Posted by Artykuł dotyczy głównie akumulatorów 18650, bo na takich testowałem poniższe metody, ale myślę, że wiele z tych porad jak nie wszystkie, nadadzą się również do innych typów.
Jeśli mamy jakiś akumulator to, w jaki sposób wiemy, czy nada się on do naszego projektu albo czy taki właśnie potrzebujemy? Najczęściej kierujemy się tym, co pisze producent w specyfikacji, czyli jeśli będzie to ogniwo 18650 to wiemy, że ma napięcie 4,2V, kiedy jest naładowane. Projektujemy potem odpowiednie przetwornice, podnoszące lub obniżające napięcie, aby zasilić nasz układ i gotowe. Ale czy na pewno? Zastanawiamy się nad tym, jaką wydajność prądową ma użyty przez nasz akumulator albo czy ma taką pojemność, jaką zadeklarował producent? Kupując nowy ze sklepu dobrej firmy w 99% będzie miał parametry takie jak w specyfikacji, ale co w przypadku kiedy mamy ogniwo z odzysku, albo jakieś stare i nie znamy jego parametrów. Najlepiej byłoby je jakoś przetestować, zweryfikować jego charakterystykę i inne. Poniżej wymieniam kilka punktów, które pomogą nam określić, w jakiej kondycji jest nasz akumulator.
Pomiar pojemności akumulatora
Najważniejsza dla nas informacja to jaka tak naprawdę ma pojemność nasz akumulator i jak to sprawdzić. Jedyny sposób, jaki znam to rozładowywanie go stałym prądem np. C/10 i zmierzenie czasu do spadku napięcia poniżej 3,2V. Pamiętajmy, że rozładowywanie akumulatorów Li-Ion i Li-Pol poniżej napięcia 3V (min. 2,7V), spowoduje uszkodzenie naszego akumulatora.
Do takiego pomiaru niezbędne jest odpowiednie urządzenie.
Samorozładowanie
Kolejnym ważnym czynnikiem jest to jak szybko akumulator traci energie podczas nieużywania, czyli jak gwałtowny jest proces samorozładowania. Łatwo można to zauważyć odkładając w pełni naładowane ogniwo na ok. 14 dni i zmierzenie jego napięcia po tym okresie. Poniżej wklejam wykres oraz tabelkę, w której są zawarte odpowiednie informacje, aby sprawdzić, czy ogniwo jest sprawne.
| Rodzaj baterii | Samorozładowanie |
|---|---|
| Litowo-metaliczne | 2%/rok |
| Alkaliczne | 2–3%/rok |
| Kwasowo-ołowiowe | 5%/msc. |
| Niklowe | 10–15% / 24h, potem 10-15%/msc. |
| Litowo-jonowe | 5% / 24h, potem 1–2% /msc. |
Jak można się bronić przed tym zjawiskiem?
- Trzymanie akumulatorów w odpowiedniej temperaturze, im niższa, tym lepiej, ale żeby nie była ujemna (lodówka chyba będzie najlepszym miejscem do tego)
- Unikać głębokiego rozładowania akumulatora
- Przechowywać akumulatory naładowane (jeśli są to np. kwasowo-ołowiowe to najlepiej doładowywać co jakiś czas). W przypadku litowo jonowych, kiedy nie planujemy ich używać przez dłuższy czas to najlepiej przechowywać naładowane do ok 40%.
Pomiar rezystancji wewnętrznej
Polega on na zmierzeniu napięcia akumulatora bez i z obciążeniem. Potrzebny nam jeszcze jeden parametr, opór obciążenia, jakie podpięliśmy do akumulatora, a jeszcze lepiej prąd płynący w układzie. Przy znajomości parametru drugiego minimalizujemy błąd pomiarowy, gdyż nie trzeba brać pod uwagę tolerancji rezystora, czy innego obciążenia.
Wzór na rezystancję wewnętrzną ze znajomością oporu:
\(Rw = (\frac{Uo}{U1} – 1)*Ro\)Ze znajomością prądu płynącego w układzie:
\(Rw = \frac{Uo – U1}{I}\)Ro – opór obciązenia aku
I – prąd płynący w układzie
Uo – napiecie aku nie obciazonego
U1 – napiecie po przylozeniu obiazenia do aku
Poniżej tabelka, która pomoże nam ustalić, w jakiej kondycji jest nasze ogniwo 18650
| mOm | Przy napięciu | Jakość |
| 75-150 | 3.6V | Doskonała |
| 150-250 | 3.6V | Dobra |
| 250-350 | 3.6V | Dostateczna |
| 350-500 | 3.6V | Kiepska |
| Ponad 500 | 3.6V | Do utylizacji |
Tę metodę możemy stosować do dowolnego typu akumulatora, z tym że musimy znaleźć przedział wartości Rw, w której możemy określić sprawność naszego akumulatora.
Link do Google Sheets z wynikami pomiarów
Temperatura podczas ładowania, rozładowywania
Jeśli jest ona za wysoka i akumulator grzeje się bardzo, to znaczy, że musi iść do utylizacji. Bardzo często rezystancja wewnętrzna takiego akumulatora będzie wysoka, gdyż to ciepło, jakie się wydzieli na nim będzie własnie ze spadku napięcia.
Podsumowanie
Powyższe metody pomagają mi podjęciu decyzji czy mogę użyć danego akumulatora (najczęściej ogniwo 18650), czy trzeba go zutylizować. Dodatkowo będą mi potrzebne do zaprojektowania urządzenia, które będzie badało sprawność akumulatora i dodatkowo, zapisywało wszystkie parametry, aby można było odtworzyć charakterystykę rozładowywania i zobaczyć jak zmieniało się napięcie w czasie.