Sanyo NCR18650GA 3500mah: новий тест ресурсу, або як швидко вбити акумулятор. Оновлено 20.06.2020

Так, друзі, тест ресурсу повернувся, і тепер це цілком собі фірмовий акумулятор Sanyo NCR18650GA. Але тепер це не просто тест, а випробування в режимах, не рекомендованих виробником, тобто ми цілеспрямовано вбиватимемо акумулятор і подивимося, як він при цьому поводитиметься.


Акумулятори придбав один із моїх постійних читачів у харківському магазині batterex.com.ua спеціально для тесту ресурсу; параметри тестування та модель акумуляторів ми узгодили заздалегідь.

У посилці було 5 акумуляторів: власне, пара Sanyo NCR18650GA для тесту та LG HG2 як "бонус" для мене. Втім, їхній огляд теж буде, але трохи пізніше.

Доставка Новою поштою, запаковано просто в шматок картону, але загалом досить надійно.


Крім акумуляторів, у посилці була візитка магазину з кодом знижки на наступну покупку, чинним до кінця року, а також візитка... м’ясного магазину :)


Я вже оглядав ці акумулятори, причому надіслав їх той самий чоловік, за що йому велике спасибі. Щоправда, тоді акумулятори були хоч і невикористані, але не нові, а тепер у мене те, що можна сміливо занести до моєї "бази даних".

Ємність — 3450мА·год, мінімальна — 3350мА·год (за 25 градусів), водночас Rated capacity заявлена як 3300мА·год (за 20 градусів), а на сторінці продавця ємність указана як 3500. Коротше, рахуйте як хочете, а я вимірюватиму.


Зовні все ті самі звичні акумулятори Sanyo: помітний червоний колір, синя облямівка біля плюсового контакту.


Відмінна риса таких акумуляторів — погано помітне маркування. Воно є і на мінусовому контакті, і на термоусадці, причому в другому випадку його справді складно розгледіти. Але якщо уважно придивитися, видно напис:
Sanyo
NCR18650GA 9405

Останні чотири цифри позначають дату виробництва, і в цьому випадку це 5 квітня 2019 року, тобто на момент тесту акумуляторам трохи більше року.


Розміри, вага.


Як зазвичай, перед тестами було проведено цикл для "нормалізації". До речі, побачив у магазині дві незвичні послуги:
Зарядити перед продажем
Зарядити й розігнати ємність перед продажем

І якщо з першим пунктом я ще якось, хоч і зі скрипом, погоджуся — хоча якщо людина купує акумулятор, то мається на увазі, що зарядний пристрій у неї вже є, — то до другого ставлюся дуже скептично, адже такі елементи марно "розганяти": якщо різниця й буде, то в межах похибки приладів.


Штатний струм заряджання — 0.5С (1.68А). У мого зарядного пристрою струм трохи "гуляв" ближче до кінця фази CC, але в середньому відповідав установленому, а заряджання тривало близько 2 години 50 хвилин. У попередніх акумуляторів було 2 години 40 хвилин.


Виробник навів у даташиті гарні графіки, але для струмів, не кратних ємності акумулятора. На мою думку, різниці начебто немає, але мені довелося вимірювати за інших значень.


Зазвичай я використовую струми, кратні ємності акумулятора. У цьому випадку це 0.2, 0.5, 1 і 2С, а також максимальні 10А, що фактично близько до 3С.
У результаті за 0.2С отримав ємність 3320мА·год, або 12.07Вт·год, але тест проходив за температури близько 19 градусів, тож результат відповідає зазначеній виробником Rated capacity — 3300мА·год (за 20 градусів).


Температура акумулятора за струмів 2С (6.7А) і 10А. Цікаво, що акумулятор нагрівався трохи сильніше за попередні: наприклад, тоді я отримав різницю температур 27.6 і 44.5 градуса, а тут — 36.6 і 55.7.


Другий екземпляр, результати аналогічні



Причому результати тестів двох екземплярів настільки аналогічні, що я навіть побудував порівняльний графік за струмів 0.2, 1С і 10А.


А це порівняння нових акумуляторів і попередніх: в обох випадках узято другий екземпляр, порівняння також за струмів 0.2, 1С і 10А.


Імпеданс акумулятора до тестів, після циклу "нормалізації" та остаточний.



А ось тепер — те, заради чого все це й затівалося.
Виробник наводить результати ресурсного тесту за струмів 0.5С на заряджання і 6А на розряджання, щоправда, струм заряджання вказано якось хитро — 1.68,0.99А.
Але в будь-якому разі людині, яка надіслала акумулятори, був цікавий тест струмами 3/3А. Я запропонував варіант 1/1С, тобто 3.35/3.35А, на тому й вирішили.


Для тесту використав те саме навантаження EBC-A10, що й минулого разу, але врахував помилки й розташував його в такому місці, де коливання температури мінімальні: фактично воно стоїть у центрі квартири, у приміщенні без вентиляції (коморі). Також я використав нормальний тримач із чотирипровідним підключенням, а саме навантаження перед тестом додатково відкалібрував.
Керування й контроль здійснюються через локальну мережу, причому цим займається той самий комп’ютер, що й рік тому.


Минулого разу тести проходили в режимі: заряджання струмом 0.5С, пауза 2 хвилини, розряджання струмом 1С, пауза 1 хвилина.
Цього разу я почав тест із такими параметрами: заряджання струмом 1С, пауза 1 хвилина, розряджання струмом 1С, пауза 2 хвилини.

Як бачите, паузи були такими самими, але розташовані інакше. На мій погляд, важливіша саме пауза після циклу розряджання, адже після нього акумулятор ще теплий, а потім починається цикл заряджання повним струмом. Після завершення заряджання акумулятор холодний, оскільки заряджання закінчується за дуже малого струму, тож пауза вже не така важлива.

Спочатку встановив 50 циклів, але помітив, що ємність буквально тане на очах. Поговорив із товаришем і вирішили, що, мабуть, варто збільшити паузу. На той момент якраз закінчувався 24-й цикл, і тут заодно зникла електрика.

Так, перед початком тесту я про всяк випадок знизив поріг спрацьовування захисту аж до загальноквартирного, але електрику вимкнули в усьому будинку....


Зрештою співвідношення тривалості пауз залишили таким самим, але самі паузи збільшили в 10 разів, тобто тепер параметри такі: заряджання струмом 1С, пауза 10 хвилин, розряджання струмом 1С, пауза 20 хвилин.
І все було б добре, але електрики знову вимкнули світло саме на 50-му циклі...


Раз уже все одно довелося перервати тест, то, щоб "не бігати двічі", перевірив внутрішній опір акумулятора і, як виявилося, він помітно зріс: з початкових 22.8мОм до 29,0.

Але найцікавіше, що збільшення пауз ніяк не вплинуло на зменшення ємності акумулятора від циклу до циклу.


Гаразд, встановив 25 циклів і продовжив тест, але, схоже, запас проблем на цьому не вичерпався: під час розряджання на 22-му циклі прийшли електрики міняти лічильник. До кінця циклу залишалося близько пів години, потім пауза 20 хвилин, але хто ж чекатиме. Чесно, у мене не було слів: лічильник міняють раз на 16 років (як мені сказали), і треба ж було їм прийти саме зараз.
Швидше б уже приїхала моя EBC-X, і я зроблю для неї безперебійне живлення.


До речі, хочу зазначити, який вигляд мав цикл заряджання на відносно зношеному акумуляторі: заряджання струмом 1С уже триває майже стільки ж, скільки заряджання нового струмом 0.5С.


А далі було простіше: цикли з 72-го до 100-го пройшли без проблем.


Загалом я припустився невеликої помилки — чи, мабуть, навіть не помилки, а радше недопрацювання: кожен прогін у мене закінчується циклом розряджання, що дуже незручно для вимірювання опору.
Зрештою на 6-му циклі діапазону 101–150 я під час паузи витягнув акумулятор і виміряв його опір. Він іще помітно зріс і тепер у півтора раза більший за початковий: було 22.8мОм, стало 33.9.


Під час тесту я записую всі отримані дані: номер циклу, ємність А·год/Вт·год заряджання та А·год/Вт·год розряджання, щоб потім можна було побудувати різні графіки. Але дещо можу показати вже зараз.

На графіку стрілками позначено переривання тесту:
1. Червоним — зникнення електрики та зміну тривалості пауз
2, 3. Синім позначено просто зникнення електрики.
4. Зеленим — перевірку калібрування навантаження та, через кілька циклів, вимірювання опору акумулятора під час паузи, тобто без переривання тесту.

Видно, що зміна тривалості паузи ніяк не позначилася, але більше зацікавило те, що в певний момент графік став прямим. Я навіть під час паузи після сотого циклу перевірив калібрування: за встановленого струму 3.35А мультиметр показав 3.355, тож усе коректно.
Потім згадав, що в даташиті теж є така рівна ділянка, просто через великий струм заряджання цей момент настав раніше.

До речі, зверну увагу на те, наскільки плавний графік. У цьому випадку це заслуга стабільних умов тестування, а короткочасні стрибки пояснюю термічним прогріванням самого навантаження та перериванням тесту.


Отже, загалом пройшло 150 циклів, тест на цьому зупинено. Звісно, можна було б продовжити, але, думаю, це вже не має сенсу.


Ємність упала приблизно до 1200мА·год із початкових 3250, водночас тривалість циклу заряджання майже не змінилася й становила близько 2.5 години.
Опір зріс із початкових 22.8 до 44мОм, навіть за 20 хвилин розряджання акумулятор нагрівався приблизно до 45 градусів.


Тепер підсумкові графіки.
Зміна ємності в мА·год: червоним — скільки пішло на заряджання, синім — скільки отримано.


Те саме, але у Вт·год.


Ну що можна сказати: до кінця 150-го циклу акумулятор справді втратив майже 2/3 ємності. Грішу на великий струм заряджання. Як і писав раніше, другий акумулятор тестується з тими самими параметрами струму заряджання/розряджання, тобто 1С (3.35А), але тривалість обох пауз збільшено до 1 години.
Перший цикл уже майже завершено, цікаво, як він поводитиметься, адже перший екземпляр справді міг пошкодитися через дуже короткі паузи.


Перепрошую за затримку, виникли деякі проблеми, тому публікую звіт одразу за двома частинами — цикли 1–50 і 51–100 другого піддослідного.
Перший пройшов 49 циклів, потім вимкнули електрику, але загалом усе минуло відносно нормально


До кінця п'ятдесятого циклу опір акумулятора зріс до 30 мОм


Цикли з 51-го по 100-й пройшли взагалі без проблем, електрики не заважали.


Але опір зріс ще на 10% і становив понад 33мОм


А це найцікавіше — графік: синім позначено перший екземпляр, червоним — другий. Оскільки тестування другого ще триває, графік не завершений, але вже навіює сумні думки. Загальний час тестування — майже 3 тижні. Приблизно останні 5-6 днів температура трохи підвищилася, буквально на кілька градусів, але це все ж могло позначитися на терміні служби.
Зрештою зараз маємо таку картину.


Минуло ще 50 циклів, і результати зовсім не тішать. Щоправда, мені знову заважали наші електрики, але всі тести на розряджання пройшли коректно.


Імпеданс зріс до 54.5мОм, що помітно більше, ніж у першого екземпляра.


Через це цикл заряджання перетворився на справжнє пекло: майже відразу після початку напруга на акумуляторі піднімається до 4.2 вольта, далі починає падати струм, а весь цикл триває понад дві години!


Але, звісно, наочнішу інформацію дає графік розряджання.
На ньому позначено внутрішній опір акумуляторів у чотирьох точках: на самому початку та через кожні 50 циклів.
Стрілкою позначено зміну температури повітря. Спочатку температура була стабільною, але на початку червня різко підвищилася, що, звісно, позначилося й на температурі повітря у квартирі. Різниця становила приблизно 5-7 градусів порівняно з температурою, за якої тестували перший акумулятор і 75 циклів другого.


Тепер висновки.
1. Великий струм заряджання однозначно впливає на термін служби акумуляторів, особливо якщо струм перевищує заявлений виробником.
2. Тривалість пауз між циклами майже ні на що не впливає. Головне — не давати акумулятору перегріватися, тому після заряджання достатньо 20 хвилин паузи, а після розряджання цілком вистачає й 10, але, гадаю, можна скоротити її ще більше. Річ у тім, що наприкінці заряджання акумулятор залишається холодним, на відміну від кінця циклу розряджання, а тепло — ворог акумуляторів
3. Температура. Вона дуже важлива. З хорошого — за вищої температури акумулятор може віддавати більше енергії, з поганого — це досягається скороченням строку служби. На графіку видно, що якийсь час другий акумулятор тримався, але потім почав здавати й наприкінці просів значно сильніше за перший. Звісно, статистика не надто велика, але все-таки.