HAKADI 26700 3500mAh, акумулятори на основі Na-ion хімії

Ось і до мене дісталися акумулятори на основі відносно нової (хоча тут як подивитися) натрій-іонної хімії. Купував спеціально для огляду й задоволення власної цікавості, тож тепер можу поділитися з вами результатами кількох тестів. Думаю, буде цікаво.

Нагадую: щоб постійно бути в курсі нових тем у блозі, рекомендую підписатися на мій інстаграм, де я публікуватиму сповіщення про всі нові теми й, можливо, писатиму просто про щось цікаве — посилання на акаунт

Також підписатися на оновлення та нові статті можна в телеграм-каналі — https://t.me/KirichBlog


Почну із замовлення. Спочатку хотів замовити популярний розмір 18650, але, по-перше, їхня ємність якось зовсім невелика, а по-друге, я знайшов результати тестів цих елементів, тому вибрав більший розмір — 26700. Та й ємність 3500, як на мене, корисніша. У магазині є різні варіанти лотів, я вибрав мінімальний — 4 штуки. Обійшлися приблизно в 16 доларів. Якщо додати їх у кошик, Ali потім покаже їх у розділі з монетками та гарною знижкою.

Одразу після замовлення продавець написав, мовляв, їхатимуть довго. Я відповів, що ОК, чекаю.
До речі, з цього приводу на сторінці магазину є попередження. Якщо коротко: не хвилюйтеся, ви отримаєте своє замовлення, просто зачекайте.


А якщо докладніше, то вам дадуть трек-номер, за яким через деякий час ви отримаєте конвертик або листівку, найімовірніше, на Укрпошті.
У моєму випадку в конвертику була гайка, хоча траплялися випадки, коли приходила просто листівка — залежить від магазину.


Але через деякий час у вашому застосунку Міст-експрес (якщо він у вас є) з'явиться посилка, зазвичай від Trade44, і це вже будуть ваші акумулятори або пристрої з акумуляторами.
Загалом я отримав пакунок у відділенні Міст Експрес, де були мої піддослідні.


Трохи про цей тип акумуляторів. У світі акумуляторів вони поки що нові, але, як пише Вікіпедія, насправді їм багато років. Просто на певному етапі вирішили розвивати звичні нам літій-іонні, а ці «поклали на полицю».



Серед ключових особливостей можна відзначити такі:
1. Ціна: оскільки тут немає літію, а сода коштує дешево, у перспективі ці акумулятори мають бути дешевшими, але для цього потрібні великі обсяги виробництва.
2. Розширений у бік низьких температур діапазон: заявляють, що ці акумулятори краще працюють на морозі.
3. Можливість розряджання до нуля, тож фактично їм не потрібен контроль перерозряджання.
4. Вища безпека — знову ж таки, завдяки відсутності літію та можливості розряджання до нуля.

Є й недоліки:
1. Ємність приблизно така сама, як у LiFePO4, тому для отримання максимальної ємності за мінімальної ваги/об’єму поки що краще підійде звичайний літій-іонний акумулятор.
2. Надто широкий діапазон робочої напруги: від 1.5 вольта (розряджений) до 3.95 (повністю заряджений), тобто перепад напруги більш ніж удвічі. Якщо застосувати це до умовних батарей на 12 вольт, виглядатиме так:
«звичайний» літій-іонний — якщо 3S, то від 7.5–9 до 12.6
LiFePO4 4S — від 10 до 14.6, причому робоче плато взагалі перебуває в діапазоні 12–13 вольт.
LTO 6S — від 9 до 16.8
Na-ion 4S — від 6 до 15.8 вольта.

Такий великий перепад напруги вимагає відповідного навантаження, тобто ваше навантаження має коректно працювати в такому діапазоні, а це не завжди зручно й навряд чи підходить для типових споживачів.



Даташита не знайшов, є лише дані зі сторінки товару —

Battery type: Sodium battery
Nominal voltage: 3.1V
Standard capacity: 3500mah
Weight: 82± 50g
Size: 26.4*71mm
Charge voltage: 4.1±0.05V
Discharge cut-off voltage: 1.5±0.05V
Internal resistance: ≤20mΩ
Standard charging current: 0.5C
Standard discharge current: 0.5C
Max. Charge Current: 1C
Max. Continuous Discharge Current:3C
Temperature of discharge: -30~60℃


На мій погляд, напругу заряджання вказано некоректно: 4.1 вольта — це максимальна напруга, а напруга завершення заряджання для таких акумуляторів становить 3.95 вольта, будьте уважні!

Зовні — найзвичайнісінькі акумулятори, маркування вкрай скупе, плюсовий контакт плаский.


Єдине — розмір трохи менш поширений: 26700, а не 26650, але це не принципово. Оскільки елементів було чотири, я протестував їх усі, але перший перевірив у ширшому діапазоні струмів навантаження.


На сторінці товару є фото вимірювання імпедансу


Але мої вимірювання показали інший результат, причому на фото вище явно акумулятори в такому самому стані, як і в мене, про це свідчить напруга на елементах. Начебто й відповідає заявленим значенням, але неприємно...


Спочатку проведемо базові тести, але почну з циклу підготовки, який складався з таких етапів:
1. Розряджання струмом 1С
2. Пауза 5 хвилин
3. Заряджання струмом 0.5С
4. Пауза 5 хвилин
5. Розряджання струмом 1С
6. Пауза 5 хвилин
7. Заряджання струмом 0.5С

Коли робив скриншоти, на трьох забув прокрутити журнал результатів, тому на них не потрапили результати тесту першого розряджання. Але насправді різниця була мінімальною: спочатку акумулятори мали близько 10% заряду, тобто були майже розряджені.



Для цих акумуляторів заявлено два режими заряджання: звичайний струмом 0.5С і прискорений струмом 1С.
Тут одразу зазначу відносно коротку фазу CV, більше схожу на заряджання акумуляторів LiFePO4, але сам графік фази СС лінійніший, що, своєю чергою, більше нагадує «звичайні» літій-іонні акумулятори. Власне, це дає змогу приблизно визначити рівень заряду за напругою на елементі; нагадаю, у LiFePO4 із цим біда.



Струм заряджання 1С акумулятор теж сприйняв цілком нормально, приємно.


Тепер розряджання.
Тут заявлено тривалий струм розряджання до 3С і короткочасний — до 5С. Загалом, конкретно ці акумулятори, найімовірніше, належать до так званих високоємних, адже для високострумових Na-ion декларують струми розряджання до 20С.

Але все ж першу пару я зрештою перевірив не лише в режимах 0.2, 0.5, 1, 2 і 3С, а й 4 та 5С, оскільки температура була цілком у допустимих межах.
На жаль, заявлених 3500мАч я так і не побачив, максимум становив близько 3150мАч.


Температура за струмів розряджання 2, 3, 4 і 5С. Думаю, заявлені максимальні 3С вказані навіть із невеликим запасом.


Другий екземпляр — приблизно те саме, що й у першого


Температура за 3, 4 і 5С


Третій і четвертий екземпляри перевіряв за струмів до 3С. Не бачив сенсу в більшому струмі, адже тестів першої пари цілком вистачило, тим паче це були позаштатні режими.
До речі, ємність тут ще нижча — близько 3100мАч.


Температура за 2 і 3С


Четвертий екземпляр — приблизно ті самі 3150мАч, що й у першого


Температура за 2 і 3С


Як зазвичай, вимірювання залишкової ємності після тесту на максимальному струмі й подальшого охолодження.
Перша пара — після тесту 5С, друга, відповідно, після 3С, але результати приблизно однакові: 100-140мАч, що дуже непогано.


Перевірка ідентичності результатів за струму 0.2С і 2С — загалом непогано, але ось ємність: мінімум за 0.2С становив 3095мАч, максимум — 3144мАч :(


Під час тестування для пришвидшення процесу заряджав акумулятори на другому тестері. Загалом це не принципово, але був випадок, коли я зарядив акумулятор і залишив його в тестері на відносно тривалий час, а потім знову ввімкнув заряджання й «залив» ще 274мАч, що мене трохи збентежило.
Також мене збентежила фраза з опису цих акумуляторів у Вікіпедії —



Усе це наштовхнуло мене на додатковий тест — вимірювання ємності після кількох днів зберігання, а точніше, приблизно через 60 і 65 годин.
Акумулятори були повністю заряджені, і через 6 годин я провів перший тест, а ще через 65 годин — другий.
При цьому для акумуляторів 1 і 3 перевіряли, скільки в них «заливатиметься», а для 2 і 4 — скільки «виливатиметься».

Але ні, усе гаразд: через 60 і 65 годин акумулятори «взяли» лише близько 30–45 мА·год, що дуже добре.


Тест розряджання також показав, що різниця становить лише близько 70–75 мА·год. При цьому я порівнював ранні результати з початковими, майже «з коробки», а останні — вже після всіх тестів, зокрема розряджання струмом 5С.

До чого це я, власне: я думав, що ці акумулятори треба «розгойдувати», але виявилося, що ні, як, зрештою, і будь-які літій-іонні.
До речі, я неодноразово писав: якщо вам хтось каже, що ваш новий літій-іонний акумулятор «розгойдається», не вірте — на вас просто хочуть заробити.



Для розширеного тесту я вирішив перевірити акумулятори за низьких температур, а точніше, поклав їх у морозильну камеру. Випадково вийшло так, що вони пролежали там близько тижня — навіть краще, умови ще ближчі до реального використання.
Імпеданс трохи зріс, але це було передбачувано. Хоча, на мій погляд, зріс він не сильно — лише приблизно на 10–15%, а напруга як була близько 3.90, так і залишилася.


Акумулятори перевіряли за струмів 0.5, 1, 2 і 3С. Спочатку я перевірив перший за 1С, другий — за 2С, третій — за 3С, а далі вирішив усе-таки провести тест за 0.5С, а не за 4С, тому четвертий перевірявся за 0.5С.
На графіку видно сходинки — на жаль, помітив це пізніше. Оскільки комп’ютер і холодильник стоять у різних приміщеннях, довелося керувати навантаженням і вести логування через планшет, а він старенький, і програма часом трохи зависала, а потім продовжувала працювати. Це внесло невелику похибку у вимірювання Вт·год, хоча й не критичну, і ніяк не вплинуло на вимірювання А·год, тому переробляти тест я не став.

До речі, зіткнувся з проблемою на планшеті, з якою вже якось мав справу, але забув, як її вирішував. Коротше, встановив програму для навантаження, провів тести, файли тестів зберігав на диск C, а потім заходжу — файлів немає. Відкриваю програму — файли в ній видно. Це проблема не прихованих чи системних файлів, а прав доступу до файлів. На жаль, простіше було закинути мої файли на планшет і там згенерувати порівняльні графіки. Як тепер витягнути ці 4 файли тестів, не придумав, хоча пробував різні варіанти :((((



Але цікавіше порівняти результати з початковими. Відповідно, під графіком наведено результати вимірювань у порядку від меншого струму до більшого; першим іде вимірювання за кімнатної температури.
Звісно, акумулятори нагрівалися і в морозильній камері, тому я й вирішив провести тест за струму 0.5С: за такого струму акумулятор менше самонагрівається, і цей чинник менше впливає на результат.

Як на мене, акумулятори непогано працюють за низької температури: за струму 0.5С різниця в ємності становила близько 8–10%, а в енергії — близько 15%. І це за різниці температур приблизно 40 градусів.




Як я писав, було зазначено, що акумулятори допускають розряджання «в нуль». Ну що ж, перевіримо.
Спочатку я розрядив один акумулятор за допомогою навантаження, але тут мінімум — 0.1 вольта. Після зняття навантаження напруга досить швидко повернулася до 1.5 вольта. При цьому акумулятор віддав ще близько 10% від заявленої ємності.


Звісно, мене це не влаштувало, тому я просто закоротив його, а потім залишив так приблизно на 15 годин. Жорстоко, звісно, але що поробиш :)


Через 15 годин під’єднав його до навантаження в режимі моніторингу. Менше ніж 0.1 вольта вона не бачить, але, думаю, і так помітно, що напруга знову почала зростати: через 50 хвилин вона вже становила близько 1.16 вольта.


Я не був упевнений, що напруга не просідає на вхідному опорі самого навантаження, тому додатково виміряв імпеданс і напругу за допомогою окремого приладу та мультиметра. У результаті майже через годину отримав близько 1.25 вольта. Але ще більше здивував імпеданс: він був майже таким самим, як на самому початку, коли акумулятори мали близько 10% заряду.


Потім акумулятор повністю зарядили струмом 0.5С, тобто в тому самому режимі, що й раніше. Щоправда, заряджання тривало трохи довше, але це зрозуміло.


Ну і розрядив струмом 0.5С, потім звів на графіку результати звичайного тесту 0.5С — різниця виявилася в межах похибки.


А далі мені стало цікаво порівняти криві розряду різних типів акумуляторів.
1. Натрій-іонний
2. Літій-залізо-фосфатний
3. «звичайний» літій
4. Літій-титанатний


Але оскільки наведені вище акумулятори мали помітний розкид за ємністю, особливо це стосувалося літій-титанатних, я порився у своїх запасах тестів, а також узяв результати тестування іншої людини й звів на графіку результати акумуляторів із ближчою ємністю — близько 1500 мА·год.
Порядок той самий —
1. Натрій-іонний 18650
2. Літій-залізо-фосфатний 1600 мА·год
3. Літій-іонний — 1500 мА·год
4. Літій-титанатний 1500 мА·год.

Помітна велика різниця між кривими розряду, особливо це видно у літій-залізо-фосфатного акумулятора


Наведені вище дані для натрій-іонних елементів узято з цікавого сайту, де автор не лише тестує акумулятори, а й викладає архів із логами. А оскільки навантаження в мене тієї самої серії, я цілком можу використовувати ці дані для групових графіків.
Там він тестував елементи 18650 ємністю 1500mAh, хоча чомусь у нього вони протестовані як 1300. Думаю, він виміряв реальну ємність і взяв її за С, а я зазвичай використовую заявлену ємність як С.

Там само є тести 12-вольтової збірки й натрій-іонних елементів на 50Ач, а також деякі висновки — рекомендую почитати.




Власне, на цьому поки все. Можливо, згодом проведу ресурсний тест, але поки не впевнений.
Особисто я вважаю, що акумулятори цікаві, але дуже нішеві. Якщо вони все-таки підуть у маси й подешевшають, а виробники інверторів паралельно почнуть випускати свої пристрої для такого широкого діапазону, то, цілком можливо, вони стануть цікавими.
Наразі це просто цікава іграшка для тестів. Із переваг усе-таки ще раз відзначу:
1. Краще працюють за мінусових температур, іноді це критично
2. Не потрібно захищати від перерозряду, та й самі акумулятори стійкі до нього. Поки що лише нікель-кадмієві акумулятори можна було зберігати повністю розрядженими (до нуля).
3. Вища безпека, але це покаже час.

Особисто мене засмучує широкий діапазон робочої напруги: майже трикратна різниця між зарядженим і розрядженим станом — це все-таки забагато.

На цьому поки все. Сподіваюся, було корисно. Буду дуже радий запитанням і просто коментарям, згодом, можливо, доповню огляд :)