Маркировка и расшифровка аккумуляторов 18650
Статья обновлена: 2021-10-16
Литий-ионные аккумуляторы форм-фактора 18650 – это цилиндрические ячейки размерами 18 х 65 мм. При наличии электронной платы защиты размеры ячеек немного увеличиваются – примерно на 0,3–0,5 мм. Несмотря на одинаковые размеры и схожий внешний вид, разные Li-ion аккумуляторы типоразмера 18650 могут значительно отличаться по типу химии и рабочим параметрам. Даже продукция одного бренда и серии может отличаться – как минимум, датой производства.
Поэтому при выборе литиевых аккумуляторов нужно обращать внимание на их маркировку и уметь ее расшифровывать. Типы маркировок 18650 элементов у известных производителей схожи, но имеют некоторые отличия. И хотя на первый взгляд шифровка может казаться непонятной, по обозначениям на защитной оболочке аккума можно узнать всю необходимую информацию о нем – от типа химии до даты изготовления.
Буквенная маркировка аккумуляторов 18650
В распространенных вариантах буквенной маркировки – ICR, INR, IMR, IFR – буква I указывает на использование Li-ion технологии, а R – на то, что это не батарейка, а перезаряжаемый аккумулятор (Rechargeable). По 2-й букве такой маркировки можно определить тип химии:
Эксплуатация аккумуляторных батарей, особенности эксплуатации
Не для кого не секрет, производителям PC, ноутбуков, смартфонов, рентабельно, если аккумулятор меняется неоднократно. Следуя некоторым советам можно сохранить срок службы батареи. Особенности эксплуатации литиевых аккумуляторов и особенности эксплуатации ионно-литиевых аккумуляторов.
Основной характеристикой аккумуляторной батареи является емкость. На источнике питания имеются значения.
Ёмкость указанная на аккумуляторе – сумма полных (заводских) ёмкостей каждого элемента питания (На аккумуляторе указывается в mAh либо в Wh (миллиАмпер-час), в программах мониторинга выводится в mWh (миллиВатт-час))
Если взять к примеру батареи выше на картинке, то получим её полную ёмкость:
Номинальная ёмкость – ёмкость, зафиксированная управляющим устройством ноутбука в момент 100% зарядки. Со временем значение номинальной емкости будет уменьшаться.
Процент износа батареи – разница в процентах между паспортной ёмкостью и номинальной ёмкостью.
Фактическая ёмкость – ёмкость на данный момент фиксирования.
Номинальное напряжение аккумулятора – номинальное напряжение одного литий-полимерного аккумулятора равняется 3.7V.
Количество элементов – количество элементов питания и их номинальная ёмкость в аккумуляторе. Может быть 4-cell, 6-cell, 8-cell, 9-cell и т.д. комбинации. Чем больше Li-ion элементов питания в батарее, тем она больше в размерах. Типовые значения ёмкостей элементов: 1500, 1700, 2200, 2400, 2600, 2800 mAh. Не для кого не секрет, производителям PC, ноутбуков, смартфонов, рентабельно, если аккумулятор меняется неоднократно. Следуя некоторым советам можно сохранить срок службы батареи. Особенности эксплуатации литиевых аккумуляторов и особенности эксплуатации ионно-литиевых аккумуляторов.
По большому счету в бытовой технике теперь применяются четыре типа аккумуляторов- NiCd (никель-кадмиевые), NiMH (никель-металл-гидридные), LiIon (литий-ионные) и LiPol (литий-полимерные). У них различные свойства, они не равнозначны.
Теперь самыми зачастую используемыми для ноутбуков батареями являются литий-ионные – Li-Ion
Основной характеристикой аккумуляторной батареи является емкость. На источнике питания имеются значения.
Ёмкость указанная на аккумуляторе – сумма полных (заводских) ёмкостей каждого элемента питания (На аккумуляторе указывается в mAh либо в Wh (миллиАмпер-час), в программах мониторинга выводится в mWh (миллиВатт-час))
Если взять к примеру батареи выше на картинке, то получим её полную ёмкость:
Номинальная ёмкость – ёмкость, зафиксированная управляющим устройством ноутбука в момент 100% зарядки. Со временем значение номинальной емкости будет уменьшаться.
Процент износа батареи – разница в процентах между паспортной ёмкостью и номинальной ёмкостью.
Фактическая ёмкость – ёмкость на данный момент фиксирования.
Номинальное напряжение аккумулятора – номинальное напряжение одного литий-полимерного аккумулятора равняется 3.7V.
Количество элементов – количество элементов питания и их номинальная ёмкость в аккумуляторе. Может быть 4-cell, 6-cell, 8-cell, 9-cell и т.д. комбинации. Чем больше Li-ion элементов питания в батарее, тем она больше в размерах. Типовые значения ёмкостей элементов: 1500, 1700, 2200, 2400, 2600, 2800 mAh.
Battery Management and Monitoring Systems (BMS) – электронная система, которая управляет зарядом батареи, путем мониторинга состояния, расчёта вторичных данных, защитой аккумулятора. Включает в себя контроллер зарядки в ноутбуке и программную составляющую BIOS и ОС.
Управляющее устройство батареи измеряет:
Напряжения пиковое
Температуры средняя, минимальная, максимальная
Уровня заряда
Состояния батареи износ, вероятность выхода из строя аккумулятора
Количество циклов заряд\\разряд
Защита от:
Перегрева
Переохлаждения
Перезаряда отключение контроллером подачи напряжения при полном заряде
Переразряда при полном разряде будет невозможна зарядка батареи
КЗ
Превышения потребляемого тока
Т.е по сути защита от перегрева и перезаряда, спасает от возгорания, невозможности в дальнейшем полностью зарядить аккумулятор.
В какой мере плохо для аккумулятора, когда ноутбук изо дня в день подключен к сети? Иногда (
1-2 раза в неделю) работает от аккумуляторов.
Это не плохо, работать можно не колеблясь от адаптера и ни о чем не думать! Впоследствии полной зарядки литиевого аккумулятора, схема защиты автоматически отключает его от зарядного устройства. Следовательно перезарядить литиевый источник не по силам. И подсоединенный преобразователь питания к ноутбуку, никоим образом не повлияет на время эксплуатации батареи.
Не нужно отключать преобразователь питания от ноутбука при достижении батареей полной зарядки. За вас это сделает схема защиты, которая в обязательном порядке присутствует в каждой литиевой батареи. В народе схему защиты обыкновенно называют контроллером или управляющим устройством. Основная дилемма сих схем защиты заключается в следующем, они предостерегают батареи от перезарядки и перегрева, о чём написано выше.
Для батареи температуры 50-70˚С уже считаются высокими. В таких случаях, рано или поздно компоненты ноутбука весьма греются (во время игры в частности), легче извлекать батарею. Длительное и многомесячное влияние высоких температур могут отрицательно повлиять на работоспособности элементов питания аккумулятора.
На сильном холоде токоотдача аккумулятора серьёзно уменьшается, а саморазряд-увеличивается. Оттого предварительно батарею требуется свести до комнатной температуры.
Следовательно лучшие условия для работы аккумулятора –это температура приблизительно 0 до 30 градусов, в этом диапазоне отклонение характеристик аккумулятора не критично и не сильно приметно.
Не целесообразно дожидаться полной разрядки!
Батарея «не любит» разрядов, это во-первых. Во-вторых, фактическим концом одного рабочего цикла и началом другого является падение напряжения на элементах аккумулятора до 3,2 вольт.(рабочие границы 3,2В=0%,
4,2=100%) Тем самым, полным разрядом акумулятора вы старательно отнимаете у него по одному рабочему циклу. Самое неприятное на этом месте то, что у литиевых аккумуляторов точка соприкосновения кол-во рабочих циклов, примечательно ниже, чем у батарей старый поколений (никелевых, в частности).
Для того, что бы не наступили необратимые последствия в литиевой батареи, нижний предел разряда вынужден быть не ниже 20% от общей ёмкости. Это как раз и соответствует 2-5%, отображаемых в интерфейсе Windows.
BMS (Battery Manegement System) – система управления батареей – электронный устройство, определённый безусловно ставится на каждую аккумулятор для контроля процесса заряда-разряда батареи, продвинутые BMS в свою очередь имеют логику для определения температуры, количества зарядов/разрядов, оценку вероятности выхода из строя аккумулятора. В основном, задача BMS заключается в контроле напряжения на аккумуляторе и шунтировании токов при достижении граничных пределов, в свою очередь может контролироваться температура элемента. Для избега ния выхода из строя литий-ионного аккумулятора при полной его разрядке надлежит немедля зарядить его, то есть BMS не позволит возникнуть заряду если напряжение на элементе упадет ниже определенного порога из-за саморазряда батареи по соображениям безопасности.
Учитывая то, что ток саморазрядки литиевого аккумулятора сильно ничтожный (5-10% в месяц), особой разницы между подключением к ноутбуку адаптера питания сразу или через какое-то время, нет.
Заметно, что 80% своей ёмкости накопитель достигает как раз спустя приблизительно 500 циклов заряда/разряда.
В процессе эксплуатации и циклов частичного разряда-заряда в контроллере накапливается погрешность, в следствии чего батарея может значиться быть не полностью заряжена, т.e управляющее устройство думает что батарея заряжена на 100% а на самом деле батарея заряжена, к примеру, на 95% Соответственно для того что бы сберегать аккумулятор заряженным на 100% надо откалибровать управляющее устройство (в отдельных случаях подобный пункт присутствует в BIOS ноутбука (пункт smart battery calibration, и обычно он расположен в меню power management), в современных моделях встречается довольно редко. Тогда можно разрядить батарею едва-лишь до упора и после дозарядить. Современные аккумуляторные Li-ion батареи способны предоставить до 1000 (а то и значительнее) полных циклов разряд/заряд.
Калибровка батареи – это по сути калибровка контроллера. Ввиду этого цифры и меняются, а реальное время работы остается прежним. В данной статье не описан процесс калибровки, т.к он происходит по разному.
Хранение батареи.
На случай если батарею нужно снять-то беречь её нужно при комнатной температуре с уровнем заряда в
35-40% в сухом месте. Так будет сохранена максимальная ёмкость батареи максимально возможный промежуток времени. Но если батарея лежит долгое время, её ёмкость помаленьку уменьшается. Процесс данный называется “саморазряд”. Периодически, в 2-3 месяца можно делать цикл заряд\\разряд. Максимальный темп саморазряда достигается за первые день \”простоя\” аккумулятора, после снижается до 4-6% за первоначальный месяц и 2-4% за последующие. (Выходить в основном из-за выделения кислорода на \”+\” электроде. Управляющее устройство в батарее в свою очередь потребляет небольшую долю заряда аккумулятора).
Сберегать целиком заряженную или полностью разряженную батарею невозможно, особенно, когда есть перепады температур окружающего воздуха- через какое-то время вы получайте мёртвую батарею. При сильной жаре, и при сильном холоде проводить полную разрядку, зарядку батареи не рекомендуется, процесс попросту не будет проведён полноценно, а управляющее устройство по ошибке зафиксирует не верное состояние батареи.
Значительное снижение времени автономной работы может быть поводом для замены батареи. Износ батареи ноутбука можно посмотреть в программах: Everest, PCWizard, BatteryBar, BatteryCare и др.
Хитрости измерения емкости аккумуляторов смартфонов и другой мобильной техники
Содержание
Содержание
Как может показаться на первый взгляд, с емкостью аккумуляторов мобильных устройств все предельно просто и понятно — грубо говоря, чем больше миллиампер-часов (мА·ч) в батарее, тем лучше, и тем дольше проработает девайс. Но подобный показатель, к которому привыкли все или почти все, не всегда отражает реальное положение дел, а значит, что сравнивать данные по емкости аккумуляторов у различных устройств не всегда корректно. Какие же секреты таят современные аккумуляторы, и какие дополнительные показатели могут пролить свет на их реальную емкость? Обо всем этом и пойдет речь в нашей статье, а также будут рассмотрены популярные методы измерения емкости аккумуляторов в домашних условиях.
Параметры аккумуляторов
Самую подробную информацию об аккумуляторе стоит искать на его корпусе или в специальных документах с детальным техническим описанием, именуемых «даташитами» (datasheet), а вот в обычных технических характеристиках устройства едва ли будут указаны все нюансы.
Тип аккумулятора — в современных устройствах обычно используется так называемые литий-полимерные аккумуляторы, которые являются слегка усовершенствованной версией литий-ионных аккумуляторов, а иногда на самом деле отличий никаких и нет, и это не более чем маркетинговая уловка. В бытовом понимании литий-полимерные батареи выделяются лишь тем, что имеют мягкий пластиковый мешочек вместо твердого корпуса.
Limited charge voltage — максимально возможное напряжение аккумулятора, повышение которого вызовет различные проблемы с батареей, вплоть до взрыва. Впрочем, бояться перезаряда не стоит, так как при зарядке должна сработать защита.
Nominal Voltage — среднее или рабочее напряжение аккумулятора, при котором он работает большую часть времени. Показатель стоит воспринимать как усредненное значение.
Typical Capacity — типичное, среднестатистическое значение емкости для используемого аккумулятора. Показатель указывается в мА·ч и/или Вт·ч.
Rated Capacity — минимальная емкость батареи, и тут нужно пояснить, что даже в рамках одной партии емкость аккумуляторов может немного отличаться, что вполне допустимо, а показатель Rated Capacity как раз и дает понять в каких пределах могут быть отклонения. Есть и случаи, когда фактическая емкость оказывается выше заявленной производителем.
В каких значениях измеряется емкость аккумулятора
Так сложилось, что почти все ориентируются на показатель в миллиампер-часах при указании емкости, что удобно как производителям, так и на самом деле и пользователям. Посудите сами, какая цифра выглядит более красивой, 5000 мА·ч или, к примеру, 19.25 Вт·ч? Очевидно, что второй показатель кажется маленьким и неудобным для того, чтобы прижиться у массового пользователя. Но давайте более подробно вникнет в суть терминов.
А·ч (ампер-час) — правильнее ампер-часы называть не единицей измерения емкости, а электрическим зарядом, показывающим, какой ток аккумулятор может выдать за один час. При этом важно знать номинальное напряжение аккумулятора, чтобы получить представление о его возможностях, так как 4000 мА·ч при 3.85 вольтах при переводе в Вт·ч, дадут меньшую емкость, чем 4000 мА·ч, скажем, с 7.4 вольта. Для мобильных устройств стандартным остается номинальное напряжение аккумулятора в 3.7, 3.8 или 3.85 В.
Вт·ч (Ватт-час) — является мерой энергии, показывающей то, сколько энергии будет получено или отдано в течение часа при приеме или отдаче энергии в 1 Вт. Считается, что ватт-часы наиболее точно отражают емкость аккумулятора.
И все-таки не на всех аккумуляторах обозначено значение в ватт-часах, либо оно по каким-то причинам дано неправильно. Но мы и сами можем рассчитать показатель, зная емкость в миллиампер-часах и номинальное напряжение. Достаточно перемножить известные числа, затем поделить их на 1000:
3700 мА·ч («емкость» в миллиампер-часах) x 3.85 В (номинальное напряжение) : 1000 = 14.245 Вт·ч
Бывают случаи, когда производители, вместо номинального напряжения, показатель в мА·ч умножают на максимальное напряжение, что дает более солидную, но неправильную цифру в Вт·ч. По каким причинам это делают непонятно — возможно это ошибка, а может попытка ввести пользователя в заблуждение.
Впрочем, с подсчетом в любом случае не все так просто — ниже приведен график разрядки аккумулятора, по которому видно, что напряжение постепенно падает, а поэтому при умножении на номинальное напряжение получается лишь приблизительная цифра, которая, тем менее, обычно оказывается довольно близка к реальной. Погрешность может составлять около 1 Вт·ч (часто меньше), и почти всегда именно в ватт-часах реальная емкость оказывается меньше заявленной, даже если получится полное соответствие в миллиампер-часах.
Как самостоятельно измерить емкость аккумулятора
Реальную емкость аккумуляторов можно измерить самостоятельно, и самым популярным методом является использование USB-тестера. Обычно такие устройства действительно могут отобразить приблизительную, сравнительно точную емкость, но вариаций тестеров столько, что каких-то однозначных выводов делать не стоит.
Проблема в том, что тестеры подсчитывают только ту емкость аккумулятора, которая используется устройством, тогда как даже после полной разрядки всегда остается некий запас, необходимый для предотвращения глубокого разряда, очень вредного для аккумуляторов. В зависимости от модели мобильного устройства такой запас может составлять несколько сотен мА·ч или около 0.4–1 Вт·ч. Еще одна особенность USB-тестеров заключается в том, что не все они подсчитывают емкость в Вт·ч, а если и делают это, то на достоверность показателей рассчитывать не стоит.
Кроме того, более точные результаты получаются при разрядке, а не при зарядке батареи. И, наконец, в тестерах подсчет в мА·ч обычно происходит при 5 В напряжения, тогда как многие современные смартфоны поддерживают быструю зарядку при более высоком напряжении, в результате чего тестер выдаст низкие показатели емкости. Здесь придется либо использовать при зарядке блок питания, выдающий напряжение не более 5 В, либо самостоятельно пересчитывать результаты с учетом фактического напряжения.
В связи с этим возникает вопрос, есть ли более достоверные методы измерения емкости? Да, есть, правда самое точное оборудование недоступно простым пользователям, так как оно используется на производстве, стоит немалых денег и может иметь огромные размеры. Но есть и бюджетные аналоги в виде электронных нагрузок, которые доступны каждому.
Рассмотрим подобное оборудование на примере EBC-A10, которое способно как заряжать даже глубоко разряженные аккумуляторы, так и разряжать их, что нам и нужно для получения достоверных данных.
Стоит отметить, что правильнее всего измерять емкость батареи, когда она извлечена из устройства или когда отсоединен шлейф, соединяющий ее с основной платой девайса.
Проще всего тестировать съемные батареи, для извлечения которых не нужно разбирать устройство. Вначале добиваемся полной разрядки девайса, так, чтобы он автоматически выключился. После подключаем аккумулятор к электронной нагрузке и дополнительно разряжаем его примерно 30–60 секунд током 0.2 C (20% от заявленной емкости аккумулятора), в результате чего получим напряжение, которое нам пригодится для того, чтобы узнать используемую мобильным устройством емкость батареи.
В аккумуляторах смартфонов напряжение при отключении устройства варьируется примерно от 3.2 до 3.5 вольта.
Затем полностью заряжаем аккумулятор через мобильный девайс и вновь ставим его на разрядку через электронную нагрузку, снова тем же током 0.2 C. В настройках программы EB Tester Software, которая нужна для проведения подсчетов и построения графиков, выставляем разрядку сначала до напряжения, полученного в предыдущем тесте, а затем до значения 2.8 вольта. Меньше уже ставить опасно для аккумулятора — он может перестать заряжаться даже через электронную нагрузку (а именно через нее потом придется заряжаться для получения более высокого напряжения), не говоря уже о смартфонах и планшетах, да и на общее значение емкости это почти никак не повлияет, так как после разрядки примерно до 3 вольт напряжение уменьшается очень быстро.
В итоге получаем емкость как в привычных для многих мА·ч, так и в более правильных Вт·ч, причем программное обеспечение ведет непрерывный подсчет с учетом снижающегося напряжения, и по итогу получаются более точные цифры, чем в том случае, если бы просто умножили номинальное напряжение на заявленные производителем миллиампер-часы.
Итоги
У производителей давно существуют различные маркетинговые хитрости, благодаря которым удается добиться красивых цифр в спецификации под названием «емкость аккумулятора», и лишь изредка в технических характеристиках устройств указывается емкость в Вт·ч, по которой было бы правильнее делать сравнения с другими моделями. Но даже это значение является приблизительным.
Впрочем, явным обманом это трудно назвать, ведь миллиампер-часы (мА·ч) обычному пользователю удобнее для восприятия, а сильно завышенная информация о емкости встречается обычно только в некоторых девайсах от не слишком известных производителей. Правда многое зависит и от вида устройства, и если смартфоны с завышенной в характеристиках емкостью батареи встречаются все реже, то у портативных аккумуляторов реальные показатели пока не всегда соответствует ожиданиям.
Не стоит забывать и том, что большая емкость батареи, насколько бы честной она не была, еще не гарантирует продолжительное время работы устройства, так как многое зависит от оптимизации операционной системы и софта, а также от максимальной яркости дисплея, дополнительных функций и от используемого железа, которое не всегда может быть энергоэффективным.
Аккумуляторы. Термины и сведения.
Аккумуляторы. Термины и сведения.
Аккумулятор (от лат. accumulator — собиратель), устройство для накопления энергии с целью ее последующего использования. Электрический аккумулятор преобразует электрическую энергию в химическую и по мере надобности обеспечивает обратное преобразование; используют как автономный источник электроэнергии. Аккумулятор, как электрический прибор, характеризуется следующими параметрами: электрохимической системой, напряжением, электрической емкостью, внутренним сопротивлением, током саморазряда и сроком службы. А его состояние оценивается по совокупности значений трех его основных характеристик: реальной емкости, внутреннего сопротивления и тока саморазряда. При недооценке или игнорировании какого-либо из этих параметров или преувеличении важности одного из них (как правило, емкости) можно оказаться в ситуации «у разбитого корыта».
Типовые характеристики разряда Li-ion и Li-polymer элементов
Номинальное значение емкости аккумулятора часто обозначается буквой “C”, поэтому здесь и далее часто встречаются ссылки, подобные следующим: С, 1/10 C или C/10. Когда говорят о разряде аккумулятора, равном 1/10 C, это означает разряд током, величина которого равна десятой части от величины номинальной емкости аккумулятора. Так например, для аккумулятора емкостью 600 мА*час это будет разряд током 600/10 = 60mA. Подобно вышесказанному о разряде аккумуляторов, при заряде значение 1/10 C означает заряд током, равным десятой части заявленной емкости аккумулятора.
Зарядные устройства можно классифицировать по типу заряжаемых аккумуляторов, по методу заряда и по конструктивному исполнению. В соответствии с тремя основными методами заряда существует и три основных типа зарядных устройств:
Качество исполнения. А известно ли вам, что производители подразделяют элементы, которые устанавливаются внутри аккумулятора на три класса по качеству? Никто не пишет об этом и вы никогда не найдете упоминание классе используемых в аккумуляторе элементов на этикетке. Восполним этот пробел и поясним чем элементы класса А отличаются от элементов класса В и С. Впрочем, тут надо отметить, что у разных производителей границы различий элементов между классами могут отличаться в ту или иную сторону. Качественные и количественные характеристики приведены в таблице.
