Как восстановить литиевый аккумулятор после глубокого разряда

Как реанимировать литий ионный аккумулятор

Каждый пользователь мобильных устройств хоть раз задумывался, как восстановить литий-ионный аккумулятор. Рано или поздно даже эти долговечные элементы питания теряют емкость или выходят из строя. Необходимость вернуть батарейку к жизни возникает при невозможности замены этой детали.

Особенности литий-ионных аккумуляторов

Перед тем как приступить к ремонту, нужно изучить особенности рассматриваемых батарей. Литий-ионный элемент выделяет энергию благодаря протекающим внутри химическим реакциям.

Ток подается на контакты, что позволяет нормально функционировать прибору-потребителю.

Аккумулятор имеет такие особенности:

1. Наличие защитной платы. Микросхема контролирует уровень нагрева корпуса и течение процесса зарядки. При перегреве батареи контроллер прекращает поступление тока. Функционирование АКБ батареи автоматически приостанавливается при падении напряжения до 2,7 В.Такую плату внедряют в аккумуляторы из-за высокой вероятности взрыва.
2. Длительный срок службы. Батарея выдерживает до 800 циклов зарядки, не утрачивая емкости.
3. Чувствительность к критическому разряду. Если батарея долго хранится в полностью разряженном состоянии, восстановить ее будет сложно. Через 2-3 года элемент питания разряжается самопроизвольно. Даже если АКБ удастся реанимировать, дольше недели она не проработает.

Почему контроллер блокирует работу литиевых батарей

Причинами блокировки литиевого аккумулятора являются такие факторы:

1. Короткое замыкание. Возникает при превышении допустимого уровня заряда. Контроллер разрывает электрическую цепь. Восстанавливается она только после устранения замыкания. Для разблокирования батарею подключают к зарядному устройству.
2. Глубокий разряд. Система защиты не позволяет дальше потреблять энергию аккумулятора. Спасти батарейку можно, начав зарядку телефона оригинальным ЗУ.
3. Течение опасных процессов. При критическом разряде начинается бурное течение химических реакций. Внутри корпуса образуются литиевые кристаллы. Взаимодействуя с электродами, они вызывают взрыв. Опасная ситуация возникает при подаче напряжения. Поступление тока блокируется контроллером.

Методы восстановления литий-ионных аккумуляторов

Лучшим вариантом является утилизация неисправного аккумулятора. Однако если купить новый нет возможности, разрешается попробовать наиболее безопасные способы восстановления емкости.

Избавляемся от газов

При неправильном использовании банки аккумулятора наполняются газом и вздуваются. Чтобы восстановить работоспособность АКБ, газообразные вещества нужно удалить. Для этого демонтируют верхний блок, под которым находится колпачок.

Эту деталь прокалывают, батарею придавливают прессом и дожидаются выхода газов. Образовавшееся отверстие заделывают эпоксидным составом. Контроллер устанавливают на место.

При использовании этого способа нужно помнить о таких опасных моментах:

• механическое повреждение аккумулятора;
• выход из строя электронных компонентов батареи;
• возможность взрыва или воспламенения при соприкосновении катода и анода.

Используем холодильник

Считается, что оживить аккумулятор после глубокого разряда можно, поместив его в морозильник. Батарею кладут в полиэтиленовый пакет. Через полчаса АКБ вставляют в телефон, который подключают к зарядному устройству на минуту. После этого ждут нагревания корпуса батареи до комнатной температуры.

Способ заряд-разряд

Увеличить емкость батареи можно путем многократного разряда и заряда. Разряжают смартфон, пользуясь ресурсоемкой игрой или специальной программой.

Отремонтировать нерабочий элемент, который не заряжается, таким методом не получится.

Кратковременный возврат емкости

Ненадолго увеличить срок службы li-ion аккумулятора помогает использование блока питания, подающего напряжение 5-12 В. В схему включают резистор номиналом 330-1000 Ом. Контакты устройства соединяют с клеммами АКБ, соблюдая полярность. Для обнаружения плюса и минуса используют мультиметр. Параметры тока и напряжения должны соответствовать заявленным в инструкции.

“Дикий” метод восстановления

Способ подразумевает удаление контроллера и замыкание клемм-токовыводов. Для этого используют любой металлический предмет. После этого контроллер устанавливают обратно. Перед началом процедуры рекомендуется удалить наклейку с корпуса батареи.

Прибор для восстановления литиевых аккумуляторов

Контроллер переводит разряженные в ноль батареи в нерабочее состояние. В таком случае напряжение на клеммах составляет 2,5 В. При получении этого значения источник питания подлежит восстановлению. Сделать ремонт возможно с помощью специального прибора, например Turnigy Accucell 6. Устройство самостоятельно контролирует процесс восстановления.

Действие выполняется так:

1. С помощью клавиши “Type” выбирают способ зарядки “Li-Po”. Режим предназначен для аккумуляторов, подающих напряжение 3,7 В.
2. Короткими нажатиями кнопки “Старт” устанавливают напряжение заряда. Для Li-ion предназначен показатель 3,6 В.
3. Выбирают значение “Auto”. Это позволяет начать зарядку полностью разряженной батареи.
4. Устанавливают силу тока. Значение должно соответствовать 1/10 емкости батареи. Параметр изменяют, нажимая кнопки “+” и “-“.

При повышении заряда до 4,2 В устройство автоматически переходит в режим выравнивания напряжения. Завершение процедуры сопровождается появлением звукового сигнала и надписи “Full”.

Техника безопасности

При восстановлении литий-ионных аккумуляторов соблюдают такие правила:

1. Состояние ремонтируемой батареи нужно постоянно контролировать. Самопроизвольное возгорание может стать причиной травмирования человека или уничтожения имущества.
2. Рекомендуется регулярно замерять температуру аккумулятора. При сильном нагревании корпуса восстановление прекращают.
3. Нельзя подавать мощные токи при зарядке. Максимальное значение – 50 мА. Подобный показатель вычисляют путем деления напряжения ЗУ на номинал резистора.

Ни один способ возвращения емкости не дает 100%-ной гарантии. Иногда аккумулятор выходит из строя. Это нужно учитывать, начиная ремонт.

Кратко о том, как восстановить аккумулятор 18650 после глубокого разряда

В общем, ситуаций может быть только две:

1. Аккумулятор вроде бы работает, но очень быстро разряжается.
2. Аккумулятор сел в ноль и вообще не хочет заряжаться.

Первая ситуация: потеря емкости

В первом случае у аккумулятора упала емкость и с этим придется смириться. Полное восстановление аккумуляторов после глубокого разряда невозможно (это касается всех Li-ion аккумуляторов: 18650, 14500, 10440, аккумуляторов от мобильников и т.д.). Даже теоретически нельзя вернуть емкость литиевого аккумулятора.

Снижение емкости – абсолютно нормальный процесс. Это происходит во время каждого цикла заряда/разряда, независимо от того, насколько правильно эксплуатируется аккумулятор. Однако, если в процессе эксплуатации часто допускаются глубокие разряды или, наоборот, длительные перезаряды (более 500%), то скорость потери емкости может существенно возрасти.

Последние исследования показали, что литиевые аккумуляторы теряют свою емкость даже если вообще не эксплуатируются. Например, во время обычного хранения на складах. По данным исследований, аккумулятор теряет примерно 4-5% емкости в год.

Вторая ситуация: не хочет заряжаться

Теперь рассмотрим второй случай – аккумулятор не заряжается.

Обычно эта ситуация возникает, когда какое-либо устройство (телефон, планшет, мп3-плейер) долго лежали без дела с разряженным аккумулятором. Или если литиевые аккумулятор подвергся глубокому охлаждению.

В принципе проблем с зарядкой таких аккумуляторов быть не должно. Внутри каждого аккумулятора – между самой банкой аккумулятора и теми клеммами, которые мы видим – находится модуль защиты, который отключает банку от клемм при снижении напряжения ниже определенного порога. Внешне это проявляется как полное отсутствие напряжение на выходе аккумулятора (ноль вольт).

На самом деле, как правило, на самой банке в этот момент напряжение составляет около 2.4-2.8 Вольта.

Все современные модули защиты устроены таким образом, что даже в случае блокировки аккумулятора от дальнейшего разряда, его все-таки можно зарядить. Это происходит благодаря паразитному диоду, встроенному в ключ на полевом транзисторе. Вот типовая схема модуля защиты аккумулятора 18650:

Так как при глубоком разряде закрывается только транзистор FET1, а второй MOSFET при этом остается открытым (пропускает ток в обоих направлениях), то зарядный ток спокойно протекает от плюсовой клеммы батареи через FET2, паразитный диод внутри FET1 к минусовой клемме.

В случае блокировки аккумулятора по перегрузке (КЗ в нагрузке), модуль защиты также запирает транзистор FET1. Нет никакой разницы от чего сработала защита – от переразряда или от короткого замыкания. Результат один – открытый транзистор FET2 и закрытый полевик FET1.

Таким образом, при глубоком разряде плата защиты литий-ионного аккумулятора ни в коей мере не препятствует заряду аккумулятора.

Проблема лишь в том, что некоторые зарядные устройства считают себя слишком умными и когда видят, что на аккумуляторе слишком низкое напряжение (а в нашем случае оно вообще будет равно нулю), они считают, что произошла какая-то недопустимая ситуация и напрочь отказываются выдавать зарядный ток.

Это сделано исключительно в целях безопасности. Дело в том, что при внутреннем коротком замыкании аккумулятора, заряжать его становится опасно – он может сильно перегреться и вспучиться (со всякими спецэффектами вроде вытекания электролита, выдавливания крышки планшета и т.п.). В случае же обрыва внутри аккумулятора, заряжать его становится совершенно бессмысленно. Так что логика работы таких умных зарядников вполне понятна и оправдана.

О том, как обхитрить зарядку и восстановить работоспособность литиевого аккумулятора после глубокого разряда читайте далее.

Как заставить заряжаться?

По сути, восстановление литий ионных аккумуляторов после глубокого разряда сводится к тому, чтобы вернуть его в штатный режим работы. Надо понимать, что потерю емкости это никоим образом не компенсирует (это невозможно в принципе).

Чтобы все-таки заставить слишком хитрое зарядное устройство заряжать наш сильно севший аккумулятор, необходимо сделать так, чтобы напряжение на нем превысило некий порог. Как правило, достаточно 3.1-3.2 Вольта, чтобы ЗУ посчитало ситуацию штатной и разрешило зарядку.

Поднять напряжение на аккумуляторе можно только с помощью сторонней (более глупой) зарядки. В народе это называется “толкнуть” аккумулятор. Для этого достаточно просто подключить к клеммам аккумулятора внешний блок питания, ограничив при этом максимальный ток.

Для наших целей подойдет любое зарядное устройство для сотового телефона. Чаще всего современные зарядники имеют выход в виде USB-гнезда и, соответственно, выдают 5В. Нам осталось только лишь подобрать резистор, ограничивающий ток заряда.

Сопротивление резистора рассчитывается по закону Ома. Возьмем худший сценарий – на внутренней банке литий-ионного аккумулятора напряжение составляет 2.0 Вольта (померить его, не разбирая аккумулятор, мы не сможем, поэтому просто предположим, что это так).

Тогда разница между напряжением источника питания и напряжением на аккумуляторе будет составлять:

Рассчитаем сопротивление токоограничивающего резистора, чтобы ток заряда не превышал 50 мА (этого вполне достаточно для первоначального заряда и в то же время вполне безопасно):

R = 3В / 0.050А = 60 Ом

Теперь узнаем, какова мощность будет рассеиваться на этом резисторе, в случае внутреннего короткого замыкания аккумулятора (тогда на резисторе будет падать все напряжение блока питания):

P = (5В) 2 / 60 Ом = 0.42 Вт

Таким образом, чтобы восстановить аккумулятор 18650 после глубокого разряда, берем любой блок питания на 5В, ближайший подходящий резистор – 62 Ом (0.5Вт) и подключаем все это к аккумулятору следующим образом:

Подойдет источник питания и на другое напряжение, достаточно будет пересчитать сопротивление и мощность ограничительного резистора. И нужно помнить, что в схемах защиты li-ion, как правило, используются полевые транзисторы с небольшим напряжением сток-исток, поэтому брать блок питания с большим выходным напряжением нежелательно.

Если заряд не идет (резистор не греется, а на аккумуляторе полное напряжение блока питания), то либо схема защиты ушла в совсем глубокую защиту, либо она просто вышла из строя, либо имеет место внутренний обрыв.

Тогда можно попробовать снять наружную полимерную оболочку аккумулятора и подключить нашу импровизированную зарядку напрямую к банке. Плюс к плюсу, минус к минусу. Если и в этом случае заряд не пошел, то аккумулятору кранты. Зато если пошел, то нужно дождаться пока напряжение поднимется до 3+ Вольт и дальше можно заряжать уже как обычно (штатной зарядкой).

Теперь другая ситуация – резистор, наоборот, ощутимо нагревается, но на аккумуляторе нулевое напряжение, значит где-то внутри имеется короткое замыкание. Потрошим аккумулятор, отпаиваем модуль защиты и пытаемся зарядить саму банку. Если дело пошло, значит плата защиты неисправна и подлежит замене. Впрочем, можно использовать аккумулятор из без нее.

Способы восстановления литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы — разновидность самых долговечных и надежных источников питания, которые помогают нам буквально везде: в нотбуках, смартфонах, планшетах и другой бытовой технике, необходимой нам ежедневно. Срок службы таких батарей гораздо дольше, чем у их предшественников — никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аналогов. Однако рано или поздно может возникнуть ситуация, когда и литий-ионные АКБ тоже могут потерять былую емкость. В связи с этим, возникает вопрос, возможно ли восстановление литий-ионных аккумуляторов. Особенно актуален ответ на него в том случае, когда по той или иной причине в ближайшее время замену на новые осуществить невозможно.

Особенности литий-ионных аккумуляторов

Прежде чем переходить к разговору о том, возможно ли восстановить такой тип батарей, следует ознакомиться с определенными особенностями их внутреннего устройства. Как и любая АКБ, Li ion аккумулятор превращает химическую энергию в электрическую, благодаря чему становится возможной подача тока для работы того или иного бытового устройства.

Кроме электролита любая литий-ионная батарея снабжена специальной защитной платой, главная задача которой — контролировать уровень нагрева АБК и циклы заряда-разряда. Если батарея перегрелась, контроллер автоматически прекратит ее работу. Также, если напряжен ие внутри неиспользуемого Ion аккумулятора 18650 упадет ниже 2,7 вольт, система сработает так, что АКБ прекратит свое функционирование.

Такая защитная плата установлена внутри литий-ионных батарей по причине их высокой взрывоопасности. Если батарейки использовать правильно, то никаких неприятных вещей не произойдет, потому что технически они рассчитаны на большое количество «заряд-разрядных» циклов. Следует иметь в виду, что если литиевую батарею долго не использовать, после глубокого разряда восстанавливать ее будет довольно проблематично : в таких случаях, она сама по себе разряжается через два-три года.

Восстановление литий-ионных аккумуляторов можно попытаться сделать, но долго они после этого проработать не смогут. Однако любителям электроники известны довольно интересные способы «реанимирования» таких аккумуляторов, несмотря на проблематичность самого процесса — хотя бы по причине установленной внутри защитной платы, с которой так и так придется столкнуться, если появится желание ненадолго «поднять» емкость литий-ионной АКБ.

Почему контроллер блокирует работу литиевых батарей

Одна из причин — короткое замыкание, которое возникает при превышении допустимых потенциалов тока внутри АКБ. Защитная плата разрывает электрическую цепь и не восстановит ее до момента устранения КЗ. Для того чтобы разблокировать батарею, в данном случае, бывает достаточно ее подсоединения к заряднику.

Также система защиты срабатывает в том случае, если в аккумуляторе произошел глубокий разряд. Если разряд глубокий, но некритичный, зарядное устройство также может спасти батарейку. Но если она разрядилась до определенного предела, система защиты просто не даст ей «включиться» в работу — в целях обеспечения безопасности. Химические процессы внутри нее могут протекать весьма опасным способом — с образованием внутри металлических литиевых кристаллов. Кристаллы образуют взрывоопасный контакт между плюсовым и минусовым полюсом АКБ, и, если на такую батарейку подать напряжение, может произойти взрыв, который и предотвращает система защиты.

Методы восстановления литий-ионных аккумуляторов

Безусловно, наилучшим решением будет не противоречить контроллеру батареи, а утилизировать старый источник питания и заменить его новым. Однако, если восстановление 18650, либо другого литий-ионного аккумулятора является принципиальным и важным вопросом именно в данный момент, можно попробовать это сделать.

Способ №1

Первый, самый легкий и доступный способ — это поместить батарею в морозилку холодильника. Конечно, он вызывает улыбку, потому что выглядит забавно. Но некоторые любители электроники утверждают, что попробовать стоит. В некоторых случаях, он срабатывает, и контроллер перестает блокировать работу аккумулятора. Может быть, это вызвано резкой сменой температурного режима, но факт остается фактом: известны случаи временного «запуска» батареек именно таким способом.

Алгоритм действий здесь рекомендуют такой:

• положить батарею в морозильную камеру холодильника ;
• оставить ее там на 30-40 минут ;
• извлечь АКБ из морозилки и сразу подключить к ней зарядное устройство ;
• заряжать ее минуты две-три ;
• отсоединить зарядное устройство ;
• пусть батарея разогреется до комнатного уровня температуры ;
• продолжить зарядку .

Способ №2

Если восстановление Li-Ion аккумулятора не увенчалось успехом ни после простой зарядки, ни после манипуляций с морозильной камерой и зарядным устройством, больше ничего не остается, как попытаться вскрыть батарейку и отсоединить от нее защитную плату .

Делается это так (при подобных действиях соблюдайте максимальную осторожность):

• Измерьте напряжение на контактах батареи с помощью тестера . Если оно нулевое, следуйте дальше.
• Осторожно отсоедините систему защиты в виде платы .
• Снова замерьте показатели напряжения на выходах АКБ . Оно должно стать выше, примерно 2-2,5 В, но не больше.
• Возьмите зарядное устройство с возможностью регулирования показателей тока .
• Подключите устройство к АКБ (уже без защиты).
• Установите ток до 100 мА и напряжение 4,2 В .
• Начните процесс зарядки . Если U начнет повышаться — хорошо, значит батарея еще жива. Но следите за процессом тщательно.
• Контролируйте напряжение — оно должно быть не больше 3-3,2 В.
• Заряжайте батарею таким образом не больше 10-15 минут .
• В случае, если батарея начнет сильно нагреваться, немедленно прекращайте зарядку .
• Если же все пойдет благополучно, и батарея наберет нужные показатели тока и напряжения, заряжайте ее, как обычно. Но обязательно верните перед этим защитную плату на место .

Конечно, можно гордиться тем, что батарейку удалось хотя бы ненадолго вернуть к жизни. Однако такому восстановлению подлежат далеко не все АКБ. Перед тем, как осуществлять какие-либо действия, никогда не помешает просто взглянуть на дату выпуска батарейки. Если ей три-четыре года, не мучайтесь и выбросите ее. Чем больше литий-ионный аккумулятор пробыл в бездействии, тем опаснее может быть его разборка и разогрев при подключении к нему зарядного устройства.

Помните о том, что таким способом надолго оживить аккумулятор все равно не удастся. Возможно, он поработает еще некоторое время, но стоит как можно скорее позаботиться о приобретении новых литий-ионных батареек, чтобы спокойно пользоваться ими и не экспериментировать с опасным химическим составом вышедших их строя старых литиевых элементов питания.

Как восстановить аккумулятор 18650

Идея восстановления Li-ion аккумулятора 18650 обычно возникает в 2-х ситуациях: когда он ускоренно разряжается в процессе работы или не заряжается после сильного разряда. В 1-м случае имеет место естественная потеря емкости, постепенно происходящая при каждом цикле заряда-разряда. Восстановить емкость литий-ионного аккумулятора, который быстро разряжается, невозможно, причем независимо от его типоразмера.

Потеря емкости происходит быстрее из-за перезарядов и сильных разрядов накопителей энергии. Поэтому для сохранения их работоспособности важно использовать зарядные устройства, ограничивающие уровень заряда, схемы защиты от чрезмерного разряда и индикаторы малого заряда. Эти простые меры помогут дольше не задаваться вопросом, как восстановить емкость литий-ионных аккумуляторов 18650.

Можно ли восстановить Li-ion аккумулятор, если он не хочет заряжаться?

Обычно проблемы с подзарядкой элементов питания возникают после их длительного пребывания в разряженном состоянии и после сильного охлаждения. Большинство аккумуляторов 18650 имеют защитный модуль. Он располагается между банкой и наружными клеммами. Его задача – отключение банки от клемм при падении напряжения ниже допустимой границы. Такое отключение выглядит как отсутствие напряжения на выходе элемента питания.

В действительности напряжение на отключенной банке – порядка 2,4–2,8 В. Современные платы защиты позволяют зарядить разрядившийся аккумулятор. Такую возможность обеспечивает паразитный диод, который есть в ключе на полевом транзисторе. Поскольку при критическом разряде один транзистор блокируется, а 2-й остается открытым, зарядный ток беспрепятственно протекает от «+» к «-».

Если же аккумулятор был заблокирован из-за перегрузки, плата защиты аналогично запирает 1-й транзистор и оставляет открытым 2-й. Можно ли восстановить литий-ионный аккумулятор 18650 в таких ситуациях? Да, можно. Но некоторые зарядники воспринимают малое напряжение как опасную ситуацию и в мерах безопасности отказываются заряжать такие элементы питания. Далее мы расскажем, что делать в таких ситуациях.

Как воскресить аккумулятор 18650, если он не заряжается?

Восстановление АКБ из 18650 элементов или отдельно взятого аккумулятора после критического разряда заключается в его возврате в нормальный режим функционирования. Но утраченную емкость при этом восстановить не удастся, даже теоретически. Чтобы зарядное устройство «согласилось» заряжать глубоко разрядившийся аккумулятор, нужно «толкнуть» его – увеличить напряжение на нем выше границы в 3,1–3,2 В.

Это делается с помощью другой (не такой «умной») зарядки. Нужно подсоединить к клеммам аккумулятора сторонний блок питания и ограничить предельный ток. В частности, подойдет зарядник для мобильного телефона. Обычно такие устройства имеют USB-выход и выдают напряжение 5 В. Остается только выбрать резистор для ограничения зарядного тока. Сопротивление резистора вычисляется по закону Ома.

Предположим, что напряжение на внутренней банке достигло критического значения 2 В. Отняв это значение от напряжения зарядного устройства, получим разницу 3 В. Чтобы зарядный ток не превышал 50 мА, сопротивление токоограничивающего резистора должно быть 3 В / 0,050 А = 60 Ом. При внутреннем КЗ, когда на резистор приходится все напряжение, на него распределяется мощность (5В)2 / 60 Ом = 0,42 Вт.

Вывод: Если вы озадачены вопросом, как восстановить аккумулятор 18650 после глубокого разряда, возьмите любую зарядку на 5 В и подходящий по параметрам резистор. Оптимальный вариант – 62 Ом (0,5 Вт). Подсоедините их к аккумулятору. Для фиксации проводков к клеммам элемента питания удобно использовать миниатюрные неодимовые магниты.

Если не заряжается

Если зарядка не происходит (резистор холодный), возможно несколько причин:

1. схема защиты неисправна или ушла в очень глубокую защиту;
2. произошел внутренний обрыв.

Как восстановить литиевые АКБ или 18650 элементы в таком случае? Можно попытаться убрать внешнюю полимерную оболочку каждого аккумулятора и подсоединить созданную зарядку непосредственно к банке, «+» к «+», «-» к «-». Если заряд все равно не пойдет, аккумулятор восстановлению не подлежит. Если пойдет – дождитесь, пока напряжение превысит порог в 3,1–3,2 В и далее зарядите аккумулятор штатной зарядкой.

Если же наоборот резистор сильно греется, а напряжение на аккумуляторе нулевое, это говорит о наличии внутри КЗ. Нужно снять с аккумулятора внешнюю полимерную оболочку, отпаять защитную плату и попробовать зарядить непосредственно банку. Если удастся, это означает, что проблема в неисправности защитной платы, и ее нужно заменить.