Каким током заряжать аккумуляторы 18650 и 21700

Вопрос «каким током заряжать» регулярно вызывает споры. Кто-то заряжает по 100 мА «для долголетия», кто-то гонит 2 А «чтобы быстрее». Правда проще: главное — не допускать сильного нагрева.

Почему нагрев при заряде хуже, чем при разряде

Li-ion ячейки гораздо чувствительнее к температуре именно при зарядке, чем при разряде. Если аккумулятор сильно греется, у него растёт внутреннее сопротивление и падает ёмкость. И чем сильнее нагрев, тем быстрее будет происходить ухудшение характеристик: увеличение внутреннего сопротивления, снижение ёмкости и т.д.

Общее правило — не допускать температуру выше +35…+40 °C при заряде. Высокотоковые модели переносят нагрев чуть лучше, до +40…+45 °C, но это не повод заряжать их «на пределе». Главное правило простое: чтобы аккумуляторы при зарядке сильно не нагревались — были чуть тёплыми. Это существенно продлит срок их службы.

Что такое 0,5C и 1C

Стандартный ток заряда указывается в datasheet производителя и обычно выражается через ёмкость. Буква C обозначает ёмкость аккумулятора:

• 0,5C — половина ёмкости. Для ячейки 3000 mAh (C = 3000 mAh = 3 А·ч) это 1,5 А (0,5 × 3). Для ячейки 5000 mAh — 2,5 А.
• 1C — полная ёмкость. Для ячейки 5000 mAh это 5 А.

Стандартный ток заряда — это величина, при которой аккумулятор не нагревается выше допустимого и не теряет характеристики. После заряда таким током ячейка отдаст заявленную ёмкость при разряде и отработает указанное в datasheet количество циклов. При увеличении тока заряда отдаваемая ёмкость немного уменьшается.

Для большинства низкотоковых моделей рекомендуемый ток — 0,5C. Для некоторых отдельных моделей, например Samsung INR21700-50G и LG INR21700-M50, стандартный ток заряда равен 0,3C — то есть ещё меньше. Небольшое уменьшение рекомендуемого тока связано с техническими особенностями этих моделей, направленными на увеличение срока службы.

У высокотоковых ячеек стандартный ток заряда обычно выше — от 0,5C до 1C. Больший рекомендованный ток связан с меньшим внутренним сопротивлением и лучшей переносимостью нагрева при зарядке. Оба эти фактора связаны друг с другом.

Практическая рекомендация

Поэтому в большинстве случаев рекомендация будет звучать так: если вы никуда не спешите, то заряжайте Li-ion аккумуляторы 18650 и 21700 током от 0,5 до 1 А (500–1000 мА). Только проверьте, не происходит ли сильного нагрева аккумуляторов через 30–60 минут после начала зарядки:

• ячейка чуть тёплая — нормально, можно не беспокоиться в будущем;
• ячейка горячая — следует уменьшить ток заряда или попробовать другие слоты вашего зарядного устройства.

Не стоит заряжать током 100–300 мА. Это не продлевает жизнь аккумулятору абсолютно. Более того, есть мнение, что зарядка совсем малыми токами даже вредна для Li-ion. Такой режим заряда способствует развитию дендритов в структуре аккумулятора — микроскопических отростков, которые увеличивают риск внутреннего замыкания. Описание этого процесса можно поискать в интернете.

Почему зарядка в соседних слотах нагревает сильнее

И есть ещё один важный и часто неочевидный фактор. Многие бытовые зарядные устройства для Li-ion аккумуляторов имеют один конструктивный недостаток. У них в схеме есть несколько транзисторов, которые при работе нагреваются достаточно сильно. И часто эти транзисторы расположены прямо под слотами для ячеек. При зарядке током 1 А и выше транзисторы нагреваются сами и через корпус нагревают ячейки до температуры 50–60 °C.

Также повышенный нагрев аккумуляторов происходит, если заряжать аккумуляторы во всех слотах зарядки одновременно. В этом случае ухудшаются условия охлаждения как самих аккумуляторов, так и силовых компонентов электрической схемы зарядного устройства. Поэтому при зарядке больших токов оставляйте свободные слоты между ячейками или используйте зарядку с активным охлаждением.

Подозрительные ячейки заряжайте медленно

Если происхождение ячейки неизвестно (китайские ноунейм с AliExpress, ячейки из разборки), лучше заряжать её током 500 мА и держать под присмотром. Это не увеличит срок службы, но снизит риск перегрева и возгорания в случае внутреннего дефекта.

Локализация под Казахстан

Зимой в Костанайской области морозы до -30 °C — обычное дело. Li-ion ячейки на холоде заряжаются хуже: внутреннее сопротивление растёт, и при стандартном токе заряд может пойти вперекос. Если заряжаете аккумуляторы в неотапливаемом гараже или на даче зимой, дайте им сначала согреться до комнатной температуры — хотя бы час-два. Иначе зарядка пойдёт некорректно, а ячейки будут греться сильнее.

Особенно это актуально для тех, кто использует аккумуляторы для зимней рыбалки, охоты или работы на даче в отопительный сезон. После того как принесли ячейки с мороза в тепло, не начинайте зарядку сразу — дайте им отогреться. Резкий перепад температур может вызвать конденсат внутри ячейки, что ещё хуже.

Для тех, кто собирает аккумуляторы для зимней рыбалки или отопления на даче: WATT-MEN поможет подобрать ячейки и зарядные устройства с учётом казахстанских морозов. Доставляем по всему Казахстану, оплата через Kaspi.

Вывод

Золотая середина для большинства Li-ion ячеек — ток 0,5–1 А. Главный принцип: чтобы аккумуляторы при зарядке сильно не нагревались — были чуть тёплыми. Это существенно продлит срок их службы. Уменьшать ток заряда до 100–300 мА никакого смысла нет — срок службы это не продлит, а вот росту дендритов может поспособствовать.

Подбираете зарядное устройство или зарядку для готовой сборки? Напишите нам в WhatsApp — подскажем, какой ток выбрать и какие режимы защиты важны для ваших ячеек.