Как правильно зарядить литий-ионный аккумулятор после длительного хранения?
Введение
Литий-ионные аккумуляторы формата 18650 и других типоразмеров широко используются в электронике, инструментах, медицинском и телекоммуникационном оборудовании. Однако при длительном хранении — месяцами и даже годами — батареи теряют заряд, часть активных материалов деградирует, а напряжение может упасть ниже безопасного порога. Неправильный запуск таких элементов может привести к необратимым повреждениям.
Цель этой статьи — дать инженерам и разработчикам подробный алгоритм действий при вводе в эксплуатацию литий-ионных аккумуляторов после долгого хранения.
1. Что происходит с аккумулятором при хранении
При длительном хранении (3+ месяцев) аккумулятор подвергается:
-
саморазряду — снижение напряжения до 3.0–3.5 В
-
старению электролита — снижение ионной проводимости
-
росту SEI-плёнки — часть заряда становится недоступной
-
переходу в "спящий режим" — плата защиты может отключить нагрузку
Чем дольше хранится элемент, тем выше шанс, что потребуется особый режим запуска.
2. Первичная проверка перед зарядкой
Перед подключением к зарядному устройству выполните:
-
Измерение напряжения мультиметром:
-
<2.5 В — глубокий разряд
-
2.5–3.2 В — допустимо, но требует малых токов
-
3.2–3.7 В — можно заряжать стандартно
-
-
Осмотр корпуса:
-
Вздутие, трещины, потемнение — повод для утилизации
-
-
Проверка тока утечки (если возможно) — при наличии BMS
3. Зарядка глубоко разряженных элементов (<2.5 В)
Для таких элементов требуется предварительная зарядка малым током (0.05–0.1С), пока напряжение не поднимется до безопасного уровня.
Алгоритм:
-
Установите аккумулятор в зарядное устройство с функцией «soft start» или лабораторный БП.
-
Установите ограничение по току — 50–100 мА
-
Начинайте заряд до достижения 3.0 В
-
Далее переведите в стандартный режим (0.5–1С, до 4.2 В)
Такой подход позволяет безопасно "разбудить" элемент и сохранить структуру анода.
4. Стандартная зарядка (напряжение 3.2–3.7 В)
Если напряжение выше 3.2 В, допустим стандартный профиль:
-
Заряд при постоянном токе (CC) до 4.2 В
-
Затем — фаза постоянного напряжения (CV) до снижения тока <0.1С
-
Время заряда: 2–4 часа
-
Температура: +15…+30°C
Используйте зарядные устройства с ограничением по времени и температурой (встроенный термодатчик желательно).
5. Проверка после заряда
После полной зарядки:
-
Оставьте аккумулятор на 24 часа без нагрузки
-
Повторно измерьте напряжение
-
Просадка >0.2 В — признак утечки
-
-
Опционально: выполните цикл разряд-заряд и измерьте доступную ёмкость
Для новых элементов допустимая потеря ёмкости — не более 10–15%
6. Особенности многосекционных батарей
При работе с батарейными сборками:
-
Проверьте баланс напряжений по ячейкам
-
Разность >50 мВ — признак разбалансировки
-
Используйте зарядные станции с функцией балансировки или внешний балансир
-
При наличии BMS убедитесь, что она не блокирует заряд (некоторые платы требуют ручного «включения»)
7. Влияние температуры
Хранение при высоких температурах (>35°C) приводит к:
-
ускоренному старению электролита
-
увеличению сопротивления
-
росту SEI и потере доступной ёмкости
При зарядке:
-
избегайте температуры >45°C
-
не заряжайте ниже 0°C — возможна литиевая металлизация
Оптимум: +20…+25°C
8. Восстановление ёмкости
После длительного хранения (6–12 месяцев) может наблюдаться снижение ёмкости до 70–80%. Часто это временное явление:
-
Проведите 2–3 цикла заряд-разряд
-
Используйте ток 0.5С при разряде
-
Измеряйте восстановление ёмкости
Если после 3-х циклов ёмкость не увеличивается — аккумулятор подлежит замене.
9. Инженерные рекомендации
-
Всегда измеряйте начальное напряжение
-
Не заряжайте батареи ниже 2.5 В стандартными токами
-
Используйте зарядные устройства с функцией восстановления
-
Не заряжайте в герметичных контейнерах — возможен перегрев
-
При проектировании БМС закладывайте режим "пробуждения"
-
Не храните батареи более 12 месяцев без подзарядки
Заключение
Зарядка литий-ионного аккумулятора после хранения — ответственный процесс, особенно если напряжение упало ниже 3 В. Неправильный подход может привести к деградации или опасным ситуациям. Инженерный алгоритм — это: диагностика → малотоковый режим → плавный переход к штатной зарядке → проверка. Такой подход позволяет восстановить ресурс элемента и продлить срок его службы без потерь надёжности.