Как солнечные батареи убивают пауэрбанки

20.02.2018

Как оказалось, из-за экономии на схемотехнике дешевые китайские мобильные аккумуляторы с солнечными батареями могут прожить очень короткую жизнь.

Предыстория

Когда видишь в продаже безымянный внешний аккумулятор емкостью 5000 мА·ч с солнечной батареей и ценником всего в 500-700 рублей, в душе невольно возникает то самое «хочу!». При этом кажется, что его устройство настолько простое, что максимум что там могут «накосячить» китайцы с Aliexpress – это подсунуть дешевый аккумулятор меньшей емкости. Но жизнь оказалась прозаичнее.

Первая проверка после покупки показала, что его емкость составляет не менее 4500 мАч, что весьма неплохо. После этого он был принят на вооружение и эксплуатировался в длительных походах для подзарядки гаджетов.

Изначально мне было весьма интересно поиграться с солнечной батареей, и я оставлял его по нескольку дней на солнце с целью пополнения заряда. Толку от этого было маловато, и его все равно приходилось дозаряжать от сети с использованием зарядки от смартфона Samsung. При этом уже через десяток циклов стало заметно, что его емкость уменьшилась практически вдвое. Погоревав, я списал его в запас, и он провалялся в шкафу ровно до того момента, пока у меня не возникла необходимость поэкспериментировать с солнечной батареей. И тут началось самое интересное.

Вскрытие

Разобрав пауэрбанк я с удивлением обнаружил, что солнечная батарея припаяна напрямую к контактам Li-Ion аккумулятора параллельно с основным контроллером заряда/разряда.

Недолго думая я вытащил его на яркое солнце и замерил напряжение и ток, который выдавала солнечная батарея. Она тоже оказалась качественной и закачивала в бедный литий-ионный аккумулятор 0,2 А с напряжением в 5,3 В. Чтобы понять, что тут не так, заглянем в теорию.

Что губит Li-Ion

Литий-ионные аккумуляторы – штука капризная. Они боятся глубокого разряда, перезаряда и высоких напряжений. Чтобы зарядить их, используется специальный контроллер, разделяющий процесс на две фазы. Сначала на аккумулятор подается постоянный ток и слегка пониженное от номинала напряжение, которое растет параллельно набору заряда. По достижении примерно 80%, когда напряжение на аккумуляторе достигнет своего максимального регламентированного значения, оно фиксируется, а ток резко уменьшается. И в таком режиме он пребывает еще около часа, пока не зарядится до максимального уровня, после чего контроллер завершает процесс.

А теперь давайте заглянем в спецификации к типичному литий-ионнуму аккумулятору. Для большинства моделей (один из которых как раз установлен в этом пауэрбанке) максимальное напряжение зарядки на финальной стадии составляет 4,2 вольта. Казалось бы, чего тут страшного, ну подали вместо 4,2 какие-то 5,3 В. Однако не все так просто. Например, регулярное превышение напряжения всего на 0,05 В весьма сильно сокращает ресурс батареи. Превышение на 0,1 В – сокращает уже в разы.  Вот график, позаимствованный мной с BatteryUniversity. Он отражает зависимость количества циклов перезаряда от подаваемого максимального напряжения.

При этом надо учитывать, что при низком уровне заряда аккумулятора изначально подаваемое напряжение должно быть еще ниже!

Поэтому неудивительно, что аккумулятор был убит всего за несколько циклов.

Какой совет тут можно дать? Если уж покупать что-то дешевое, то пусть это будут брендовые вещи. Наверняка там таких фейлов со схемотехникой не допустят.

P.S. а вот тут я писал про работу садовых фонариков с солнечными батареями.