18650

Примерно год назад, а может и больше, мой старый знакомый отдал мне пару мёртвых батарей литиевых аккумуляторов от какого-то нотика. До кучи у меня самого навернулась батарея на Eee PC-900. Таким образом, в домашнем хозяйстве образовался переизбыток хлама и, соответственно, возникла проблема — что-то с ним делать. Выбросить на помойку — рука не поднимается. Поэтому будем «тренироваться на трупах». Трупу всё-равно, а полученный опыт — он бесценен.

mnke-imr-18650-1500mah-battery

В общем, в этой статье (а может быть даже и в серии нескольких последующих статей) речь пойдет о работе с литиевыми аккумуляторами 18650 из убитых батарей.

Я не буду приводить фотки как я варварски раскурочивал батареи. Смысла в этих фотках нет никакого.

Количество извлеченных банок 18650 из трех батарей составило 22 штуки: две батареи по 9 банок + батарея от Eee PC900 на 4 банки.

Одну банку я «потерял» безвозвратно. Она помялась при неаккуратном вскрытии корпуса. А, пролежав на столе ночь, на утро протекла. Я её пробовал заряжать (не-е, ну а вдруг!) — заряд не берёт. Короче, «Изя всё!»

Итак, в наличие у меня имеется 21 банка. Не плохо, не плохо! Ещё бы знать, куда их присобачить!

Я заказал на Ali плату зарядника (на базе TP4056E), благо они стоят чуть более 20 рублей.

(Фотка не моя, я её утащил откуда-то с интернета)

Примерно месяц назад я зарядил 12 банок, и они пролежали у меня на столе без дела. При этом напряжение на них немного упало. Сразу после окончания зарядки напряжение на всех банках было чуть меньше 4.2 В. После месяца «пролёживания» одна часть банок показала напряжение 3.9 В, другая часть — 4.1 В. Напряжение получилось разное потому, что это были банки из разных батарей. Банки одной батареи изготовлены в 2002 году, банки другой батареи — в 2004.

Вообще, батареи у меня дома валялись около года, причём в разряженном состоянии. А уж сколько времени они пылились на фирме, пока попали ко мне, — наука умалчивает!

В общем, так или иначе, аккумуляторы заряд таки держат. Это уже хорошо!

И вот тут я подумал, а не сделать ли мне логгер, который бы позволил мониторить заряд? Ведь было бы очень неплохо знать, какая остаточная ёмкость имеется у банок? Может быть они вообще конченные, и с ними уже не имеет никакого смысла возиться? А может, наоборот, они ещё ого-го какие! Надо проверять!

Для того, чтобы мониторить зарядный ток и напряжение, я прикупил на том же Ali горстку микросхем MAX471. Схема подключения включения не привожу — всё стандартно.

Для реализации логгера я взял китайскую плату с STM32F100C8. Подцепил её к USB разъёму нотика через китайский конвертер на базе CH430G.

Я не стал заморачиваться на множество измеряемых параметров, решил остановиться только на трёх:

  • напряжение на входе платы зарядника 4056E,
  • напряжение непосредственно на аккумуляторе,
  • и зарядный ток

В общем случае STM32 измеряла три аналоговых величины и передавала их в комп в «сыром» виде (ну, то есть не в виде вольтов-амперов, а в кодах, полученных с АЦП.) Перевод кодов АЦП в вольты и амперы я решил делать на стороне компа. Так удобнее и быстрее.

Передача в комп значений осуществлялась в виде ASCIIZ-строки:

2944 2582 1386
2943 2584 1382
2944 2583 1383
2944 2583 1380
2946 2584 1379
...

Первая колонка — код напряжения на входе зарядника, вторая — код напряжения на аккумуляторе, третья — ток заряда.

Коэффициенты для пересчета кодов в вольты и амперы, соответственно:

0.001689, 0.001586 и 0.0002646

Цикл измерения трёх величин и передача их в комп осуществлялась один раз в секунду. Иначе говоря, каждая строчка — это ежесекундное мгновенное значение трёх параметров.

Сначала я произвёл дозарядку аккумулятора, который я заряжал месяц назад.  На основе полученных данных с помощью gnuplot я построил следующий график:

lion-l1

Конечно, график дозаряда не очень показательный. По оси абсцисс отложенj время в секундах. Видно, что дозарядка осуществлялась почти час. По оси ординат — напряжение в вольтах (красный и зелёный) и ток в амперах (синий).

Команда для построения весьма незатейливая:

plot "lion.l5" u ($1 * 0.001689) w l, "" u ($2 * 0.001586) w l, "" u ($3 * 0.0002646) w l

Далее я произвёл зарядку ещё трех аккумуляторов. Все аккумуляторы, которые я вынул из батарей, были разряжены до напряжения 70-90 мВ. И сколько в таком состоянии они находились — никто не знает.

Вот, графики зарядки этих трёх аккумуляторов:

lion-l5

lion-l6

lion-l7

Интересно заметить, что полученные графики отличаются от тех, которые обычно публикуются в интернете.

Например вот

или вот

Я недавно читал чей-то обзор на тему зарядки литиевых аккумуляторов. Обзор был довольно-таки хороший, но я, к сожалению, я не запомнил адрес. В том обзоре тоже были приведены графики заряда, полученные экспериментальным путём.

Конкретно, что меня волнует, — на всех графиках, в отличие от моих, время заряда (при постоянном токе) и время дозаряда (при постоянном напряжении 4.2 В) примерно одинаковые. У меня же получается время заряда около получаса, а время дозаряда — 4-5 часов.

Это расхождение я объясняю так. Люди использовали в своих опытах свежие аккумуляторы, а я — «убитые». У убитых аккумуляторов, видимо, повышенное внутреннее сопротивление. Поэтому они быстрее «набирают» напряжение при фиксированном большом токе. Ведь если условно считать, что внутренняя э.д.с. свежего и «наджабленного» аккумуляторов примерно одинаковые, а внутреннее сопротивление у свежего меньше, чем у «наджабленного», то зарядный ток у них будет определяться по следующей формуле:

Iзар = (Uзар — Eвн) / Rвн,

здесь: Iзар — ток заряда,
Uзар — напряжение на клеммах (4.2 В),
Eвн — внутренняя э.д.с.,
Rвн — внутреннее сопротивление.

Из формулы видно, что если у аккумулятора внутреннее сопротивление будет большим, то при неизменном Uзар, ток заряда Iзар будет меньше.

Когда напряжение зафиксировано на уровне 4.2 В, аккумулятор продолжает «набирать» заряд, плавно снижая зарядный ток. Снижение тока происходит как раз из-за постепенного повышения его внутренней э.д.с. Но если считать, что при глубокой разрядке и длительном хранении в таком состоянии ёмкость аккумулятора упала незначительно, а внутренне сопротивление сильно возросло, то, вроде бы, так и должно получаться — аккумулятор быстро повышает своё напряжение до 4.2В, а потом долго-долго «добирает» свой заряд при постоянном напряжении,

Чтобы определить значение ёмкости аккумулятора, нужно тупо посчитать площадь под кривой зарядного тока. Благодаря тому, что измерения тока производились каждую секунду, мы можем тупо просуммировать все значения токов.

Для этого дела я написал короткую прогу на Питоне. (Ни какой академичности при её написании я не преследовал. Мне нужно было быстро получить результат.)

#!/usr/bin/env python3
#coding:utf-8

''' lion-cap.py '''

import sys

if __name__ == "__main__":
  with open(sys.argv[1], 'r') as f:
    lion = f.readlines()

  cap = 0.0
  for l in lion:
    cap += int(l.split()[2])

  print (cap * 0.0002646 / 3600)

Для трёх аккумуляторов я получил следующие значения их ёмкости (в А*час):

1.707, 1.721 и 1.722

, то есть примерно 1700 мА*час. Что, в общем-то, слегка бодрит — «Да, неужели!»

Понятно, что при отдаче энергии аккумуляторы покажут другую ёмкость. Понятно, что эта емкость окажется меньше. Вопрос — на сколько меньше? Нужно делать ещё одну конструкцию — «разрядное устройство». Но об этом я расскажу в следующей статье, если вообще расскажу.

 

UPDATE 08.10.2016

Теперь все аккумуляторы заряжены. Интересно отметить, что ёмкости аккумуляторов 2002-го года выпуска находятся в районе 1700 мА*час, а аккумуляторов 2004-го года выпуска — примерно в районе 1900 мА*час.

Вот, сводная табличка:

Аккумулятор   год       Ёмкость
(номер)       выпуска   при заряде
                        [А*час]
-----------   -------   ----------
l5            2002      1708
l6            2002      1721
l7            2002      1722
l8            2002      1672
l9            2002      1733
l14           2004      1938
l15           2004      1919
l16           2004      1934
l17           2004      1926

В табличке приведены данные не всех,имеющихся у меня аккумуляторов, а только тех, которые я заряжал в эти дни.

2 responses to “18650

  1. > Да и кому это всё надо!
    Надо! У меня руки так и не дошли сделать «разрядное устройство» с измерением ёмкости. С нетерпением жду следующей статьи.

  2. Да хорошая статья, пиши чаще, а мы будем читать

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s