Тест и сравнение высокотоковых аккумуляторов 18650

В этом обзоре я постараюсь сравнить несколько высокотоковых литиевых аккумуляторов типоразмера 18650. Но основной упор буду делать на возможность выдачи тока 35А. Также при этом буду контролировать просадку напряжения на батарее.




Начну я с небольшого введения, в котором расскажу о проведении испытаний.

1. Замеры емкости будут проводиться при помощи зарядного устройства Imax B6. К сожалению, с компьютером я его подружить не смог, поэтому придется обойтись без красивых графиков, но этот недостаток я постараюсь компенсировать количеством тестов.
2. Для измерения отдаваемого тока я буду использовать электронную сигарету и токовый шунт 75ШСМ 50А, включенный в разрыв между двумя аккумуляторами. В качестве нагрузки будет использоваться атомайзер электронной сигареты. Небольшое пояснение: упрощенно можно сказать, что атомайзер представляет собой катушку проволоки с сопротивлением 0,15Ом. Спираль атомайзера изготовлена из Кантала*. Измеренное мною сопротивление шунта составило 1,52мОм.



На картинках буду приводить значение падения напряжения на шунте и для удобства буду сразу его пересчитывать в ток.
Одновременно с замером тока буду показывать просадку напряжения на одном из аккумуляторов. Для этого я немного модифицировал бокс-мод электронной сигареты. К отрицательному полюсу батарейного отсека бокс-мода я подсоединил проводок, который вывел наружу, чтобы к нему можно было подключить мультиметр. Упрощенную схему можно увидеть на рисунке ниже. Перед проведением замеров напряжений и токов я полностью зарядил аккумулятор.



3. Также я замерю внутренне динамическое сопротивление аккумуляторов. Измерения буду проводить при помощи зарядного устройства BT-C3100. При измерении буду следовать рекомендациям, которые даются в документации на устройство. «Поскольку внутренне сопротивление аккумулятора очень мало, то погрешность в его измерения могут вносить контакты, между которыми зажимается аккумулятор. Для более точного измерения рекомендуется дополнительно чем-то прижимать контакты на время проведения измерений» Разумеется точность измерений при таком способе будет не высока, но это поможет дать более подробную картину о характеристиках аккумуляторов.

*Кантал – сплав на основе железа, включающий в себя также Хром, Алюминий, Кремний и Марганец. Является торговой маркой, принадлежащей компании Sandvic, у остальных производителей этот материал называется Фехраль. Применяется для изготовления нагревательных элементов мощных электронагревательных устройств промышленных и технологических печей, пуско-тормозных резисторов электровозов, моторвагонного подвижного состава, в электронных сигаретах в качестве нагревательного элемента. Более подробно про этот материал можно узнать тут: wiki

Все аккумуляторы из обзора не имеют защитной платы. Поэтому при их эксплуатации следует придерживаться нескольких правил.
1. Не допускать короткого замыкания.
2. Не допускать глубокого разряда ниже 2,5В. Т.е. с осторожностью использовать в устройствах, где может происходить неконтролируемый разряд аккумулятора, к примеру, в фонарях.
3. Не перезаряжать выше допустимого уровня напряжения. Для батарей из этого обзора это 4,2В.
4. В ходе эксплуатации не допускать превышения температуры, оговоренной в документации на конкретный вид батарей.
5. Придерживаться рекомендаций по температуре хранения.

Информацию в обзоре буду давать следующим образом. Сначала буду давать основные характеристики батарей, затем буду приводить фото батареи +габариты + вес батареи. Для того, чтобы указанные мною данные можно было проверить или уточнить ещё какие-либо параметры, буду приводить таблицу с характеристиками батареи. Затем буду немного рассказывать о проведенных процессах заряда/разряда и по возможности буду сводить полученные данные в таблицу.
Также в таблице буду давать кроме измеренного значения емкости еще и ожидаемое значение, которое должно будет получиться согласно графику разряда, который приводится в большинстве документаций на батареи. Далее буду приводить этот самый график разряда, на который буду наносить точки, соответствующие полученным значениям емкости.
В спойлер буду класть фотографии измеренных мною значений емкости, дабы не возникло предположений о выдумывании мною, указанных в обзоре значений. Также в этот спойлер буду класть фотографии с измеренным значением внутреннего сопротивления батареи.

Далее я буду приводить фотографию со значением падения напряжения на шунте, при измерении отдаваемого тока и как я уже говорил выше, буду сразу это значение пересчитывать в ток. Иногда максимальное значение тока и максимальная просадка напряжения совпадают во времени, а иногда проявляются с небольшим сдвигом друг относительно друга. Поэтому, когда эти два события не будут совпадать во времени, я буду приводить две фотографии одну с максимальным значением тока, вторую с максимальной просадкой напряжения. Пересчет падения напряжения на шунте в ток буду проводить для случая максимального тока. Также я буду приводить на фотографии значение напряжения на аккумуляторе. А чтобы я никого не обманул своими выводами и картинками в конце обзора я приведу видео, в котором продемонстрирую описанный эксперимент по замеру тока и падения напряжения на аккумуляторе.

Что касается измерений внутреннего сопротивления с помощью зарядного устройства BT-C3100, то результаты измерений я положу в спойлер. Далее, чтобы не загромождать обзор, значение внутреннего сопротивления буду просто указывать с остальными характеристиками батареи.



Вот вкратце и все тесты, результаты которых, я хотел бы показать в этом обзоре. Давайте начнем.

1. Sony Konion US18650VTC6 3120mAh — 30A.
Ссылка на батареи: https://ru.nkon.nl/sony-us18650vtc6.html




Основные характеристики:

Стандартный зарядный ток: 3 A
Максимальный ток при ускоренном заряде: 5А/6А
Напряжение окончания заряда: 4.2V
Напряжение окончания разряда: 2.0V
Максимальный непрерывный ток: 30A
Номинальное напряжение: 3.6V
Минимальная заявленная ёмкость при разрядке током 0.2C: 3000mAh
Рабочая температура при заряде/разряде: -0...+60C/-20...+60C
Внутреннее сопротивление батареи, заявленное/измеренное: 8-18мОм/ 38мОм

Таблица с характеристиками этих батарей из документации:



До начала эксперимента батарея была немного разряжена, я зарядил её до уровня 4,2В, согласно документации и затем разрядил.
Номинальная емкость в 3120мАч заявлена для случая разряда током 0,2С, т.е. 0,624А при разряде до 2,0В.
Мое разрядное устройство позволяет разряжать батареи до уровня 3,0В, в любом случае разряд до 2В может оказаться губительным для батареи и большинство устройств, работающих от подобного рода батарей блокируют работу устройства на некотором уровне напряжения. Поэтому я разрядил батарею током 0,6А до напряжения 3В. Согласно графику из документации на батарею, при подобном методе разряда я должен был получить емкость примерно 2750мАч, вместо этого я получил значение 2219мАч. Время разряда составило 382 минуты.

Затем я зарядил батарею до уровня 4,2В. Согласно документации на батарею я выбрал ток заряда, равный 3А. При этом емкость составила 2977мАч. Затем я снова разрядил батарею до уровня 3В. Ток разряда я выбрал максимальный, который может обеспечить Imax B6 – 2А. При этом емкость батареи составила 2718мАч, время разряда 141 минута.

Для наглядности результаты измерений свел в таблицу:


Точки я отметил на следующем графике, взятом из документации на батарею. Точка слева — полученное значение емкости, точка справа — ожидаемое значение емкости.





Согласно документации, максимальный продолжительный разрядный ток батареи может достигать 30А. Это я проверю методом, описанном в начале обзора. Из следующей картинки видим, что максимальное падение напряжения на шунте составило 53,4мВ, следовательно, поделив это значение на сопротивление шунта (1,52мОм), получим максимальное значение разрядного тока. Оно составило 35,1А. При этом напряжение на аккумуляторе просело до 3,4В. Видим, что батарея обеспечивает заявленное значение разрядного тока.

Слева от первой красной полосы максимальная просадка напряжения, затем между двух красных полос максимальное падение напряжения на шунте и справа от второй красной полосы напряжение, если так можно сказать, «холостого хода» аккумулятора. По факту это напряжение, замеренное с учетом небольшого потребления мозгов электронной сигареты. Для упрощения, далее в обзоре я буду называть это значение напряжения, «напряжением покоя». В данном случае оно составило 4,13В.



2. Sony Konion US18650VTC5A 2600mAh — 35A
Ссылка на батарею: https://ru.nkon.nl/sony-us18650vtc5a-flat-top.html




Основные характеристики:

Стандартный зарядный ток: 2.5A
Максимальный ток при ускоренном заряде: 6А
Напряжение окончания заряда: 4.2V
Напряжение окончания разряда: 2.0V
Максимальный непрерывный ток: 35A
Номинальное напряжение: 3.6V
Минимальная заявленная ёмкость при разрядке током 0.2C: 2500mAh
Рабочая температура при заряде/разряде: -0...+60C/-20...+60C
Внутреннее сопротивление батареи, заявленное/измеренное: 7-15мОм/ 31мОм

Таблица с характеристиками батарей из документации:



Таблица с характеристиками этих батарей:




Ожидаемая емкость, согласно графику ниже должна была составить примерно 2380мАч. Черная точка слева соответствует полученному значению емкости 2283мАч, черная точка справа соответствует ожидаемому значению емкости 2380мАч. Также согласно этому графику я должен был получить емкость примерно 2400мАч, при разряде током 0,5А.



Согласно документации, максимальный продолжительный разрядный ток батареи может достигать 35А. Из следующей картинки видим, что максимальное падение напряжения на шунте составило 52,2мВ, следовательно, поделив это значение на сопротивление шунта (1,52мОм), получим максимальное значение разрядного тока. Оно составило 34,3А. При этом напряжение на аккумуляторе просело до 3,43В. Видим, что батарея обеспечивает заявленное значение разрядного тока. Напряжение покоя составило 4,12В.



3. Sony Konion US18650VTC5 2600mAh — 30A
Ссылка на батарею: https://ru.nkon.nl/sony-us18650vtc5-flat-top.html





Основные характеристики:

Стандартный зарядный ток: 2,5A
Максимальный ток при ускоренном заряде: 4А
Напряжение окончания заряда: 4.2V
Напряжение окончания разряда: 2.0V
Максимальный непрерывный ток: 30A
Номинальное напряжение: 3.6V
Минимальная заявленная ёмкость при разрядке током 0.2C: 2500mAh
Рабочая температура при заряде/разряде: -0...+60C/-20...+60C
Внутреннее сопротивление батареи, заявленное/измеренное: 8-18мОм/ 34мОм

Таблица с характеристиками батарей из документации:



Когда я искал документацию на данную батарею, я наткнулся на один интересный документ, который называется «Как отличить поддельные US18650VTC5». Вкратце там сказано, что стоит обратить внимание на то, что на оригинальных батареях Sony под положительным контактом на корпус нанесены два колечка. И на картинке приведено, как расстояние между этим колечками отличается к примеру, от батареи Samsung INR18650-25R. На картинке ниже это отличие обведено в красный прямоугольник. От себя отмечу, что данная отличительная черта характерна только для моделей VTC4, VTC5, VTC5A, а на VTC6 нижнее кольцо расположено немного ниже, чем у его собратьев, к тому же нижнее кольцо более широкое. Верхнее кольцо у версии VTC6 без аналогично предыдущим, описанным выше версиям. Также в документе говорится, то положительный контакт тоже имеет небольшие отличия.



Я зарядил батарею до 4,2В, затем разрядил током 0,5А. Время разряда 413минут. Полученная емкость 2421мАч. Для наглядности я свел в таблицу полученные данные. Ожидаемое значение емкости я получил из графика разряда, который привел ниже таблицы.





На следующем графике я отметил точками полученные мною значения емкости. Черной точкой слева обозначено полученное мною значение емкости при разряде током 0,5А. Черной точкой справа обозначено полученное мною значение емкости при разряде током 2А.



Согласно документации, максимальный продолжительный разрядный ток батареи может достигать 30А. Из следующей картинки видим, что максимальное падение напряжения на шунте составило 53,8мВ, следовательно, поделив это значение на сопротивление шунта (1,52мОм), получим максимальное значение разрядного тока. Оно составило 35,4А. При этом напряжение на аккумуляторе просело до 3,3В. Видим, что батарея обеспечивает заявленное значение разрядного тока. Напряжение покоя 4,14В.



4. Sanyo UR18650NSX 2500mAh – 20A
Ссылка на батарею: https://ru.nkon.nl/sanyo-ur18650nsx.html




Основные характеристики:

Стандартный зарядный ток: 1.75A
Напряжение окончания заряда: 4.2V
Напряжение окончания разряда: 2.5V
Максимальный непрерывный ток: 20A
Номинальное напряжение: 3.6V
Минимальная заявленная ёмкость при разрядке током 0.2C: 2500mAh
Рабочая температура при заряде/разряде: 10...+45C/-20...+60C
Внутреннее сопротивление батареи, заявленное/измеренное: <35мОм/40мОм

Таблица с характеристиками батарей из документации:



Как и во всех тестах, вначале я зарядил батарею до уровня напряжения 4,2В, все последующие действия отражены в следующей таблице.





На следующем графике я отмечу точку, соответствующую полученному значению емкости при разряде током 2А. Согласно этому же графику получить я должен был несколько большее значение. Черной линии соответствует процесс разряда током 2,5А, я же разряжаю двумя амперами, но думаю, что расхождение в значениях должно быть не большим.



Согласно документации, максимальный продолжительный разрядный ток батареи может достигать 20А. Из следующей картинки видим, что максимальное падение напряжения на шунте составило 53,8мВ, следовательно, поделив это значение на сопротивление шунта (1,52мОм), получим максимальное значение разрядного тока. Оно составило 35,4А. При этом напряжение на аккумуляторе просело до 3,27В. Видим, что батарея обеспечивает заявленное значение разрядного тока. Разрядный ток достиг того же значения, что и у прошлой батареи VTC5, но напряжение здесь просело до 3,27, а в прошлом эксперименте до 3,30. В этом эксперименте напряжение покоя составило 4.12В, а в прошлом 4,14В, и еще 0,1В можно списать на погрешности измерений, получаются одинаковые показания.



5. LG INR18650-HG2 3000mAh – 20A
Ссылка на батарею: https://ru.nkon.nl/lg-18650-hg2.html




Основные характеристики:

Стандартный зарядный ток: 1.5A
Максимальный ток при ускоренном заряде: 4А
Напряжение окончания заряда: 4.2V
Напряжение окончания разряда: 2.5V
Максимальный непрерывный ток: 20A
Номинальное напряжение: 3.6V
Минимальная заявленная ёмкость при разрядке током 0.2C: 3000mAh
Рабочая температура при заряде/разряде: 0…+50/-20...+75C
Внутреннее сопротивление батареи, заявленное/измеренное: 20мОм/39мОм

Таблица с характеристиками батарей из документации:



Внешний вид данной батареи отличается от остальных наличием на её корпусе предупредительной надписи.

Перевод написанного: Использовать только для изготовителей аккумуляторных батарей. Интернет продажи, продажи отдельным потребителям или продажи для электронных сигарет строго запрещены.

На всякий случай напишу английский текст, вдруг кто-то сможет перевести более красивым языком. Use for battery pack maker(s)/ system intergrator(s) only. On-line a-commerce sales, sales to individual consumers, or sales for e-cigarette us are strictly prohibited.

Результаты замеров емкости в таблице ниже. Как обычно перед началом эксперимента батарея была заряжена до 4,2В.





На следующе графике я отметил жирной черной точкой полученное значение емкости при разряде батареи током 0,6А, согласно этому же графику оно должно было составить примерно 2850мАч. Маленькой черной точкой я отметил примерное значение емкости, которое должно было бы получиться при разряде током 2А. Получилось ожидаемое значение 2790мАч, а получил я 2664мАч (очень близко).



На следующе графике я отметил жирной черной точкой полученное значение емкости при разряде батареи током 0,6А, согласно этому же графику оно должно было составить примерно 2850мАч. Маленькой черной точкой я отметил примерное значение емкости, которое должно было бы получиться при разряде током 2А. Получилось ожидаемое значение 2790мАч, а получил я 2664мАч (очень близко).



6. LG ICR18650-HE4 2500mAh — 20A
Ссылка на батарею: https://ru.nkon.nl/icr18650he4-2500mah.html





Основные характеристики:

Стандартный зарядный ток: 1.25A
Максимальный ток при ускоренном заряде: 4А
Напряжение окончания заряда: 4.2V
Напряжение окончания разряда: 2.5V
Максимальный непрерывный ток: 20A
Номинальное напряжение: 3.6V
Минимальная заявленная ёмкость при разрядке током 0.2C: 2500mAh
Рабочая температура при заряде/разряде: 0…+50/-20...+75C
Внутреннее сопротивление батареи, заявленное/измеренное: 20мОм/32мОм

Таблица с характеристиками батарей из документации:



Результаты замеров емкости при заряде и разряде различными токами в таблице ниже. Как обычно перед началом эксперимента батарея была заряжена до 4,2В.





Согласно документации, максимальный продолжительный разрядный ток батареи может достигать 20А. Из следующей картинки видим, что максимальное падение напряжения на шунте составило 54,1мВ, следовательно, поделив это значение на сопротивление шунта (1,52мОм), получим максимальное значение разрядного тока. Оно составило 35,6А. При этом напряжение на аккумуляторе просело до 3,28В. Видим, что батарея обеспечивает заявленное значение разрядного тока. Напряжение покоя составило 4,17В, так же как и у прошлой батареи.



7. Samsung INR18650-30Q 3000mAh — 15A
Ссылка на батареи: https://ru.nkon.nl/samsung-inr-18650-30q-3000mah.html




Основные характеристики:

Стандартный зарядный ток: 1.5A
Максимальный ток при ускоренном заряде: 4А
Напряжение окончания заряда: 4.2V
Напряжение окончания разряда: 2.5V
Максимальный непрерывный ток:15
Номинальное напряжение: 3.6V
Минимальная заявленная ёмкость при разрядке током 0.2C: 2900mAh
Рабочая температура при заряде/разряде: 0…+50/-20...+75C
Внутреннее сопротивление батареи, заявленное/измеренное: 26мОм/36мОм

Таблица с характеристиками батарей из документации:



Хочется отметить, что у Samsung и у Sony наиболее подробная документация. К тому же документацию этих производителей легко найти в интернете. На желтые батареи LG и красные Sanyo документацию нашел с трудом.
Вернемся к тестам. Батареи были дозаряжены до 4,2В и проделанные далее измерения были занесены в таблицу.





Далее на графике большой черной точкой я отметил полученное значение емкости, и маленькой черной точкой я отметил ожидаемое значение емкости, оно составило примерно 2680мАч.



Согласно документации, максимальный продолжительный разрядный ток батареи может достигать 15А. Из следующей картинки видим, что максимальное падение напряжения на шунте составило 54,3мВ, следовательно, поделив это значение на сопротивление шунта (1,52мОм), получим максимальное значение разрядного тока. Оно составило 35,7А. При этом напряжение на аккумуляторе просело до 3,24В. Видим, что батарея обеспечивает заявленное значение разрядного тока и даже превышает его. Напряжение покоя составило 4,15В. Немного о превышении разрядного тока. Бокс-мод видимо контролирует падение напряжения и не дает разрядить батарею, если та не способна выдать требуемый ток. Я конечно точно не скажу, как именно бокс-мод определяет, что батарея может, а что нет, но с батареи ICR18650-26FU я на данном бокс-моде смог выжать 22,5А при максимальном токе батареи 5,2А. Я не говорю, что так делать хорошо, просто хочу сказать что разрядить батарею большим током бокс-мод не позволил.



8. Samsung INR18650-25R 2500mAh — 20A
Ссылка на батареи: https://ru.nkon.nl/samsung-18650-inr18650-25r.html




Основные характеристики:

Стандартный зарядный ток: 1.25A
Максимальный ток при ускоренном заряде: 4А
Напряжение окончания заряда: 4.2V
Напряжение окончания разряда: 2.5V
Максимальный непрерывный ток: 20А
Номинальное напряжение: 3.6V
Минимальная заявленная ёмкость при разрядке током 0.2C: 2450mAh
Рабочая температура при заряде/разряде: 0…+50/-20...+75C
Внутреннее сопротивление батареи, заявленное/измеренное: 18мОм/31мОм

Таблица с характеристиками батарей из документации:



Как обычно батареи были дозаряжены до 4,2В и проделанные далее измерения были занесены в таблицу.





На следующем графике я отметил большой черной точкой значение емкости, которое я получил при разряде батареи током 1C, второй черной точкой, той, что поменьше отмечено ожидаемое значение емкости, оно составило примерно 2415мАч.



Согласно документации, максимальный продолжительный разрядный ток батареи может достигать 20А. Из следующей картинки видим, что максимальное падение напряжения на шунте составило 53,0мВ, следовательно, поделив это значение на сопротивление шунта (1,52мОм), получим максимальное значение разрядного тока. Оно составило 34,8А. При этом напряжение на аккумуляторе просело до 3,22В. Видим, что батарея обеспечивает заявленное значение разрядного тока и даже превышает его. Напряжение покоя составило 4,13В.



Для того, чтобы убедиться в достоверности моих измерений при замерах максимального разрядного тока и измерении просадки напряжения на аккумуляторе я приведу видео, в котором можно будет увидеть как происходили измерения, также при желании можно будет сравнить значения, с теми, что я привел в обзоре.



Итоги.

Чтобы как то подытожить все написанное выше, я приведу таблицу с основными параметрами и сделаю по ней несколько выводов.



Выводы:

1. Все батареи обеспечивают заявленные в документации значения разрядных токов.
2. Заявленные емкости батарей примерно совпадают с полученными мною. Разницу в полученных и заявленных значениях можно списать на недочеты при проведении тестов и погрешность моего оборудования.
3. Самая высокотоковая батарея (Согласно заявленному в документации току): Sony Konion US18650VTC5A
4. Самая выгодная для покупки батарея емкостью 2500: LG ICR18650-HE4
5. Самая выгодная для покупки батарея емкостью 3000: LG INR18650-HG2

На этом у меня всё.
Надеюсь мой обзор был полезен.