Предисловие
Литиевые батарейки CR2032 таблеточного типа номинальным напряжением 3 В используются очень широко: от компьютеров до электронных весов и даже собачьих ошейников!
Но эти батарейки - одноразовые (не перезаряжаемые), и потому есть большое желание заменить их на современные литий-ионные аккумуляторы. И это желание - вполне осуществимое: литиевые аккумуляторы в таком формате выпускаются массово и стоят недорого.
Такой аккумулятор и будет рассмотрен далее в обзоре, а именуется он LIR2032.
Кстати, цифры 2032 в наименовании батареек и аккумуляторов означают ни что иное, как их типоразмер: диаметр 20 мм, толщина 3.2 мм.
Внешний вид и характеристики Li-ion аккумулятора LIR2032
Чаще всего эти аккумуляторы продаются в групповой упаковке по 2-5 штук и более:
Внешний вид литиевого аккумулятора почти не отличается от батарейки CR2032, которую он должен заменить.
Со стороны отрицательного электрода (нижней стороны) - пластина с "пупырышками":
И только по маркировке сверху можно понять, что это - не батарейка, а литиевый аккумулятор:
Во-первых, на маркировке аккумулятора вместо "батареечной" надписи CR2032 указано LIR2032; а во-вторых, на батарейках CR2032 указано напряжение 3 В ровно, а на аккумуляторе - 3.6 В. Это напряжение примерно соответствует середине разряда; а стартовое напряжение у них выше: у батарейки CR2032 оно составляет 3.2 - 3.3 В, а у полностью заряженного аккумулятора LIR2032 - около 4.15 - 4.2 В.
Что касается ёмкости, то у батареек CR2032 от "хороших" производителей она составляет около 190-230 мА*ч, а для тестируемого аккумулятора она заявлена 40 мА*ч. Да, такова горькая правда: у батареек обычно ёмкость намного выше, чем у аккумуляторов такого же типоразмера.
Тестирование литий-ионного аккумулятора LIR2032
Сначала был собран стенд для тестирования. Он включал в себя батарейный отсек и плату защиты для литий-ионных аккумуляторов:
Батарейный отсек был выпаян с вышедшей из строя материнской платы компьютера, а плата защиты куплена отдельно. Она основана на сверхпопулярном чипе DW01B и не менее популярных специализированных MOSFET-ключах для слаботочной техники FS8205A.
Главным с точки зрения тестирования в данном случае будет то, что срабатывание защиты от перезаряда происходит при напряжении на аккумуляторе 4.3 В; а защиты от переразряда - 2.5 В. Как работают платы защиты на чипе DW01B, описано в этом обзоре.
При этом важно то, что, если использовать аккумулятор именно вместо батарейки CR2032, то обычно в устройствах, где применяются эти батарейки, платы защиты нет (а зачем, если батарейка одноразовая?!). То есть, защита от переразряда будет осуществляться только с помощью благоразумия пользователя, вовремя подзаряжающего аккумулятор, а не доводящего его до глубокого переразряда (что для литиевых аккумуляторов особенно вредно).
Для наблюдения кривой заряда и разряда аккумулятора использовался примитивный осциллограф DSO150 (обзор). При всей его примитивности, у него есть одно очень полезное свойство - работа с ценой деления по оси времени до 500 секунд на деление! То есть, на нём удобно наблюдать протяженные по времени процессы.
Разряд аккумулятора производился на резистор 100 Ом, средний ток разряда - около 35 мА (максимальный ток в начале разряда - 39 мА, минимальный ток в конце разряда - 25 мА).
Вообще-то такой ток разряда - слишком большой для аккумулятора со столь малой ёмкостью, но для наглядности испытания было важно, чтобы график разряда поместился на один экран осциллографа.
И вот результат:
Теперь - пояснения к графику.
Первая и самая высокая ступенька - это момент подключения осциллографа к аккумулятору. Напряжение на нём в этот момент составило 4.14 В.
Затем, примерно через четверть деления, небольшая ступенька вниз почти точно на 0.2 В. Это - момент подключения нагрузки. Кстати, эта ступенька позволяет рассчитать внутреннее сопротивление аккумулятора; оно составило около 5 Ом; что вполне допустимо для наиболее распространённых применений такого аккумулятора.
Ближе к концу процесса разряда наблюдается ускорение падения напряжения - это обычное свойство почти всех аккумуляторов и батареек.
И, наконец, после первого "касания" нуля - частокол вертикальных столбиков. Они возникают из-за работы платы защиты: когда защита от переразряда срабатывает, то напряжение падает до нуля; затем через какое-то время аккумулятор частично восстанавливает напряжение, и тогда плата защиты снова подключает выход, и так далее несколько раз, пока наконец-то аккумулятор не успокоится совсем.
Время разряда до первого падения в ноль составило 1 час 8 минут, а ёмкость аккумулятора составила, соответственно, 39.7 мА*ч.
То есть, даже в таком тяжелом (для аккумулятора) режиме подтвердилась ёмкость, указанная производителем.
Теперь переходим к испытанию на заряд аккумулятора.
Сразу посмотрим на график заряда:
Здесь тоже можно отметить момент подключения осциллографа (большая тупенька) и момент включения зарядного устройства (маленькая ступенька).
После включения зарядного устройства сначала шел довольно быстрый подъём напряжения на аккумуляторе, но затем он сменился на медленный и плавный подъём с переходом на плоский участок по окончании зарядки (что ознаменовалось срабатыванием платы защиты).
Заряд осуществлялся током 30 мА. В качестве зарядного устройства выступал управляемый повышающе-понижающий преобразователь XYS3580 (обзор на стороннем ресурсе). Величина тока выставлялась по мультиметру, а не по показаниям самого XYS3580, так как при малых значениях токов у него велика погрешность.
Время заряда составило 1 час 25 минут, а закаченная ёмкость составила 42.5 мА*ч; что тоже подтверждает заявленную производителем ёмкость.
Чем заряжать аккумулятор LIR2032?
Обычные зарядные устройства для зарядки аккумулятора LIR2032 не подойдут: у них слишком большой ток заряда. Они могут этот аккумулятор запросто вывести из строя или даже взорвать.
В связи с этим для них нужно специализированное зарядное устройство с пониженным током зарядки, составляющем не более C/2, где C - номинальная ёмкость аккумулятора. То есть, в данном случае ток заряда должен быть не свыше 20 мА.
Можно купить готовое зарядное устройство, например, у этого продавца на Алиэкспресс. Цена - около $1.5. Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158
Внимание - зарядное устройство не протестировано!
Но мы лёгких путей не ищем!
Зарядное устройство можно сделать своими руками из готовой платы для зарядки лития на основе чипа 4056, заменив резистор, программирующий ток зарядки, на такой, который задаст ток выхода в пределах 10-20 мА.
Вот пример такой платы:
Токозадающий резистор здесь расположен примерно посередине правого края платы, его номинал - 1.2 кОм (маркировка на резисторе - "122"). В datasheet на чип TP4056 (можно найти в интернете) приведена таблица номиналов резистора для разных величин токов, но для малых токов номиналы, к сожалению, не приведены. Поэтому пришлось подбирать методом "научного тыка". В итоге подбор был остановлен на резисторе 39 кОм, при котором ток заряда составил 21 мА.
Так выглядела плата после замены резистора:
Далее подсоединяем отсек с аккумулятором к контактам "BAT-" и "BAT+" платы, подключаем к адаптеру 5 В кабелем микро-USB, и заряжаем аккумулятор.
При зарядке на плате светится красный светодиод, но на синий ("зарядка закончена") он не переключается. Но через 3 часа ток заряда падает до 2 мА, и тогда зарядку можно прекращать.
Купить такие платы можно, например, у этого продавца. Цена - около $1.5 за десяток (!). Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158
Пожалуй, на этом можно перейти к итогам.
Окончательный диагноз и области применения аккумулятора LIR2032
Итак, хотя тест полностью подтвердил заявленные производителем характеристики, это не значит, что везде и повсеместно надо заменять батарейки CR2032 на аккумуляторы LIR2032. К этому вопросу надо подходить творчески.
Причин, почему далеко не всегда есть смысл заменять батарейки на аккумуляторы, может быть несколько.
В каких-то случаях напряжение аккумулятора может оказаться недопустимо-высоким для питаемой аппаратуры.
В других случаях могут наблюдаться какие-то проблемы с работой питаемой аппаратуры. Например, в аппаратуре с символьными ЖК-индикаторами (вроде обычных калькуляторов), могут оказаться плохо разборчивыми отображаемые символы. Такая проблема наблюдалась у автора обзора при использовании аккумуляторов в древнем карманном микрокомпьютере Casio-410. К счастью, у него есть колёсико регулировки контрастности дисплея, с помощью которого проблему удалось решить.
В некоторых случаях батарейка CR2032 работает настолько долго без замены, что установка аккумулятора теряет смысл (например, в материнских платах компьютеров, в которых батарейка используется только при полном отключении компьютера от питающей сети).
Но спектр аппаратуры, в которой применяются такие батарейки, настолько широк, что в каких-то случаях замена на аккумулятор будет оптимальным решением. Примеры аппаратуры: различные пульты дистанционного управления, мини-фонари, велосипедные маячки-мигалки, настенные часы, весы, велосипедные компьютеры (и их датчики), калькуляторы, и прочее. Смысл замены в каждом из случаев надо определять отдельно.
Купить литий-ионные аккумуляторы LIR2032 можно на Алиэкспресс, например, у этого продавца. Цена на дату публикации статьи - около $3 за 5 шт. (цена может меняться, проверяйте!).
Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158
Весь раздел "Сделай сам" сайта Smartpuls.ru - здесь.
