Кастрация защищенных аккумуляторов Sanyo и Panasonic и небольшой ликбез по Li-ion

Всех приветствую, кто заглянул на огонек. Речь в обзоре пойдет, как вы наверно уже догадались, о снятии плат защиты с литий-ионных аккумуляторов формфактора 18650, в частности Sanyo UR18650FM 2600mah и Panasonic NCR18650PF 2900mah. На муське был обзор, где автор ставил защиту, а вот обзоров снятия вроде бы не было. Надеюсь, кому-нибудь будет полезен данный обзор. Наверно соглашусь с теми, кто скажет, что данная операция — сущий пустяк и писать обзор на нее не стоило. Но, как показывает практика, некоторые боятся и не решаются снять защиту. Если заинтересовало, прошу под кат.

Небольшой ликбез по Li-ion аккумуляторам в вольной трактовке:
Прежде всего, аккумулятор — это первичный источник питания, т.е. он сам генерирует энергию. В нашем случае преобразует химическую энергию в электрическую. Первый литий-ионный аккумулятор выпустила корпорация Sony в 1991 году (с ВиКи). Если кто-то думает, что данные аккумуляторы это что-то необычное и даже опасное, то осмелюсь вас успокоить, данные аккумуляторы уже давно устанавливают в различные электронные гаджеты, начиная от телефонов и заканчивая ноутбуками, просто аккумуляторы отличается формфакторами.
В массовом производстве используются три класса Li-ion аккумуляторов (за основу взят материал катода, вторая буква в маркировке):
1) литий-кобальтовые LiCoO2 (самые распространенные, наиболее высокая емкость среди Li-Ion)
2) литий-марганцевые LiMnO2, LiMn2O4, LiNiMnCoO2 (более известные как высокотоковые (INR), способные отдавать в нагрузку токи 5-7С, по емкости обычно уступающие первым)
3) литий-феррофосфат LiFePO4 (недооцененные рынком отличные аккумуляторы, по всем параметрам бесспорно выигрывающие у первых двух типов, кроме рабочего напряжения и емкости, она еще ниже, чем у INR)
Как говорится, все три класса заточены под выполнение конкретных задач, имеют свои плюсы и мнусы.

Так как единых стандартов маркировки аккумуляторов не существует, все производители маркируют по-разному. Но в идеале должно быть как-то так:
1) первая буква – технология изготовления (I — литий-ионная технология)
2) вторая буква — тип химии, материал катода (C/M/F — кобальтовая/марганцевая/железофосфатная химия)
3) третья буква R — аккумулятор (rechargeable)
4) пять цифр – формфактор (первые две цифры – диаметр, следующие две – длина, последняя цифра – форма акка (0 – цилиндрический))
— 10430 (всем привычные «мизинчики»)
— 14500 (всем привычные «пальчики»),
— 16340 (размер как у батарейки CR123),
— 17335 (не распространены)
— 18500 (также не слишком распространены)
— 18650 (самый распространенный формфактор на рынке),
— 26650 (увеличенные, пришли на рынок с подачи компании A123 Systems, производящей литий-феррофосфатные аккумуляторы)
— 32650 (совсем монстры, только для стационарных устройств, вес почти 150гр)
— плюс неофициальные ф/ф с платами защиты, например 18670…
5) буквы/цифры — специфическая маркировка емкости (у всех производителей по-разному)

Пример маркировки, но как правило у всех производителей по разному:
— Samsung ICR18650-26F (литий-ионный аккум с привычной кобальтовой химией, ф/ф 18650 емкостью 2600mah)
— Samsung INR18650-20R (литий-ионный аккум с марганцевой химией, т.е. высокотоковый, ф/ф 18650 емкостью 2000mah)

Собственные обозначения:
Panasonic NCR18650PF (NCR – разновидность кобальтовой химии, что-то среднее между первым и вторым классом, т.е. простыми словами химия LiNiCoO2, без использования магранца. Как бы под определенный класс не подходит, получился некий симбиоз. Из плюсов – высокая плотность энергии с низкими порогами до 2,5-2,75V). В данном аккумуляторе применена LiNiMnCoO2 химия, то бишь он уже IMR высокотоковый на основе марганца, но производитель оставил старую маркировку.
Sanyo UR18650FM – информация может не точная, но встречал информацию, что Sanyo не производит аккумуляторы для розничной продажи, поэтому и не заморачивается с маркировкой. Она штампует банки для крупных производителей электроники, поэтому маркировка чисто «под себя». Возможно, по внутренним обозначениям компании, UR и F(M) означает тип, химию и емкость, по крайней мере в даташитах информации нет (только, что это маркировка модели). А так это литий-ионный аккум с привычной кобальтовой химией, ф/ф 18650 емкостью 2600mah.

Теперь коротко о том, что такое защита и где она обычно находится:
Защита – специальная плата, зачастую расположенная на отрицательном выводе аккумулятора. Она защищает аккумулятор от короткого замыкания, перезаряда и переразряда, разрывая питающую цепь. Характеризуется по трем параметрам:
— напряжение отсечки при заряде (4,25-4,3V)
— напряжение отсечки при разряде (2,4-2,7V)
— пропускной ток (в основном зависит от количества мосфетов на плате)
Как пример даташит на простенькую защиту:

Что представляет из себя плата:




Фото защиты на минусовом контакте (наиболее часто встречается):


Фото защиты на плюсовом контакте:






Итак, хватит болтовни, вернемся к основной теме, а именно удалению платы защиты.
Для чего собственно и нужна «кастрация»:
— Для уменьшения потерь энергии на этой плате. К примеру, в однобаночных фонарях это довольно критично, поэтому там предпочтительнее применять аккумуляторы без защиты, т.к. все проводники и элементы защиты есть нечто иное, как сопротивление. А на высоких токах, даже мизерное сопротивление может очень сильно подпортить картину. К примеру, при токе 2,8А на каком-нибудь участке с сопротивлением 0,2 Ома, мы будем иметь падение U=I*R=2,8*0,2=0,56V. Стабилизация на микрухах AMC7135 (народные драйвера Nanjg) будет идти до тех пор, пока напряжение на банке не просядет до 3,8V (приблизительно), потом яркость фонаря будет плавно падать.
— Для сборок DIY устройств. Предположим, встроенный в повербанк (ПБ) аккумулятор имеет емкость около 1 Ач и, следовательно, от ПБ толку мало и вы решили заменить встроенный аккумулятор. Но разобрав ПБ, увидели, что токосъемы приварены к контактам аккумулятора точечной сваркой и почитав в интернете об опасности пайки контактов аккумулятора, пришли в тупик (новый аккум придется припаивать к этим токосъемам). Тут как раз поможет данная операция. Если в ПБ имеется встроенная защита от перезаряда/переразряда, то для выхода из этой ситуации, просто покупаем аккумулятор с защитой. При снятии оной, сохраняем приваренные к контактам аккумулятора проводники и уже к ним припаиваем токосъемы повербанка. В результате, все делаем безопасно и сохраняем внешний вид аккумулятора (можно потом его заменить более емким, а этот использовать под другие нужды, просто оторвав проводники и при этом припоя на контактах не будет).
— Аккумулятор с защитой не входит в фонарь/зарядник/ПБ/другое устройство. Это касается бюджетных говнофаеров, есть там такая беда, либо бюджетных зарядок, как пример, Miller ML-102 о которой я недавно писал обзор. Они зачастую рассчитаны на незащищенные банки (довольно много подобных устройств).
— Устройство потребляет чрезмерный ток и из-за этого срабатывает защита по току. В обычных платах, в среднем порог отключения 5-6А, но может быть и в районе 2,5-3А (в мощном фонаре на 2,8А это уже будет проблемой).
— Плата защиты некорректно срабатывает, т.е. раньше зарядника заканчивает заряд или раньше отключает при разряде в устройстве. Бывает и такое, особенно с китайской защитой. К примеру, брендовый зарядник заливает, как и положено, до 4,2V, а плата защиты срабатывает раньше, допустим на 4,18V, тем самым аккумулятор получается чуток недозаряжен (хотя платы рассчитаны на 4,25V). Встречается редко, но все равно неприятно.
— Для снижения саморазряда банки. Плата в спящем режиме кушает небольшой ток.
— Аккумуляторы с защитой более безопасны, а значит, более востребованы на рынке. Следовательно, они не залеживаются на складах магазинов и постоянно обновляются. В связи с запретом перевозок лития, количество магазинов, гарантированно присылающих литий заметно снижается. И может оказаться ситуация, когда необходимы аккумуляторы без защиты, а в ассортименте магазина только свежие защищенные акки и залежалые незащищенные (либо вообще отсутствуют). А как известно, литий стареет быстро, поэтому и выбор падает на защищенные, хотя они и не нужны. А при небольших телодвижениях, они превращаются в незащищенные (тут, конечно, небольшая переплата за защиту, но приходится чем-то жертвовать, либо давностью, либо стоимостью).
— Ну и самое последнее, когда плата защиты просто перегорела/повредилась. С ней вообще ничего не работает.
В общем, причин может быть очень много, или банально, просто руки чешутся…

Итак, наши подопечные:
Sanyo UR18650FM (покупалась для допиленного говнофаера без защиты от переразряда)
+ очень качественная (не даром кличут народной)
+ хорошая разрядная кривая (хорошо ведет себя на токовой нагрузке)
+ недорогая
+ нет подделок
— емкость чуть меньше заявленной (особенно на токовой нагрузке)
— слабый (тонкий) плюсовой контакт (в устройствах с жесткой пружинкой прогибается)
— не морозостойкая (новая версия UR18650ZY — морозостойкая)
— иногда попадаются залежалые


Теперь очередь за Panasonic NCR18650PF (покупалась для замены встроенной батареи в Power Bank)
+ хорошее качество (Sanyo является дочерней компанией Panasonic, они объединились в 2009г)
+ хорошая токоотдача (это высокотоковый IMR аккумулятор, способен отдавать до 10А)
+ вполне демократичная цена для такой емкости
+ усиленный плюсовой контакт
± низкий порог разряда в 2,5V (аналогичный NCR18650PD имеет порог разряда в 2,75V)
— не морозостойкая


Общие примечания:
Зачастую, можно просто удалить контакты защиты (с плюса и минуса) и саму плату, а прозрачную/красочную термоусадку, вместе с проводником (желтая полоска вдоль корпуса) оставить, как дополнительную защиту корпуса аккумулятора. Сам проводник из-под термоусадки не вытащить, он приклеен на скотч. К контактам защищенного аккумулятора можно припаивать что угодно, там есть зазор, поэтому самой банке перегрев не грозит. Снимать защиту нужно аккуратно, не закоротив проводники.

Собственно, для чего я снимал защиту. Моим первым фонариком на мощном светодиоде, был дешевенький говнофаер. В дальнейшем, пощупав фонари, приобрел более качественные, а эти дешевые хоть и доработались, но все равно до уровня добротного продукта не дотягивали. Поэтому их было решено сплавить в гараж/сад. Использовались они редко и ставить драйвер с защитой в них было не совсем целесообразно. Поэтому был сделан базовый стабилизатор без защиты от переразряда (дешево и сердито), а использовать в таком фонаре банку без защиты было опасно. Поэтому и были приобретены аккумуляторы с защитой. Но с недавнего времени парк фонариков пополнился и доработанные фонари ушли на покой. А банки с защитой оказались не нужны. Это все касается Sanyo. С банкой порнослоника история чуть другая. Он приобретался в качестве замены встроенного в ПБ аккумулятора. О том, как я пристраивал порнослоника в ПБ может быть расскажу в следующей статье…

И еще дополнительная информация по аккумуляторам:
Фото разряда в компараторах:
Сравним наших подопечных с наиболее удачными по соотношению цена/характеристики собратьями

Т.к. не знаю, как вставить в обзор крупное фото, то поясню:
Разряд током 3А до 3V:
— Безоговорочный лидер LG ICR18650D1 3000mah 4,35V (10Wh, напряжение держит отлично, емкость 3000mah, т.е. в теории должен держать 3А – 60 минут, в тесте – 3400сек/56-57 минут, измеренная емкость при 3А — 2840mah).
— Далее идет народная банка Sanyo UR18650FM 2600mah 4,2V (8,65Wh, напряжение держит чуть хуже Лыжи, но там завышенный порог в 4,35V, для 4,2V акков просто отлично, емкость 2600mah, т.е. в теории должен держать 3А – 51,6 минут, в тесте – 2960сек/49,5 минут, измеренная емкость при 3А — 2473mah. Как видим, чуть меньше заявленного, зато параметры просто отличные).
Следом наш Panasonic NCR18650PF 2900mah 4,2V (8,89Wh, напряжение держит отлично, вначале даже превосходит Sanyo, емкость 2900mah, т.е. в теории должен держать 3А – 58 минут, в тесте – 3054сек/51 минута, измеренная емкость при 3А — 2551mah. Как видим, на много меньше заявленного, но у него порог разряда до 2,5V (в тесте до 3V). В этом и заключается вся фишка Паносов, что многие девайсы всю емкость с порнослоника не возьмут, да и цена выше Санье и Самсонов).
И последний Samsung ICR18650-26F 2600mah 4,2V (8,73Wh, напряжение держит чуть хуже Sanyo, но зато емкость чуть больше, плюс стоит сущие копейки, емкость 2600mah, т.е. в теории должен держать 3А – 51,6 минут, в тесте – 3036сек/50,6 минут, измеренная емкость при 3А — 2538mah. Как видим, лучше Sanyo, а при сравнении с Порнослоником 2900mah это же самое).
Вот сравнение в другом компараторе Sanyo и Samsung (к сожалению, в нем нет нашего Паноса):


Небольшая информация о дате производства банок Sanyo:
По официальному даташиту:

Моя банка имела маркировку UR18650FM S15B, т.е.:
— UR18650FM – пусть будет наименование модели
— первая буква — это год выпуска: A – 1996, B – 1997 …. O – 2010, P – 2011, Q – 2012, R – 2013, S — 2014, T – 2015 и т.д.
— следующие две цифры означают неделю выпуска банки: 15 неделя — середина апреля
— третья буква — технологическая линия.
Итого: дата производства Sanyo UR18650FM S15B — апрель 2014г.

Небольшая информация о дате производства банок Panasonic
Моя банка имела маркировку NCR18650PF 4307 (нижняя строка, четыре символа), т.е.:
— NCR18650PF – пусть будет наименование модели
— первая цифра — это год выпуска: 1 – 2011, 2 – 2012, 3 – 2013, 4 — 2014, 5 – 2015 и т.д.
— следующая цифра – это месяц выпуска: 1 – январь, 2 – февраль, 9 – сентябрь …… X – октябрь, Y – ноябрь, Z – декабрь
— третья и четвертая цифра это число месяца: 05, 14, 29.
Что означает большая буква я не знаю. Может либо технологическую линию, либо класс качества, либо место производства. В общем, не знаю, но интересно.
Итого: дата производства Panasonic NCR18650PF 4307 – 7 марта 2014г.

Небольшая информация о дате производства банок Samsung:
Старенький даташит:

К примеру, маркировка SAMSUNG ICR18650-26F 2CB3(нижняя строка, четыре символа), т.е.:
— ICR18650-26F – пусть будет наименование модели (по «стандарту»)
— первая цифра – филиал компании где произведена батарея (не интересна)
— вторая цифра – это год выпуска: Y-2005, L-2006, P-2007, Q-2008, S-2009, Z-2010, B-2011, C-2012, D-2013, E-2014, F-2015, G-2016, H-2017 и т.д.
— третья цифра – это месяц выпуска: 1 – январь, 2 – февраль, 9 – сентябрь …… A – октябрь, B – ноябрь, C – декабрь
— четвертая цифра – это неделя выпуска банки: 1, 2, 3, 4 и 5
Итого: дата производства SAMSUNG ICR18650-26F 2CB3 – 3 неделя ноября 2012г.

Небольшая информация о дате производства банок LG
К примеру, маркировка LG ICR18650D1 3000mAh L040B097A1 (нужны первые четыре символа), т.е.:
— LG ICR18650D1 – пусть будет наименование модели
— первая цифра — это год выпуска: J – 2010, K – 2011, L – 2012, M – 2013, N — 2014 и т.д.
— следующие три цифры – это день выпуска: 040 (40 день), высчитывать неудобно…
Итого: дата производства LG ICR18650D1 L040B097A1 – 9 февраля 2012г.

PS, вся информация была найдена в интернете в разное время и записана в текстовом файле (всегда так добавляю полезную информацию). На каком именно ресурсе я ее нашел уже не помню, так что даже не спрашивайте, :)