Литиевые аккумуляторы сколько вольт

Что такое энергоемкость аккумулятора

Емкость – основная характеристика аккумулятора. От нее зависит объем энергии, которую способен накопить и отдать источник питания, и время автономной работы питающегося от него оборудования. В случае с электровелосипедами и другими видами персонального электротранспорта от емкости аккумуляторной батареи напрямую зависит расстояние пробега на 1 заряде.

В чем измеряется емкость АКБ?

В вопросе, что такое энергоемкость аккумулятора, рассматривается несколько характеристик – от удельных до абсолютных величин. В технических характеристиках емкость АКБ указывается в ампер-часах (А·ч) и/или ватт-часах (Вт·ч). Более точно возможности источника питания отражает значение в ватт-часах. Это абсолютная емкость. Ее значение показывает, какую мощность может выдавать данная АКБ на протяжении 1 часа, независимо от разрядных токов и напряжения. Например, батарея энергоемкостью 450 Вт·ч может выдавать мощность 450 Вт на протяжении 1 часа. Удельная энергоемкость измеряется в Вт·ч/кг и показывает, какую мощность может предоставлять данная АКБ массой 1 кг на протяжении 1 часа. Чем больше удельная энергоемкость (другими словами – энергетическая плотность) элементов питания, тем меньше их масса при равной величине накапливаемой энергии. Емкость в ампер-часах – это уже относительная величина, зависящая от номинального напряжения батареи. Например, литий-ионные аккумуляторы имеют номинальное напряжение 3,7 В на элемент, а литий-железо-фосфатные (LiFePO4) – 3,2 В. Для набора необходимого напряжения – 36 В, 48 В и т.д. – элементы питания соединяются в батарею последовательно. Для суммирования емкости ячеек они соединяются параллельно.

Перевод емкости из А·ч в Вт·ч

Чтобы рассчитать абсолютную постоянную энергоемкость в Вт·ч, зная значение в А·ч, нужно умножить его на номинальное напряжение АКБ: Вт·ч (Wh) = В (V) х А·ч (Ah). Например, для батареи емкостью 13 А·ч и вольтажом 36 В абсолютная энергоемкость составит 13 А·ч х36 В = 468 Вт·ч. Аналогично, зная абсолютную постоянную энергоемкость батареи в Вт·ч, можно рассчитать ее реальную емкость при определенном рабочем напряжении оборудования. Для этого достаточно разделить абсолютную емкость в ватт-часах на рабочее напряжение нагрузки в вольтах: А·ч (Ah) = Вт·ч (Wh) : В (V). Например: 468 Вт·ч :36 В =13 А·ч, а 468 Вт·ч :24 В =19,5 А·ч.

О напряжении

Чаще всего АКБ электровелосипедов имеют рабочее напряжение 24, 36 или 48 В. С его возрастанием обычно увеличивается и максимально развиваемая скорость е-байка. Конечно, на мощность и скорость электровелосипеда влияют и другие факторы, такие как мощность мотора и эффективность трансмиссии. Но все же мощные и скоростные е-байки обычно оснащаются АКБ с напряжением 48 В и выше.

Выводы: на что влияет энергоемкость АКБ электровелосипеда

От этой характеристики зависит дальность поездок на 1 заряде батареи. Ориентировочно при езде в наиболее экономичном режиме – по ровному асфальту, без резких разгонов и торможений, встречного ветра и других препятствий – на каждый километр пути тратится 8–10 Вт·ч энергии литиевой аккумуляторной батареи (без кручения педалей). При вращении педалей велосипедист уменьшает потребляемый мотором ток, поэтому и запас энергии батареи расходуется экономнее. Наиболее точно и наглядно емкость характеризует ее абсолютная постоянная величина, измеряемая в ватт-часах. Зная ее, легко определить и ориентировочную дальность хода на 1 заряде, и относительную емкость в ампер-часах, которая зависит от номинального напряжения питаемого оборудования. Читайте в предыдущей статье нашего блога об интересном типе зимнего электротранспорта – электроснегокатах.

• 19 февраля 2021 г.
• 21734 просмотра

Напряжение на 18650 аккумуляторах

При выборе аккумулятора очень часто потенциальный пользователь обращает внимание только на емкость батареи. Но это немного неправильно, так как одной из важнейших характеристик помимо емкости является напряжение аккумулятора. При малом значении напряжения прибор просто не будет работать, а при большем чем положено просто может сгореть.

Напряжение 18650 проходит несколько стадий по мере по мере заряда. Поэтому его можно разделить на несколько типов:

• Номинальное напряжение. Это напряжение, которое указывает производитель на корпусе аккумулятора. Номинальное напряжение аккумулятора 18650 – 3.7V. Именно с этим напряжением аккумуляторы поступают с завода и хранятся на складах. Однако, бывают и исключения, зависящие от характеристик, описанных ниже:
• Минимальное напряжение. В процессе использования аккумулятор теряет напряжение. Обычно минимальным напряжение служит значение 2,4V, его имеют разряженные аккумуляторы. Ниже данного значения аккумулятор разряжать нельзя! Т.к. они испортится и безвозвратно потеряет емкость. Чтобы защитить АКБ от случайного переразряда на аккумулятор часто при производстве ставится плата защиты.
• Максимальное напряжение. У аккумуляторов 18650 максимальное напряжение как правило равно 4,2 V. Это напряжение полностью заряженного аккумулятора. Но существуют аккумуляторы с максимальным напряжение в 4,35 V. Эти аккумуляторы не имеют большую емкость и требуют специальное зарядное устройство для полноценного заряда и раскрытия всех своих качеств.
• Реальное напряжение. Этот параметр переменный и может варьироваться в пределах от максимального до минимального напряжения. То есть от 4,2 V до 2,4 V

Аккумуляторы 18650 очень не любят переразряда и перезаряда (т.е. когда напряжение опускается ниже минимального значения), поэтому многие аккумуляторы выпускаются с платой защиты от переразряда, перезаряда и короткого замыкания. Эти аккумуляторы несколько длиннее обычных аккумуляторов и это необходимо учитывать при эксплуатации.

�?нформация на сайте является объектом авторского права. Любое ее использование должно быть согласовано с администрацией siegtek. Сайт не является публичной офертой, в т.ч. определенной положениями Ст. 437 ГК � Ф, все данные носят справочный характер и могут быть уточнены у менеджера по телефону или по электронной почте.

Каким током заряжать литий-ионные аккумуляторы?

Каждый из нас так или иначе в профессиональной или бытовой деятельности эксплуатирует литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторные батареи. Некоторое время назад это касалось только портативной техники, будь то условные фонарики, телефоны, смартфоны, ноутбуки и электроинструменты. Сейчас же технология Li-Ion активно используется и в электротранспорте: электросамокаты, электровелосипеды и даже электромобили работают на основе стандартных цилиндрических литий-ионных аккумуляторных батарей 18650 или других типоразмеров, собранных в массивные аккумуляторы.

В большинстве своем техника, использующая Li-Ion аккумуляторы, поставляется с комплектным зарядным устройством, которое выдает оптимальные характеристики для зарядки батареи конкретного устройства. В остальных случаях, особенно когда имеем дело с созданными вручную сборками, требуется самостоятельно подумать о заряде аккумулятора.

Чаще всего пользователи интересуются, каким током заряжать литий-ионные аккумуляторы, однако это не единственный нюанс, который надо учитывать при заряде. Эти нюансы мы и постараемся рассмотреть.

Правила эксплуатации Li-Ion аккумуляторов

Ток заряда аккумулятора — это, на самом деле, последнее, о чем следует позаботиться. Пользователи “убивают” свои аккумуляторы по множеству других причин, помимо неправильного тока заряда. Рассмотрим основные принципы, которые нужно соблюдать, чтобы литиевая аккумуляторная батарея прослужила дольше.

• Не допускайте сильный разряд аккумулятора. Литиевые аккумуляторы эксплуатируются в диапазоне напряжений от 3,2 до 4,2В. Напряжением полного разряда считается 2,5В. Допускать такого значения нельзя даже близко: сильный разряд будет иметь последствия для емкости, но если допустить разряд ниже 2,5В вследствие, скажем, бесхозного хранения — аккумулятор с высокой долей вероятности безвозвратно выйдет из строя. Поэтому после эксплуатации устройства всегда ставьте аккумуляторы на зарядку, а в случае длительного хранения контролируйте напряжение.
• Соблюдайте температурный режим. Срок службы любого аккумулятора, даже свинцово-кислотного, в значительной мере зависит от температуры хранения и эксплуатации. При использовании аккумулятора не допускайте его перегрева. Оптимальная температура — 25 градусов выше нуля. Если же мы говорим о хранении, то, как и в случае со свинцово-кислотными АКБ, лучше всего подобрать прохладное место. Но будьте внимательны: заряжать холодный аккумулятор нельзя. Если он побывал на морозе, ему следует согреться до комнатной температуры естественным образом, после чего можно начинать заряд. Иначе Вы рискуете повредить аккумулятор резким перепадом температур.
• Для сборок обязателен контроллер BMS. Немного “мозгов” аккумулятору на основе множества элементов не повредит. Контроллер не только ограничит ток заряда/разряда, но и осуществит балансировку ячеек. Для свинцовых АКБ, используемых в сборках, рекомендуется применять специальные балансировочные устройства. Для литиевых АКБ эту задачу выполняет контроллер, безопасно заряжая на 100% все ячейки вне зависимости от разности их изначального заряда и износа.

В общем-то, описанные выше правила актуальны практически для любых типов аккумуляторов, разница заключается в конкретных цифрах (напряжение, температура). Теперь перейдем непосредственно к процессу заряда.

Правильный заряд Li-Ion аккумуляторов

При покупке нового аккумулятора нередко возникает вопрос, как заряжать литий-ионный аккумулятор в первый раз. В этом плане мнения расходятся из-за огромного количества заблуждений касательно правил эксплуатации Li-Ion, многие из которых (заблуждения) пришли от других технологий. В идеале можно просто следовать рекомендациям производителя. Чаще всего они выглядят так: первые пару циклов нужно полностью разрядить (ни в коем случае не до 2,5В, скорее до 3,2-3,5В) и зарядить АКБ на 100%. Фактически никаких правил придерживаться не нужно: можно просто начать использовать аккумулятор и естественным образом его заряжать, когда в процессе эксплуатации он разрядится.

Ограничений, сколько заряжать литий-ионную батарею, нет. Главное — это параметры заряда, а не его длительность. В процессе напряжение аккумулятора не должно подняться выше 4,2В — это будет считаться перезарядом, который значительно снижает ресурс аккумулятора и может его попросту испортить.

Ток заряда может быть довольно большим по отношению к емкости. Если свинцовую АКБ нужно заряжать током на уровне 0,1С, то Li-Ion допускает заряд током 1С. То есть элемент на 2,5Ач может заряжаться током 2,5А. В процессе заряда аккумулятор будет нагреваться. В случае изначально высокой температуры внешней среды, ток заряда лучше уменьшить, чтобы снизить нагрев. Для достижения требуемого тока допускается даже напряжение заряда до 5В. Главное — чтобы при достижении элементом 4,2В снизить выходное напряжение зарядника и осуществить финальный балансировочный заряд малыми токами. В принципе, комплектные зарядные устройства смартфонов и работают на 5В.

Что же использовать для зарядки литий-ионного аккумулятора? Конечно же, простой и даже кустарный блок питания, выдающий корректное напряжение на выходе, зарядит Ваш аккумулятор. Однако риск повредить АКБ или значительно снизить срок ее службы нарушением правил заряда куда выше, чем при эксплуатации специальных качественных зарядных устройств. И хотя наличие контроллера BMS делает заряд даже кустарным прибором более безопасным, стоит задуматься о приобретении настоящего зарядного устройства. Ярким примером такого ЗУ является LiitoKala Lii-PD4, которое подойдет для быстрого и безопасного заряда любых цилиндрических ячеек различных типов (NiCD, NiMH, Li-ion, LiFePO4). Поначалу покупка специального зарядного устройства может показаться излишней тратой денег, однако впоследствии оно себя окупит за счет более длительного срока службы каждого элемента и удобства эксплуатации.

Как заряжать Литиевые аккумуляторы

Среди всех типов АБ литиевые аккумуляторы пользуются особой популярностью, что обусловлено их эксплуатационными преимуществами и особенностями. Такой элемент питания представляет собой гальваническую пару, где роль катода играют соли лития. Независимо от внутреннего строения (литий-ионный, литий-полимерный сухой или гибридный), для зарядки АБ можно использовать универсальные ЗУ. Внешне аккумуляторный элемент представляет собой цилиндр или плотно закрывающуюся мягкую упаковку.

Правила зарядки литиевых АБ

1. Заряд постоянным током, ограниченным зарядным устройством.
2. Заряд насыщения постоянным напряжением после достижения уровня 4,2 В на элемент LCO.

Величина заряда, который удерживается элементом или всей системой относительно количества поступающего электричества, сохраняется на высоком уровне, а эффективность процесса достигает 95–99 %.

Правило 3: защита от перегрева при зарядке

Особенности двухступенчатой схемы

Ключевой особенностью схемы СС/СV является обеспечение постоянной силы тока и постоянного напряжения. Как правильно заряжать литиевый аккумулятор по такому принципу?

На первом этапе производится восполнение 70–80 % емкости с используемым током 0,2–0,5 С. Для быстрой зарядки допускается применение тока 0,5–1,0 С, где под величиной С подразумевается емкость литиевых элементов в цифровом обозначении.

На втором этапе уже сохраняются стабильные параметры напряжения на клеммах, а ток зарядки по мере подъема емкости постепенно уменьшается. Если его значение доходит до 0,05–0,01 С, цикл приостанавливается и ЗУ отключится с целью предотвращения перезарядки батареи. Сколько заряжать литиевый аккумулятор, зависит от его емкости и других рабочих параметров.