Аккумуляторы 18650 и их характеристики

В последнее десятилетие все большую популярность набирают литий-ионные аккумуляторы, вытесняя никелевые со всех позиций. Одним из самых распространенных форматов является «батарейка» 18650. Она используется повсеместно от фонариков до ноутбуков. Поэтому понимание технических характеристик и возможностей этого изделия повышает эффективность использования работающих на ней девайсов. В дальнейшем подробно описывается, что это за батарейка 18650 и как она используется, какие имеет характеристики и конструкцию, преимущества и недостатки, виды, а также какой аккумулятор этого типа лучше приобрести.

Что это такое

Литий-ионная батарейка 18650 – это тип электрического перезаряжаемого аккумулятора, в котором ионы лития перемещаются от отрицательного электрода к положительному во время разрядки и обратно при зарядке. Внешне изделие напоминает пальчиковую батарейку, однако имеет более крупные размеры.

Где и как используется

Можно выделить три самые популярные области применения батареек 18650:

• Мощные светодиодные фонари. В них в полной мере раскрываются оба достоинства Li-Ion технологии. Во-первых, это более высокое напряжение в сравнении со стандартными батарейками, которое нужно для мощных диодов. Во-вторых, это высокая емкость, которая необходима для длительного использования в ночное время без подзарядки.
• Ручные беспроводные дрели, они же шуруповерты. При использовании в этом типе инструмента несколько аккумуляторных батарей 18650 объединяются в Power Bank. Что обеспечивает высокий стартовый ток, позволяющий работать с высокой тяговой нагрузкой. И высокую емкость, которая обеспечивает несколько часов беспрерывной работы, что особо ценно при монтажных работах на крыше или стенах здания.
• Ноутбуки. В современных лэптопах АКБ 18650 также используются объединенными по 6-8 штук в Power Bank. Главными плюсами здесь выступает высокая емкость элементов питания, обеспечивающая несколько часов беспрерывной работы. А также возможность их подзарядки при одновременно включенном от сети ноутбуке. Главное – при достижении полного заряда переходить в автономный режим, или ресурс батареи будет медленно уменьшаться.

В последние несколько устройства для вейпинга также стали оснащать батарейками 18650.

Особенности конструкции

Литий-ионная батарея 18650 имеет 18 миллиметров в диаметре и 65 миллиметров в длину. Состоит из 2 электродов: катодного на основе алюминиевой фольги и анодного на основе медной фольги, которые между собой разграничены пористым разделителем, пропитанным электролитом. Начинка батареи размещена в герметичном корпусе. На подключаемое устройство ток подается через клеммы-токосъемники, которые подсоединены к катоду и аноду.

В качественных моделях в корпусе батареи предусмотрен клапан аварийного сброса давления и датчик, предотвращающий излишнюю зарядку или полную разрядку элемента питания.

Технические характеристики

Какие есть виды

Несмотря на то, что батареи называются литий-ионные, выглядят и имеют схожие характеристики, в них есть один отличительный элемент. Материал, из которого изготовлен катод.

Можно выделить три основные типа:

• Литий-кобальтовые – LiCoO2. Самый распространенный вид. Выделяются наибольшей емкостью среди других двух видов.
• Литий-марганцевые – LiMnO2, LiMn2O4, LiNiMnCoO2. Этот вид также известен, как высокотоковые батареи INR. При необходимости и под нагрузкой такой элемент питания способен вырабатывать ток до 5-7В. Но по объему и соответственно по длительности работы они уступают литий-кобальтовым.
• Литий-феррофосфатные – LiFePO4. В этих аккумуляторах все показатели кроме рабочего напряжения и емкости лучше, чем у литий-кобальтовых и литий-марганцевых.

Достоинства и недостатки

Сначала стоит рассмотреть положительные стороны, которых у литий-ионных аккумуляторов 18650 очень много, особенно в сравнении с более устаревшими аналогами:

• Небольшой вес.
• Способность выдавать более высокое напряжение при меньших размерах, чем у конкурентных аналогов NiCd и NiMH.
• Готовность к эффективной эксплуатации в любой момент.
• Высокая плотность накопленной энергии и разрядных токов.
• Небольшой месячный – 4-6% и годовой – 10-20% саморазряд.
• Нет «эффекта памяти» – можно в любое время производить мелкие подзарядки без негативных последствий для элемента питания.
• Не нужно «тренировать» новую батарею – полностью разряжать, а потом полностью заряжать. Литий-ионные аккумуляторы можно сразу использовать, как это удобно.
• Можно использовать при достаточно широком диапазоне температур окружающей среды – от -20 и до 50°С.
• Свойства материала позволяют придавать литий-ионным элементам питания практически любые формы и размеры.
• При соблюдении условий, установленных производителем, изделия могут храниться длительное время без применения.
• Небольшой показатель старения при отсутствии постоянного использования – не более 20% в год.
• Значительный эксплуатационный ресурс в примерно 10 лет.
• Большое количество рабочих циклов разрядки-зарядки – 1000 и более.
• Простое использование и уход, не требующий особых условий или знаний.

Также у литий-ионных аккумуляторов 18650 есть свои слабые стороны:

• Относительно дорогие.
• Уязвимость к чрезмерному заряду или полной разрядке. Чтобы не допускать подобных ситуаций, качественные литий-ионные элементы питания оснащены системой автоматического отключения.
• Ограничение в диапазоне рабочих температур. Хотя он и достаточно широк, его превышение приводит к ухудшению работы батареи, а при более низких страдает емкость изделия.
• Плохая заряжаемость при минусовой температуре.
• Повреждение герметичности корпуса является фактором, повышающим взрывоопасность литий-ионных элементов питания.
• Со временем вне зависимости от количества циклов разрядки/зарядки снижается общая емкость батареи.

Как выбрать аккумуляторы 18650

Несмотря на одинаковую маркировку «18650» литий-ионные батареи этого вида не являются идентичными изделиями с одинаковыми параметрами и эксплуатационными характеристиками. Выбирая изделие, стоит обратить внимание на конкретику, а именно:

• Почти каждое изделие специализировано производителем под конкретную задачу. Одни лучше подходят для фонариков, вторые для электронных сигарет, а третьи для ноутбуков.
• При выборе аккумулятора 18650 стоит предпочесть изделие с параметром постоянного разряда (CDR) как можно более близким к аналогичному показателю у устройства, с которым батарейка будет эксплуатироваться. Это обеспечит наилучшую работу и оптимальный расход энергии. Если CDR будет подобран с большой разницей, это приведет к постоянному перегреву батареи и ее деградации в значительно более быстрые сроки, чем это установлено стандартом. Также не исключено разрушение оболочки элемента питания с последующим возгоранием.
• Важно обращать внимание на показатель емкости мАч, он находится в прямой зависимости с параметром CDR. Чем больше емкость мАч, тем ниже CDR. Высокоемкостные батареи хорошо подходят для устройств, требующих невысокий CDR. Для устройств, требующих высокой мощности, например ноутбуков, наоборот, лучше использовать менее емкие аккумуляторы 18650.
• Перед покупкой стоит поинтересоваться в интернете тем, какой бренд выпускает батареи под искомую задачу. В общем хорошими считаются «Panasonic», «Sony» и «Samsung». Китайские батарейки нужно покупать с большой осторожностью. Есть как качественные экземпляры от крупных производителей с хорошей репутацией, так и кустарные подделки под них или просто некачественные изделия.
• Защищенные аккумуляторы стоят дороже, так как оборудованы микросхемой, контролирующей зарядку и разрядку изделия. Зато эта система гарантирует защиту от перегрева, а соответственно, возгорания элемента питания и последующей порчи техники, в которой он используется.

Рейтинг зарядных устройств для аккумуляторов 18650

1. «Nitecore Digicharger D4». Универсальное устройство с высоким уровнем автономности. Может заряжать несколько аккумуляторов разного типа параллельно. Удобный, простой и понятный интерфейс. Устройство оснащено автоотключением после завершения зарядки.
2. «Liitokala Li500». Четырехслотное зарядное устройство с широким функционалом: стандартный режим, быстрый и полный тест, проверка элемента питания на исправность. Модель оснащена дисплеем и может использоваться как Power Bank.
3. «Nitecore i2». Очень популярная модель. Может заряжать не только литий-ионные, но и никель-кадмиевые элементы питания. Очень простое и понятное в обращении.
4. «Basen B21». Еще одно простое и удобное устройство для зарядки аккумуляторов разного типа, не только 18650. Работа зарядки может контролироваться через операционную систему смартфона, что делает пользование ей еще более удобным. Поддерживает одновременную зарядку 6 элементов питания.
5. «SKLC 1000». Зарядное устройство на 2 слота. Простое и надежное, ориентировано в основном на батарейки формата 18650, хотя может подзаряжать и другие форматы. Хорошее соотношение цены и качества.

В условиях, когда литий-ионные аккумуляторы 18650 получают все большее распространение, единственный важный вопрос, как использовать их максимально эффективно. Для этого при выборе нужно обращать внимание на два главных показателя CDR и mAh. После же приобретения необходимо эксплуатировать батареи в соответствии с нормами, не допуская перегрева, излишнего заряда или полного разряда элементов питания. Конечно, не последнюю роль в этом процессе играет зарядное устройство, которое также должно быть хорошего качества и поддерживать соответствующий ток при зарядке.