Як правильно заряджати літій-полімерні акумулятори, правильна зарядка Li Po акумуляторів

Літієво-полімерними акумуляторами оснащуються практично всі сучасні електронні гаджети. Широке застосування вони знайшли на літаючих радіокерованих моделях, квадрокоптера, вертольотах і літаках. У літій-полімерних акумуляторів є чимало переваг, в тому числі – висока щільність енергії, низький саморозряд і відсутність так званого «ефекту пам’яті».

В результаті для моделей з силовими блоки живлення Li Pol батареї практично не існує гідної альтернативи. Слід очікувати, що вони будуть застосовуватися всі більш широко, особливо в таких областях, як непілотовані літальні апарати, електромобілі і т.п.

Незважаючи на всі переваги, LiPol батареї мають репутацію примхливих, небезпечних і маложівущіх джерел живлення. Насправді, ці недоліки дещо перебільшені. Якщо їх правильно використовувати, проблеми будуть зведені до мінімуму.

Для того щоб в експлуатації джерела живлення не виникало проблем, необхідно правильно заряджати LiPo батареї. В іншому випадку є ризик їх пошкодження і навіть самозаймання. Розглянемо, як правильно зарядити літій-полімерний акумулятор , Щоб уникнути можливих проблем:

• Зарядити LiPo акумулятор будь-яким ЗУ не вийде, для цього потрібні спеціальні зарядні пристрої. Пов’язано це з особливостями двухфазного процесу зарядки.

• Зарядка акумуляторів Li Pol проходить у дві фази (метод CC-CV). На першій стадії напруга на всіх банках АКБ зростає. До закінчення фази воно досягає 4,2 Вольт. По суті, до цього моменту зарядка Li Pol акумуляторів досягає 95%. Далі починається друга фаза. Для недопущення перезарядження, згубного для літій-полімерної АКБ, ток знижується. У разі перевищення напруги більше 4,25 Вольт збільшується ризик самозаймання.
• Не рекомендується допускати повної розрядки джерела живлення, перед повторною зарядкою в ньому має залишатися близько 10-20%, інакше він швидко вийде з ладу.
• Важливо стежити, щоб напруга не падало нижче 3 Вольт на кожній банці. При такому зниженні показників напруги великий ризик того, що батарея може роздутися. При цьому роздувся LiPo акумулятор втратить більше 50% своєї ємності. Якщо здулася LiPo батарея, її залишиться тільки викинути – втрата ємності необоротна.

Те, що літій-полімерні джерела живлення здуваються, є однією з серйозних проблем їх експлуатації. Всі банки повинні заряджатися і розряджатися рівномірно. При цьому зарядний пристрій для літій полімерних батарей відстежує тільки сумарне напруга, але при великому розкиді показників ймовірність того, що LiPo акумулятор здувся збільшується в рази. Також це призводить до перезаряду окремих банок, збільшення ризику самозаймання.

Для вирішення цієї проблеми зарядку Li Pol батарей необхідно виконувати з використанням балансира, який здатний відстежувати напругу на кожній банці, або ЗУ з вбудованим балансиром. Не заряджайте джерело живлення ЗУ з таймером. Якщо струм буде недостатнім, ЗУ відключиться, що не зарядивши його повністю. Струм заряду не повинен перевищувати 1С і бути менше 0,5 С. ​​Також потрібно пам’ятати, що чим більше ємність LiPo акумулятора, тим довше він буде заряджатися.

Для того щоб продовжити термін служби Li Pol пристроїв або, як мінімум, не скоротити його, важлива і правильна експлуатація акумуляторів. Коли ми заряджаємо джерело живлення, не можна допускати його нагрівання вище 60 градусів. Якщо нагрів все ж стався, перш ніж використовувати батарею, їй потрібно дати охолонути. Також не можна і ставити на зарядку перегрівся накопичувач.

На зберігання не можна залишати повністю використану АКБ. Завжди заряджайте її. Найоптимальніші показники – 60%. В цілому, при дотриманні цих нескладних правил, проблем з використанням літій-полімерних батарей не виникає.

Як правильно заряджати Li Po акумулятори?

На даний момент оптимальним та, в принципі, стандартним рішенням для автономної роботи електроніки є літієві акумулятори. Вони діляться різні типи, які можуть радикально відрізнятися своїми техніко-експлуатаційними характеристиками. Серед них практично промисловим стандартом стали літій-іонні АКБ (Li-Ion). Це пов’язано з вигідним поєднанням вартості виробництва, терміну служби та вихідних характеристик, які хоч і не найкращі на ринку, але збалансовані.

Тип Li-Ion був придуманий давно і зазнав значних змін з погляду матеріалів на аноді та катоді. Однак з початку нульових розвивався інший літієвий підхід – Li-Po (літій-полімерні акумуляторні батареї, що часто позначаються Li-Pol, Li-Ion polymer і так далі).

Ми розглянемо особливості полімерних батарей, їх відмінності від стандартних літій-іонних, а також подумаємо, як правильно заряджати акумулятори Li-Po.

Особливості літій-полімерних акумуляторних батарей

Для пояснення відмінності Li-Po від Li-Ion спочатку розглянемо будову стандартного літій-іонного акумулятора.

Літій-іонний акумулятор складається з мідної та алюмінієвої фольги з нанесеним анодним та катодним матеріалом. Між листами фольги розташований сепаратор із електролітом. Батарея віддає електроенергію завдяки тому, що електроліт не пропускає електрони, лише позитивно заряджені іони. Тому при підключенні навантаження іони літію проходять через сепаратор, а електрони змушені “наздоганяти” їх через зовнішній ланцюг. І ось цей рух заряджених частинок, електронів і є електроенергія.

Літій-іонні акумулятори не відрізняються стабільністю. Їх можна навіть назвати вогненебезпечними. Особливо з часом, коли внаслідок деградації електроліту з природних причин (старіння) та через неправильну експлуатацію підвищується ризик замикання анода з катодом та подальшого займання.

Літій-полімерні акумулятори працюють за тим же принципом з однією важливою відмінністю. Акумуляторні батареї типу Li-Po як сепаратор використовують полімерну плівку. Які переваги це надає?

• Значно вищий рівень безпеки. Імовірність замикання анода з катодом зводиться нанівець;
• Різноманітність форм та розмірів. Літій-полімерні акумулятори не скуті стандартними типорозмірами і можуть мати різноманітну форму;
• Li-Po батареї можуть мати дуже компактні розміри та особливо товщину. Яскравим прикладом реалізації цієї переваги є бездротові навушники, в яких використовуються супермаленькі акумулятори ємністю менше 100 мАг;
• Вища енергоємність. У порівнянні з Li-Ion, полімерні акумулятори мають велику ємність на одиницю об’єму.

Як бачите, переваги полімерних акумуляторів досить очевидні. Найпоширеніша сфера їх застосування, крім блютуз-гарнітур – це радіокерована техніка (квадрокоптери, машинки та різні моделі)

Як правильно заряджати літій-полімерні акумулятори

Вище ми говорили про те, що Li-Ion акумулятор може мати проблеми як з віком, так і у випадку з неправильною експлуатацією. І якщо полімерній батареї деградація електроліту в процесі старіння не загрожує, то з дотриманням вимог з експлуатації тут теж все досить серйозно.

Не можна перезаряджати акумулятор, так і допускати його глибокий розряд. У цьому плані наслідки для Li-Ion та Li-Po однакові. Що буде, якщо перезарядити акумулятор 18650 чи іншого типорозміру? З високою імовірністю він здувається. Здуту батарею в жодному разі не можна експлуатувати. АКБ все ще здатна працювати, але ризик її займання багаторазово зростає.

Що ж робити, щоби не допустити перезаряд АКБ? Очевидно, використовувати якісний зарядний пристрій. На відміну від свинцево-кислотних акумуляторів, для заряду яких з горем навпіл, але допустимо використовувати навіть кустарний блок живлення при постійному контролі, літій-полімерні АКБ потрібно заряджати тільки якісним приладом. Дані батареї дуже чутливі до перезарядження.

Винятком, коли якісним ЗП частково можна (але небажано) знехтувати, є акумулятори з BMS-контролером. Саме тому ті ж смартфони можна тримати на зарядці як завгодно довго – вбудований контролер живлення зупиняє процес заряду відразу після насичення акумулятора, а вбудований захист дозволяє обмежувати як вхідний, так і вихідний струм.

Особливу увагу наявності контролера слід приділяти у разі заряду збирання літій-полімерних акумуляторів. Навіть якщо батареї у збірці випущені в одній партії, згодом з’являтиметься різниця в рівні заряду кожного осередку (комірка – один літієвий елемент на 3,7В). Чому це проблема? Розглянемо з прикладу послідовної ланцюга з двох літієвих осередків. Напруга зарядженого осередку становить 4,2В, отже ланцюг заряджатимемо напругою 8,4В. Спочатку обидва акумулятори заряджатимуться до 4,2В, однак у міру появи різниці в заряді через природні причини виникатиме перекіс. Наприклад, акумулятори зарядяться на 4 і 4,4В відповідно. Таким чином, один із акумуляторів ланцюга регулярно буде перезаряджатися. Наслідки цього є очевидними.

Щоб уникнути ситуації з перекосом під час заряду складання, слід використовувати зрівнювач заряду. В ідеалі Вам потрібний BMS контролер із балансувальними каналами. Завдяки такому контролеру кожен цикл заряду закінчуватиметься балансуванням осередків, і кожен із акумуляторів складання буде заряджений правильно.

Також іноді виникає питання, чи потрібно заряджати літій-іонні та літій-полімерні АКБ різними зарядними пристроями. Відповідь – ні. Дані типи АКБ повністю взаємозамінні як споживача, так зарядного устройства.