Древний Xiaomi Power Bank. Разборка, диагностика. Разборка Li-ion аккумулятора - основные моменты

Много лет прослужил этот павербанк. ОЕМ от ZMI, выпущенный еще тогда, когда Сяоми не поглотила ZMI на корню. Отслужил верой и правдой, но вот пришел и его срок — перестал заряжаться. Думал отправить бедолагу на утилизацию, но решил-таки разобрать из спортивного интереса. А вдруг?


Эта моделька еще выпускалась лет 7-8 назад, пока ей на смену не пришли подобные, но с расширенными возможностями: добавили еще один разрядный порт (и «2S» в названии) + добавили разъем Си. А сейчас вроде как есть модификация с беспроводной зарядкой…
Но тогда все было просто и сурово: на заряд — 1 шт. microUSB, на разряд — 1шт. USB А. Из «новомодного» завезли только QC 2.0 с 9В/12В на борту.
То, что корпус вокруг мордочки покоцан — так это я ошибся и начал вскрывать спереди. А надо было с обратной стороны. Сзади плотная нашлепка, приклеенная к заглушке. А та заглушка на двух винтиках:
Потом все потроха с трудом выдвигаются как бы на несмазанных салазках:
Платка управления прикреплена к салазкам двумя винтиками, а аккумуляторная ячейка — двусторонним скотчем (отдирается с трудом):
Управляющая плата (крупно):Пощупал напряжение на контактах ячейки — без нагрузки вроде что-то есть. Но при небольшой нагрузке (30Ω) просаживается в ноль.
Попытки «толкнуть» аккумулятор в обход управляющей платы не увенчались успехом. Ток не идет.
Но я не сильно переживал — алюминиевая оболочка не сильно, но была вздута. Все это как бы намекает, что аккумулятор уже поехал и требует замены.

Как водится, аккумулятор был присобачен точечной сваркой, я аккуратно оторвал контакты
И (в порядке бреда) решил глянуть импеданс. Приборчик показал выход из диапазона измерений. Импеданс >230Ω YR1035 не показывает. Труп однозначно.
Теперь главное — надо было проверить: а нормально ли работает плата управления?
Для этого подпаялся к контактным площадкам. С большим трудом. Толи там поверхность своеобразная, толи паяльнику не хватало мощИ. ПОС61 с канифолью ну никак не хотел прилипать даже на зачищенную надфилем поверхность.
Оказалось, что с платой все нормально. 18650 в холдере замечательно заряжался от ЗУ и отдавал ток наружу.

Вскрытие аккумулятора

Осталось выяснить, с чего вдруг аккумулятор вроде как мертвый, но так толком и не вздулся. Не иначе как обрыв. Опять же, есть возможность поживиться медной фольгой — в хозяйстве завсегда пригодится.
Я уже вскрывал ячейки Li-ion несколько раз и даже где-то выкладывал результаты расчлененки. Ну так, мимоходом. Накоплен определенный опыт и некоторое понимание чего там и как. Может, кому-то будет интересно.

Данная процедура хоть и забавная, но:
-достаточно грязная, т.к. с токосъемников сыпятся материалы электродов,
-несколько вонючая, ибо испаряется растворитель электролита***
-присутствует щелочная среда из-за окисляющегося на воздухе лития
-если разбирать хорошо заряженный акку, то в принципе может полыхнуть (у меня такое было 1 раз).

Поэтому:
— очки на нос,
— рядом кастрюля (лучше с песком),
— желательны тонкие перчатки (у меня не нашлось).
Если глаз зачесался, то сначала хорошо помыть руки (просто под краном), а потом уже лезть в глаз. Ибо щелочь.

Все литий-ионные ячейки устроены принципиально одинаково. Независимо от форм-фактора и материала оболочки. Отличаются они составом катодного материала и составом растворителя. Но для разбирающего это по барабану. Цель — отделить медную фольгу от всего прочего.

---

1) Кожух из алюминия (или из пленки, покрытой алюминием с двух сторон), аккуратно разрезается по периметру — внутри еще одна «обертка» из алюминия, но уже не герметичная. Это «хвост» токосъемника катода (+), который контачит с кожухом.
Начинает пахнуть органикой. Запах может быть разный и различной интенсивности. Все зависит от состава растворителя (см. выше под спойлером).
И сразу обнаруживается неисправность — таки обрыв выводной ламели. На плюсе. А сама ячейка жива и вроде как даже заряжена наполовину… Замер через резистор 30Ω — просадки нет.
Забавно. Попробуем старинным способом. КЗ:
Мультиметр пищит (не любит >10А) и показывает около 17А. Ого, а ячейка-то [была] вполне рабочая. Только почему-то отгнила выводная ламель плюса.
Далее надо действовать еще более аккуратно и неспеша. Конечно, можно было бы разрядить через подходящее сопротивление, но это не один час. А вонь идет.
С другой стороны, ежели тупо закоротить, то вполне может и полыхнуть.

2) Разворачиваем пару слоев алюминиевой фольги…
… и добираемся до начала медного токосъемника (-)
Вот это черненькое в правой части картинки — это материал анода (-). Черный он потому что это графит, но модифицированный специальным образом — так называемый «soft carbon». Что это такое я весьма подробно расскажу в следующей статье. Там будет целый раздел "Углеродные материалы для анодов: графит, «soft carbon» и «hard carbon»".

Главное, что черная масса soft carbon-а всегда имеет плохую адгезию к меди и поэтому специально счищать ее с медной фольги не требуется. Исключения мне пока не встречались.
И еще, Soft carbon всегда содержит некоторое количество металлического лития***, внедренного в слои углерода. А литий в таком состоянии намного активнее, чем в компактном виде и на воздухе самопроизвольно окисляется c выделением тепла
4Li + O₂ = 2Li₂O + Q
Li₂O — оснОвный оксид. Он гигроскопичен (поглощает влагу из воздуха). При этом получается сильное основание (щелочь). И тоже с выделением тепла
Li₂O + H₂O = 2LiOH + Q
Поэтому тело ячейки в процессе раскручивания лент становится ощутимо теплым.
Отсюда — лучше раскручивать «полностью разряженную» ячейку — там элементарного лития а аноде намного меньше.
***Прим. На картинках, поясняющих работу Li-ion аккумуляторов литий, внедренный в soft carbon, изображают в виде ионов Li⁺. И это правильно. Только не все понимают, что это металлический литий, который отдал валентные электроны в общее пользование с графитом. См. школьную тему «металлическая связь». Там нечто похожее.

3) В случае алюминиевого токосъемника (катод+) — на нем тоже имеется черная субстанция, но она всегда хорошо прилеплена на токопроводящий клей (накатывают каландрированием). Слои на катоде и аноде выглядят очень похоже. Но по составу и строению они совершенно разные. Материал катода — сложная смесь солей и оксидов, содержащая ионы лития. И никаким боком не soft carbon как на аноде. Но в эту смесь еще добавлен ТУ (технический углерод — сажа, полученная искусственным путем). Для улучшения проводимости. И не 1-2%, а на порядок больше. Отсюда и черный цвет.

4) Продолжаем раскручивать ячейку, отделяя медь от всего остального (алюминий + катодный материал + сепаратор + анодный материал). На последних витках видим окончание медной ленты и место, куда заходила выводная ламель (-). При сборке ламель скользит по полоске зеленой пленки, приваренной к меди.
А на другой половинке раскрутки можно найти обломанную часть выводной ламели (+). Начало алюминиевой ленты я расковырял, что бы было видно.

5) После скручивания в рулоны имеем 2 метра (15 г.) медной фольги, а все остальное — на выброс.

Эпилог

Осталось прикупить аккумулятор на 4.4В подходящих размеров [100х57х8, где и за сколько пока не определился] и подпаяться к плате. Старичок павербанк еще послужит.

Всего доброго.
Сообщения об опечатках-ошибках пишите прямо сюда, в комменты. Спасибо за понимание.