Минимальное напряжение для Li-Ion аккумулятора на примере "18650"⁠⁠

Я часто вижу вопросы о том, на сколько низко можно разряжать Li-Ion аккумулятор, и возможно ли безопасно зарядить его при этом. На этот вопрос довольно трудно ответить точно, производители Li-Ion не публикуют много об этом, а Li-Ion - это не просто Li-Ion, это множество разных химикатов с похожими, но не равными спецификациями.

Некоторые люди не хотят разряжать аккумулятор ниже 3.6 вольт, но зачем останавливаться на этом, когда в даташите говориться о 3.0 и ниже вольт?

Для этого есть своего рода причина, и это связано с тем, как вы измеряете напряжение.

Вот пример:

Здесь я разряжаю аккумулятор до 2.5 вольт током в 2А, когда я отключаю нагрузку, напряжение начинает довольно быстро повышаться до 3.3 вольт.

Требуется 12 секунд для повышения напряжения от 2.5 до 3.1 вольт. Это означает, что если вы начнете измерять напряжение на аккумуляторе, вы никогда не увидите 2.5 вольта.

Давайте попробуем с другим аккумулятором.

Напряжение поднимается от 2.5 до 3.1 вольт за 3 секунды и через 7 секунд составляет около 3.2 вольт.

Как далеко скачки напряжения зависят от тока разряда, более низкий ток даст меньший скачок и по химическому составу аккумулятора, различные химикаты дают разные скачки напряжения. Это означает, что измерительные действия с аккумулятором вне оборудования не даст правильной информации о минимальном напряжении.

Из-за вышеперечисленного довольно сложно понять, какое фактическое напряжение аккумулятора находящийся внутри фонарика когда он включен. И можно предположить, что он разряжен, когда ненагруженное напряжение ниже "некоторого" значения. 3.6 вольт отлично подходит для некоторых батарей, но оказывается это не предел.

Первый ответ на этот вопрос прост, проверьте техническое описание:

Вот некоторые значения из 4 разных таблиц. Самые распространенные значения сегодня - 2,75 В и 2,5 В.

Эти значения являются самым низким напряжением, которое допускается на аккумуляторы, если необходимо достичь полного срока службы. Это означает, что для любого нормального использования это самое низкое значение для разрядки аккумулятора. Это напряжение не включает в себя ток. Предел не тот, который может быть разряжен только при высоких токах, он может разряжаться и очень низким током в соответствии этой спецификацией. Вот несколько иллюстраций из справочников про Li-Ion:

Вот некоторые данные от Samsung, защита от разрядки находиться вне нормального диапазона использования.

И если я расширю таблицу, то можно увидеть, что минимальное напряжение защиты зависит от устройства (нагрузки). При высоком токе защита может быть и при более низком напряжении.

Из этой таблицы видно, что допустимо разряжать аккумуляторы LCO / LMO  ниже минимального значения.

Вот несколько иллюстраций из справочника про Li-Ion:

В обеих иллюстрациях есть:

Рабочий диапазон - то есть диапазон напряжения из таблицы данных.

Диапазон защиты (безопасности) - который охватывает более широкий диапазон напряжения, но может привести к дополнительному износу аккумулятора.

Непригодный диапазон - очень низкое или очень высокое напряжение.

В руководствах Samsung также указано минимальное напряжение.

Три последних иллюстраций показывают нам о допустимом минимальном напряжении на разных аккумуляторах от разных производителей в 1.5 вольта, где-то ниже 2.3 вольт или в 1 вольт.

Еще одна важная деталь - предварительная зарядка, когда напряжение низкое номинальному, батарею нельзя заряжать при номинальном токе. Необходимо использовать уменьшенный ток.

Когда аккумулятор разряжается до ниже допустимого напряжения, он может потерять некоторую мощность за очень короткое время.

Причиной не заряжать номинальным током сильно разряженный аккумулятор является то, что химия ломается при низких напряжениях. В зависимости от того, насколько химия ухудшилась, аккумулятор может очень сильно нагреться при зарядке!

С учетом вышеизложенного я порекомендую следующее:

1) Не используйте защиту от разряда в качестве сигнала о том, что аккумулятор полностью разряжен.

2) Не заряжайте номинальным током аккумуляторы под напряжением менее 2 вольт, за исключением случаев, когда у вас есть данные, говорящие, что они безопасны.

3) Только потому, что ячейка восстанавливает напряжение, не делайте целесообразным разрядку ниже пределов.

И помните, что если во время зарядки аккумулятор становится более горячим, чем обычно,  или он не заряжаться полностью (то есть зарядное устройство не отключается), он будет мертвым, и возможно, опасным.