Восстановление емкости литий ионных аккумуляторов

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.

Li-ion аккумуляторы активно используются производителями современной техники как элемент питания для своих устройств. Они обладают высокой энергоемкостью при небольших габаритах, а так же работают при широком диапазоне температур. Но даже при всех достоинствах, аккумуляторные батареи могут быстро выйти из строя. Ежедневная зарядка и неправильная эксплуатация постепенно истощают их емкость, после чего полноценно использовать источник бесперебойного питания становится невозможным.

Не стоит спешить сразу покупать новый аккумулятор, так как старый можно реанимировать. Полностью восстановить функционал не получится, но продлить срок службы даже в домашних условиях вполне возможно. Но перед тем, как восстановить литий-ионный аккумулятор , важно выяснить, почему он пришел в негодность раньше положенного срока.

Основные причины неисправностей

В большинстве случаев Li-ion может выйти из строя из-за некорректного использования или хранения, а именно:

периодическая неполная зарядка аккумулятора;

плохое качество входного напряжения сети — особенно актуально для источников бесперебойного питания, которым в этом случае приходится часто переключаться на работу от батареи;

глубокий разряд, возникающий по аналогичной причине;

долгое пребывание элемента питания в разряженном состоянии;

понижение уровня электролита, влекущее за собой процесс образования сульфатов и потерю заявленных качеств устройства;

работа при высоких температурах и хранение при минусовых показателях.

С этими проблемами можно и не столкнуться, если в ИБП установлено зарядное устройство высокого качества. Но практика показывает, что производители часто экономят на АКБ для бесперебойника, которые приходится реанимировать собственными силами.


Способы восстановления Li-ion батареи

Профи, которые часто имеют дело с литий-ионными аккумуляторами, знают несколько действенных методов их оживления. В домашних условиях ждать гарантированных результатов не приходится, но попробовать все-таки стоит. Все они безопасны и если окажутся эффективными, то помогут избежать незапланированных денежных трат.

Он основывается на использовании дистиллированной воды, которая поддерживает оптимальную плотность электролита. Ее можно приобрести в любом магазине для автомобилистов.

  1. Снимите верхнюю крышку АКБ, которая закрывает колпачки банок.
  2. Удалите сами колпачки, дополнительно выступающие в качестве клапанов для сброса давления при перегревании источника питания.
  3. Наберите шприцем приблизительно 2 мл жидкости и наполните ей каждую из банок, не до краев.
  4. Примерно через 30 минут вода должна впитаться, при необходимости повторите процедуру.
  5. В результате иногда получается справиться с критической концентрацией серной кислоты, которая препятствует нормальному протеканию токообразующих процессов.

Продолжительная зарядка дает возможность вернуть Li-ion к жизни после высыхания. Это не требует разбора батареи и является одним из простейших методов ее реанимации. Стоит учитывать, что сначала она никак не будет реагировать на подаваемый ток, поэтому не нужно полагаться на показания амперметра.

  1. Перед подключением к сети, поместите аккумулятор под пресс. В противном случае колпачки разлетятся под воздействием сбрасываемого давления.
  2. Электрическое напряжение должно быть минимум 15 В . Потребуется некоторое время для того, чтобы батарея ожила и начала потреблять ток.
  3. Если по прошествии 14 часов аккумулятор так и не стал подавать признаки жизни, то следует увеличить напряжение до 20 В .
  4. Важно постоянно держать АКБ в поле своего зрения, чтобы процесс зарядки не вышел из-под контроля и не было спонтанного возгорания.

Циклическая зарядка или так называемая десульфатация. Этот метод позволяет восстановить исходные характеристики источника питания, «раскачав» его. Суть в том, чтобы по несколько раз заряжать и разряжать батарею, при этом, первые циклы проводятся под достаточно высоким напряжение — 30 В . Затем следует его последовательное понижение до 14 В . Для разряда рекомендуется использовать обычную лампочку и следить за тем, чтобы напряжение АКБ не падало ниже 10.5 В .

Рекомендуется в случаях, когда батарея вздувается и практически не держит заряд. Восстановить литий-ионный аккумулятор можно с помощью: паяльника, эпоксидной смолы и иголки.

  1. Отсоедините управляющую плату (контроллер питания) от батареи.
  2. С помощью тонкой иглы сделайте прокол оболочки АКБ . Необходимо соблюдать осторожность , чтобы не заде ть сами электролиты.
  3. Найдите тяжелый плоский предмет.
  4. Прижмите аккумулятор этим предметом.
  5. Расплавьте эпоксидную смолу паяльником или феном, а затем запаяйте небольшим количеством смолы ранее сделанный прокол.

Вам потребуются: блок питания с силой тока минимум 0.1 А, вольтметр и резистор.

  1. Оптимально, если у вас есть профессиональный генератор напряжения и тока. Если нет, то можно обойтись любым блоком питания с соответствующими значениями тока и напряжения.
  2. В случае генератора воспользуйтесь щупами, в случае комплектного блока питания — зачистите провода и соедините минус БП с минусом батареи, а плюс с плюсом. В плюсовое соединение добавьте резистор.
  3. Включите блок питания в электросеть. Время зарядки в данном случае не более 3-х минут. Сам процесс желательно контролировать с помощью мультиметра, не допуская превышения напряжения более 3.3 В.

Кажется весьма спорным, но на специализированных форумах можно найти немало лестных отзывов о нем.

  1. Положите АКБ в пакет и поместите в морозильную камеру холодильника минимум на пол часа.
  2. Затем достаньте прибор и заряжайте в течение минуты.
  3. После этого необходимо дать батареи нагреться до комнатной температуры, после чего можно приступать к стандартной зарядке. Благодаря резкой смене температурного режима, контроллер перестает блокировать работу аккумулятора.

Один из самых кардинальных методов, который рекомендуется к применению только если все остальные манипуляции не дали результатов. Вам потребуются: лезвие бритвы, отвертка и клей.

  1. Отклейте наклейку с логотипом фирмы-производителя и техническими характеристиками.
  2. Срежьте бритвенным лезвием верхнюю крышку, которая закрывает собой электронную схему.
  3. Найдите главные контакты и замкните их с помощью металлического предмета.
  4. Приклейте крышку на прежнее место и дайте клею высохнуть.

Все перечисленные методы не дают гарантированного результата, но в ряде случаев все-таки позволяют восстановить литий-ионный аккумулятор . Особенно это актуально в тех случаях, если элемент питания совсем перестал подавать признаки жизни, а приобрести новый пока не представляется возможности.

Современные аккумуляторные батареи остаются одной из самых больших проблем как для производителей, так и для потребителей. И дело тут не столько в потенциальном риске возгорания, а в постепенном истощении самого источника питания. Потому не стоит удивляться тому, что при каждодневной зарядке аккумуляторы выдерживают год-два активной эксплуатации, после чего их ёмкость катастрофически падает и пользоваться любимым гаджетом становится проблематично. Полностью реанимировать усопшую батарею нельзя, но продлить период активного использования, пока вы заняты поиском замены, можно. Об этом мы сегодня и поговорим.

Приводимые ниже рекомендации рассчитаны на технически подготовленного пользователя, потому, если вы не знаете, с какой стороны подойти к паяльнику, лучше либо обратиться к услугам сервисного центра, либо сразу отправиться в магазин за новым аккумулятором.

Способ №1

Он сможет помочь в тех случаях, когда из-за длительной работы внутри начинают скапливаться газы, вследствие чего батарея вздувается и плохо держит заряд.

Необходимые инструменты и материалы: паяльник, немного эпоксидной смолы, тонкая игла, плоский тяжёлый предмет для выравнивания.

Максимально аккуратно разъединяем корпус батареи от верхнего блока с датчиком.

Отделяем электронный датчик.

Под ним должен находиться колпачок, внутри которого скрыта управляющая электроника. Осторожно прокалываем его, для чего хорошо подойдёт тонкая игла. Помните, что с повреждённой начинкой реанимировать аккумулятор уже будет невозможно.

Далее нужно примерно оценить размеры батареи и найти плоский тяжёлый предмет, который по площади будет немного большим.

Самый ответственный момент. Кладём аккумулятор на стол и прижимаем его прессом. Имейте в виду: чрезмерное усилие может привести аккумулятор в негодность, а его недостаток, наоборот, не приведёт к желаемому результату. Также категорически не рекомендуется использовать при ремонте тиски или аналогичные по назначению устройства.

Когда всё будет готово, капните эпоксидной смолой на отверстие и припаяйте датчик.

Способ №2

Реанимировать батарею со значительно уменьшенным ресурсом он не в состоянии, но немного продлить ей жизнь может. На многое рассчитывать не стоит, но обеспечить питания современного смартфона, пока вы будете подыскивать замену, реанимированный аккумулятор сможет.

Необходимые инструменты и материалы: любой блок питания (5–12 В, ток не менее 0,1 А), вольтметр или тестер для контроля напряжения, резистор (мощность не менее 500 мВт, сопротивление от 330 до 1000 Ом).

Если у вас нет запасного блока питания, подойдёт практически любой комплектный от активного сетевого оборудования (свитчи, роутеры, модемы). Предварительно следует убедиться в том, что параметры выдаваемого им тока соответствуют необходимым.

Освобождаем контакты блока питания и соединяем их с севшим аккумулятором: «минус» БП с «минусом» батареи, а в «плюсовую» линию добавляем резистор. Обязательно проконтролируйте правильную полярность подключения с помощью мультиметра.

Когда все будет сделано, подключите блок питания в сеть. Время процедуры – не более 2–3 минут. Если есть возможность, контролируйте процесс с помощью тестера: максимально допустимое напряжение – не более 3,3 В.

Несколько важных замечаний

Не оставляйте проблемный аккумулятор на время ремонта без присмотра. Случаи спонтанного возгорания – это не теория, а суровая реальность.

Периодически проверяйте температуру «клиента» выносной термопарой, электронным термометром или просто рукой. Если поверхность кажется вам горячей, а не просто тёплой, немедленно прекращает ремонт.

Не следует использовать чрезмерные токи зарядки. Максимум, что вы можете себе позволить, – 50 мАч. Рассчитывается этот параметр следующим образом: напряжение питания БП разделить на ёмкость резистора. К примеру, если первый параметр равен 12 В, а второй – 500 Ом, то ток зарядки будет равен 24 мАч.

Вместо резистора можно использовать стандартный 80-мм компьютерный вентилятор.

Во избежание спонтанного возгорания также рекомендуется контролировать первоначальную зарядку восстановленного аккумулятора.

Способ №3

Методика спорная и сомнительная, но, по отзывам на специализированных форумах, некоторым пользователям она помогает, потому ответственность за возможные негативные последствия лежит на вас.

Необходимые инструменты и материалы: работающий холодильник.

Батарею, которая не подаёт признаков жизни, извлеките из смартфона и положите полиэтиленовый пакет, который следует положить в морозилку на 20–30 минут.

Далее достаньте её из холодильника, вставьте в телефон и заряжайте около 1 минуты.

Вытащите её из устройства, дайте прогреться до комнатной температуры, после чего заряжайте обычным образом.

Способ №4

Безобидная, но малоэффективная методика реанимации. Но если вам кажется, что аккумулятор в смартфоне окончательно вышел из строя, то почему бы не попробовать?

Необходимые инструменты и материалы: смартфон со стандартным зарядным устройством.

Доводите аккумулятор до полного разряда (когда телефон уже не включается). В этом может помочь любая ресурсоёмкая игра или утилита AnTuTu .

Полностью заряжаете батарею до отметки 100%.

Повторить пункты 1 и 2 несколько раз.

Способ №5

Почти все профессиональные электрики посчитают приводимый ниже порядок действия святотатством, но многим пользователям старых аккумуляторов он помог.

Важное замечание: категорически не рекомендуется применять данную методику, если вы ещё не испробовали другие, менее рискованные способы.

Необходимые инструменты и материалы: бритвенное лезвие, тонкая отвёртка, клей «момент».

Извлекаем батарею из телефона.

Отклеиваем наклейку с техническими характеристиками.

Максимально срезаем верхнюю пластиковую крышку, за которой скрывается управляющая электроника.

Находим главные контакты.

На мгновение замыкаем их любым металлическим предметом.

Приклеиваем верхнюю крышку и даём ей подсохнуть.

Ещё раз напоминаем, что ни один из приведённых способов реанимации не гарантирует 100%-го результата, а вся ответственность целиком и полностью ложиться на ваши плечи. Но если аккумулятор отключился окончательно, а покупка нового откладывается на несколько дней, попробовать стоит. Но если вы редко берёте в руки паяльник и считаете себя гуманитарием, лучше обратиться за помощью к разбирающемуся в теме приятелю.

Видеоинструкция