Акумулятори Samsung INR18650-25S або що прийшло на заміну

Приблизно рік тому дедалі частіше почала з’являтися інформація про нову модель акумуляторів INR18650-25S від компанії Samsung. Звісно, вони зацікавили й мене, тож я купив парочку для тестів, про результати яких сьогодні й розповім.


Досить довго в Samsung була дуже популярна модель INR18650-25R, огляди якої в мене вже були. Думаю, багато хто, кому доводилося переробляти електроінструмент або користуватися електронними сигаретами, добре її знає.
Цю модель вважають високострумовою, хоча особисто я відношу її до середнього класу, адже для неї заявлено тривалий струм 20 ампер, а існують моделі розміру 18650 зі струмами до 25–30 А.
Але Samsung вирішила трохи «проапгрейдити» стареньку й випустила новинку INR18650-25S. Як видно з назви, маркування відрізняється лише останньою літерою. Усе правильно: ємність залишилася незмінною — 2500 мА·год, власне, тому новинку й позиціонують як заміну 25R.

Посилання в заголовку веде до магазину Nkon, де спочатку планувалося купити новинку, але там вони закінчилися, тож зрештою я купив їх офлайн. Загалом склалася трохи парадоксальна ситуація: виявилося, що зараз офлайн купити 25S простіше, ніж на Nkon або AliExpress. Частково саме тому я не даю посилання на якийсь конкретний магазин: їх можна знайти і на Keeppower, і на batareyki.com.ua та в багатьох інших місцях, причому ціна порівнянна з ціною на Nkon.
Оскільки це новинка, наразі виходить, що:
1. Акумулятори, найімовірніше, будуть не дуже старими, адже з’явилися в продажу не так давно
2. Імовірність підробки невелика, бо вони ще не встигли стати популярними, хоча це вже окрема тема.


Оскільки посилка їхала в межах одного міста, пакування дуже просте: пара шматків картону й скотч.


У мережі знайшовся даташит, з якого можна дізнатися як заявлені параметри, так і умови, за яких їх отримали. Знайшлося навіть два даташити: за посиланням вище — від кінця 2017 року, а трохи старіший — від середини того ж року. При цьому перша ревізія датована кінцем 2016 року, тож «новинці» насправді вже 4 роки.
З цього ж даташита зрозуміло, що акумулятор має два верхні обмеження струму:
1. 25 А без контролю температури
2. 35 А за умови вимкнення при перевищенні температури понад 80 градусів.

Іноді на сторінках продавців ці пороги описують не зовсім коректно:

і можна зрозуміти, що до 80 градусів він нагрівається за струму 35А, але можливу причину такого опису я поясню наприкінці огляду.


Цікаво, що перший даташит знайшовся на сайті... VapCell, причому його знайшов Google, оскільки прямих посилань на самому сайті немає.
Поки шукав, натрапив на акумулятор VapCell H25, при цьому в дужках зазначено 25S. Припускаю, що це і є перепаковані Samsung 25S, хоча на AliExpress вони пишуть VTC5A.


Температурні режими ті самі, що й для 25R: повну ємність віддає за температури 25 градусів і вище. За нижчих температур і струму розряджання 10А відсоток зменшення наведено нижче; якщо акумулятори під час роботи нагріються, то, звісно, зможуть віддати більше за вказані значення.


Зовні — найзвичайнісінькі, знайомі багатьом Samsung. До речі, цікаво, що, на мою думку, Samsung — єдина фірма, яка досі не наносить матричний код для перевірки справжності. Та й саме маркування місцями трохи бліде.
Плюсовий контакт плоский, за межі корпусу не виступає. Під термоусадкою проглядаються маркування типу L5J4 44131 і F2EA, однакові для обох екземплярів.

Згідно з кодовим маркуванням SDI 2J43, акумулятори випущені:
J — 2019 рік
4 — квітень
3 — третій тиждень, числа з 15 до 21.
Не сказав би, що це вже зовсім «свіжак». Припускаю, що щойно вони з'явилися, продавці відразу їх закупили, але досі ще не продали.



Розміри відповідають зазначеним у даташиті: довжина трохи менша за 65мм, діаметр трохи більший за 35мм.


Тренувальний цикл за струму розряджання 1А дав 2507мА·год для першого і 2544мА·год для другого акумулятора — загалом нормально і за ємністю, і за збігом параметрів.
Акумулятори спочатку були майже розряджені, на перше заряджання пішло по 2000-2050мА·год, тобто початковий заряд становив 20%.


Подальші тести проводилися за участю двох тестерів акумуляторів: EBC-A20 (до 20А включно) і EBC-A40L (понад 20А).

Елементи підтримують два режими заряджання: звичайний струмом 1.25А (0.5С) з відсіченням за 125мА та прискорений — струмом 4А з відсіченням за 100мА. Хоча я якось більше звик, що високострумові моделі заряджають струмом 1С, але виробник сказав 0.5С — отже, такий струм і використовуватимемо.

За струму 0.5С заряджання після повного розряджання струмом 0.2С тривало 2 години 7 хвилин — загалом непогано.


За струму заряджання 4А заряджання тривало 51 хвилину, фаза CV помітно затягнулася, температура акумулятора була ледь вищою за кімнатну.


Тести проводилися в дев'яти режимах: 0.2, 0.5, 1, 2, 4, 6, 8, 10 і 12С, де С=2.5А. Вийшло доволі довго, але хотілося одразу зібрати якомога більше інформації.
Свої 2500мА·год елементи віддають буквально «впритирку», втім, усе в межах зазначеного в даташиті.


Температура за струмів 10, 15 і 25А порівняно з 25R (унизу). Видно, що:
1. Новинка справді нагрівається менше, а отже, може «тягнути» більше навантаження
2. Уже за 20А температура перевищила 80 градусів, хоча виробник декларує саме її як максимальну.

Так, для 25S максимальна температура становить 80 градусів, для 25R трохи менше — 75 градусів, ще одна перевага новинки.

Насправді різниця менша, оскільки під час тестування 25S температура повітря становила 23 градуси, а під час тестів 25R було близько 27-28 градусів, тобто на 4-5 градусів вище. Тому помітна різниця проявляється зі зростанням струму: за 10 і 15 А можна сказати, що температура майже однакова.



А от за струмів 25 і 30 А картина була вже гіршою: фактично кожні додаткові 5 А струму навантаження додавали по +10 градусів, тож температура сягнула вже понад 90 і 100 градусів відповідно.

Думав перевірити й за 35 А, але пошкодував акумулятори. Та й так можу сказати: якщо не припинити розряджання, температура буде близько 112–114 градусів.


З другим екземпляром картина була повністю ідентичною, тому порівняння не наводжу. Втім, якщо комусь цікаво, можна просто перейти до відповідного огляду й почитати.


Температура за 10, 15 і 20 А


А також за 25 і 30 А


Внутрішній опір істотно менший, ніж у 25R (12.5 мОм)
Результати, як завжди, під час отримання, після «тренування» та підсумкові.


Коли шукав головне фото, випадково натрапив на статистичну вибірку вимірювань внутрішнього опору на основі 100 елементів. Припускаю, що вони з однієї партії, тому вибірка не зовсім коректна, але все ж.


Звісно, дуже хотілося порівняти з іншими акумуляторами — можна сказати, заради цього все й затівалося.
Нижче — порівняльний графік за струмів 1C і 20 А для акумуляторів:
Samsung INR18650-25S
Samsung INR18650-25R
Basen Y25 18650 2500мАч 22А
Murata US18650VTC5A
Vapcell K25 18650 2500mah 20A

Як видно, для порівняння взято акумулятори аналогічної ємності та зі співставними параметрами.

Зрештою можу сказати, що за ємністю в А·год уперед вирвався Basen Y25, причому в обох режимах.
Але якщо говорити про ємність у Вт·год, то в режимі 1C на першому місці був 25R, а за 20 А — той самий Y25, і майже поруч із ним новинка 25S.

Хоча якщо придивитися, реальна різниця настільки мінімальна, що вирізняється хіба що Murata VTC5A — причому відстає від інших.



Під час підготовки оглядів я майже ніколи не читаю інші огляди цього самого товару — роблю це, щоб думка іншого автора не вплинула на мою. Так було й цього разу, але вже після того, як я завершив майже всі тести, натрапив на відеоогляд цих самих акумуляторів на YouTube, подивився його й захотів трохи прокоментувати.
Але рекомендую не дивитися відео одразу: спочатку прочитайте написане нижче, а вже потім поверніться до перегляду.

Також хочу зауважити, що 25S порівнюють із VTC5A, а не з 25R, хоча це було б логічніше. Тим паче, що, судячи з наведеного вище порівняльного графіка, VTC5A явно поступалися іншим за енерговіддачею.


Одразу скажу: нижче — аж ніяк не критика автора. Просто так випадково вийшло, що в одному відео зібралася певна кількість помилок, які я бачив у багатьох місцях, і я хотів пояснити, як їх можна якщо не уникнути, то принаймні зменшити їхній вплив і на що вони взагалі можуть позначитися.

Почнімо з дати випуску. У відео сказано, що акумулятори випущені 3 квітня 2019 року, причому код точно такий самий, як у тих, що показані в мене, тобто вони якщо й не з однієї партії, то принаймні десь поруч.
Спочатку я подумав, що автор просто обмовився, але потім зрозумів, що його ввела в оману сторінка перевірки, де також було вказано 3 квітня.


Нагадаю, що для більшості акумуляторів із маркуванням SDI дату виробництва визначають за трьома символами. Але навіть просто логічно можна дійти висновку, що для 3 квітня маркування було б 2J403, а не 2J43, адже дата позначається двома символами, а тиждень — одним.
Інші компанії (наприклад, LG) указують день від початку року, а Molicel використовує місяць і число.

Але насправді, як на мене, це зовсім неважливо, адже особливої різниці немає, і цілком достатньо знати місяць і рік.


Втім, бувають винятки, які, якщо не помиляюся, залежать від місця виробництва й типу елементів. Наприклад, Samsung 35Е, де інший і порядок, і кодування місяця/тижня. Щоправда, тест із Samsung 35Е я сам провалив.


А далі — різниця в методиці вимірювання та обладнанні, яка може вплинути на результати тестів.

Почнімо з тримача. Автор використовує струбцину, за допомогою якої притискає металеві пластинки до клем акумулятора. Такий спосіб загалом допустимий, але для малих струмів навантаження або тестів, які не надто вимогливі до точності. Такий самий спосіб підключення я бачив і в деяких інших авторів.


Для точніших вимірювань використовують тримачі з чотириконтактним підключенням, де кожен контакт складається з двох — силового та вимірювального. Я вже якось про це розповідав.
За великих струмів звичайні двоконтактні схеми починають брехати під час вимірювання ємності у Вт·год, а через падіння напруги на контактах розряд може вимкнутися завчасно.


Та навіть якби автор мав такий тримач, він би йому не надто допоміг, а точніше — зовсім не допоміг би, адже він використовує зарядно-розрядний пристрій iCharger 406DUO.
Це класний апарат, багато чого вміє, виводить на екран купу інформації, має хороші характеристики, функцію балансування та потужність розряду до 1400 (1000 Вт на канал) у режимі рекуперації. Але проблема в тому, що це не тестер акумуляторів, а просто чудовий хобійний зарядний пристрій — хоча б тому, що має двопровідну схему підключення навантаження.
До того ж виглядає він справді круто, а вже коштує...


Для порівняння, пристрої ZKEtech мають такий вигляд, ніби їх зібрали в гуртку «Умілі руки», і коштують набагато дешевше, але водночас є тестерами акумуляторів — частково завдяки чотирипровідному підключенню, частково завдяки специфічному функціоналу.

Але повторюся: iCharger 406DUO — хороший апарат (як і інші подібні), просто його призначення дещо інше: зокрема, балансування, швидке заряджання, два канали тощо.


На що впливає відсутність чотирипровідного підключення до акумулятора.
Ось скриншот із відео роботи iCharger 406DUO під час тестування акумулятора Samsung INR18650-25S. Видно, що струм становить 30 А, напруга на вході пристрою — 3.119 вольта, потужність — 96.9 Вт, віддано 542 мА·год.


А ось скриншот роботи EBC-A40L за того самого струму 30 А і з тим самим акумулятором, та ще й майже в той самий момент, адже віддано 538 мА·год. Видно, що фактична напруга на акумуляторі в цей час становила 3.357 вольта, а потужність — 100.7 Вт.
Різниця — 0.238 вольта, а це означає, що навантаження вимкнеться не за встановленої напруги 2.5 вольта на акумуляторі, а за 2.738 вольта. До того ж зазвичай за великих струмів навантаження через внутрішній опір розрядна крива наприкінці стає пологішою, тож результати вимірювань відрізнятимуться.


Чи можна цього уникнути? Звісно, можна. Для цього знову ж таки бажано мати чотирипровідний тримач. Тоді спочатку навантажуємо акумулятор тестовим струмом, вимірюємо різницю між показами навантаження та фактичними значеннями на клемах акумулятора, ставимо тест на паузу, коригуємо поріг вимкнення з урахуванням різниці напруг і продовжуємо тест.
Наприклад, тут мені довелося встановити поріг 1.91 вольта, щоб вимкнення відбулося за фактичної напруги 2.5 вольта.


Але, на жаль, навіть це не надто допоможе. Якщо уважно подивитися на дисплей, то серед великої кількості різної інформації не видно одного з головних вимірюваних параметрів — віддачі у Вт·год. Я навіть якось здивувався.


Чому це важливо.
Нижче — порівняльний графік двох акумуляторів: Samsung 20S ємністю 2000 мА·год і Murata VTC5A на 2500 мА·год. Начебто все зрозуміло й логічно, але процитую висновок огляду 20S.

Крім того, видно, наскільки відрізняються їхні графіки.


Зараз автор використовує навороченіше навантаження: воно має чотирипровідне підключення, вимірювання А·год і Вт·год, купу корисних функцій. Та що казати — справді чудове електронне навантаження, але знову ті самі граблі: тримач акумулятора двопровідний, та й це просто навантаження, а не тестер акумуляторів, хоча вже дуже, дуже близько. Сам би не відмовився від такого навантаження, але поки що не можу собі дозволити :(


Ще одна помилка — вимірювання температури. Власне, це те, про що я писав вище щодо 80 градусів за струму 35 А.

Під час тестів автор відео зафіксував такі температури:
15А - 54.0
20А - 61.6
25А - 66.0
30А - 71.4
35А - 77.0

Нагадаю, що в мене вийшли дещо інші значення: за 30 А температура взагалі перевищила 100 градусів. Як так?


Річ у тім, що використовується контактний метод вимірювання температури. Він не лише дає похибку, оскільки зазвичай плоский або круглий датчик примотують до круглого акумулятора, а й сам датчик частково охолоджується з протилежного боку.


Суть проблеми пояснюється дуже просто.
Якщо вимірювати температуру датчиком у корпусі з плоскими гранями, як на фото вище, то більш-менш коректно він працюватиме лише з такими ж плоскими поверхнями.
Проблема полягає ось у чому: тепло від об'єкта вимірювання нагріває датчик, але сам датчик віддає тепло в навколишнє середовище, тож у результаті отримуємо щось середнє, що залежить і від температури повітря, і від розташування термочутливого елемента в корпусі датчика, і, звісно, від теплового контакту.
Ще гірша ситуація, якщо об'єкт вимірювання не плоский: площа теплового контакту дуже сильно зменшується, а площа передавання тепла збільшується.

Фактично в цій схемі термодатчик можна вважати невеликим радіатором, який отримує тепло від об'єкта й віддає його в навколишнє середовище. Підвищити точність вимірювання можна, нанісши термопасту та/або використовуючи стрічкові термодатчики.



Також температуру вимірюють за допомогою термопар, які входять до комплекту мультиметрів. Думаю, багато хто знає цю маленьку кульку на дроті.
Тут ситуація може бути як гіршою, так і кращою. Гіршою — тому що точка теплового контакту такого датчика зазвичай зовсім крихітна й майже не залежить від форми об'єкта вимірювання. Кращою — тому що такий датчик зазвичай має малу масу, а отже, меншу інерційність. Але мала площа контакту також спричиняє більшу похибку вимірювання, а іноді його примотують чимось, що теж працює як тепловідвід, тож похибка знову виходить чимала.

Але у випадку вимірювання температури акумуляторів він має перевагу: за доброго притискання частково продавлює ізоляцію акумулятора, збільшуючи площу контакту, а стрічка, якою його можна приклеїти для зручності, створює парниковий ефект.

Такі датчики добре підходять для занурювальних вимірювань, коли датчик занурюють у середовище, температуру якого вимірюють, — воду чи розплавлений припій. Але під час контактного вимірювання температури поверхонь він усе одно «брехатиме», наприклад, коли ви намагаєтеся виміряти ним температуру корпусу транзистора.

Найкращий, хоча теж неідеальний, спосіб вимірювання — безконтактний, наприклад за допомогою пірометра, але й він має свої недоліки. Пірометр усереднює температуру в межах вимірюваної плями й добре підходить для відносно великої площі. Крім того, на вимірювання сильно впливає коефіцієнт випромінювання поверхні: наприклад, під час вимірювання температури алюмінієвого радіатора й шматка дерева ви отримаєте різні значення за однакової реальної температури.
Першу проблему легко розв'язати за допомогою тепловізора, який «бачить» точки з максимальною або мінімальною температурою, а другу — внесенням поправки.


Під час безконтактного вимірювання і тепловізором, і пірометром отримуємо приблизно однакові значення: 100–102 градуси за струму 30 А й температури повітря 23–24 градуси. Погодьтеся, різниця у 30 градусів суттєва.

Причому ця різниця сильно залежить і від самої температури, і від швидкості її зростання. Наприклад, за струму 15 А різниця становила 13 градусів. Частково річ у тім, що температуру можна навіть досить точно розрахувати, адже вона безпосередньо пов'язана зі струмом і внутрішнім опором акумулятора.
Для прикладу візьмемо струм 10 ампер, опір 10 мОм, потужність, що виділяється, — 1 Вт. За струму 20 А це вже буде 4 Вт, але оскільки час тесту скоротиться вдвічі, на акумуляторі виділиться не в 4 рази більше, а лише в 2.

Отже, температура повітря — 23 градуси; за струму 10 А акумулятор нагрівся до 55 градусів, а за струму 20 А — до 80. При цьому дельта становила 27 градусів у першому випадку й 57 — у другому, тобто Відносна температура змінюється пропорційно до теплової потужності, що виділяється в акумуляторі.
Відповідно, вважаємо, що при збільшенні струму в 3 рази (30 ампер) і скороченні часу тесту в ті самі 3 рази температура має становити:
23 (температура повітря) + 27 (дельта за струму 10 А) х 3 (кратність струму відносно 10 А) = 104 градуси. Під час вимірювання тепловізором я отримав 102, що знову ж таки збігається з розрахунками.


Ну і на завершення — демонстрація інерційності термодатчика. Тест завершено, температура — 77 градусів. Після завершення тесту відео трохи прискорили, і було видно, що температура піднялася до 81.6 градуса. Автор пояснив цей момент так:


Але, друзі, акумулятор — це не ядерний реактор, після зняття навантаження його температура не підвищується, а падає, причому дуже різко, адже маса акумулятора становить лише 45–50 грамів.
Ні, певний «вибіг» є: нагрівання все-таки йде від центра до країв, але він настільки малий, що ним можна знехтувати.


Для прикладу — завершення розряджання акумулятора струмом 30 А. Одразу після завершення розряджання я виміряв температуру тепловізором — отримав 102 градуси, відклав його вбік і виміряв температуру пірометром — було 101 градус. Зробив кілька фото, виміряв температуру ще раз — було вже 99.8 градуса. Від моменту вимкнення розряджання минуло відповідно близько 0, 10 і 30 секунд.



Ну і висновки.
Акумулятори загалом сподобалися. Що стосується роботи за струмів 15–20 А, вони однозначно поводяться краще за 25R, крім того, можуть працювати і за струмів 25–35 А. Щодо ємності — приблизно те саме, хоча за малих струмів 25R виграє.
За струму 30 А і вище напруга вже помітно просідає, це видно на графіках.

Якщо 25S продаватимуть за тією самою ціною, можна брати. Також він підійде у випадках, коли потрібно віддавати великий струм. Але якщо струми до 20 А, а 25R коштуватиме дешевше, краще взяти його — думаю, різниці ви не помітите.

На цьому в мене все, сподіваюся, було корисно.