Содержание
В данной статье я подробно распишу все нюансы использования литиевых аккумуляторов. Из материала вы узнаете об эффекте памяти, влияние перегрева, нюансы использования аккумулятора, как выполнять калибровку и о программе BatteryCare, позволяющая контролировать циклы разрядки батареи и оптимизировать её использование.
Теперь приступим к разбору темы «Эксплуатация литий ионных аккумуляторов ноутбуков». Кстати, совсем недавно я писал статью про то, почему батарея подключена и не заряжается у ноутбука. Там я тоже упоминал BatteryCare и из этого получилась данная статья.
Эффект памяти
Существует миф, что при неполной зарядке аккумулятора он отдаёт энергию только до момента (процента заряда), который он запомнил. На самом деле, это явление применимо только для более старых аккумуляторов на основе никеля, например, никель-кадмиевые или никель-металл-гидридные, для литиевых оно вообще не действует, к ним относят: литий-ионные и литий-полимерные. Таким образом, полная зарядка или разрядка батареи для литиевых аккумуляторов не будет особенно полезной, а об этом мы поговорим ниже.
Как избежать эффекта памяти аккумуляторов на основе никеля
Есть так называемая «тренировка» аккумуляторов, которая подразумевает заряд устройства до максимальной ёмкости, и наоборот, полной разрядки. Таким образом, прежняя ёмкость батареи может восстановиться.
Про литиевые аккумуляторы
Здесь есть несколько нюансов, касающиеся конструкции батарей. Во-первых, в устройствах установлен контроллер, следящий за зарядом и разрядом батареи, а значит, он не даст ей перезарядиться или наоборот. Как показывает практика, даже наличие контроллера не всегда спасает, поэтому следует обратить внимание на следующие применимые действия:
- Попробуйте не разряжать аккумулятор до минимума и не доводите устройство до состояния, когда ноутбук выключится.
- Независимо от контроллера сильный перезаряд может навредить литиевым батареям.
- Тренировка полного заряда/разряда для литиевых аккумуляторов бесполезна, поэтому оставьте эту затею. Почему? Смотрим пункты выше.
- Есть мнение, что изменение атмосферного давления влияет на ёмкость батареи, то есть она уменьшается.
- Использовать для зарядки аккумулятора только родной блок питания, так как, используя другой вы можете повредить батарею.
- Стоит заметить, что у литиевых аккумуляторов есть так называемый «эффект старения», это значит, что срок работы его может закончиться через пару лет, независимо от использования.
Нагрев аккумулятора
К примеру, если зарядить аккумулятор на 100% и не отключать от зарядки, то батарея перестанет получать энергию от зарядки, поэтому нагрева не будет. Конечно, это нормально при выключенном ноутбуке, либо при легкой работе, когда он не нагревается.
Когда ноутбук перегревается, а блок питания подключен к розетке, то это не очень хорошо влияет на литиевые аккумуляторы.
Чтобы предостеречь батарею от перегрева, можно использовать ноутбук таким образом, чтобы он не нагревался свыше 40 или перегрев 50 градусов. При интенсивном использовании и нагреве свыше 60 градусов, аккумулятор следует вынуть из гнезда, а блок питания оставить подключенным.
Чтобы снизить нагрев батареи на основе лития, советую использовать охлаждающие подставки для ноутбуков.
Как выполнить калибровку аккумулятора (полная разрядка)
Некоторые ноутбуки в BIOS имеют параметры, позволяющие повторно калибровать аккумулятор. Это действие означает полный разряд и последующий полный заряд батареи. Чтобы калибровать датчик, нужно выполнить 30 циклов разряда и заряда.
Иногда неправильная калибровка приводит к тому, что значения заряда оказываются ошибочными. Другими словами, если вы видите, что заряда осталось 20%, то на самом деле его может быть намного меньше и устройство просто выключится.
Что такое циклы разрядки и заряда аккумулятора? Это использование всего заряда батареи, иногда не полностью.
А теперь посмотрим, как выполнить калибровку аккумулятора. Для этого вам придётся установить утилиту BatteryCare. После установки следуйте таким вот действиям:
- Зарядите устройство до максимальной ёмкости (100%).
- Пусть батарея остынет от процесса зарядки, компьютер при этом использовать можно, шнур не выдергивайте пару часов.
- Отключите шнур питания и установите компьютер в спящий режим автоматически на 5%, либо другое минимальное значение.
Теперь в программе вы можете видеть уровень износа, который будет, скорее всего, выше, чем был. Это потому, что после калибровки показываются истинные значения. Показатель износа не является намёком на то, что аккумулятору скоро придёт конец, на самом деле этот показатель призван показывать более точные значения процента заряда.
Как долго хранить аккумулятор
Для хранения батареи в течение длительных периодов времени, её зарядная ёмкость должна составлять около 40%, а хранит надо в месте, где сухо и свежо. Можно хранить даже в холодильнике при температуре от 0 до 10 градусов, но сам аккумулятор должен быть изолирован от любой влажности.
Еще раз напомню, что тепло для литиевых батарей является злейшим врагом, а значит, нужно понизить влияние тепла на устройство, особенно в летние жаркие дни.
Нужно ли брать запасную батарею
Что касается литиевых аккумуляторов, то это разумно только при ухудшении состоянии текущей. Я уже выше сказал, что независимо от того, используют ли батарею или нет, есть определённой срок хранения, например, 3 года. Неиспользование купленной батареи приведёт к ее деградации, а для восстановления придётся использовать вышеуказанные методы. Если конечно, это поможет.
Кроме того, при покупке батареи вы должны обратить внимание на дату изготовления.
Выводы
Итак, эксплуатация литий ионных аккумуляторов ноутбуков очень важная вещь, на которую стоит обращать внимания. Мало пользователей знает, о правильной работе с аккумуляторами. Сегодня вы узнали о влиянии полно заряда и разряда, эффектов памяти и старения и калибровку с помощью BatteryCare.
Если вам понравилась эта статья или есть дополнительная информация, которой вы хотите поделиться, расскажите о ней в комментариях.
Чаще всего в ноутбука первое, что портиться это аккумуляторная батарея. Если не разбивать ноутбук, не проливать жидкости и содержать в чистоте то он мог бы прослужить десятилетие. Но аккумуляторная батарея ноутбука это тот компонент который имеет весьма ограниченный ресурс и большая удача если он прослужит более 5 лет.
Обычно аккумулятор постепенно теряет емкость, и ноутбук начинает работать все меньше и меньше от одной зарядки, но бывают и случаи резкого падения емкости. Аккумуляторы могут начать перегреваться или даже взорваться.
У меня на двух ноутбуках практически одновременно стали отказывать аккумуляторы, конечно можно было бы заказать в Китае за 20-25 долларов новые аккумуляторные батареи, либо купить на месте тоже само по цене раза в два дороже. Но почитав форумы, я понял что это лишь временное решение: емкость китайского аккумулятора будет ниже, а ресурс в разы меньше. Как-то не хотелось ждать месяц, чтобы получить аккумулятор с ресурсом пол года – год. И поэтому я решил отремонтировать аккумуляторные батареи ноутбуков заменив потерявшие ресурс элементы на свежие.
Первое с чего нужно начинать – диагностика. Насколько уменьшилось время работы ноутбука от одной зарядки аккумулятора, адекватно ли оценивается уровень заряда аккумулятора. Протестировать аккумулятор и получить дополнительную информацию можно с помощью специальных программ, я воспользовался бесплатной программой BatteryMon.
В программе можно увидеть графики заряда и разряда.
А в меню ‘Info->BatteryInformation…’ можно найти очень полезную информацию:
Chemistry – тип аккумулятора, например Lithium Ion;
Design capacity – проектировочная емкость аккумулятора, то есть та максимальная емкость, которой будет обладать аккумулятор при его изготовлении;
Full charge capacity – максимальное значение заряда аккумулятора;
Current capacity – текущее значение заряда аккумулятора;
Voltage – текущее значение напряжения на аккумуляторной батарее;
Charge rate – скорость заряда/разряда аккумулятора.
Но нам будет более интересен оставшийся ресурс аккумулятора, его можно определить разделив ‘Full charge capacity’ на ‘Design capacity’. Чем он ниже тем больше степень износа аккумулятора.
Посчитаем ресурс аккумулятора информация которого представлена на рисунке: (40626мВтч/57720мВтч)*100%=70,4%.
Замена элементов аккумуляторной батареи ноутбука Toshiba Satellite T230-12T.
Ноутбуку Toshiba эксплуатироваться почти 5 лет в режиме практически постоянного подключения сети, по ощущениям время автономной работы сократилось процентов на 30% и кроме того аккумулятор стал перегреваться: при заряде было некомфортно держать ноутбук на коленях, да и если при достижении полного заряда вовремя не отключить зарядку, ноутбук перегревался и отключался. С 30% потерей емкости можно было смириться, но вот с перегревом и отключением я мириться не стал.
Как разобрать аккумулятор ноутбука.
Только в случае если предполагается, что плата контроллера исправна имеет смысл ремонтировать аккумулятор ноутбука своими руками. Если контроллер не исправен или уже заблокировался, то для ремонта такой батареи потребуется программирование контроллера, а такое дешевле делать в специализированной мастерской так как программированием одного аккумулятора вы не окупите стоимость программатора и программы.
Понятно, что сначала нужно извлечь аккумуляторную батарею из ноутбука. Далее нужно разделить пластиковый корпус на две половинки и аккуратно извлечь батарею элементов с платой контроллера. Для меня этот этап был самым сложным и требовал нетривиальных решений. Я пользовался следующими методами:
Похрустеть аккумулятором – покрутить в руках перекашивая по диагонали то в одну сторону, то в другую. Это действие может помочь расклеиться половинкам корпуса.
Вставляя пластиковую карточку (медиатор или пластиковую лопатку) между половинками корпуса пытаться раздвинуть их. Главное найти место, где можно втиснуть карточку в щель, а затем идти по контору все дальше и дальше.
В углах корпуса может не хватать жесткости карточки и тогда можно применить плоскую отвертку, главное, разделяя половинки действовать аккуратно ибо если отвертка соскочит, то можно повредить руку, плату контроллера или элемент аккумулятора.
Второй шаг более простой, но требует внимательности: нужно определить схему соединения элементов аккумуляторной батареи и подключения к плате контроллера. Лучше всего сделать фото сборки и нарисовать электрическую схему соединения проставить полярность подключения элементов.
В случае аккумулятора Toshiba схема объединения элементов обозначается как 2P3S, то есть по два элемента в параллель и три таких блока последовательно.
Далее с помощью вольтметра подтверждаем нашу схему. Сначала нужно определить общую точку, обычно на плате контроллера она обозначается как 0V или GND, относительно неё измеряем остальные напряжения в точках подключения сборки к плате контроллера и записываем показания на схеме. На всех точках относительно нуля должны получатся положительные напряжения если это не так, то скорее всего возникла ошибка в выборе общего провода. И надо найти точку с самым низким потенциалом. Далее проверяем последовательный прирост напряжения на каждом последовательно включенном блоке элементов. Этот прирост должен быть положительным.
Уже на данном этапе по напряжениям на элементах можно делать какие-то предположения о состоянии элементов, например дисбаланс напряжений на блоках элементов.
На следующем фото можно увидеть два термодатчика приклеенные скотчем на элементы.
Внимание. пока плата контроллера подключена к элементам элементы нельзя заряжать или разряжать внешними источниками, можно только измерять напряжение. Своими опытами с контроллером вы можете его заблокировать или вообще вывести из строя.
Внимание. отключать контроллер от сборки элементов нужно строго определенным образом, иначе он заблокируется. Первым нужно отпаивать провод (или шину) который имеет наибольшее напряжение, то есть положительный контакт самого крайнего от нуля аккумуляторного элемента. Затем провод с максимальным напряжением из оставшихся и так повторить до последнего провода.
Теперь можно убрать контроллер и схему подальше, чтобы не повредить и не потерять его.
А вот элементы батареи можно теперь и помучить, чтобы лучше понять что же случилось с аккумулятором.
Характеристики литий-ионных аккумуляторов.
Выбор элементов аккумуляторов ноутбуков по техническим характеристикам.
Первое на нужно обратить внимание это на тип химии элементов, так как от него очень многое зависит. Чаще всего устанавливаются Li-ion аккумуляторы с напряжением 3,6 В, такие аккумуляторы можно заряжать до напряжения 4,2 В и разряжать до 3,0 В. Очень важно обратить внимание на диапазон работы аккумуляторов, нельзя чтобы новые элементы были рассчитаны на более узкий диапазон чем используется в аккумуляторной батареи. Выход напряжения на элементы выше допуска будет вести к его перегреву и возможно даже взрыву, а выход напряжения ниже допустимого приведет к резкой потере емкости.
Элементы с более широким диапазоном напряжений можно применять, правда они могут быть необоснованно дороги.
Токи заряда и разряда.
Следующее что стоит отметить это токи заряда/разряда, тут обычно проблем не возникает, для ноутбуков не требуется применение сильноточных аккумуляторов, это не электроинструмент потребляющий десятки Ампер. Величина токов в аккумуляторах ноутбуков исчисляется Амперами, скорее всего проблемы не будет, но уточнить токовую способность стоит.
С емкостью аккумуляторов проще, лучше чтобы она была сопоставима с емкостью оригинальных элементов. Занижение емкости приведет к снижению времени автономной работы ноутбука, а вот завышение емкости без перепрошивки контроллера увеличит время работы незначительно.
Например, я заменил элементы с 2900мАч на 3350мАч, и это должно было привести к 15,5% повышению емкости. А контроллер аккумуляторной батареи ноутбука был запрограммирован на то что в нем были установлены элементы на 2800мАч и их заменили на элементы с емкостью 3000мАч.
Уточню, что сборка из 6-ти литиевых аккумуляторов напряжением 3,6 В. И чтобы перевести ёмкость из Ватт часов для батареи, в ампер часы для элементы, первую надо поделить на 6 (батарей) и ещё на 3,6 В (напряжение на элементе).
Если хочется сэкономить, а время автономной работы не важно, то можно поставить элементы на меньшую емкость или уменьшить количество аккумуляторов включенных в параллель (например, вместо двух поставить один). Только уточните токовую нагрузку аккумуляторов, так как аккумуляторы на меньшую емкость обычно имеют меньшую токовую способность.
И конечно, на что следует обратить внимание так на габариты аккумуляторов. Самый распространенный типоразмер, применяемый в съемных аккумуляторах ноутбуков – цилиндрические 18650, где первые две цифры обозначают диаметр аккумулятора 18 мм, и 65 мм – длинна. Хотя из-за особенностей конструкции электродов, наличия или отсутствия платы защиты длина может быть больше и такие аккумуляторы могут не влезть в старый корпус.
Стоит уточнить, что в батареях ноутбука используются элементы без плат защит: Защиту от выхода напряжения из рабочего диапазона, перегрева, превышения тока осуществляет контроллер батареи. Если в наличии есть только элементы с платами защиты, то нужно удалить эти платы так они могут помешать работе контроллера, да и более длинные элементы вряд ли удастся впихнуть в старый корпус.
Восстановление аккумулятора ноутбука.
Восстанавливать разобранную аккумуляторную батарею имеет смысл только, если получилось аккуратно разобрать старую аккумуляторную батарею ноутбука, не повредив плату контроллера, не устроив короткое замыкание и правильно отсоединить сборку из элементов (от максимального плюса к минусу). При этом контроллер батареи не вышел из строя и не заблокировался. Да, можно купить новый контроллер или найти программатор и программу для разблокирования контроллера, но для единичного ремонта аккумулятора это не оправдано!
Первое что нужно сделать, это найти новые работоспособные элементы, которые мы и установим в корпус аккумуляторной батареи. Посмотрите марку старых элементов и найдите в интернете их характеристики: тип химии, напряжение, токи заряда и разряда, емкость.
Например, мой ноутбук Toshiba укомплектован шестью элементами Panasonic NCR18650, в любом поисковике можно найти pdf файл с характеристиками этих элементов.
Где же взять элементы?
Можно выбрать хорошие элементы из старых — «вторичное» использование, можно купить новые элементы у себя в городе, заказать из зарубежных магазинов или аукционов таких как ибей или алиэкспресс.
Как паять аккумуляторы li-ion.
Многие настаивают на том, что собирать аккумуляторную батарею из элементов можно только с помощью контактной сварки, как это делают на производстве. А пайка аккумулятора выведет его из строя или сократит срок службы. Я могу сказать, что если эту сборку не будете эксплуатировать в экстремальных условиях, то можно обойтись и правильной пайкой.
Конечно, она займет больше времени, но не нужен будет аппарат контактной сварки.
Для правильной пайки понадобиться:
паяльник (желательно со стабилизацией температуры) мощностью не менее 40Вт и широким жалом;
паяльная кислота и кисточка (можно ватную палочку);
оловянно-свинцовый припой типа ПОС-61;
наждачная бумага или надфиль;
какой либо зажим для фиксации аккумуляторов.
Качество любой пайки всецело зависит от правильного лужения спаиваемых поверхностей. А самое главное в пайке аккумуляторов это не перегреть их!
Поэтому нужно хорошенько подготовиться:
расположиться в хорошо проветриваемом помещении,
выставить на паяльнике температуру 350 гр. Цельсия,
Теперь можно приступать:
наносим кисточкой на электрод небольшое количество кислоты,
на жало паяльника набираем побольше припоя,
энергичными движениями жала втираем припой в электрод.
На фото облуженный элемент из старой батареи. С припаянной проволочкой.
Важно. Лудить аккумулятор нельзя дольше 2-х секунд, если не успели залудить за 2 секунды, то откладываем элемент и повторяем попытку только после того как он остынет.
Важно. Не вдыхайте испарения при пайке, кислота как и её пары вредны для здоровья.
Важно. Когда аккумулятор залужен нужно обязательно удалить остатки паяльной кислоты, например ваткой смоченной спиртом, ну или хотя бы водкой.
Самый безопасный вариант пайки, это пайка аккумуляторов с уже приваренными лепестками. Как паять аккумулятор 18650 с лепестками? Нужно облуживать самый край лепестка, не допуская нагрева самого элемента.
А это новый аккумулятор с приваренным контактной сваркой лепестком из мобильной зарядки.
Когда все элементы залужены нужно проверить равенство напряжение на них, если напряжения отличаются больше чем на несколько сотых Вольта, то следует выровнять напряжения с помощью специального зарядного устройства, либо соединив аккумуляторы параллельно.
Внимание. При параллельном соединении элементов с разной степенью заряда и соответственно разным напряжением, возможно протекание огромных токов, так как токи ограничены лишь мизерным внутренним сопротивлением аккумуляторов и сопротивлением проводов цепи.
Чтобы ограничить ток, в разрыв цепь аккумуляторов нужно включить резистор. Величина сопротивления резистора не должна быть ниже dU/Imax, то есть разность напряжений на элементах аккумулятора делим на максимально допустимый ток заряда/разряда аккумуляторов.
Соединяем аккумуляторы и резистор по приведенной схеме и ждем пока напряжение на резисторе не станет меньше сотой Вольта.
Когда напряжение на всех элементах сбалансировано, можно переходить к сборке их в аккумуляторную батарею, проще всего для соединения новых элементов использовать старые соединительные шины, но если при разборке они повредились, то придется искать медную фольгу толщиной 100-200 мкм.
Собирая элементы в батарею нужно придерживаться исходной схемы батареи, да и расположение элементов лучше оставить таким как в оригинальной батареи.
Пайка аккумуляторных батарей.
Собирая батарею из шести элементов я сначала все элементы объединил парами: минусы двух элементов вместе и плюсы тоже вместе между собой. Потом три пары включил последовательно.
Теперь, когда сборка элементов готова, нужно подключить к ней контроллер.
Важно. Контроллер подключается в обратной последовательности, то есть начинаем с проводов с наименьшим потенциалом и двигаемся в сторону повышения: 0 В и 3,6 В, только потом 7,2 В и наконец 10,8 В.
Теперь остается аккуратно собрать аккумулятор для проверки. Не заклеивая корпус аккумулятора, я подсоединил его к ноутбуку и нажал кнопку питания, но ноутбук не включился и понял, что при отключении старой сборки аккумуляторов контроллер перешел в режим транспортировки и отключил аккумуляторную батарею. Я подключил к ноутбуку сетевое питание, ноутбук завелся и увидел восстановленный аккумулятор!
Литий-ионные аккумуляторы ноутбуков сегодня стали наиболее распространенными, значительно потеснив позиции никель-кадмиевых и других батарей. Хотя первоначально батарейки с использованием литиевого анода появились еще в 70-х годах прошлого века, активный выпуск портативных аккумуляторов этого типа начался только недавно. Теперь они применяются не только для ноутбуков, но и для планшетов, смартфонов и другой компактной техники.
Конструкция литий-ионных аккумуляторов и их особенности
Li-ion аккумуляторы для ноутбука включают в себя электроды, которые разделяют пористые сепараторы, пропитанные раствором электролита. Переносчиком энергии в таких элементах питания служит ион лития с положительным зарядом. Он обладает способностью интеркалироваться (то есть проникать) в кристаллическую решетку иных химических элементов, таких как графит, образуя прочные химические соединения. Использование графита в роли анода позволило решить проблему с взрывом литий-ионных батарей, сегодня они стали вполне безопасными.
Пакет электродов аккумулятора помещается в герметичный цилиндрический корпус, положительный и отрицательный электроды подсоединяются к токосъемнику. Предохранительный клапан позволяет избежать нарушения работы при любых неожиданностях. Использование в аккумуляторах оксидов кобальта позволило расширить температурный диапазон и увеличить количество циклов полной зарядки и разрядки.
Литий-ионные аккумуляторы получили широкую популярность по нескольким причинам:
- Отсутствие эффекта памяти, свойственного никель-кадмиевым и другим батареям. При неполной разрядке емкость не уменьшается, поэтому такие аккумуляторы не требуется постоянно разряжать и заряжать полностью. Это значительно упростило режим эксплуатации и позволило продлить срок службы батареи.
- Небольшой вес и компактные размеры оказались очень полезными качествами при использовании в портативных устройствах. Литий-ионные аккумуляторы на сегодня стали самым удобным и распространенным вариантом в компьютерной технике разных производителей.
- Увеличенная емкость и большее количество циклов заряда/разряда. Это одно из главных преимуществ, по сравнению с другими видами аккумуляторов.
Как купить литий-ионный аккумулятор?
В нашем магазине можно купить Li-ion аккумуляторы для ноутбука любой распространенной марки, в продаже представлены оригинальные батареи питания и их совместимые аналоги. Первый вариант стоит несколько дороже, однако оригинальным батареям производитель гарантирует длительную службу и надежное безопасное использование.
Совместимые аккумуляторы обладают аналогичными техническими характеристиками и габаритными размерами, поэтому они могут использоваться в тех же моделях ноутбуков. Они стоят намного дешевле, так как не нужно переплачивать за бренд, при этом гарантируется длительная служба и большое количество циклов зарядки и разрядки. И оригинальные, и совместимые батареи выпускаются лицензированными производителями, это дает гарантию качества.
Любые литий-ионные батареи требуют соблюдения рекомендаций производителей по использовании. Крайне нежелательно хранить разряженные аккумуляторы, это приводит к потере емкости. Срок работы уменьшает полная разрядка, рекомендуется прекращать работу с ноутбуком, если уровень заряда достиг 10-20%. Ни в коем случае нельзя разбирать аккумуляторные батареи самостоятельно без опыта и специальных навыков: самостоятельный ремонт не даст результата и может причинить дополнительный вред ноутбуку.
