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:
Химия аккумуляторов. Различия, преимущества и недостатки
Многие из нас используют разные аккумуляторы как для вейпинга, так и для других целей. Однако, большинство вейперов даже не подозревает, почему одни аккумуляторы можно использовать в модах, а другие попросту опасны. В данной статье мы постараемся объяснить химию литий-ионных батарей и ее различия простым языком.
Содержание и навигация
В таблице ниже указаны полные названия аккумуляторов 18650, химические формулы и их сокращения:
| Полное название химии | Химическая формула | Короткое название | Второй вариант названия | Третий вариант названия |
|---|---|---|---|---|
| Оксид лития марганца (Lithium manganese oxide) | LiMn2O4 | IMR | LMO | Li-manganese |
| Литий-марганец-никель (Lithium manganese nickel) | LiNiMnCoO2 | INR | NMC | — |
| Литий-никелевый кобальтовый оксид алюминия (Lithium nickel cobalt aluminum oxide) | LiNiCoAlO2 | — | NCA | Li-aluminum |
| Литий-никелевый кобальтовый оксид (Lithium nickel cobalt oxide) | LiNiCoO2 | — | NCO | — |
| Литий-кобальтовый оксид (Lithium cobalt oxide) | LiCoO2 | ICR | LCO | Li-cobalt |
| Литий-фосфат железа (Lithium iron phosphate) | LiFePO4 | IFR | LFP | Li-phosphate |
У каждого из этих химических составов есть как свои преимущества, так и недостатки. Я остановлюсь на каждом из них на примере популярных моделей типоразмера 18650. Но сначала, давайте разберемся, что именно означают эти названия.
Что в имени твоем?
Литий-ионный аккумулятор формата 18650 состоит из трех частей: катода, анода и электролита.
Анод всех литий-ионных батарей в основном используется одинаковый: углерод/кремний и графит. Катод — именно то, чем батареи отличаются друг от друга, и именно это дает каждой модели свои уникальные характеристики. Химические формулы в таблице выше относятся к катоду аккумулятора. Компромиссами химического состава катода является энергия, мощность, срок службы и безопасность. Например, химия ICR (на основе кобальта ) обладает высокой энергией и высокой емкостью, но не самая безопасная. IMR безопаснее, но имеет меньшую пропускную способность, чем ICR. Добавление никеля к марганцу (INR) дает ему более высокую удельную энергию.
Теперь, когда мы знаем, что именно означает химический состав литий-ионного аккумулятора, давайте познакомимся с каждым поближе.
IMR или LMO. Литий-магний
Высокотоковые батареи используются в основном в вейпинге и мощных фонарях и имеют химический состав под названием IMR. Причина в том, что марганец классный, он позволяет батарее разряжаться при высоком токе не сильно нагреваясь. Это означает, что такие аккумуляторы безопаснее многих старых аккумуляторов с химией ICR. Большинство аккумуляторов IMR не требуют встроенной платы защиты PCB.
Аккумулятор LG HB2
Тем не менее, в состав большинства современных высокотоковых аккумуляторов добавляют еще и никель…
INR или NMC. Литий-марганцевый никель
INR — полноправный чемпион мира аккумуляторов 18650! В его состав добавлено никеля больше, чем в IMR, что делает его «гибридным». Он сочетает в себе безопасность, низкое сопротивление марганца и высокую энергию никеля.
Аккумулятор Samsung 25R
Полученный химический состав батареи дает достаточно высокую емкость и высокий ток разряда. Особо важно для вейперов, что химия INR очень стабильна, а это означает отсутствие необходимости встраивать дополнительную защиту. В этой химии также происходят самые большие инновации. Sony, Samsung и LG разрабатывают аккумуляторы следующего поколения INR с различными соотношениями марганца, никеля и кобальта.
Популярные модели INR 18650:
NCA. Литий-алюминий
Эта химия похожа на INR, но без полезных свойств марганца. Эти батареи, как правило, способны выдерживать невысокие токи разряда, но компенсируют это большей емкостью и продолжительностью жизненного цикла. Они также более устойчивы к физическому воздействию, что делает их отличным вариантом для электровелосипедов. Например, Tesla использует их для своих крутых электромобилей.
Аккумулятор Panasonic 18650PF
Популярные модели NCA 18650:
NCO. Литий-никель-кобальт
Аккумуляторы с этой химией очень редкие. Единственная модель, которую мне удалось найти — Samsung 29E, которая имеет емкость 2900мАч и максимальный непрерывный ток разряда 8,2А.
Аккумулятор Samsung 29E
ICR или LCO. Литий-кобальт
Большие мальчики! Этот химический состав обеспечивает наивысшую удельную энергию, но является самым опасным среди литий-ионных аккумуляторов формата 18650. Это также является проблемой для высокотокового разряда, так как их опасно разряжать больше указанной емкости. Например, если вы используете их для вейпинга или мощных фонарях, понадобится модель со встроенной платой защиты PCB, которая чаще всего должна быть добавлена сторонней компанией, например, такой, как Trustfire.
Аккумуляторы Samsung 26F
Эти аккумуляторы не очень подходят для фотокамер или фонарей, но их можно использовать, например, в ноутбуке. Хорошие, дешевые батареи, но чересчур капризные.
IFR или LFP. Литий-фосфат
Эти батареи превосходны во многих отношениях, но их низкое (всего 3,2В) номинальное напряжение не позволяет им присоединиться к клубу высокотоковых аккумуляторов. Также их саморазряд происходит быстрее, чем у аккумуляторов с другими химическими составами. С другой стороны, они имеют высокие номинальные токи (может достигать 30C), при этом сохраняя высокую емкость. Также выдерживают больший цикл перезарядов, по сравнению с другой химией.
Аккумуляторы PKCELL IFR 18650
2018 | Перевод Raznoglaz1y
2018 | Павел Котков
Если вы нашли ошибку, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
Циллиндрические Li-ion аккумуляторы сейчас становятся все более популярны. Они используются в фонарях, игрушках, страйкбольном оборудовании и электронных сигаретах. В статье мы раскроем наиболее частые вопросы, которые задают покупатели и пользователи техническим специалистам ТМ ROBITON.
Разнообразие литиевых аккумуляторов
На данный момент популярны и широко применяются 5 типов литиевых аккумуляторов. Различаются они катодным материалом – это оксиды кобальта, марганца, никель-марганец-кобальта, железо-фосфата, алюминия. В зависимости от катодного состава аккумуляторы имеют различные характеристики, основные из которых приведены в сравнительной таблице:
В ассортименте торговой марки ROBITON представлены литиевые аккумуляторы всех 5 типов.
Плата защиты: защищенные и незащищенные аккумуляторы
Li-ion аккумуляторы чувствительны к глубокому разряду, а также к перезаряду и максимальному току, значения которых не стоит превышать. Пользователю достаточно проблематично соблюсти все условия. Например, если аккумулятор используется в фонаре, аккумулятор легко испортить, забыв выключить фонарь и подвергнув аккумулятор глубокому разряду. Крайне чувствительны они и к конечному напряжению заряда. Поэтому существуют аккумуляторы с защитной платой. Она сама отключит банку от потребителя при достижении минимального напряжения, при превышении максимального тока или при достижении максимального напряжения. Наличие защитной платы актуально для никель-кобальтовых аккумуляторов, никель-марганцевые IMR аккумуляторы в защитной плате не нуждаются.
Важные параметры – токоотдача, напряжение и количество циклов.
Высокотоковые IMR аккумуляторы
Аккумуляторы, которые могут отдавать токи 2С и более, обычно называют «высокотоковыми». Высокотоковые IMR аккумуляторы могут не только отдавать большие токи при сохранении стабильного напряжения, но и как правило имеют «безопасную химию», что означает их взрыво- и пожаробезопасность при значительном нагреве*. Такие аккумуляторы имеют меньшую емкость и меньший ресурс, чем аккумуляторы с «традиционной» химией и обычно не снабжаются защитной платой. Если из высокотоковых IMR аккумуляторов собирается сборка, то на сборку устанавливается общая плата защиты, которая защищает аккумуляторы от глубокого разряда и перезаряда.
Температура эксплуатации, при которой аккумулятор сохраняет свои характеристики, как правило, значительно ниже и в среднем составляет 60*С.
Номинальное напряжение 3,6В и 3,7В.
Количество циклов
Другой важной характеристикой является количество циклов заряд/разряд. Чаще всего под «количеством циклов» подразумевается количество, через которое емкость аккумулятора падает ниже 80% от начальное емкости. После этого аккумулятор конечно не «умирает», а продолжает работать, но емкость и максимальный ток у него снижают свои значения.
Количество циклов обычно указывается для определенных условий: ток заряда 0,2С, ток разряда 0,2С, комнатная температура. Если аккумулятор эксплуатируется при токах 1С и выше (что не редкость), либо при отличной от комнатной температуре, то количество жизненных циклов будет ниже.
Заряд
Хранение
Именно поэтому с производства аккумуляторы выходят заряженными на 40%, напряжение аккумулятора без нагрузки при этом находится на уровне 3,7-4,0В.
Литиевые аккумуляторы стареют, даже если не используются. Через 2 года хранения аккумулятор безвозвратно (не путать с саморазрядом) теряет примерно 20% своей ёмкости.
Из этого следует, что нет необходимости покупать аккумулятор «про запас» или чрезмерно увлекаться экономией.
Производители аккумуляторов
В чём разница 18650-аккумуляторов по маркировке и химии?
Это полное руководство с описанием особенностей, маркировки, характеристик, составов, конструкции, химии — всему, чем отличаются аккумуляторы 18650 друг от друга.
Все ли аккумуляторы 18650 одинаковые?
Нет. На первый взгляд они похожи, но фактически имеют много отличий. Тип 18650 объединяет две вещи:
На этом все сходства закончились. Предлагаем подробно узнать, чем отличаются 18650 друг от друга по всем характеристикам и особенностям.
Содержание:
В чем разница 18650 по характеристикам?
Прежде, чем перейти к пониманию различий по маркировке и другим особенностям этого типа аккумуляторов, нужно разобраться, что вообще они собой представляют внутри. Мы даём упрощённую схему с учётом, что в целом вы уже знакомы с принципом работы батареи в принципе.
Состав 18650:
Теперь предлагаем разобраться, каковы номинальные значения тех или иных приобретённых «свойств» в следствие изменения катода и состава 18650. Их следует различать по напряжению, ёмкости, току разряда, внутреннему сопротивлению (импедансу). Также добавим принципы выбора для оболочки 18650 цвета, а затем остановимся подробно на маркировке по химии.
Номинальное напряжение
Номинальное напряжение 18650 бывает трёх видов:
Номинальное напряжение 3,2 В предназначено исключительно для химического состава LiFePO4 (литий-железо-фосфатный аккумулятор / IFR). Больше всего используются сейчас 3,6 В и 3,7 В.
Ёмкость
Ёмкость обозначает, сколько энергии она может удерживать и как долго расходовать её. Основная характеристика, по которой понимают отличия аккумуляторов 18650.
Ёмкость 18650 измеряется в миллиампер-часах (обозначение мА·ч, на латинице mAh или часто встречается «мАч») или, редко, в ампер-часах (А·ч соответственно).
Почему литий-ионные аккумуляторы в телефонах (и 18650 в частности) имеют обозначение в мА·ч, а не в А·ч, мы рассказывали здесь.
Какой ёмкости бывают 18650: от 1000 мА·ч (1 А·ч) до 3500 мА·ч (3,5 А·ч). Последнюю предлагает, например, LG MJ1.
Встречается выражение ёмкости в качестве «плотности энергии», которая измеряется в ватт-часах (Вт·ч, Wh или «Втч») и бывает трёх видов:
Ток разряда
Ток разряда (токоотдача, скорость разряда, рейтинг разряда) — это максимальный ток, который батарея может обеспечить непрерывно до нижнего предела напряжения, измеряемого в Амперах.
Как узнать ток разряда 18650? Он всегда указывается в заводском паспорте аккумулятора. Либо попробуйте найти его в интернете самостоятельно для вашей батареи/элемента (ищите именно «discharge rating» в рамках PDF-файла), либо напишите нам запрос, и мы с радостью поделимся этими сведениями.
Внутреннее сопротивление (импеданс)
Внутреннее сопротивление или «импеданс» — это фактор, который определяет, насколько легко или «быстро» батарея может расходовать свою энергию. В англоязычной документации обозначается как «IR» (Internal Resistance).
Внутреннее сопротивление измеряется в Омах (Ом, Ohm, Ω) или миллиомах (мОм, mOhm, mΩ).
Чем выше внутреннее сопротивление 18650, тем медленнее его саморазряд, быстрее падение напряжения под нагрузкой при большом токе и тем больше времени требуется на заряд. Как правило, чем выше ток разряда батареи, тем ниже емкость и тем ниже будет внутреннее сопротивление. На примере аккумулятора 18650 Sanyo NCR18650B (6,7 А) имеет заводское значение импеданса менее 100 мОм, когда как у Sony VTC5A (25 А) в datasheet показан допустимый диапазон 7-15 мОм (измеренный переменный ток 1 кГц).
Выбор цвета
Цвет 18650 не имеет особого значения при выборе аккумулятора. В качестве примера приведём зависимость от выбора производителей (она не всегда работает):
Как видите, какой-то устоявшейся определённой зависимости оттенков оболочки и характеристик, либо производителя не существует. Производители выбирают цвет 18650 по своему разумению и не руководствуясь некими правилами.
Химический состав
Все элементы 18650 содержат литий (Li) в различных количествах. Возможности аккумулятора с точки зрения ёмкости и тока разрядки определяют все остальные химические компоненты (а также их различные количества и смеси).
На последнем пункте (химический состав) предлагаем остановиться подробнее. Тем более, что в этом плане производители показали себя куда лучше, чем с выбором цвета. Все поставщики аккумуляторов 18650 используют точное разграничение по маркировкам.
Маркировка аккумуляторов 18650: чем отличаются и как выбирать?
Предлагаем вашему вниманию подробное пояснение ко всем маркировкам 18650, которые обозначают тип используемых химических компонентов аккумулятора. Если у вас есть вопросы, то укажите их в комментарии в конце статьи или напишите нам Вконтакте, чтобы мы добавили новый или редкий вид маркировки.
IMR 18650 (литий-марганец)
Химия IMR — это один из самых стабильных и наиболее эффективных химикатов, не требующий продвинутых схем защиты. Такие аккумуляторы 18650 не греются, когда разряжаются при высоком токе. Самая низкая рабочая температура в сопоставимых тестах делает IMR намного безопаснее, чем более старая технология ICR (смотрите ниже).
Интересно, что многие китайские продавцы переупаковывают батареи с нанесением маркировки I M R, когда как на самом деле они I N R (смотрите ниже).
ICR 18650 (литий-кобальт)
Химия ICR — это химикат для достижения высокой плотности энергии с низким уровнем стабильности (даже критически опасным в бытовом применении). Без надёжной PCB-платы защиты (желательно сертифицированной по примеру компании Trustfire) использовать не рекомендуется. Широко распространены в ноутбуках.
Вы можете купить ICR на Aliexpress или eBay, но на практике они бесполезны для обычных мастеров и любителей собирать электронику в стиле «сделай сам»/DIY.
Приведём пример для вейперов. Аккумулятор 18650 Samsung 26F (чаще всего используется в аккумуляторах ноутбуков) имеет корпус того же цвета, что и Samsung 30Q — их очень легко спутать. 26F представляет собой элемент на 5,2 А (заводские характеристики), который практически не используется в вейпинге. Поместите один из них в вейп-устройство и запустите его на мощности выше 20 Вт, и вам гарантированно будет нехорошо.
INR 18650 (литий-марганец-никель)
Химия INR — это похожая на IMR 18650 основа с добавлением никеля в целях увеличения эффективности. Сочетает в себе безопасность и низкое сопротивление марганца с высокой удельной энергией никеля.
Обозначение INR для аккумуляторов 18650 говорит об их увеличенной ёмкости, высоком выходном токе и, что особенно важно, «кусачей» стоимости.
Аккумуляторы INR 18650 широко распространены в фонарях, вейпинге, аккумуляторных электроинструментах, мобильных устройствах. Производители прилагают сейчас максимум усилий к этой химии, которая представлена такими известными аккумуляторами, как Samsung 25R, LG HE2, Sony VTC4 и VTC5 (последние две для вейп-устройств не рекомендуются!).
18650 IFR (литий-фосфат)
Химия IFR — придаёт аккумулятору 18650 способность разряжаться с очень высокой скоростью (в 30 раз больше своей ёмкости — ток разряда 30C). Имеет низкое напряжение (3,2В), высокий саморазряд и редко встречается на практике. Популярности не сыскал из-за лучших достижений с другими типами химии.
Ёмкость 18650 IFR составляет в среднем 1200 мАч, но встречаются как на 1500 мАч экземпляры, так и намного меньших значений.
Ячейка IFR с током разрядки 30C может быть разряжена до 30 x 1100 мАч, то есть 33 А! Разве что продлится это недолго. Применяется в солнечных панелях, телекоммуникационном оборудовании, инструментах, электрических транспортных средствах, портативных пуско-зарядных устройствах и так далее.
18650 NCA/NCR (литий-алюминий)
Химия NCA (или NCR) — аккумуляторы с катодом из никелата лития и кобальта сопоставимы по химическому составу с INR, но гораздо менее распространены, так как вместо марганцевого элемента на изоляторе применяется алюминий. Токоотдача меньше, чем у ячейки INR, но взамен обеспечивает намного более длительные время работы от одной подзарядки и срок службы (не менее 500 циклов до потери 30% ёмкости).
Применение 18650 NCA (NCR) обосновано в тех устройствах, где не требуется большой ток, а ёмкость и длительный срок службы востребованы. На данный момент — это отрасль электротранспорта, включая гироскутеры, электросамокаты, электровелосипеды и даже электромобили.
Аккумуляторы 18650 без защиты и с защитой — в чем разница?
Аккумуляторы 18650 без защиты — это в целом безопасные перезаряжаемые элементы питания, если вы сможете самостоятельно контролировать их разряд так, чтобы напряжение не снижалось менее 2,75В (варьируется между 2,5В и 2,8В). Разряд ниже этого уровня нанесёт непоправимый ущерб химическому составу 18650 (вплоть до полного отказа).
Часто производители мелких устройств (фонарики и лазеры, например) не используют какую-либо защиту от чрезмерного разряда, потому что она обычно встроена в схему внешнего зарядного устройства.
Аккумуляторы 18650 с защитой (PCB) — это те же самые перезаряжаемые элементы питания, но уже оснащённые специальной круглой печатной платой (примерно 17 мм в диаметре) в области отрицательной части корпуса (снизу батареи) с протяжкой никелевой полоски (тонкий провод) к положительной части корпуса (вверху батареи). Так вы можете понять, 18650 аккумулятор защищённый или нет.
Цель защиты аккумулятора 18650 — контроль напряжения во время использования (если оно достигнет нижних пороговых значений, то происходит отключение питания, а затем достаточно просто зарядить батарею).
Поэтому у аккумуляторов 18650 отличие с защитой и без сводится к наличию внешних признаков. Так, у аккумуляторов с платой защиты (PCB) ещё и увеличена длина с 65 мм до 66-67 мм (на 1-2 мм).
Внимание! В силу своих электрохимических свойств, аккумуляторы 18650 IMR в защитной плате не нуждаются, когда как 18650 ICR без неё попросту опасно использовать!
Чем у 18650 выпуклый плюс отличается от плоского?
У крупных производителей оригинального оборудования (Samsung, LG, Sony, Panasonic, Sanyo и другие) аккумуляторы 18650 выпуклый плюс не имеют — все они плоские. Это связано с тем, что они создают промышленные элементы, которые никогда не предназначались для использования потребителями в быту.
Выпуклый плюс 18650 говорит о том, что аккумулятор создан для бытовых задач, а плоский — для промышленных целей.
Промышленным применением может быть что угодно — хоть единичная батарея в портативном радио или зубной щётке, хоть ряд из нескольких тысяч ячеек в электромобилях. В последнее время на рынке появляется всё больше и больше устройств, для которых требуется батарея 18650 с «бытовым» выпуклым плюсом. Ярким примером являются чрезвычайно популярные в настоящее время видеодомофоны китайского производства.
Выпуклый плюс 18650 на некоторых китайских экземплярах посажен на самоклеящуюся основу — держитесь подальше от этого!
Да, практически во всех случаях выпуклый плюс 18650 — это доработка (нештатная конструкция). Зачастую он просто приварен к батарее точечной сваркой. Как известно, паять их нельзя, а сварка обеспечивает долговечное, прочное и электрически исправное соединение.
Почему у 18650 разновидностей так много?
Причина в изобилии коммерческих продуктов (от фонариков и вейп-устройств до электромобилей и беспилотных летательных аппаратов), которые функционируют на аккумуляторах типа 18650. Они имеют в корне отличающиеся требования к электрическим характеристикам источника питания.
Небольшие устройства требуют ток менее 1А и как можно более длительное время работы от одной подзарядки (например, видеозвонки). Более мощные и крупные устройства нуждаются в высочайшей токоотдаче для достижения необходимой мощности (например, создания крутящего момента в электромобилях или электроинструменте).
Создать какой-то один универсальный аккумулятор 18650 на все случаи жизни пока невозможно.
Все ограничения определяют законы физики. Их стремится покорить электрохимическая отрасль уже более 30 лет кряду. Пока человечество не найдёт или не изобретёт новые «ингредиенты», которые можно использовать вместо существующих, границы так и не будут расширены.
О текущих достижениях в мире аккумуляторов 18650 и о том, какие из них лучше сейчас покупать читайте в нашем следующем материале по ссылке ниже.
Оставляйте вопросы в комментарии или отправьте сообщение нам ВКонтакте @NeovoltRu.
Подпишитесь на нашу группу, чтобы узнавать новости из мира автономности гаджетов, об их улучшении и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.
