Kolejna partia akumulatorów Samsung, tym razem ICR18650 - 32A w wersji zabezpieczonej (recenzja uzupełniona)

W zeszłym miesiącu opublikowałem relację z zakupu akumulatorów INR18650 — 25R.
Dziś relacja z drugiego „zakupu kontrolnego” w znanym wszystkim sklepie. Tym razem akumulatory są jednak inne: ICR18650 — 32A w wersji z zabezpieczeniem.

Akumulatory zamówiłem 9 listopada, wysłano je 17 listopada, a dotarły 16 i 22 grudnia.
Nie, nie rozsypały się na poczcie i dlatego nie przyszły w różnym czasie. Po prostu zamówiłem od razu 40 sztuk i ponownie wysłano je w dwóch paczkach.
Łączny koszt zamówienia, z ubezpieczeniem, wyniósł 178,86 USD.

W poprzedniej recenzji narzekałem na bardzo kiepskie opakowanie towaru. Tym razem wszystko było wyraźnie staranniej zapakowane. Zaznaczę jednak, że dostałem tylko połowę zamówienia, druga część trafiła do kolegi. Dwie jego sztuki miały niewielkie uszkodzenia, choć były w pełni sprawne.


Tym razem akumulatory były zapakowane w woreczki strunowe. Zgrupowano je po cztery sztuki, zgodnie z zamówieniem.


Ale trzy z pięciu woreczków wyglądały mniej więcej tak. Cienki polietylen nie wytrzymał pocztowych tortur i się rozerwał. Z jednego woreczka próbowały wydostać się dwa akumulatory, w pozostałych siedziały na miejscu.


Oto wszystkie otrzymane akumulatory. Nic wam się nie przywidziało: na zdjęciu są 22 sztuki, ale to nie hojny bonus od sklepu za dobrą recenzję poprzedniej partii.
Po prostu pożyczyłem dwa akumulatory od kolegi, który dostał je tydzień wcześniej, choć wysłano je razem.


Jak pisałem wyżej, są to akumulatory Samsung ICR18650 — 32A w wersji z zabezpieczeniem.
Rok produkcji: 2014, rozmiar 18650, deklarowana pojemność 3200 mAh.


Styk dodatni ma trzy otwory, choć moim zdaniem niczego to nie dowodzi.
Rzecz w tym, że duże firmy praktycznie nie produkują akumulatorów w wersji z zabezpieczeniem. Zabezpieczenie montuje się później, więc „guzik” może wyglądać inaczej.
Oprócz fabrycznej koszulki termokurczliwej na wierzchu znajduje się dodatkowa, przezroczysta warstwa.
Przez całą boczną część obudowy biegnie taśma łącząca z płytką zabezpieczającą.
Płytka zabezpieczająca znajduje się po stronie styku ujemnego.
Nie mam zastrzeżeń do wyglądu: płytka jest zamontowana bardzo starannie, a całość ma ochronną plastikową osłonę.


Znalazłem firmową kartę katalogową tych akumulatorów.
Przytoczę tutaj niewielki fragment z danymi technicznymi.


W karcie katalogowej podano, że masa jednego akumulatora wynosi maksymalnie 50 gramów. Podczas kontrolnego ważenia wyszło 51.8, ale ponieważ akumulatory mają zabezpieczenie, ich masa będzie większa.
Płytka zabezpieczająca z plastikową obejmą waży około 1.6 grama, do tego dochodzi jeszcze koszulka termokurczliwa — razem wychodzi właśnie 50 gramów.


Potem przeszedłem do testów i od razu wpadłem w pułapkę.
Chodzi o to, że akumulatory są długie. Podczas testów, żeby zaoszczędzić czas, wstępnie ładuję akumulatory, gdy testowana jest inna partia.
Ale do całkiem markowej ładowarki te akumulatory wchodzą tylko bokiem. I to dopiero po porządnym popchnięciu.
Całkowita długość akumulatora wynosi 69 mm, a średnica 18.5 mm.


Za to do bezimiennej ładowarki wkłada się je bez problemu. Szczerze mówiąc, myślałem, że będzie odwrotnie.
Najpierw przeprowadziłem wstępne testy, żeby ocenić powtarzalność wyników pomiarów i z grubsza oszacować pojemność.
To tylko przybliżona ocena, ponieważ napięcie końcowe ładowania akumulatorów wynosi 4.35 V, a ładowarka ładuje tylko do 4.2


Powyżej nie ma błędu w numeracji akumulatorów. Po prostu jeden z nich przypadkowo uszkodziliśmy. Nieważne jak, ale nie chciał działać, więc postanowiłem go rozebrać.
Ostrożnie naciąłem przezroczystą koszulkę termokurczliwą i dostałem się do styku dodatniego.
Styk dodatni jest przyspawany przez niewielki pasek. Takie rozwiązanie nie nadaje się do dużych prądów, ale przy prądzie 3-4 A raczej nie powinno sprawiać problemów.


Na styku ujemnym znajduje się płytka zabezpieczająca. Nie wiem, co oznacza oznaczenie — NXW-polar; bardziej interesowało mnie, jakie elementy zamontowano.
Na płytce znajdują się dwa zestawy tranzystorów MOSFET 8205A (nie mylić z kontrolerem S-8205A). Każdy tranzystor w zestawie ma rezystancję 25-40 mΩ (w zależności od napięcia zasilania). Ponieważ tranzystory są połączone szeregowo, a same zestawy równolegle, łączna rezystancja klucza również wynosi 25-40 mΩ. Do obliczeń można przyjąć średnią wartość 37 mΩ.
Maksymalny prąd ciągły jednego zestawu wynosi 5 A, a więc dwóch — 10 A. Nie używałbym jednak akumulatorów przy prądach większych niż 3-4 A; niżej będzie jasne dlaczego.
Jako kontroler zastosowano DW01. To układ zabezpieczający akumulatory litowe.
Zgodnie z kartą katalogową pracuje on w zakresie 2.4-4.28 V, co samo w sobie jest nieco dziwne, ponieważ maksymalne napięcie akumulatorów wynosi 4.35 V. Być może zastosowano osobną wersję kontrolera.


Po wymontowaniu płytki zabezpieczającej akumulator zaczął działać prawidłowo.


Po uporaniu się z uszkodzonym akumulatorem przeszedłem do dalszych testów.


Liczba akumulatorów nie była podzielna przez cztery, dlatego w ostatniej partii były tylko dwa.
Jednym z nich był „naprawiony” akumulator, który wykazał pojemność 2976 mAh, choć ładowałem go tylko do 4,2 V.


Aby uzyskać bardziej miarodajne wyniki testów, postanowiłem sprawdzić akumulator bez zabezpieczenia.
Jak pisałem wyżej, te akumulatory są fabrycznie dostarczane w wersji „bez zabezpieczenia”, dlatego karta katalogowa również dotyczy tej wersji.
Spróbuję też przeprowadzić pomiary w warunkach zbliżonych do podanych w karcie katalogowej.
Najpierw naładowałem akumulator do deklarowanych przez producenta 4,35 V. Ładowanie odbywało się prądem 1 A, aż prąd ładowania spadł do 0,1 A, czyli do 1/10 prądu ładowania.
Następnie podłączyłem go do obciążenia elektronicznego, ustawiłem prąd rozładowania na 6,4 A (maksymalny prąd deklarowany przez producenta) i wyzerowałem licznik pojemności.


Producent deklaruje, że maksymalny wzrost temperatury obudowy wynosi 25 stopni ponad temperaturę otoczenia.
Na początku testu temperatura wynosiła około 30 stopni, ale w miarę testowania akumulator zaczął się dość mocno nagrzewać.
Nie chciałem go przegrzać, więc najpierw zmniejszyłem prąd obciążenia o 10%, ale temperatura nadal rosła, dlatego musiałem zmniejszyć prąd o kolejne 10%.
Dalej już nie zmniejszałem prądu, uznałem, że wystarczy.


Zakończyłem test przy prądzie rozładowania 5,1 A, co stanowi 80% maksymalnej wartości deklarowanej przez producenta.
Pojemność wyniosła 3023 mAh, a akumulator nagrzał się do 71,5 stopnia.
Wynik, mówiąc delikatnie, jest kiepski.
Moim zdaniem taka temperatura przy prądzie niższym od maksymalnego to dużo.


No dobrze, pomyślałem i postanowiłem sprawdzić pojemność przy prądzie 0,2C, bo właśnie przy takim prądzie producent deklaruje pojemność nominalną 3200 mAh i minimalną 3100 mAh.
Akumulator wykazał pojemność 3094 mAh, czyli całkiem bliską deklarowanemu minimum 3100 mAh.


Na tym testy można by w zasadzie zakończyć, ale wciągnąłem się i z czystej ciekawości uruchomiłem test na nowym obciążeniu elektronicznym z funkcją testowania akumulatorów.
Ustawiłem prąd ładowania 1600 mA (zgodnie z datasheetem), napięcie 4,35 V i zakończenie ładowania przy prądzie 160 mA. Rozładowanie ustawiono na prąd 1C, czyli 3200 mA, i uruchomiłem test.

Test wykazał pojemność 2923 mAh. Różnica w porównaniu z poprzednim testem przy prądzie 5,1 A wyniosła 100 mAh. Później sprawdzę, z czego to wynika.
Przy okazji można naocznie odpowiedzieć na pytanie, dlaczego liczba mAh „wyciągniętych” z akumulatora często mniej więcej zgadza się, a czasem nawet przewyższa liczbę „wlanych”.
Chodzi o to, że oprócz pojemności w mAh istnieje jeszcze parametr pojemności w watogodzinach.
Na zrzucie ekranu widać (kliknij, aby powiększyć), że do ładowania zużyto 12,42 Wh, a uzyskaliśmy 10,35 Wh, więc wszystko się zgadza — sprawność akumulatora wynosi około 80%.


Przy okazji zmierzyłem też rezystancję wewnętrzną akumulatora przy prądzie 1 A i 10 A.
Producent deklaruje rezystancję wewnętrzną nie większą niż 100 mΩ.




A teraz wnioski.
Nie są jednoznaczne. Z jednej strony pojemność jest niemal zgodna z deklarowaną, a rezystancja wewnętrzna nawet niższa. Z drugiej strony przy prądzie rozładowania 2C akumulator mocno się przegrzewa.

Ważne uzupełnienie.
Ponownie przetestowałem akumulator z układem zabezpieczającym, ustawiając napięcie końcowe ładowania na 4,35 V.
Prąd wynosił 1,6 A, akumulator był prawie naładowany, a automatyczne wyłączenie ustawiono na 0,16 A.
W rzeczywistości automatyczne wyłączenie nastąpiło przy prądzie 800 mA, co oznacza, że ładowanie przerwał nie ładowarka, lecz układ zabezpieczający. Wynika z tego, że lepiej nie podnosić napięcia końcowego ładowania powyżej 4,3 V, zwłaszcza jeśli używacie inteligentnych ładowarek typu iMax, które w takiej sytuacji mogą podnieść napięcie powyżej 20 V i uszkodzić układ zabezpieczający.
Tak wygląda wykres ładowania do napięcia 4,35 V.


Tak wygląda wykres pełnego testu: ładowanie prądem 1,6 A, rozładowanie prądem 3,2 A i ponowne ładowanie prądem 1,6 A.
Układ zabezpieczający przerwał ładowanie przy prądzie około 500 mA.


Podczas eksperymentów przypadkowo obciążyłem akumulator z układem zabezpieczającym prądem 10 A. Zabezpieczenie odłączyło obciążenie, a dalsze próby wykazały, że odłącza akumulator przy prądzie obciążenia powyżej 5 A.

Zalety
Układ zabezpieczający
Na płytce zabezpieczenia znajdują się dwa zespoły tranzystorów polowych, które łącznie mogą przewodzić prąd do 10 A.
Pojemność jest zbliżona do deklarowanej, a przy prądzie rozładowania około 2C nawet ją przekracza (patrz datasheet).
Rezystancja wewnętrzna jest niższa od deklarowanej.
Starannie wykonany.

Wady
Układ zabezpieczający nie może długo pracować przy napięciu 4,35 V — odłącza ładowanie akumulatora przedwcześnie, co obniża jego parametry, ale wydłuża jego żywotność.
Akumulator przegrzewa się przy prądzie rozładowania około 1,5–2C.
Ze względu na układ zabezpieczający akumulator jest bardzo długi: 69 mm zamiast 65 mm.
Pojemność przy prądzie rozładowania 0,2C nieznacznie nie osiągnęła deklarowanego minimum 3100 mAh. Być może ma na to wpływ fakt, że akumulatory wyprodukowano w 2014 roku.

Nie wiem, czy ta recenzja okaże się przydatna, ale starałem się podać jak najwięcej informacji. Jeśli czegoś brakuje, napiszcie — uzupełnię.