Как измерить емкость литий-ионного аккумулятора

Я купил литий-ионный аккумулятор для камеры (намного дешевле фирменного аналога, но не слишком дешево по сравнению с литий-ионными аккумуляторами ААА с аналогичным зарядом). Однако у меня есть сомнения, что у него есть емкость, заявленная на упаковке (в мАч). Есть ли простой способ приблизительно проверить заявление на упаковке, которое является более точным и менее трудоемким, чем выполнение некоторых тестов с камерой и сравнительной батареей? Т.е. есть какой-то прибор/метод, который по заданному якобы полностью заряженному литий-ионному аккумулятору определяет:

  • Он действительно полностью заряжен?
  • Какой у него текущий заряд в мАч
Литиево-ионные аккумуляторы при продаже должны показывать уровень заряда 60%, если они правильно хранились. При самостоятельном хранении литий-ионных аккумуляторов их следует разрядить до 60% и хранить в морозильной камере. Это для длительного хранения (читай: месяцев), а не для пары дней между использованиями.

Ответы (4)

Оценка полного заряда — это простая часть.

  • Метод (a) Полностью заряженная литий-ионная одноэлементная батарея будет иметь напряжение холостого хода около 4,2 В*. (От 4,1 до 4,2 нормально. 4,0 не совсем там. 4,3 — немного высоковато.) В некоторых камерах используются две ячейки — вдвое больше ожидаемого напряжения. Ноутбуки и другие более крупные устройства используют 3 или более ячеек. Напряжение должно быть кратно вышеуказанному напряжению. [*Есть варианты, допускающие более высокое напряжение. Если вы не УВЕРЕНЫ, что это относится и к вам, предположите, что это не так. Неправильный ответ может быть «расстраивающим».
    (т.е. N x (от 4,1 до 4,2 В))

  • Метод (b) Используйте зарядное устройство хорошего качества (например, поставляемое производителем камеры или известного качества), которое имеет «индикатор зарядки».

    Поместите «заряженный аккумулятор в зарядное устройство». В зависимости от того, как долго он заряжался в последний раз, индикатор зарядки должен либо мигать, либо, возможно, гореть в течение минуты или двух, а затем погаснуть.

    Извлеките аккумулятор из зарядного устройства. Подождите 10 секунд. Поместите аккумулятор обратно в зарядное устройство. Индикатор зарядки должен очень коротко мигнуть и погаснуть.

Оценить мощность сложнее, но не сложно.

(а) вы можете получить некоторое представление для номинально одинаковых батарей по весу. Значительная часть веса литий-ионной батареи приходится на активно задействованные компоненты, как электрические, так и механические (сепараторы, проводники, электролит и (конечно) металлический литий. Две батареи одинаковой номинальной емкости должны иметь одинаковый вес. Я предполагаю, что Разница в 10% может быть связана со случайностью и конструкцией, но помимо этого я бы с подозрением относился к большим и тяжелым батареям, этот тест будет работать лучше, чем к очень маленьким батареям.

Для интереса, для элементов AA NimH это отличный показатель. Современные аккумуляторы большой емкости AA с заявленной емкостью 2500 мАч + должны быть в пределах двадцати граммов — скажем, 26 граммов плюс, а некоторые — чуть более 30 граммов. Все, что меньше 20 граммов, является полным провалом, а все, что 25 граммов или меньше, вызывает подозрение.

(b) Для любой точности вам необходимо разрядить аккумулятор до «конечной точки» и измерить емкость. Никакой другой разумно доступный вам метод недоступен. Существуют и другие методы, такие как измерение изменения напряжения за заданное время при заданной нагрузке и попытка оценить, где вы находитесь на кривой разряда. Это трудно сделать правильно и требует опыта и степени удачи. Измерение времени разряда «проще».

Лучшей является нагрузка постоянного тока, которую можно очень легко сделать, например, с помощью LM317 и одного резистора, но я пока предполагаю, что вы не хотите этого делать. Спросите, если интересно.

Следует использовать разрядный резистор, для разрядки которого требуется не менее одного часа. Вы можете использовать двигатель, лампу, камеру или... но у резистора есть некоторые преимущества.

Минимум R ~= (Cells_in_battery x 4000) / мАч

например, если у вас есть 1-ячеечная батарея (Voc = ~ 4,2 В) емкостью 1500 мАч, тогда

  • R = ячейки x 4000 / мАч = 1 x 4000/1500 = 2,666 Ом ~= 3 Ом или 3,3 Ом (стандартное значение)

Используйте следующий больший резистор, чем рассчитанное значение.
Можно увеличить размер в несколько раз, НО это займет пропорционально больше времени.

Номинальная мощность резистора: Мощность резистора = V^2/R = (4 x количество ячеек)/R

например, для приведенного выше одиночного элемента и резистора 3 Ом минимальная номинальная мощность составляет

  • 4 х 1/3 = 1,333 Вт.

Используйте резистор мощностью 2 Вт или выше.

Метод:

Я опишу это кратко, так как не знаю вашего уровня опыта. Это может быть легко следовать или трудно. Если сложно, задавайте дополнительные вопросы.

  • Прикрепите временные провода к клеммам аккумулятора. Две канцелярские скрепки, согнутые на конце, лежат на клемме плоско и доступны и удерживаются грузом или лентой. Провода, вставленные в разъем, недоступны в открытом доступе. Некоторые батареи не будут обеспечивать питание, пока вы не дадите им секретное рукопожатие. но большинство будет.

Аккумулятор с доступными клеммами.

введите описание изображения здесь

Внизу: труднее получить доступ к терминалам. Здесь могут работать две булавки для пошива одежды или два провода, НО НЕ ЗАКОРАЧИВАТЬ ВМЕСТЕ!!! ЕСЛИ ВАМ НЕ УДОБНО ЭТО ДЕЛАТЬ, НЕ ДЕЛАЙТЕ ЭТОГО.

введите описание изображения здесь

  • Постоянно контролируйте напряжение батареи. Мультиметр подключен к проводам аккумулятора и настроен на соответствующий диапазон.

http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcR4lcHSRViGF_kk58tbzmBWf9G11VxLY3J45qj0lW-_spRMZIiDNg

  • Подключите резистор к выводам батареи. Запустите таймер. Следите за напряжением. Остановитесь на 3,2 В на ячейку. ЗАПРЕЩАЕТСЯ РАЗРЯДАТЬ НИЖЕ 3 ВОЛЬТ НА ЯЧЕЙКУ. ОСТАНОВИТЬСЯ НА 3,2 В - "ХОРОШАЯ ИДЕЯ". Литий-ионный аккумулятор может быть серьезно поврежден при очень глубоком разряде. Установите таймер. НЕ оставляйте это запущенным и уходите.

Внизу: типичная кривая разряда «батареи» литий-ионного 1-элементного аккумулятора.

введите описание изображения здесь

Лучший способ сделать это с оригинальными и клонированными батареями и сравнить время.

  • Метод (c) Самый простой :-).

Используйте камеру. Установите видео или синхронизированные фотографии. Обратите внимание на время начала и окончания кадра. Сравнивать.

Основные преимущества

  • "поставил и забыл

  • не играть с подключением батареи

  • самостоятельный тайминг.

ОБНОВЛЕНИЕ - 1 января 2013 - С Новым годом.

Кто-то только что спросил меня о схеме LM317, о которой я упоминал, для разряда постоянным током. Вот пример. Я скопировал это с очень полезной и актуальной веб- страницы по управлению светодиодами - здесь, а они, в свою очередь, скопировали это из таблицы данных LM317.

введите описание изображения здесь

Запрос вне списка сказал

  • Вы упомянули способ определения емкости аккумулятора с помощью LM317. Мне нужно проверить литий-ионный аккумулятор емкостью около 1700 мАч.
    Что вы мне порекомендуете для измерения такой емкости аккумулятора в разумные сроки вроде 3-4 часов.

Аккумулятор емкостью 1700 мАч будет разряжен за 3 часа на 1700/3 =~ 570 мА и за 4 часа на 1700/4 ~= 425 мА. Таким образом, используя около 500 мА и наблюдая, сколько времени это займет, вы получите меру емкости батареи.
Ток нагрузки the3 в приведенной выше схеме равен
Iout = Vref/R1, поэтому

R1 = Vref/Iout
Для LM317 Vref = 1,25 В, поэтому для 500 мА
R1 = V/I = 1,25 В / 0,5 A = 2,5 Ом.
Мощность в R1 = I^2 R = 0,5^2 x 2,5 или около 0,7 Вт.
Резистор на 1 Вт, вероятно, переживет это - 2 Вт или 5 Вт были бы лучше.
LM317 будет рассеивать V_LM317 x I = (Vbattery - Vref) x I = (4,2-1,25) x 0,5 = ~ 1,5 Вт. Так что радиатор, кусок алюминия или другого теплопроводного материала на LM317 будет «хорошей идеей». Я использую 4,2 В для напряжения батареи. Он будет падать по мере разрядки аккумулятора.

Обратите внимание, что во многих случаях литий-ионный аккумулятор емкостью 1700 мАч можно безопасно разряжать со скоростью до 1C - в этом случае = 1700 мА. Безопаснее C/2 = 850 мА. Фактическая максимально допустимая скорость должна быть установлена ​​производителем. Используйте Imax = C/2, если данные недоступны. Как правило, это безопасно, но "осторожно, emtor" / "YMMV" ... . При использовании более высокой скорости рассеивание мощности на резисторе и LM317 будет выше, и потребуются изменения. Некоторые LM317 выдерживают макс. 1А. Некоторые выдерживают 1,5А. (Некоторые меньшие упаковки <1A). См. техпаспорт. LM350 — это старшая версия LM317, работающая на несколько ампер.

Напряжение конечной точки батареи должно быть напряжением конечной точки, которое вы будете использовать в своей системе. Согласно моим комментариям выше, оно НЕ ДОЛЖНО БЫТЬ ниже 3,0 В, чтобы предотвратить повреждение батареи, а выше - безопаснее. Вам нужно либо внимательно следить за этим, если вы останавливаете выброс вручную, либо настроить систему автоматического отключения. Как вы это сделаете и как вы определите время периода разрядки, зависит от вас.

Отличный, подробный ответ. Я попробую. Что касается 1b, я пробовал это, но результаты странные. Как внешнее зарядное устройство, которое я использовал, так и внутреннее зарядное устройство камеры, которое я использовал, утверждают, что они полностью заряжены в конце зарядки, и согласуются друг с другом. При вставке в камеру и включении (режим без зарядки) камера заявляет, что батарея заряжена только примерно на 1/3. Попробую проверить напряжение...
Какая марка и модель камеры и аккумулятора? Некоторые батареи имеют внутреннюю электронику, которая взаимодействует с камерой и сообщает о емкости. Заявленная емкость может быть точной ИЛИ батарея может быть полностью заряжена, НО батарея-клон может недостаточно точно эмулировать исходный протокол. // Часто довольно длительной нагрузкой на батарею камеры является перевод ее в режим USB. У меня есть несколько камер, которые не выключаются при отсутствии активности в этом режиме, а просто разряжают батарею. Преимущество этого заключается в том, что батарея не перезаряжается. Вам все еще нужно вручную отсчитывать время.
камера — Sony HX9V, а батарея — неизвестного бренда с e-bay. Не самый дешевый, стоит 20 долларов (что звучит разумно для батареи на 1400 мАч), поставляется в хорошо сделанной упаковке с грамматически правильным английским языком, имеет двойную защиту микросхемы, знает секрет рукопожатия Sony и заявляет, что ячейки сделаны в Японии. USB-наконечник отличный. Обычный режим камеры очень непредсказуем по расходу заряда батареи, так как эти причудливые камеры тратят много энергии на обработку, чтобы найти лица, отрегулировать экспозицию, убедиться, что все улыбаются, использовать GPS, ... что трудно контролировать.
Режим отказа дешевой батареи, скорее всего, будет заключаться в низком сроке службы, чем в низкой емкости. Это компромисс дизайна, и мошенник, вероятно, предпочел бы хорошо провести тест батареи за несколько циклов и потерпеть неудачу через месяц, а не через год. К тому времени они изменили свой идентификатор продавца на eBay.
Мой обширный профессиональный опыт связан с NimH, а не с LiIon. У меня есть хороший опыт LiIon в качестве увлеченного фотографа с многочисленными системными батареями Sony / Minolta. ПО МОЕМУ ОПЫТУ: клоны имеют немного меньшую емкость, чем подлинные. Некоторые клоны не достигают крайне низкой емкости задолго до того, как должны. Клоны с хорошей емкостью, как правило, имеют меньший календарный срок службы, чем оригинальные батареи. В целом клоны уступают по целому ряду параметров, а оригинальные батареи всегда показывают лучшие результаты. Но клоны с хорошим соотношением цены и качества в среднем достаточно хороши, чтобы оправдать свою цену.
В литий- ионных элементах нет металлического лития , см., например, статью в Википедии « Литий-ионный аккумулятор » . Это широко распространенное заблуждение, поэтому стоило бы попытаться исправить его здесь, чтобы облегчить его.
@BillDubuque Я не уверен, какую часть ответа вы имеете в виду. Самое близкое, что я вижу к тому, что вы говорите, это: «Значительная часть веса литий-ионной батареи составляет металлический литий». Это правильное утверждение в его нынешнем виде, и именно так содержание лития в аккумуляторе упоминается, например, в IATA и аналогичных правилах авиаперевозок. Это не предназначалось для рассмотрения формы, в которой присутствует металлический литий. | Избегание использования металлического лития в качестве «голого металла» является важной целью договоренностей об окончании заряда. Напряжения на клеммах выше 4,2 В имеют тенденцию к металлическому покрытию Li - ОЧЕНЬ плохая идея.
Да, это утверждение неверно. В литий -ионных батареях нет металлического лития (за исключением следовых количеств в редких исключительных условиях, когда он выходит из строя из-за чрезмерной/слишком быстрой зарядки). Эта (широко распространенная) путаница вызывает много проблем, например, методы пожаротушения различаются для элементов, содержащих металлический литий (литиевые первичные элементы), и тех, которые не содержат металлический литий (литий-ионные вторичные элементы). Пожалуйста, прочитайте связанную статью в Википедии, чтобы узнать больше о литий-ионных батареях.
Некоторые дополнительные исправления: (1) 4,2 В не обязательно означает 100% заряда, например, многие современные аккумуляторы заряжаются до 4,35 В, а не до 4,2 В. (2) Многие зарядные устройства включают индикатор «полностью заряжен» в начале фазы CV, которая может составлять от 80 до 90% заряда.
(3) Крайне важно использовать правильный ток и согласующее напряжение при попытке воспроизвести заявленную производителем мощность. Обычно литий-ионные аккумуляторы имеют разряд C/5 при напряжении между 2,5–2,75 В, но возможно, что аккумуляторы, предназначенные для устройств с меньшим потреблением энергии (например, сотовых телефонов), могут иметь более низкие значения разряда. Обратитесь к техническому описанию, чтобы быть уверенным.)
Кроме того, ваше (ложное) утверждение о том, что «значительная часть веса литий-ионной батареи составляет металлический литий», несовместимо с вашим ответом здесь. Типичный 18650 весит около 45 г, но здесь вы утверждаете, что в нем содержится около 0,75 г лития, что едва ли составляет значительную часть его веса. Даже если вы имеете в виду туманное «эквивалентное содержание лития», каким бы ни было его определение, оно, конечно же, не должно отличаться более чем на порядок от фактического содержания металлического лития.

Да, вам нужна фиктивная нагрузка и способ измерения напряжения (например, мультиметр).

Это может быть просто резистор, но ток будет падать вместе с напряжением, поэтому мАч рассчитать немного «сложнее». Вероятно, предпочтительнее использовать эквивалентную нагрузку постоянного тока. Это можно купить как микросхему или легко сделать с помощью операционного усилителя или пары транзисторов (вы можете использовать один, но не так точно, лучше использовать вещь, называемую каскодом).

В любом случае, скажем, ваша батарея полностью заряжена при напряжении 4 В (обычно от 4,1 до 4,2 В), и вы подключаете к ней резистор на 40 Ом. Это приведет к протеканию тока 100 мА. Если вы регулярно измеряете напряжение, вы можете рассчитать протекающий ток. Когда батарея разряжена, вы можете интегрировать собранные показания, чтобы получить емкость батареи в мАч. Таким образом, если вы будете считывать информацию ежечасно и получите 10 показаний по 100 мА, прежде чем батарея будет считаться разряженной (обычно около 3 В, хорошо, если это соответствует тому, что тестирует производитель, но напряжение будет довольно резко падать в конце емкости), у вас есть 1000 мАч. батарея (на самом деле ток упадет, если вы не используете нагрузку постоянного тока)

Обратите внимание, что батареи обычно имеют меньшую емкость при более высоких токах, поэтому, если вы потребляете 1 А, общая мАч будет ниже. Я бы выбрал значение, достаточно низкое, чтобы батарея работала разумно (независимо от того, на чем тестировали производители, если есть доступное техническое описание - вероятно, довольно низкое)

Вы должны получить что- то вроде этого, когда будете строить свои результаты (обратите внимание, что ось x указана в ампер-часах:

График емкости Li-Ion при различных скоростях разряда

C — скорость разряда, необходимая для разрядки за 1 час, поэтому для батареи емкостью 1000 мАч 0,1C — это 100 мА, 1C — это 1A, 18C — это 18A. Вы можете видеть, как емкость падает при более высоких скоростях разряда. ПРИМЕЧАНИЕ. (как упомянул Рассел) не пытайтесь разряжать большие токи (например, намного выше > 1C), если вы не абсолютно уверены, что батарея может справиться с этим (например, некоторые батареи для камер и батареи RC могут разряжаться с огромной скоростью). предназначен только для примера кривых разряда.

Также убедитесь, что резистор (если вы его используете) точен (1% или меньше, если можете) и рассчитан на любую мощность, с которой он вам нужен. Для приведенного выше примера при 0,1 А и 4 В у вас есть 0,4 Вт, поэтому вам нужен резистор не менее 0,5 Вт 40 Ом.

Не разряжайте стандартные литий-ионные аккумуляторы быстрее, чем 1С, например, не более 1500 мА для аккумулятора емкостью 1500 мАч. Некоторые стандартные батареи допускают разрядку до 2C, а некоторые специальные батареи — гораздо больше, НО попытка разрядить стандартную батарею, скажем, до 10C может оказаться последней разрядкой, которую она когда-либо делала. «Отдушина с пламенем» — стандартный эвфемизм.
Да, хороший момент, я добавлю это. Рисунок был просто примером того, как должны выглядеть кривые, а не рекомендацией для разрядки при 18C :-)

Для информации: я измерял литий-ионные элементы с постоянным током 100 мА и минимальным напряжением отключения 3,5. Нашел обычные, недорогие элементы 14500 с маркировкой 4000 мАч, показывают емкость от 150 до 325 мАч. Более крупный 16850 также имеет отметку 4000 мАч и показывает емкость от 1000 до 1600 мАч. Недавно я разобрал старые аккумуляторы для ноутбуков и обнаружил, что они не имеют маркировки типа 16850, но все имеют емкость 1760 мАч. Использование более высоких скоростей разряда резко снижает емкость, как указано в этой статье. Лучше всего количественно определить требования к емкости батареи в соответствии с вашей схемой, чтобы определить фактическое время использования. Сложность заключается в том, чтобы купить аккумуляторы, которые заявляют «честные» рейтинги.

Я не знаю, прочитает ли кто-нибудь этот ответ, так как с момента последнего ответа прошли годы, но вот мой подход, у меня был тот же вопрос: какова емкость моей литий-ионной батареи.

Ну, я понял, что меня действительно интересовало: сколько заряда доставляется между полностью заряженным состоянием и выключением батареи. Выключение в моем случае означало, что оборудование начало издавать звуковые сигналы, означающие, что оно требует подзарядки.

Для зарядки аккумулятора я использую простой USB-кабель, но с устройством, которое измеряет напряжение, ток, время и общее количество миллиампер-часов. Эти гаджеты можно найти в Интернете и они дешевы.

Итак, чтобы определить емкость имеющегося под рукой Li-Ion аккумулятора, достаточно дать ему разрядиться и зарядить его. Количество мАч, указанное в ключе перезарядки, является эффективной емкостью.

Я понимаю, что литий-ионные аккумуляторы не нагреваются или что-то в этом роде, и любые мАч, потребляемые во время зарядки, доступны для разрядки и в процессе эксплуатации. Таким образом, число, которое вы найдете полностью заряжающим, должно дать вам ответ.

На самом деле нет, если вы измерите мощность, поступающую внутрь, некоторые из них будут потрачены впустую в виде тепла и не могут быть восстановлены при извлечении энергии из батареи. Способ определить, сколько у вас заряда, обычно делается из характеристической кривой батарей.
«Эффективность зарядки составляет около 99 процентов, и во время зарядки аккумулятор остается холодным». Это я прочитал на странице « batteryuniversity.com/learn/article/… ». Любое потерянное тепло теряется вне батареи, т. е. разница напряжений между зарядным устройством и батареей умножается на зарядный ток.
Я недавно купил один из этих USB-тестеров, и вы должны понимать, что происходит под капотом, чтобы правильно интерпретировать результаты. Зарядка осуществляется напряжением 5 В (как вы сказали, вы используете USB), но внутреннее напряжение аккумулятора составляет от 3,7 В до 4,2 В. Поэтому вам нужно будет внести поправку на преобразование напряжения: такое же количество заряженной энергии (выраженное в Втч) дает меньшее значение мАч, отображаемое гаджетом-тестером USB, эквивалентное примерно на 25% большему значению мАч, полученному батареей. То же самое и для разрядки: схема усилителя увеличивает выходное напряжение блока питания.
Хороший момент: знать, что происходит под капотом. В устройствах меньшего размера «преобразование напряжения» с 5 до 3,x Вольт выполняется с помощью последовательно соединенных диода и резистора с датчиком уровня, который сообщает «уже достаточно» с помощью светодиода. В этом случае мАч, зарегистрированные на выходе USB, являются фактическим зарядом. Я полностью понимаю, что это не лучший способ зарядить литий-ионный аккумулятор, но именно с такой ситуацией я столкнулся, когда писал свой первоначальный ответ. Спасибо за комментарий.
Как измерить емкость литий-ионного аккумулятора
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v