[Из песочницы] Разбор неисправных ноутбучных аккумуляторов. Заметки электровелосипедиста
Здравствуйте.
По роду деятельности более 6 лет занимаюсь ремонтом и сборкой Li-ion аккумуляторных батарей для электровелосипедов.
У меня часто оказываются неисправные ноутбучные аккумуляторы, которые отдают мастера по ремонту компьютерной техники за небольшие деньги.
Так они выглядят после разбора:
Хочется заметить, что большинство производителей изготавливают пластиковые корпуса таким образом, что аккуратно открыть не поломав его на части — возможности нет. Исключение — только аккумуляторы ноутбуков Acer. Верхнюю крышку можно снять даже не сломав защелок.
Ячейки изымаются легко, иногда бывает, что производитель добавляет много липкого клея, который, порою, не срезать скальпелем, не повредив термоусадку элементов. Но это мелочи — изоляция легко восстанавливается скотчем.
С помощью незамысловатых приборов осуществляется тест емкости:
Ток заряда — 1А
Ток разряда — 0.5А
Погрешность измерения емкости у этой литокалы Li-500 около плюс-минус 2%. Проверено на эталонных ячейках с известной емкостью. Для рассортировки ячеек по состоянию — этих параметров достаточно.
Состояние платы защиты — контроллера заряда-разряда у меня оценить нет возможности (я ее выкидываю сразу), поэтому переходим к состоянию ячеек.
- Производители в бюджетные ноутбуки наиболее часто ставят ячейки фирм Sony, Sanyo, Samsung, Panasonic емкостью 2200 мАч, 2600 мАч. Изредка попадаются 2000 мАч, а также 2900 мАч, 3100 мАч. Вся химия — кобальтовая, слаботоковая, ток разряда по паспорту до 2С.
Количество ячеек варьируется от 4 до 6, изредка бывают трехъячеечные, 8–9 ячеечные батареи.
- Замеры напряжения сразу после разбора корпуса показывают, что чаще всего ячейки разряжены, порою очень глубоко (от 2.7В до 0.5В). Ноутбучный контроллер бракует такие батареи, хотя чтобы их вернуть к жизни — достаточно их немного «подтолкнуть» путем подачи очень маленького тока заряда — около 0.01А (разумеется, я знаю, что считается, что ниже 2.75В ячейку разряжать нельзя, так как он становится не годен. Однако примерно в половине случаев элемент, побывавший даже на уровне 1.2–1.5В поддается восстановлению. Емкость может быть до 95% от номинальной заявленной. За 6 лет случаев возгорания или последующих проблем с такими восстановленными ячейками не было ни разу)
- Бывают ситуации, когда из 6–8 ячеек — 4–6 заряжены (3.7–3.9В), а две — сидят в нуле. Эта ситуация для меня наиболее интересна. Из практики — брендовые японские и южнокорейские ячейки изнашиваются одновременно, без разбалансировки. В дальнейшем я опишу свои предположения, почему так может происходить.
- Очень часто ячейки, сидящие на уровнях 2.2–2.4 В, после вытягивания малым током и последующим контрольным циклом разряд-заряд на приборе показывают отличные параметры: почти полную емкость, малое внутреннее сопротивление (не увеличенное для их химии), отсутствие саморазряда.И в то же время бывает, что ячейки после разбора показывают 3.6–3.9В (уровень заряда от 40 до 60%), а после постановки их на заряд — начинают сильно греться и переводят весь вкачиваемый в них ток — в тепло. Их — в мусор.
- Итоговый выход ячеек, которые повторно могут быть использованы в не сильно нагруженных сборках, в фонариках — около 40%. Остальные не проходят тест по емкости (менее 80% от паспортной), по внутреннему сопротивлению (более 80 мОм на DC), по саморазряду (более 0.002В в сутки)
Размышления о том, почему умирают ноутбучные аккумуляторы.
Общеизвестно, что наилучшие условия для долговременного хранения Li-ion батарей — это температура 5 градусов Цельсия и 40% уровень заряда (3.5–3.6В).
Температура выше 30 градусов и 100% уровень заряда — враг для Li-ion!
Производители ноутбуков предусмотрели, чтобы все было наоборот — ноутбук, который большей частью работает от сети — держит батарею на уровне 100% (4.2, а порою и 4.35В) и еще дополнительно ее подогревает горячими компонентами — процессором, видеокартой. В итоге аккумулятор даже без циклирования умирает за год-два за счет ускорения химических реакций разложения электролита и деградации электродов.
Вдобавок, на контроллерах разряда-заряда я не увидел балансировочных резисторов, как это делается на BMS батарей электровелосипедов. Ячейка, которая ближе к процессору — больше греется, в ней больше саморазряд. Начинается разбалансировка, которую ничто не может остановить. После нескольких циклов — одна из секций уходит в «ноль», в то время как другие — ещё исправные.
Из этого вытекает рекомендация — сразу после покупки нового ноутбука — разрядить батарею до 40% (не обязательно точно, можно и 70%, главное не 100%) — и положить ее на полку. Лучше сделать лишние циклы подзарядки (это можно делать сотни раз без заметного износа). Тогда даже спустя годы — она практически не будет изнашиваться (проверено не на одном личном ноутбуке).
