Как правильно заряжать литий-ионный аккумулятор формата AA 3.7 V?
Введение
Аккумуляторы формата AA 3.7 В (типоразмер 14500) всё чаще заменяют классические никель-металл-гидридные и щелочные элементы в бытовой и промышленной электронике.
Однако, в отличие от Ni-MH, они требуют строгого соблюдения алгоритма зарядки.
Неправильный подбор тока или напряжения приводит к деградации электродов и риску термического разгона.
Основные характеристики формата 14500 (AA 3.7 V)
|
Параметр |
Значение |
|
Диаметр |
14 мм |
|
Длина |
50 мм |
|
Номинальное напряжение |
3,6–3,7 В |
|
Максимальное напряжение заряда |
4,2 В ± 0,03 В |
|
Ёмкость |
600–1000 мА·ч |
|
Рабочая температура |
–20…+60 °C |
|
Оптимальный ток заряда |
0,3–0,5 С |
|
Количество циклов |
500–800 |
Принцип зарядки литий-ионных элементов
Заряд выполняется по алгоритму CC-CV (Constant Current / Constant Voltage):
-
CC-фаза (постоянный ток) — подача стабильного тока 0,5 С до достижения 4,2 В.
-
CV-фаза (постоянное напряжение) — удержание 4,2 В при постепенном снижении тока.
-
Отключение при падении тока ниже 3 % от номинала или после 3 ч.
Превышение напряжения выше 4,25 В или токов выше 1 С вызывает разложение электролита и рост пассивной плёнки SEI, сокращая ресурс на 30–40 %.
Рекомендованные режимы зарядки
|
Режим |
Ток, А |
Напряжение, В |
Время, ч |
Примечание |
|
Стандартный |
0,3 С (≈ 0,3 А) |
4,20 |
3–4 |
оптимальный для ресурса |
|
Быстрый |
0,5 С (≈ 0,5 А) |
4,20 |
2–2,5 |
при контроле температуры |
|
Низкотемпературный |
0,2 С (≈ 0,2 А) |
4,15 |
5–6 |
при T < +10 °C |
Ключевые требования к зарядному устройству
-
наличие контроля напряжения ± 0,02 В;
-
ограничение тока по стартовой фазе;
-
отключение по таймеру и температуре;
-
поддержка балансировки при последовательном соединении (> 2 S);
-
соответствие стандарту ГОСТ IEC 62133-2:2022.
Интеллектуальные ЗУ (например, LiitoKala Lii-500, XTAR VC4S) автоматически определяют химический тип и исключают перезаряд.
Особенности эксплуатации
-
Не заряжать при температуре ниже –10 °C и выше +45 °C.
-
Не использовать элементы без встроенной защиты PCM.
-
Хранить при 40–60 % SoC и T = +15…+25 °C.
-
При сборках 2 S и выше применять BMS с балансировкой.
-
Не использовать универсальные ЗУ, рассчитанные на Ni-MH, — у них иной алгоритм.
Ошибки, сокращающие срок службы
-
использование дешёвых зарядных устройств без стабилизации;
-
подключение параллельно без защиты;
-
превышение тока > 1 С;
-
заряд до 4,3 В и выше;
-
эксплуатация при перегреве корпуса > 60 °C.
Эти ошибки приводят к деградации катода, вспучиванию корпуса и росту ESR до 50 мОм.
Инженерные рекомендации
-
использовать экранированные провода сечением не менее 0,5 мм²;
-
измерять температуру корпуса инфракрасным датчиком;
-
при серийной зарядке до 10 элементов контролировать токовые шины;
-
не допускать параллельного подключения без синхронизации токов;
-
каждые 100 циклов проводить измерение ёмкости и ESR.
Заключение
Аккумуляторы формата AA 3.7 В (14500) — удобное решение для портативных приборов, но требуют точного соблюдения параметров заряда.
Применение алгоритма CC-CV, контроль температуры и использование интеллектуальных зарядных устройств позволяют сохранить ресурс и безопасность.
Инженеры должны рассматривать этот формат как промежуточный между бытовыми элементами AA и промышленными 18650, где точность зарядки определяет срок службы всей системы.
