Магические числа для 18650

Аккумуляторы 18650 – пожалуй, самые известные литиевые аккумуляторы. Размером они чуть больше пальчиковых (вес одной банки около 47-50 грамм). Диаметр — 18мм высота- 65мм, отсюда и название «18650».  

Литий-ионная технология — одна их самых современных аккумуляторных технологий. Литий-ионные батареи запасают больше энергии на килограмм массы, по сравнению с аккумуляторами NiMH и Ni-Cd.  И не замечены в таких неприятных вещах как эффект памяти и саморазряд.

По форме и размеру литий-ионный аккумулятор можно сделать любым, к примеру, призматическим. Но цилиндрическим его делать проще, поэтому производители договорились о стандарте 18650. Массовое производство сделало такие аккумуляторы достаточно дешевыми и распространёнными. Банки 18650 широко используются в ноутбуках, пауэрбанках, электросамокатах, сигвеях, в аккумуляторном электроинструменте, вейпах,  сотне прочих гаджетов.

Какими же бывают 18650 аккумуляторы?

Давайте посмотрим на промышленные незащищенные аккумуляторы. Внешне это аккумулятор цилиндрической формы, затянутый в термоусадочную трубку, на которую нанесена маркировка. Плюсовой контакт плоский, с несколькими характерными прорезями, минусовой просто плоский. Номинальное напряжение 3,7 вольта. У полностью разряженной батарейки напряжение 2,5 вольт, у полностью заряженной — 4,2.

Лайфхак #1: не разряжайте батарейки ниже минимального и не заряжайте выше максимального напряжения!

Для контроля этого момента в сборках аккумуляторов предусмотрены платы BMS, которые не дают выходить батарейкам за установленные пределы. Кроме того, существуют так называемые защищенные 18650, где к обычной промышленной батарейке приделана миниплата, оберегающая элемент от перезаряда и переразряда. Защищенные батарейки обычно производят не большие фирмы, переупаковывая в новую термоусадку массовые промышленные элементы. Защищенные батарейки используются в основном в фонариках.

Лайфхак #2: литиевые аккумуляторы боятся перегрева, не нагревайте их выше 80 градусов цельсия! Перегрев выше этой температуры значительно снижает ресурс банок.

Какой аккумулятор выбрать?

Любое технологичное изделие —всегда компромисс характеристик. Это справедливо и для 18650. Аккумулятор может быть или максимально емким, или разряжаться большими токами. Поэтому для выбора «базы» для вашей сборки надо внимательно изучать характеристики аккумуляторов. Все это осложняется большим количеством разнообразных подделок и мифами про них.

Попытаемся разобраться. Есть четыре именитых производителя батарей, это Samsung, LG, Sony (Murata) и Panasonic, ныне купивший еще одного производителя — Sanyo. Эти ребята играют по-крупному, к примеру Panasonic поставляет аккумуляторы для Тесл Илона Маска. Купить такие аккумуляторы в розницу, на али, на авито, на рынке и т. д. практически невозможно. Если вы покупаете что-то, обозначенное как аккумулятор одной из перечисленных фирм –на 95% это подделка. Кроме того, фирменные аккумуляторы дорого стоят: так известный аккумулятор от Samsung inr18650-25R будет стоить около 400 руб. за одну банку, при этом никакой гарантии что, уплатив такую цену вы получите оригинал или даже качественную подделку.

Оригинал все же можно купить. Так 18650 оригинальных брендов продаются на голландском сайте https://ru.nkon.nl. Однако цены, повторюсь, кусаются, кроме того, плюсуем сюда стоимость доставки из Нидерландов, таможню при оптовых партиях.

Лайфхак #3: чтобы ваша сборка стабильно и долго работала, берите аккумуляторы одной модели и желательно одной партии. Собирайте сборку при помощи никелевых или сталеникелевых лент, на точечную сварку, а не с помощью классической пайки, так вы избежите перегрева аккумуляторов во время монтажа.

Какие бывают характеристики?

Важные характеристики для аккумулятора — это емкость и максимальный ток разряда.

Здесь все не так-то просто: емкость классически измеряется в Ампер*час или по-другому Ah / милиАмпер*час (mAh). В одном Ah тысяча mAh, (Ah) амперчас – это характеристика емкости, то есть сколько часов аккумулятор может отдавать один ампер до полной разрядки или то, сколько ампер он может отдавать в течении часа. Лучшая аналогия будет с водой: ведро воды можно вылить медленно или быстро, но количество воды всегда будет одинаково.

Вторая очень важная характеристика — это ток, он измеряется в Амперах (A). Эта характеристика отвечает за то какую мощность обеспечивает одна банка. Самые высокотоковые могут запитать что-нибудь с потреблением 120 ватт. Это на одну банку, а если их взять две, скажем, мощность соответственно вырастет до 240 ватт и т. д. Рассчитывается это просто: ток, на который рассчитан 18650, умножьте на 3,7 вольт номинального напряжения одной батареи, и вы получите ватты. На высоких токах у аккумуляторов просаживается напряжение, и они начинают греться. См. выше – помним, что нагревать их больше 80 градусов не стоит (снижается ресурс)!

Если у вас в руках оригинальный аккумулятор, все очень просто – загляните в даташит (описание технических характеристик), там производитель указывает токи, емкость и прочие данные. А если вы не уверены в оригинальности? Или купили Китай? Емкость аккумулятора легко меряется умной зарядкой, например литокала li-500. Эта зарядка даст достаточно точные показания. Гораздо сложнее дела обстоят с максимальным током разряда.

И вот мы переходим к сути лонгрида. У аккумуляторов есть такой параметр как внутренне сопротивление и что самое важно внутренне сопротивление напрямую связано с тем, как аккумулятор ведет себя на больших токах! Измеряется оно в тысячных Ома, mOm. МилиОм — это очень мало, кусок провода 1,5 мм2 длинной 15-20 см это уже милиОм. Поэтому внутренне сопротивление меряется специальным прибором, например YR1035. Этого прибора у вас может не быть в наличии. Но у того продавца, кто добросовестно вдолгую торгует батарейками в большинстве случаев что-то подобное есть. Перед покупкой запросите фото измерений внутреннего сопротивления 5-10 батареек из партии. Вам многое станет сразу ясно. Сопротивление должно быть стабильное, с дельтой в 0,4 mOm на десять батареек и 0,7 mOm на сто банок, это говорит о качестве аккумуляторов.

Про характеристики оригиналов

Разберем характеристики известных оригинальных аккумуляторов

Можно видеть некоторую зависимость: меньше сопротивление = выше ток. Однако это еще не все. Даташиты не сделаны по одному шаблону, скажем, Sony для серии VTC дополнительно указывает максимальный кратковременный ток, например 50A не дольше 20 сек и 65A не дольше 10 сек. Разные производители по-разному рассчитывают ток с контролем температуры. Так Samsung, очевидно, перестраховываются, указывая параметры тока несколько ниже возможностей батареек.

Напомню, что максимальный ток, допустимый для батарейки это информация из даташита.

Cтоп, вы можете спросить зачем нам это надо знать? Чтобы не потратить деньги на аккум, который не сможет запитать ваш гаджет (силенок не хватит).

Лайфхак #4: самостоятельно рассчитать максимальный ток можно по легко измеряемому внутреннему сопротивлению.

Вы берете магическое число 280 и делите его на mOm, та цифра, что вы получите – это ток в амперах без контроля температуры. Если вы хотите получить ток в схеме с контролем температуры, то вместо 280 берите 340. Разумеется, это работает и в обратную сторону, то есть зная заявленный ток, можно предположить внутреннее сопротивление.

Возьмем таблицу и рассчитаем ток по сопротивлению:

Как видно из таблицы, цифры получились достаточно похожими на даташит. Более того источник тока с вдвое меньшем сопротивлением даст вдвое больший ток, это физика, а не магия ;). Если подключить параллельно 2 ячейки, (возьмем LG HG2) сопротивлением 15A, то по формуле параллельных резисторов их сопротивление будет 7,5. Тока с них, соответственно, можно будет снять вдвое больше, то есть 22,7*2=42,3 A c контролем температуры.

Теперь вооруженные этим знанием, вы можете смело отправляться заказывать себе 18650, точно зная, что литокала HG2, полуподделка под настоящую LG HG2, со сопротивление 30 mOm, далека от оригинала как Москва от Нью-Йорка, а максимальный ток для такой банки около 11A. Соответственно, использовать ее можно только в средней мощности фонарике.

В конце добавлю, что в основном в статье собраны общеизвестные факты, за исключением «магических» чисел. Это уже лично моя придумка, которой я предлагаю пользоваться. Сам я занимаюсь в том числе разработкой аккумуляторов для электроинструмента девольт и макита и достиг в этом больших успехах.  В комментах попытаюсь ответить на ваши вопросы.

Лайфхак #5: Нету его, а то это будет реклама.