Как сделать зарядное устройство для батареи 18650. Как сконструкировать зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов в домашних условиях. Как собрать зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками

Из огромного разнообразия li-ion акб особенно востребованным является аккумулятор 18650. Долгий срок службы и стабильные параметры аккумуляторов обеспечиваются соблюдением ряда правил, но основным условием, влияющим на работоспособность литий-ионных аккумуляторов 18650, является их правильная зарядка.

Аккумуляторная батарея 18650

Основными положительными характеристиками литиевых аккумуляторов 18650 являются возможность накапливать большой объем заряда, хранить этот заряд достаточно длительное время, отсутствие свойства памяти и мизерный удельный вес.

Эффект памяти, в первую очередь, характерен никель-кадмиевым аккумуляторам. Этот эффект означает некоторую потерю емкости АКБ в случае его зарядки до момента полного разряда.

Для аккумулятора 18650 и остальных l i- i on аккумуляторных батарей существует своя маркировка:

• Первые две цифры обозначают диаметр в миллиметрах;
• Следующие две цифры обозначают длину в миллиметрах;
• Последняя цифра обозначает вид исполнения аккумулятора (0 – обозначает цилиндр).

На начальном этапе производства и использования такие аккумуляторы отличались взрывоопасностью, ввиду неконтролируемых химических реакций внутри и случаев короткого замыкания внутри аккумуляторов. Для предотвращения таких поломок все аккумуляторные батареи в целом и 18650 в частности снабжены специальными платами с контроллерами, препятствующими порче аккумулятора ввиду критического перегрева и разгерметизации.

Оптимальные условия хранения литий-ионных аккумуляторов достигаются при температуре 5°C с 40%-ным разрядом аккумулятора.

Порядок заряда АКБ 18650

Известные производители ЗУ используют в них двухэтапный способ заряда батарей.

Двухэтапный способ заряда включает в себя:

1. Задача ЗУ на первой стадии сводится к зарядке стабилизированным током. Сила тока при зарядке определяется номинальной емкостью АКБ с коэффициентом порядка от 0,2 до 0,5. В процессе зарядки для поддержания стабильного тока происходит автоматическое повышение напряжения. При величине напряжения 4,2В процесс зарядки на данном этапе прекращается. К этому моменту аккумулятор успевает пополнить свою емкость на 70-80%. С целью сокращения времени заряда для литиевых аккумуляторов применяется процесс ускоренного заряда. В таком случае зарядный ток берется с коэффициентом 0,5-1,0;
2. Зарядка 18650 во втором этапе проходит с постоянным напряжением. Плата зарядки 18650 поддерживает Uзар.~4,15-4,25В и контролирует величину тока. Значение тока в процессе зарядки плавно уменьшается до величины 0,05-0,01 от емкости аккумулятора. Соответственно, процесс заряда считается законченным.

Помимо вышеупомянутых стадий заряда, для 18650 li -ion аккумуляторов применим подготовительный заряд АКБ. Заряжание производится пониженным током до момента, пока напряжение на аккумуляторе не достигнет величины 2,8В.

При всей незаменимости двухэтапная система зарядки имеет некоторые недостатки. Поскольку напряжение на АКБ замеряется во время прохождения через него большого зарядного тока, то, в зависимости от внутреннего сопротивления аккумулятора, такие замеры могут разниться. В связи с этим напряжение может достигать величины 4,3-4,4В, что крайне негативно сказывается на батарее. На практике лучше прибегнуть к использованию зарядных устройств с импульсами тока при наличии промежутков между ними. Во время этих промежутков замеряется величина напряжения на аккумуляторе. Чем ближе напряжение к величине полностью заряженного аккумулятора, тем короче импульс выдает зарядное устройство. Соответственно, при достижении замеряемого напряжения величины 4,15В подача импульсов прекратится.

Схемы зарядных устройств

Радиолюбители довольно часто задаются вопросом, как сделать зарядку для литий ионных аккумуляторов и как заряжать с максимальной экономией ресурсов, сил и времени. Наличие необходимой элементной базы и элементарных знаний не оставят радиолюбителя без зарядного устройства.

Собранная зарядка 18650 своими руками, изображенная на картинке ниже, настраивается путем установки выходного напряжения 4,2В подстроечным резистором R8 и зарядного тока резисторами R4, R6. Процесс заряда считается оконченным после угасания светодиода HL1.

Важно! Для нормального функционирования микросхемы LM317 зарядка для аккумуляторов 18650 должна иметь входное напряжение в пределах 8-12В.

Самодельная зарядка для 18650, имеющая в своем составе интегральные микросхемы МАХ(1551 или 1555), качественно отличается от конкурентов рядом свойств и особенностей:

• Способность заряжать аккумулятор от USB или от отдельного блока питания;
• Отсутствие внешних транзисторов и диодов;
• Защита от чрезмерного перегревания путем искусственного занижения зарядного тока.

Не составит особого труда получить импульсное ЗУ для 18650, своими руками собранное, ввиду отсутствия микросхемы в устройстве. Представленное зарядное для 18650 выполняет все требования и функции импульсной зарядки. Дополнительным достоинством зарядного устройства является возможность заменить элементную базу отечественными аналогами. Умная зарядка для аккумуляторов 18650, своими руками собранная и протестированная, прослужит не хуже приобретенного ЗУ.

Изложенная тема раскрыла такие вопросы: как зарядить аккумулятор, как сделать зарядку для li-ion аккумулятора. При эксплуатации зарядного устройства для аккумуляторов 18650, приобретенного или самоделки, главное – хорошо проверить значения выходных величин. Далее можно обратить внимание на дополнительные опции в виде ЖК-дисплеев, количества каналов, наличия подсветки, автомобильного переходника.

Видео

Литий-ионные батареи 18650 очень широко используются во многих электронных устройствах, которые мы используем сегодня. Например, светодиодные фонари, батареи в ноутбуках, электровелосипеды или Power Bank.

Эти батареи являются надежным источником питания, поэтому также очень удобно использовать их в проектах когда вы делаете что-то своими руками. По форме литий-ионные батареи 18650 напоминают пальчиковые батарейкт, но на выходе имеет напряжение 3,7 В с емкостью от 1600 до 3600 мАч (батарейки AA или AAA имеют напряжение 1,5 В/1,2 В).

Однако на данный момент зарядка этих батареек по-прежнему не простой вопрос, так как коммерческие зарядные устройства довольно дорогие. Кроме того, для литий-ионных батарей необходимо зарядное устройство хорошего качества, в противном случае срок службы батареи ухудшится. Сбалансированное зарядное устройство хорошо работает, но оно доступно в более высоком ценовом диапазоне.

Итак, в этом уроке мы решили сделать зарядное устройство Li-Ion, которое одновременно может заряжать четыре 18650-ых. Это зарядное устройство очень простое в изготовлении и выполняет работу сбалансированного зарядного устройства, прекращая питание отдельных батареек после полной зарядки.

Шаг 1: Комплектующие

Нам понадобятся несколько "запчастей" для нашего зарядного устройства:

• печатная плата общего назначения
• модуль TP4056
• скрепки
• коннектор
• PCB выключатели
• 3.7V Li-Ion аккумуляторы
• Паяльник

Купить это всё можно в разных магазинах, особенно в зарубежных, как пример, Amazon или E-bay.

Шаг 2: Начинаем собирать

• Возьмите печатную плату общего назначения и поместите батареи поверх платы;
• Отметьте расстояние между краями батарей и их ширину печатной плате;
• Разверните 8 канцелярских скрепок и используя плоскогубцы, вырезайте зажимы с краев, как видно на изображении выше;
• Должно быть сделано в общей сложности 8 U-образных зажимов (в зависимости от количества заряжаемых батарей);
• Вставьте U-образные зажимы в печатную плату, чтобы батареи можно было установить между зажимами;
• Зажимы будут действовать как держатели батарей;
• Кроме того, используйте оставшиеся части от скрепок, чтобы сделать боковые упоры;
• Хорошо прикрепите зажимы на плате как показано на рисунке.

Примечание: убедитесь, что зажимы не подключены друг к другу во время пайки.

Шаг 3: Добавляем компоненты

• Поместите модуль зарядки TP4056 на печатную плату, как показано на рисунке выше;
• Используя маркер, отметьте отверстия модуля на плате;
• Припаяйте штифт в каждом из отмеченных отверстий;
• Вставьте модуль над штифтами и аккуратно припаяйте;
• Используйте количество модулей, равное количеству заряжаемых батарей, т.е. один модуль на батарею;
• Припаяйте все модули на плату, как показано на рисунке;
• Возьмите переключатели и припаивайте их между каждым модулем на печатной плате.

Примечание: обязательно просмотрите видео (ниже) и посмотрите изображения, чтобы избежать ошибок.

Шаг 4: Подключаем компоненты

• См. схему соединения выше и припаяйте все компоненты вместе;
• Обязательно отметьте полярность на держателях батарей из U-образных зажимов;
• Подключите клеммы держателя аккумулятора к входным клеммам модуля зарядки TP4056 в соответствии с полярностью;
• Соедините модули так, чтобы они могли передавать питание от одного стационарного зарядного устройства;
• Кроме того, устанавливайте соединения между переключателями так, чтобы они могли использоваться для независимого управления мощностью модулей.

Шаг 5: Тестируем зарядное устройство

• Вставьте батареи в держатели батарей на плате;
• Подключите зарядное устройство мобильного телефона к одному из модулей и включите питание;
• Индикатор будет светиться на модуле, чтобы указать зарядку;
• Используйте переключатели для управления питанием, подаваемом на батареи;
• Выключите все переключатели, если вы хотите зарядить только одну батарею;
• Включите переключатели в зависимости от количества зарядки батарей в определенное время;
• Поскольку каждая батарея имеет отдельное зарядное устройство, поэтому они никогда не столкнутся с проблемой перезарядки и подзарядки (самая распространенная проблема, которая повреждает литий-ионные элементы).

Примечание: модуль зарядки TP4056 способен обеспечить 1A при 5 В. Так как мы сделали зарядное устройство на 4 батарейки, необходимо использовать мобильное зарядное устройство 2А, такое, что по крайней мере 500 мА обеспечивают каждую ячейку.

Шаг 6: Видео урока

Итак, друзья, на этом мы завершаем урок. Сделайте его дома и используйте любое количество литий-ионных элементов, не беспокоясь о его заряде.

Если вы, возможно, пропустили что-то - посмотрите на видео как сделать это замечательное и очень полезное зарядное устройство.

Кроме того, не забудьте оставить свои отзывы и предложения в комментариях в нашей группе ВКонтакте. Следите за обновлениями наших уроков.

Подробное описание литий-ионных батарей 18650, изготовление аппарата для зарядки своими руками, нюансы применения.

ТЕСТ:

1. В чем заключался главный недостаток первых моделей батарей 18650?

а) Они взрывались из-за металлического лития внутри – при частых зарядках на элементе появлялись накопления, приводящие к взрыву.

б) Батарея была слишком громоздкая и неудобная.

1. От какой проблемы пока не избавились производители современных моделей 18650?

а) Батарея часто перегревается.
б) Аккумулятор быстро теряет заряд при попадании в отрицательные температуры.

1. В каком температурном диапазоне желательно хранить батарею?

а) + 10 — + 25 – идеальные показатели. Аккумулятор не переносит слишком холодных или жарких помещений.

б) Храните аккумулятор при низких температурах, когда он не используется.

в) При температуре +30-45 градусов.

1. Почему нельзя приобретать зарядное устройство, изготовленное в Китае?

а) Корпус слишком ненадежный.
б) Детали низкого качества, верная технология сборки не всегда соблюдена.

1. При каком уровне заряда желательно хранить батарею?

а) Хранение 18650 следует осуществлять на уровне заряда, не падающего ниже 50%. Полную разрядку производить нельзя.

б) Не ниже 10%.

Ответы:

1. а) Главный недостаток первых моделей – взрывоопасность. Металлический литий обрастал наростами при частых зарядках и происходило замыкание, приводящее к взрыву батареи.
2. б) Современные батареи плохо переносят низкие температуры – заряд падает очень быстро.
3. а) + 10 — + 25 – идеальные показатели. Нельзя помещать батарею в иные условия.
4. б) Китайские производители часто использует некачественные детали при сборке аппаратов, поэтому они выходят из строя. Еще не всегда соблюдается правильная технология сборки.
5. а) Если батарею планируете долго держать без работы, то проследите, чтобы заряд на ней не падал ниже 50%, иначе аккумулятор испортится.

Владельцы литий-ионных аккумуляторов 18650 сталкиваются с вопросом о том, каким током его заряжать. Также возникают трудности правильностью эксплуатации, люди точно не знают, чего боятся подобные батареи, как увеличить продолжительность их работы.

Чтобы самостоятельно собрать электронную сигарету или фонарик, то обязательно нужно изучить все аспекты работы с литий-ионным источником питания.

Определение : Литий-ионный аккумулятор — это батарея электрического тока, получившее большое распространение среди бытовой электронной техники с 1991 года. Именно в этом году корпорация Sony презентовала продукт на широком рынке.

Ответы на 5 часто задаваемых вопросов

1. Для чего используются литий-ионные батареи?

— В качестве источника питания. Подобные батареи часто применяют для различных мобильных телефонов, видеокамер, ноутбуков, для подзарядки электромобилей или современных электронных сигарет.

1. У моделей есть недостатки?

— Основной недостаток модели заключался в том, что первые разработки буквально взрывались. Это объясняется тем, что производители поместили внутрь анод, состоящий из металлического лития. Когда происходит большое количество зарядов и разрядов, то на аноде появляются образования, приводящие к замыканию электродов. В результате происходит возгорание, а после и взрыв. На данный момент эта проблема решена.

1. Как решилась проблема со взрывами?

— Чтобы обезопасить конструкцию, ученые заменили сердцевину на графит, и от проблемы со взрывами избавились. Но остались трудности с катодом, вызванные из-за конструкции из оксида кобальта. Если нарушались эксплуатационные характеристики, то взрывы повторялись. Именно поэтому нужно было следить, чтобы устройство не подвергалось перезарядке. Пользователям было крайне неудобно постоянно следить за уровнем зарядки и разработчикам пришлось вновь модифицировать устройство. Современные модели безопасны. Когда разработчики начали использовать литий-ферро-фосфатные батареи, то и от этой проблемы удалось избавиться. Современное устройство выпускают таким образом, чтобы перезаряд и перегрев был невозможен.

1. Современные модели имеют недостатки?

— Заряд теряется, если батарея попадает под воздействия низких температур.

1. Если долго не использовать батарею, то она испортится?

– Если не опускать уровень разреженности ниже 50%, то не испортится.

3 преимущества батареи

Литий-ионные аккумуляторы имеют ряд положительных моментов из-за чего и приобрели популярность:

1. Очень большая емкость аккумулятора.
2. Маленький саморазряд.
3. Нет необходимости в специальном обслуживании.

Зарядка – 5 нюансов

Посмотрите на картинке оригинальное зарядное устройство. Зарядное устройство, предназначающееся для литий-ионных аккумуляторов, очень похоже на свинцово-кислотный тип батареи. Разница заключается в том, что у литий-ионного аккумулятора имеется высокие напряжения на каждой банке и серьезные требования допусков по напряжению.

Это интересно! Аккумулятор называют «банкой» из-за схожести с алюминиевыми банками, в которых выпускают прохладительные напитки.

Самые популярные элементы питания с этой формой — 18650. Это название аккумулятор получил из-за размеров: диаметр — 18 мм, высота — 65 мм. Когда идёт зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов, допускаются небольшие неточности в указаниях напряжений. Но с литий-ионными устройствами всё намного конкретнее. Когда происходит зарядка, и напряжение увеличивается до 4,2 Вольт, напряжение на элемент нужно сразу же прекратить. Погрешность составляет всего 0,5 Вольт.

На рынке встречается большое количество китайских зарядок, рассчитанных на элементы питания разных материалов. Без ущерба работоспособности ионные батареи заряжают током в 0,8 А. Но напряжение в банке придется предельно четко контролировать. Когда величина составит 4,2 Вольт, сразу же прекращаем зарядку. Но в том случае, если в банку встраивается контроллер, тогда не стоит беспокоиться об этом, поскольку аппарат всё сделает самостоятельно.

Зарядки 4,2 Вольт

В качестве зарядника для литий-ионной батареи используют стабилизатор напряжения, ограниченный ток в самом начале зарядки. Использовать необходимо исключительно стабильное напряжение, и ограничение тока в самом начале процесса зарядки. Зарядку следует заканчивать в тот момент, когда стабильное напряжение равняется 4,2 Вольт, отсутствует ток, или его величина очень маленькая — в районе 5-7 мА.

Когда в аккумулятор помещают стержень из графита, то напряжение не должно превышать 4,1 В на один элемент. При пренебрежением этим правилом, энергетическая плотность сильно возрастет, начнутся процессы окисления устройства. В итоге аккумулятор выйдет из строя. Чтобы избежать окисления, современные модели оснащаются добавками — графита в чистом виде внутри нет. Но подобные модели все еще можно найти случайно.

Как правильно заряжать Li-ion аккумуляторы. Параллельное соединение аккумуляторов.

Самодельное зарядное устройство в домашних условиях (своими руками) – 1 схема

Для зарядки 18650 приобретают универсальную зарядку, и используют постоянно мультиметр, чтобы выяснять нужные параметры. Но такое приспособление стоит довольно дорого. Минимальная цена – 2700 рублей.

Вместо этого можно потратить всего несколько часов и собрать зарядное устройство самостоятельно. Плюсами такой сборки является дешевизна, надежность, автоматическое отключение аккумулятора. Все детали, используемые для сборки, найдутся в гараже у любого радиолюбителя. Если чего-то не хватает, это можно купить в ближайшем радиомагазине. Потратить на компоненты придётся максимум 300 рублей.

Если схему правильно собрать, то нет никакой необходимости дополнительной настройки — она сразу будет готова к эксплуатации.

Использовать нужно следующую электрическую схему:

Схема

Положительным моментом является то, что если установить стабилизатор на нужный радиатор, тогда аккумулятор заряжают, не опасаясь, что зарядка загорится. А это точно нельзя сказать о китайских зарядках, которые грешат этим неприятным последствием.

Принцип работы – 4 нюанса

• для начала аккумулятор необходимо зарядить при помощи постоянного тока, который определяется сопротивлением резистора R4;
• после того, как аккумулятор получит напряжение в 4,2 Вольт, аппарат переходит на зарядку постоянного тока;
• когда ток понизится до минимальных значений, светодиод перестанет гореть;
• ток, подзаряжающий литий-ионный аккумулятор, не должен превышать 10% емкости всего аккумулятора. Таким образом, увеличивается срок эксплуатации элементов питания. Если резистор R4 имеет номинал в 11 Ом, то ток цепи должен равняться 100 мА. Если сопротивление равно 5 Ом, тогда ток зарядки должен составлять 230 мА.

Еще важно знать 3 нюанса о «продлении жизни» 18650

1. Если аккумулятор нужно будет оставить на какое-то время без работы, то элементы питания желательно хранить в отдельности от устройства, которое они будут питать. Если элемент полностью заряжен, то со временем он утратит какую-то часть своего заряда. В том случае, когда элемент заряжается очень мало, или полностью разряжен, то работоспособность может совсем исчезнуть. Особенно это заметно в период длительной спячки.
2. Хранение 18650 следует осуществлять на уровне заряда, не падающего ниже 50%. Полной зарядки и перезарядки элемента ни в коем случае нельзя допускать. Эффект памяти у этого оборудования отсутствует. Зарядку нужно производить до того момента, как заряд полностью иссякнет. Таким образом, работоспособность аккумулятора продлится.
3. Аккумулятор запрещено оставлять в слишком холодных или жарких помещениях. Подходящей температурой для хранения является + 10 — + 25 градусов по Цельсию. Если поместить элемент питания на холод, то не только уменьшится время работы, но и испортится химическая система. Все наверняка замечали, что при эксплуатации мобильного телефона зимой заряд батареи резко падает.

Как избежать 4 ошибок при использовании и зарядке литий-ионного АКБ

1. В том случае, если вы решили подзаряжать литий-ионный аккумулятор при помощи магазинной зарядки, придется проследить, чтобы она не была произведена в Китае. Обычно подобные устройства собираются из самых дешевых материалов, и нужная технология в них соблюдена не всегда. В результате это может привести к очень печальным последствиям: возгорание и взрыв.
2. Если есть желание самостоятельно собрать устройство, то использовать для зарядки аккумулятора нужно ток, который составляет 10% от емкости аккумулятора. Процент может быть и выше, но не превышать 20%.
3. Используя ионные элементы питания, не нарушайте правила хранения и эксплуатации, в противном случае возможен перегрев, возгорание и взрыв.
4. Если соблюдать все правила эксплуатации, а также верные условия хранения, то срок службы батареи получится продлить.

Топ 3 лучших зарядных устройств для аккумулятора 18650

Для качественной зарядки батареи следует приобретать хорошие устройства, что уже полюбились многим пользователям.

1. Nitecore Digicharger D4 – подходит для зарядки сразу нескольких батарей. Максимально проста в использовании.
2. Nitecore i2 – один из лучших вариантов современных устройств. Понятное и простое в применении.
3. Basen B21 – универсальное устройство для разных видов батарей.