АКБ будет составлять около 1%, так что ей можно пренебречь.
Думаю в Ватт-часами мы разобрались, всё достаточно просто.

Резюмируем вышесказанное.

• Избегайте КЗ и переполюсовок.
• Не превышайте максимальный ток разряда.
• Следите за температурой при зарядке большими токами.
• Всегда сверяйтесь с даташитами на конкретный АКБ.

На этом я хочу закончить данную статью, чтобы не перегружать её информацией. В будущем мы рассмотрим LiPo (литий-полимерные) аккумуляторы. На данный момент они набирают популярность в качестве встроенных АКБ или при использовании плат EVOLV DNA. Но это уже совершенно другая история…

Остались вопросы? Не стестяйтесь задавать их в комментариях! 😉