Jak obnovit vybitou lithium-iontovou baterii

Lithium-iontové baterie získaly velký podíl na trhu obnovitelné elektrochemické energie. Mezi nimi jsou oblíbené prvky velikosti 18650. Nejsou levné, takže majitelé neúspěšných baterií často hledají způsoby, jak obnovit lithium-iontovou baterii, která byla vybitá na nulu.

Jak oživit 18650 po hlubokém vybití

Nejprve je třeba pochopit, v jakých případech může mít výstup lithium-iontové baterie typu 18650 nulové napětí. Existují dva typy buněk 18650:

Pokud prvek 18650 není vybaven ochranou a jeho výkon je nulový, znamená to s největší pravděpodobností poruchu baterie (vnitřní zkrat), zcela ztratila kapacitu nebo je ve stavu velmi hlubokého vybití. Takový prvek je lepší neobnovovat, ale zlikvidovat – šance na úspěch jsou extrémně malé. Pokud je na výstupu alespoň nějaké napětí, můžete zkusit obnovit funkčnost baterie.

Druhý typ je o něco delší a je často (ale ne vždy) označen jako Protected. Taková baterie je vybavena ochrannou deskou, která se spouští:

• v případě přetížení (vnější zkrat);
• dobíjení;
• hluboké (pod 2,5 V) vybití.

Pokud napětí bateriového článku klesne na 2,4 V nebo níže, ochrana se spustí. Tranzistor VT1.1 se uzavře (VT1.2 zůstane otevřený) a odpojí záporný pól plechovky od záporného výstupního pólu akumulátoru (interní parazitní dioda tranzistoru VT1.1 je v tomto případě zapojena v opačném směru a je také zablokována). Při měření napětí na kontaktech bateriového bloku vybaveného ochrannou deskou tedy tester ukáže nulu (ačkoli napětí samotné plechovky se s největší pravděpodobností nule nerovná). Nabíjecí proud teče opačným směrem, takže při spuštění ochrany nic neruší jeho průtok. To znamená, že pro oživení baterie není potřeba vyjímat nebo deaktivovat ochranný modul (jak radí někteří internetoví odborníci).

Při aktivaci ochrany proti přebití se oba tranzistory sepnou, parazitní diody se rozsvítí vůči sobě a proud nemůže téct ani jedním směrem.

V takové situaci lze elektrochemický zdroj proudu nabít malým proudem na napětí 2,4 voltu (v takových případech říkají, že je třeba prvek „zatlačit“). Na standardním nabíjecím diagramu to odpovídá fázi 1′.

Rezistor omezující proud

Ve skutečnosti to není tak jednoduché. Relativně jednoduché a levné nabíječky, které implementují optimální algoritmus pro doplňování energetických rezerv, měří napětí na výstupních svorkách plechovky. Pokud je nula, proces nabíjení se nezahájí. To se provádí z bezpečnostních důvodů – může se stát, že nulové napětí je způsobeno vnitřním zkratem prvku.

Tento zákaz lze obejít přijetím opatření. K tomu je třeba baterii dobít malým proudem (0,1 kapacity nebo méně) z jednoduchého zdroje proudu (například z libovolného pětivoltového síťového adaptéru pro mobilní zařízení). Pro omezení nabíjecího proudu je potřeba zapojit mezi zdroj a baterii odpor.

U nechráněné baterie se její odpor volí takto:

• ΔU se vypočítá jako rozdíl mezi výstupním napětím zdroje a zbytkovým napětím baterie;
• je zvolen nabíjecí proud – 10 % předpokládané zbytkové kapacity;
• Odpor rezistoru se vypočítá podle Ohmova zákona (vybere se ten nejbližší ze standardní řady).

Existuje například prvek bez ochrany, na jehož výstupu je zbytková úroveň 1,5 voltu a je zde síťový adaptér, který produkuje 5 voltů DC. Pak ΔU=5-1,5=3,5 voltů. Počáteční kapacita baterie je 2500 mAh, což znamená, že proud by neměl být větší než 25 mA a odpor je R = ΔU / I = 3,5 / 25 mA = 0,14 kOhm = 140 Ohm. Můžete si vzít odpory 130 nebo 150 ohmů.

Znalecký posudek
Stanovoy Alexey
Elektronický inženýr. Pracuji v opravně domácích spotřebičů. Zajímá mě návrh obvodů.

Při výběru rezistoru není potřeba zvláštní přesnosti – skutečná kapacita je stejně ve většině případů neznámá a není třeba ani přesně nastavovat hodnotu proudu – pokud místo 25 miliampérů bude 24 nebo 26, v zásadě se nic nezmění.

Pokud potřebujete obnovit baterii ve verzi Protected, je určení zbytkové úrovně určitým problémem – nelze ji přímo změřit bez rozebrání plechovky. Můžeme jej podmíněně přijmout jako rovný nule a vybrat rezistor na základě těchto úvah. Tím se proces jen mírně zdrží.

Výkon rezistoru se volí podle vzorce P= ΔU*I. V tomto případě – P=3,5*25=87,5 miliwattů=0,087 wattů. Můžete použít rezistor 0,25 W. Nebo tento parametr nemusíte brát v úvahu – proudy a napětí jsou malé a téměř ve všech případech stačí 0,25 wattu.

Musíte sestavit jednoduchý obvod, přivést na obvod napětí (ještě lépe – změřit skutečný proud) a počkat, až napětí na výstupu baterie stoupne na požadovaných 2,4 voltů. Je-li dosaženo zadané úrovně, znamená to, že elektrochemický zdroj byl oživen a lze jej pak obvyklým způsobem plně nabít.

Pokud napětí v přiměřené době nedosáhne stanovené úrovně, existuje důvodné podezření na poruchu baterie. Obecně je užitečné sledovat proud ampérmetrem nebo měřením úbytku napětí na předřadném rezistoru (je úměrný proudu). Během dobíjení by měl proud postupně klesat.

Pokud obvodem neteče proud (úbytek napětí na rezistoru je nulový), tak uvnitř baterie dojde k přerušení a nabíjení je zbytečné. Pokud je proud omezen pouze rezistorem (na něm zcela klesne napětí zdroje), znamená to vnitřní zkrat v nádobě. Proces nabíjení musí být okamžitě zastaven.

S pomocí specializovaných úložných zařízení

Existují nabíječky, které mají režim nabíjení nízkým proudem. Tento postup podporuje například univerzální nabíječka iMAX B6. K tomu je potřeba zvolit režim nabíjení pro nikl-metal hydridové baterie a zapnout nízkoproudové nabíjení.

Je možné obnovit původní kapacitu Li-ion baterií?

Výše uvedená metoda platí pouze pro případy obnovy baterií, které se z nějakého důvodu hluboko vybily. Často vyvstává otázka obnovení kapacity lithium-iontové baterie. Koneckonců, během procesu provozu (a dokonce i skladování) prvku se schopnost akumulovat energii neustále a nevyhnutelně zhoršuje.

Tento proces je bohužel nevratný. Existuje mnoho faktorů, které ovlivňují kapacitu. Hlavní jsou:

• zvýšení vrstvy hranice pevného elektrolytu;
• vysušení elektrolytu, což způsobí zvýšení tloušťky iontové vrstvy na elektrodách;
• zničení elektrod;
• jiné změny.

Tyto procesy nelze zvrátit doma ani v laboratoři..

Existuje efekt z obnovy pomocí lidových metod?

Navzdory tomu, že světu bylo mnohokrát řečeno, že kapacitu lithium-iontového článku nelze obnovit, na internetu lze najít rady, jak článek vrátit do původního stavu. Některé z těchto rad jsou zcela neškodné. Například se navrhuje provést kontrolní a tréninkový cyklus (CTC).

V případě olověného akumulátoru to vlastně dává smysl – při tomto postupu se rozpustí sírany, které obalují plechy akumulátoru a vlastně se zlepší stav zdroje. V lithium-iontovém článku dochází ke zcela jiným elektrochemickým reakcím a ztráta kapacity je spojena například s destrukcí anody a dalšími jevy. Provedením CTC se tento problém (stejně jako ostatní v tomto případě) neodstraní, ale ani v tomto nehrozí. Pokud to někdo chce zkusit, prosím.

Jak si vybrat 18650 pro šroubovák označením

Rada zmrazit baterie (například v mrazicím prostoru chladničky) je také zcela neškodná. Nic hrozného se nestane, ale ani nic dobrého by se nemělo očekávat. Pokud máte trochu času navíc, můžete tuto metodu také vyzkoušet.

Mnohem škodlivější jsou doporučení např. „napumpovat“ baterii „šokovým“ nabíjecím proudem (5C a vyšším). Neméně nerozumná je rada krátkodobě zkratovat výstupní kontakty plechovky (přemostění ochranné jednotky, pokud existuje). Nejen, že to nebude mít žádný účinek, ale také by to mohlo způsobit vznícení baterie. Vyřazení li-ion prvku je komplikovaný a neperspektivní úkol.

V některých případech je možné obnovit buňku 18650. Zároveň však musíte jasně pochopit, co se stalo s baterií (na základě vnějších znaků) a jaké jsou její vyhlídky na budoucí život. V některých případech je lepší postup neprovádět – to může vést k nebezpečným následkům.

Elektronický inženýr. Pracuji v opravně domácích spotřebičů. Zajímá mě návrh obvodů.