Проверка ёмкости аккумулятора 18650 мультиметром¶

Проверка ёмкости аккумулятора 18650 мультиметром — совокупность методов оценки фактической ёмкости литий-ионного аккумулятора формата 18650 с использованием мультиметра (тестера) и подручных средств. Аккумулятор 18650 — литий-ионная перезаряжаемая батарея цилиндрической формы с типоразмером 18 мм в диаметре и 65 мм в длину, номинальное напряжение 3,6–3,7 В, типичная ёмкость 1500–3500 мА·ч. Проверка актуальна из-за массовых подделок и старения элементов: реальная ёмкость дешёвых аккумуляторов нередко в 2–3 раза ниже заявленной.

¶Принцип метода

Ёмкость измеряется в миллиампер-часах (мА·ч) и показывает, сколько тока аккумулятор способен отдать за один час. Определить ёмкость напрямую мультиметром нельзя: прибор измеряет только мгновенные значения напряжения, тока и сопротивления. Поэтому метод основан на разряде аккумулятора через известную нагрузку с одновременным измерением тока и напряжения, после чего ёмкость вычисляется по формуле:

C = I × t, где I — средний ток разряда (А), t — время разряда (ч).

Например, если аккумулятор разряжался током 0,5 А в течение 4 часов, его ёмкость составит 0,5 × 4 = 2 А·ч, или 2000 мА·ч.

¶Необходимое оборудование

Для проверки потребуется:

• мультиметр с режимом измерения постоянного тока (желательно с пределом 10 А и разъёмом COM + 10A);
• нагрузка — резистор или лампа накаливания с подходящим сопротивлением;
• держатель или крепление для аккумулятора;
• секундомер (подойдёт встроенный в телефон);
• вольтметр (можно второй мультиметр) для непрерывного контроля напряжения.

В качестве нагрузки чаще всего используют мощные резисторы (например, 5–10 Вт, 2–10 Ом) или автомобильные лампы 12 В 21 Вт. Ток разряда подбирают так, чтобы он составлял 0,5–1 С (где С — номинальная ёмкость): для аккумулятора 2500 мА·ч это 1,25–2,5 А. Слишком большой ток приводит к перегреву и занижению результата, слишком малый — к длительному тесту.

¶Порядок проверки

¶Подготовка

Аккумулятор полностью заряжается до 4,2 В с помощью зарядного устройства с контроллером TP4056 или аналогичного. Зарядка должна прекратиться автоматически — остаточный ток менее 100 мА. Затем аккумулятор отсоединяют от зарядки и дают ему отстояться 1–2 часа, чтобы напряжение стабилизировалось.

¶Измерение тока разряда

Аккумулятор соединяют с нагрузкой последовательно через мультиметр, переключённый в режим измерения тока (10 А). Мультиметр подключают в разрыв цепи: плюс аккумулятора — на вход 10A мультиметра, выход COM — к нагрузке, второй контакт нагрузки — на минус аккумулятора. Зафиксированный на приборе ток записывают как I.

¶Контроль напряжения

Параллельно аккумулятору подключают второй мультиметр в режиме вольтметра (постоянное напряжение, предел 20 В). Напряжение контролируют периодически или непрерывно. Процесс разряда прекращают, когда напряжение на аккумуляторе достигнет 2,5–3,0 В (ниже опускать нельзя — глубокий разряд повреждает литий-ионную ячейку). Некоторые тестеры автоматизируют процесс, отключая нагрузку по порогу напряжения.

¶Измерение времени

Секундомер запускают одновременно с началом разряда и останавливают в момент достижения порогового напряжения. Полученное время переводят в часы: например, 3 ч 30 мин = 3,5 ч.

¶Расчёт

Ёмкость вычисляют умножением среднего тока на время разряда. Если ток в процессе менялся (а он меняется по мере разряда), берут среднее арифметическое значение, снятое в начале, середине и конце теста. Результат переводят в мА·ч: 1,8 А × 3 ч = 5,4 А·ч? Нет — при типичном токе 0,5–1 А и времени 2–5 ч итог обычно попадает в диапазон 1000–3500 мА·ч.

¶Оценка результатов

Результат сравнивают с заявленной ёмкостью производителя. Аккумулятор считается исправным, если фактическая ёмкость составляет 90–100 % от номинала. Потеря 10–20 % ёмкости типична для элементов, проработавших 300–500 циклов заряд-разряд. Потеря более 30 % свидетельствует о деградации или о подделке. Типичные поддельные аккумуляторы формата 18650, заявленные как 3000–5000 мА·ч, на практике показывают 500–1500 мА·ч.

¶Ограничения метода

Простая схема с мультиметром имеет ряд недостатков:

• мультиметр не измеряет ёмкость напрямую — результат является расчётным;
• ток разряда не стабилен и зависит от падения напряжения на нагрузке;
• погрешность метода может достигать 10–15 %;
• процесс требует постоянного присутствия оператора при ручном контроле.

Для более точных измерений применяют электронные нагрузки с функцией постоянного тока и регистраторы данных, однако для бытовой проверки ёмкости аккумулятора 18650 описанного метода с мультиметром обычно достаточно.

¶Источники

• Руководства по эксплуатации мультиметров серий DT-830, DT-9205A
• Техническая документация на литий-ионные аккумуляторы формата 18650 (Panasonic, Samsung, LG, Sanyo)
• Статьи по электротехнике о методах измерения ёмкости вторичных элементов питания