Литий ионные аккумуляторы: как их защитить?

Защищенные и незащищенные литий ионные аккумуляторы – в чем их разница? Чем отличается устройство литий ионного аккумулятора с защитой? Можно ли использовать незащищенные аккумуляторы? На эти и другие вопросы Вы найдете ответы в нашей статье.

Уже давно известно, что для надежной и долгосрочной работы аккумуляторным батареям нужна защита. Обеспечить ее можно двумя способами – либо внутри самого аккумулятора, либо с помощью устройств, которые с аккумуляторами работают (в нашем случае – это светодиодные фонари и зарядные устройства). И по вполне понятным причинам - поскольку сделать защиту для аккумулятора существенно проще, чем "научить" фонарь работать с незащищенным аккумулятором - многие производители пошли по пути наименьшего сопротивления и переложили бремя дополнительной стоимости защиты аккумулятора на кошелек покупателя. Но не все компании выбрали этот путь – и в данный момент на рынке уже появились новые высокотехнологичные фонари со встроенной защитой аккумуляторов. А это значит, у нас появилась возможность безопасно использовать и незащищенные батареи. Какие преимущества это нам дает? Давайте попробуем ответить на этот вопрос.

Зачем аккумуляторам вообще нужна защита?

Всем известно, что литий-ионные аккумуляторы нужно беречь от полной разрядки и чрезмерной зарядки. Делается это для того, чтобы не допустить возникновения внутри аккумулятора химической реакции, которая может привести к очень неприятным последствиям. Проще говоря, если аккумуляторные батареи часто «высаживать в ноль» или чрезмерно заряжать, - это их убьет: емкость сильно снизится, а в некоторых случаях химические реакции могут привести и к воспламенению. Поэтому на рынке элементов питания уже давно появились «защищенные» аккумуляторы, в которых установлена специальная плата, отключающая их от устройства в следующих ситуациях:

• если аккумуляторная батарея чрезмерно разряжена (менее 2,8-3В) или, наоборот, заряжена (более 4,2-4,3В)
• если на него подается слишком высокий ток (более 1-8А)
• если литий-ионные аккумуляторы неправильно установлены
• в случае короткого замыкания.

Аккумулятор 18650 Устройство литий-ионного аккумулятора

Тут следует оговориться – часто полоса защиты, которая предохраняет от КЗ, выполнена не очень качественно и со временем стирается, а это значит, что и защита теряется. Поэтому и полной гарантии, что таким аккумуляторам короткое замыкание не грозит, нет. На следующей фотографии отчетливо видно, что полоса защиты со временем потемнела, и на батарее появилось черное пятно – это подтверждает тот факт, что при перетирании полосы может произойти короткое замыкание.

И все же, преимущества защищенных аккумуляторов существенно облегчили задачу производителям фонарей и избавили их от необходимости модернизировать свою продукцию. Защищенные аккумуляторы затмили своих незащищенных «братьев» и отодвинули их на задний план. Они стали и остаются до сих пор лучшим вариантом питания для фонарей, не имеющих схем защиты.

Но современные качественные фонари производства наиболее продвинутых и ответственных брендов способны обеспечить защиту и обычным незащищенным аккумуляторам. А это дает нам возможность выбора, что само по себе не может не радовать.

Зачем нам возможность использования незащищенных аккумуляторов?

В фонаре со встроенной системой защиты аккумуляторов мы можем использовать как защищенные, так и незащищенные элементы питания. Чтобы получить полное представление о двух типах литий-ионных аккумуляторов, давайте сравним их по следующим основным параметрам:

• безопасность
• цена
• удобство

1. Безопасность

Плата защиты предохраняет литий-ионные аккумуляторы от чрезмерного заряда и разрядки. Что, соответственно, обеспечивает их безопасную эксплуатацию и продлевает срок службы. Именно поэтому с момента появления в продаже данного типа литий-ионных аккумуляторов, производители стали выдвигать их на первый план и расписывать их преимущества. Ведь гораздо проще давать рекомендации – с какими батареями их фонари будут работать лучше, - чем увеличить затраты на производство и гарантировать одинаковую эффективность работы со всеми доступными видами питания.

Но сейчас ситуация немного изменилась. С одной стороны, современные зарядные устройства для литий-ионных батарей снабжены собственной защитой от перезаряда и коротких замыканий. С другой, новые высокотехнологичные светодиодные фонари имеют встроенную защиту от переразряда. Когда заряд падает до 2,5-2,8В система сигнализирует об этом (обычно миганием), яркость падает, и через некоторое время фонарь отключается. Такая защита дает нам возможность с полной уверенностью использовать для их питания и незащищенные аккумуляторы. А это значит, что все те преимущества, которыми изначально обладали защищенные аккумуляторы, уже не имеют такого большого значения. Ведь защита теперь обеспечивается «извне», микросхемами устройств, для которых тип питания уже не имеет никакого значения.

2. Цена

Тоже немаловажный фактор при сравнении любых аккумуляторных батарей. Здесь все просто – цена на защищенные литиевые батареи выше (электронная плата тоже стоит денег). К тому же, использование защитной платы несколько уменьшает заявленную емкость. По сути, за одну и ту же сумму мы можем купить либо незащищенный аккумулятор высокой емкости, либо защищенный, но с емкостью чувствительно ниже. Тут уже каждый выбирает сам, что ему важнее. Конечно, если фонарь и зарядное устройство у Вас старого образца, и Вы боитесь «проморгать» опасный момент, лучше все же обезопаситься и выбрать защищенные аккумуляторы. Но если Вы давно уже обзавелись новыми «игрушками», которые сами защитят ваши батареи, разницы в безопасности для Вас нет. Поэтому, перефразируя известный слоган, можно сказать – «А если нет разницы – зачем платить больше и терять емкость?»

3. Удобство

Здесь, в первую очередь, хотелось бы упомянуть о чисто технологической стороне. А именно – о размере. О размерах можно судить по номенклатуре, например 18650 – это значит, что его диаметр – 18 мм, длина – 65 мм. Последняя цифра (0) указывает на то, что аккумулятор цилиндрический. По этим цифрам можно понять, что защищенные аккумуляторы длиннее обычных на 2-3 мм – из-за размера платы, а иногда еще и чуть шире – в зависимости от толщины полосы защиты.

Литиевый аккумулятор - плата защиты

Об этом упоминается во всех источниках, причем обычно с припиской «но такая разница обычно не мешает». Но, если почитать форумы и обсуждения товаров, можно увидеть, что все-таки мешает, притом сильно. После популяризации защищенных аккумуляторов от первых пользователей сразу же посыпались жалобы на то, что к их фонарю они не подходят – у кого-то слишком длинные, у кого-то шире обычных. Наученные горьким опытом своих предшественников, остальные покупатели сначала пытались узнать, подойдут ли аккумуляторные батареи именно к их фонарю, а потом уже решали – брать или не брать. Не слишком удобно, согласитесь? «Порадовало» и предлагаемое решение проблемы – «в крайнем случае, защиту можно отломать» (советуют, например, тут). Т.е., если уж совсем не влезает – ломай и получай обычный. Только вот по цене защищенного…Что тоже очень радует.

А теперь о наиболее важном – об эксплуатации. Есть ли какие-то преимущества в использовании фонаря с незащищенными аккумуляторами? Давайте представим самую простую ситуацию – батарейки разрядились. Что происходит, если в фонаре установлены защищенные батареи? Защита сработает, и фонарь сразу выключится, причем, как зачастую бывает, произойти это может в самый неудобный момент. А если в этот момент вы находитесь в какой-либо экстремальной или опасной ситуации? Такое резкое выключение может оказаться критическим. К тому же, Вы уже не сможете использовать свои аккумуляторы до того, как хотя бы ненадолго не поставите их в зарядное – плата сработала и больше не «даст» Вам воспользоваться аккумуляторами, так как это для них опасно. Зато если Вы пользуетесь фонарем со встроенной защитой и обычными аккумуляторами, Вы заранее будете предупреждены о том, что питание заканчивается. Фонарь не выключится сразу, а переключится в слабый режим. Это даст Вам время «подготовиться» или заменить аккумуляторы. В крайнем случае, когда возможности заменить питание нет, Вы сможете дать незащищенным аккумуляторам «отдохнуть» - часть заряда восстановится, и Вы сможете использовать их еще какое-то время. К тому же, Ваш фонарь проработает без перезарядки дольше – поскольку нет защиты, на которой теряется дополнительная емкость. Конечно, время работы не увеличится намного, но в экстремальных ситуациях даже несколько минут могут сыграть решающую роль.

И что же в итоге?

А в итоге мы имеем следующую ситуацию. Если мы приобретаем фонарь, оборудованный системой защиты аккумуляторов, мы получаем возможность использовать для питания незащищенные литиевые батареи. А это дает нам определенные преимущества:

- Экономия денег на элементах питания

- Более продолжительное время работы

- Возможность заранее узнать о скором выключении фонаря

- Использование аккумуляторов стандартного размера, которые подойдут к любому фонарю и зарядному устройству

И при всех этих преимуществах, наши аккумуляторы полностью защищены и безопасны в использовании. Т.е., разница между «внутренней» и «внешней» защитой аккумуляторов все-таки не так уж и мала. И, видимо, не зря производители светодиодных фонарей предоставили нам возможность выбирать способ защиты самостоятельно.