Аккумуляторные ячейки как гарант долгой и надёжной работы АКБ

При этом мало кто задумывается о том, что в аккумуляторе и бытового шуруповёрта, и того же электросуперкара от Tesla используются практически одни и те же технологии. У них разные размеры, масса, ёмкость, напряжение – однако в их основе лежат одинаковые решения. Прежде всего, это ячеистая конфигурация – и автомобильные, и инструментальные батареи собираются из отдельных ячеек, а нужные параметры достигаются изменением количества таких блоков. Поэтому, если разобрать аккумулятор, чего делать, конечно же, категорически не следует, то можно увидеть, что он состоит из, казалось бы, обычных пальчиковых батареек. На самом же деле это аккумуляторы типоразмера 18650 – именно они чаще всего используются в АКБ электротехники самого разного типа. Давайте разберёмся, как они при своих миниатюрных размерах могут приводить в действие не только шуруповёрт или перфоратор, но даже тяжёлый автомобиль. Заодно рассмотрим вопрос качества: почему нужно выбирать фирменные аккумуляторы?

Содержание

Специфика и конструкция 18650-х аккумуляторов

Числовая маркировка этого типоразмера обозначает их размер:

• 18 – диаметр в мм;

• 65 – длина в мм.

Внешне такие элементы питания действительно похожи на традиционные пальчиковые батарейки, однако несколько превосходят их по размерам. Мощность и ёмкость же у них выше в несколько раз. Номинальный вольтаж на выходе достигает 3.7 В (у обычных батареек 1.5 В), а ёмкость составляет диапазон от 1600 до 3600 мАч.

Одна важная особенность аккумуляторов размера 18650 – долговечность. Они могут выдерживать порядка 1 тыс. циклов заряд-разряд. Причём в случае с качественной продукцией ёмкость, которая через 500-600 циклов неизбежно начинает снижаться, можно восстановить практически до начальных значений. Однако для этого элементы питания должны быть целыми, без каких-либо повреждений.

Конструктивно аккумуляторы типоразмера 18650 достаточно просты:

• Анод и катод представлены в виде свёрнутых в подобие рулона гибких фольгированных листов, покрытых разными веществами. В случае с наиболее популярными литий-ионными элементами используются, соответственно, литиевые соединения, наносимые на алюминиевые и медные листы.

• Между собой разнозаряженные электроды разделены сепаратором.

• Для запуска электрохимической реакции внутреннее пространство корпуса дополнительно заполняется электролитом.

• В конструкции фирменных аккумуляторов имеется специальный клапан сброса давления. Он срабатывает, если в результате перегрева, повреждения или КЗ внутри корпуса начинается реакция с активным выделением газа. Без клапана давление, достигнув пика, могло бы просто разорвать дефектную ячейку.

Также в конструкции присутствует изоляция, разделяющая электроды и металлический корпус, токосъёмники для анода и катода, выводы на «+» и «–».

В чём выражается качество аккумуляторов

Главный критерий, по которому все 18650-е элементы питания можно разделить на качественные и некачественные, – это характеристики их составных частей. Это и плотность набивки, и состав электролита, и конструкция клапана. От уровня исполнения отдельных комплектующих зависят ключевые характеристики аккумуляторов:

• Внутреннее сопротивление. Его величина влияет на возможность получения мощного тока и склонность «батарейки» перегреваться. Чем слабее сопротивление, меньше она будет перегреваться, тем медленнее будет идти её деградация и снижение ёмкости. Признаком качественной ячейки следует считать внутреннее сопротивление до 30 мОм. Отсюда вытекает ещё один признак качества – указание в тех характеристиках к аккумулятору этого параметра.

• Максимальный зарядный ток. Как правило, он составляет от 50 до 100% от ёмкости ячейки. В частности, популярные аккумуляторы SAMSUNG 25R ёмкостью 2500 мАч рассчитаны на зарядный ток в 1250 мА – однако в режиме быстрого заряда они могут принимать до 4 тыс. мА. Это позволяет им и выдавать более мощный ток разряда – до 20А с максимальным импульсным током до 100А. Такая высокая мощность прекрасно подходит для инструментальных аккумуляторов.

• Ёмкость. Чем она больше, тем дольше на одной полной зарядке сможет отработать как отдельный элемент, так и весь аккумулятор в комплексе. Однако не следует гнаться за максимальными значениями – современные литий-ионные батарейки формата 18650 рассчитаны на ёмкость от 1600 до 3600 мАч. Если производитель указывает бОльшую энергоёмкость, то он либо лукавит, либо нарочно вводит вас в заблуждение.

• Минимальное напряжение. Этот параметр указывает, насколько аккумулятор может ослабнуть во время простоя. Стандартом считается минимум в 2.4В. Если нижняя граница выше, это хорошо. Если же ниже, то это должно вас насторожить.

Признаком качественного аккумулятора следует считать и производителя. К его выбору нужно подойти с не меньшей ответственностью. Ведь марка – это не просто бренд, а целый комплекс характеристик и определённый качественный уровень.

Ведущие производители аккумуляторов формата 18650

Сказать по правде, выбор здесь не слишком велик. На сегодняшний день из мировых гигантов самостоятельно разрабатывают и производят качественные элементы питания всего четыре компании:

• LG Chem – ведущая корейская компания из химического сектора, принадлежащая электротехническому гиганту LG;

• Sony – права на производство 18650-х аккумуляторов «Сони» было несколько лет продано японскому изготовителю электронных комплектующих Murata Manufacturing Co., Ltd., поэтому элементы питания сегодня чаще всего продаются под маркой Sony-Murata;

• Sanyo-Panasonic – здесь ситуация такая же, как и у «Сони» и «Мурата». На сегодняшний день это едва ли не лидер всего сегмента. Достичь таких высот объединённой компании помог контракт с Tesla – именно ячейки «Санио-Панасоник» используются в батареях ведущего производителя электрокаров.

• Samsung – легендарные корейцы предлагают широкую линейку электронакопителей различных классов с разными техническими параметрами.

Это исчерпывающий перечень компаний, которые самостоятельно производят 18650-е батарейки. Да, есть и такие бренды, как Fenix, Acebeam или Nitecore, однако это по большей части раскрученный бренд. Под их яркой термоусадочной упаковкой скрываются изделия вышеприведённой четвёрки. А платить за такой маркетинг приходится в разы больше по сравнению с чистыми фирменными предложениями.

Ещё есть тысячи никому особо неизвестных китайских производителей. Часть из них делает пародии на продукцию лидеров отрасли. Другая часть пытается разрабатывать свои решения – однако ни одного реально сильного имени из Поднебесной на рынок 18650-х питалок до сих пор не вышло. Вполне вероятно, что их продукция будет неплохо работать в фонарике, портативном радио и т.д . Однако ставить её в АКБ электроинструмента будет однозначно не лучшим решением.

Определяем качество аккумуляторных ячеек по их поведению

Понять, насколько хорошие элементы питания стоят в АКБ вашего оборудования, можно по тому, как она реагирует на разные условия эксплуатации и внешние воздействия. Обращая внимание на такие тонкости, вы как минимум сможете спрогнозировать, как долго сможет прожить ваша текущая батарея.

Скорость падения энергоёмкости

Общая проблема всех низкокачественных электронакопителей – быстрая потеря изначальной ёмкости. Это обусловлено и не самыми лучшими компонентами, и неплотной набивкой аккумулятора электродами, и разбалансированными характеристиками. Напомним, у качественных литиевых ячеек ёмкость начинает постепенно падать примерно через 500-600 циклов зарядки-разрядки. Если ваша АКБ стала слабеть ощутимо раньше, то это вполне может быть признаком контрафакта.

Реакция на температуру

Эксплуатация и хранение аккумуляторов на базе 18650-х ячеек должны осуществляться в определённом температурном режиме. В частности, они плохо переносят зарядку при отрицательных температурах. Пользоваться ими в мороз можно, но только до определённого уровня – как правило, не ниже -20 градусов. Максимальные температуры тоже ограничиваются – не более +50 при зарядке и не выше +75 при разрядке. В целом, диапазон достаточно широкий и подходит для выполнения большинства задач. Однако у некачественных ячеек коридор комфортных температур гораздо уже, поэтому они начинают деградировать уже в обычных условиях.

Кроме того, такие элементы питания склонны и к самопроизвольному перегреву. Слишком высокое внутреннее сопротивление, малоэффективный клапан и другие недоработки могут приводить к тому, что батарейки начинают перегреваться изнутри.

Вес

Пожалуй, наиболее простой и вместе с тем точный способ определить качество накопителя. Плотно набитый элемент не должен быть легче 40 г, причём чем больше указываемая ёмкость, тем больше должна быть и масса. По этому признаку можно определить качественный уровень инструментального аккумулятора в целом. Если производитель заявляет для него немалую ёмкость, то и весить он должен прилично. Получить 30-40 Ач из батареи, которая весит едва ли больше 200 г, точно не получится.

Реакция на сильный разряд и избыточный заряд

Правильные аккумуляторы – это чётко сбалансированные изделия, сохраняющие стабильность работы при различных условиях эксплуатации. В дешёвых низкокачественных вариантах всё намного проще – поэтому и на сильные отклонения рабочих напряжений они реагируют намного активнее. Долгий срок хранения в полностью разряженном состоянии или же чрезмерная зарядка до напряжения свыше 4.2В приведёт к тому, что такой элемент питания начнёт быстро и серьёзно терять ёмкость.

Производители надёжных батарей используют специальные системы управления, которые следят за вольтажом каждой ячейки. При выходе значений за допустимые пределы проблемный элемент просто отключается. Разумеется, в низкосортных АКБ такие технологии не используются.

Вместо заключения

Приведённая нами выше информация будет полезна вам в различных ситуациях. Во-первых, с её помощью вы сможете оценить, насколько качественным накопителем оснащён ваш аккумуляторный инструмент. Согласны, обидно будет понять, что в вашем горячо любимом шуруповёрте установлены слабые и недолговечные элементы питания. Но лучше узнать это заранее, нежели уже после возникновения проблем.

Во-вторых, эти сведения помогут вам при выборе нового инструмента или же аккумулятора. Запросите у продавца спецификацию, ознакомьтесь с приведёнными в документах характеристиками. Если увидите подозрительно высокую ёмкость по слишком низкой цене, то это, скорее всего, не соответствует истине. Слишком большая энергоёмкость при маленьком размере и небольшом весе – тоже признак недостоверных сведений.

В-третьих, наш гайд пригодится, если вы решите своими руками реанимировать аккумулятор инструмента. Скажем сразу, это процесс непростой, однако выполнимый. Нередко бывает достаточно найти и заменить отработавшие своё ячейки на новые – при должной сноровке это не сложнее замены батареек в часах. А, правильно выбрав новые ячейки, вы не только вернёте аккумулятор к жизни, но и обеспечите долгосрочность полученному результату.