Cómo medir la capacidad de una batería de iones de litio

Compré una batería de iones de litio para una cámara (mucho más barata que el reemplazo de la marca, pero no excesivamente barata en comparación con las baterías de iones de litio AAA con carga similar). Sin embargo, tengo dudas de que tenga la capacidad que afirma en el paquete (en mAH). ¿Hay alguna manera simple de verificar de manera aproximada el reclamo en el paquete que es más preciso y requiere menos tiempo que ejecutar algunos puntos de referencia con la cámara y una batería de comparación? Es decir, ¿hay algún dispositivo / método que, dada una batería de iones de litio que supuestamente esté completamente cargada, determine:

• ¿Está realmente completamente cargado?
• ¿Cuál es su carga actual en mAH?

Evaluar la carga completa es la parte fácil.

• Método (a) Una batería de celda única de iones de litio completamente cargada tendrá un voltaje de circuito abierto de aproximadamente 4.2 voltios *. (4.1 a 4.2 OK. 4.0 no del todo. 4.3 - un poco alto.) Algunas cámaras usan dos celdas - duplican los voltajes esperados. Las computadoras portátiles y otros dispositivos más grandes usan 3 o más celdas. El voltaje debe ser un múltiplo del voltaje anterior. [* Hay variantes que permiten voltajes más altos. A menos que esté SEGURO de que esto incluye el suyo, suponga que no. Hacerlo mal puede ser 'molesto'.
  (es decir, N x (4.1 a 4.2V))

• Método (b) Utilice un cargador de buena calidad (por ejemplo, uno suministrado por el fabricante de la cámara o uno de calidad conocida) que tenga una "luz de carga".

  Coloque la "batería cargada en el cargador". Según cuánto tiempo transcurrió desde la última vez que se cargó, la luz de carga debería parpadear o permanecer encendida durante uno o dos minutos y luego apagarse.

  Retire la batería del cargador. Espera 10 segundos Vuelva a colocar la batería en el cargador. La luz de carga debe parpadear muy brevemente y apagarse.

Evaluar la capacidad es más difícil, pero no difícil.

(a) puede obtener alguna indicación, para baterías nominalmente iguales, del peso. Una parte significativa del peso en una batería de LiIon está involucrada activamente en componentes eléctricos o mecánicos (separadores, conductores, electrolitos y (por supuesto) litio metálico. Dos baterías de la misma capacidad nominal deberían tener pesos similares. Supongo que un La diferencia del 10% puede deberse a la casualidad y la construcción, pero más allá de eso, sospecho que, en baterías más grandes y pesadas, esta prueba funcionará mejor que en baterías muy pequeñas.

Por interés, para las células AA NimH este es un excelente indicador. Los AA modernos de alta capacidad que reclaman una capacidad de 2500 mAh + deben estar en el rango alto de veinte gramos, digamos 26 gramos más con algunos poco más de 30 gramos. Cualquier cosa por debajo de 20 gramos es un fracaso total y cualquier cosa de 25 gramos o menos es sospechoso.

(b) Para cualquier tipo de precisión, necesita descargar la batería a un "punto final" y medir la capacidad. No hay otro método razonablemente disponible para usted. Existen otros métodos, como medir el cambio de voltaje durante un tiempo determinado bajo una carga determinada y tratar de evaluar dónde se encuentra en la curva de descarga. Esto es difícil de entender y necesita experiencia y un poco de suerte. Medir el tiempo de descarga es "más fácil".

Lo mejor es una carga de corriente constante, que se puede hacer muy fácilmente con, por ejemplo, un LM317 y una resistencia, pero supongo por ahora que no desea hacer eso. Pregunte si está interesado.

Se debe usar una resistencia de descarga que demore al menos una hora en descargarse. Podría usar un motor o lámpara o cámara o ... pero una resistencia tiene algunas ventajas.

R mínimo ~ = (Cells_in_battery x 4000) / mAh

por ejemplo, si tiene una batería de 1 celda (Voc = ~ 4.2V) de 1500 mAh de capacidad, entonces

• R = celdas x 4000 / mAh = 1 x 4000/1500 = 2.666 ohm ~ = 3 ohm o 3.3 ohm (valor estándar)

Use la siguiente resistencia más grande que el valor calculado.
Hasta varias veces más grande está BIEN PERO llevará proporcionalmente más tiempo.

Potencia nominal de resistencia: Potencia de resistencia = V ^ 2 / R = (4 x número de celdas) / R

Por ejemplo, para la resistencia de celda única y 3 ohmios anterior, la potencia mínima es

• 4 x 1/3 = 1.333 vatios.

Use una resistencia de 2 vatios o más.

Método:

Lo describiré brevemente porque no conozco tu nivel de experiencia. Esto puede ser fácil de seguir o difícil. Si es difícil, haga más preguntas.

• Conecte los cables temporales a los terminales de la batería. Dos clips de papel doblados en el extremo que descansa sobre el terminal son planos y accesibles y se sostienen con peso o cinta. Los cables insertados en la identificación del conector no son de acceso abierto. Algunas baterías no proporcionarán energía hasta que les des apretones de manos secretos. pero la mayoría lo hará.

Batería con terminales accesibles.

Abajo: más difícil acceder a las terminales. Aquí pueden funcionar dos alfileres para hacer vestidos o dos alambres, ¡PERO NO SE CORRE JUNTOS! SI NO ES CÓMODO HACER ESTO NO LO HAGA.

• Monitoree el voltaje de la batería en todo momento. Multímetro conectado a los cables de la batería y configurado en el rango apropiado.

http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcR4lcHSRViGF_kk58tbzmBWf9G11VxLY3J45qj0lW-_spRMZIiDNg

• Conecte la resistencia a los cables de la batería. Inicia un temporizador. Monitor de voltaje. Pare en 3.2V por celda. NO DESCARGUE POR DEBAJO DE 3 VOLTIOS POR CELDA. PARAR A 3.2V ES UNA "BUENA IDEA". Una batería de LiIon puede dañarse gravemente por una descarga muy profunda. Establecer un temporizador. NO deje esto corriendo y aléjese.

Abajo: curva de descarga típica de 'batería' de iones de litio de 1 celda.

El mejor método es hacer esto con baterías genuinas y clonadas y comparar tiempos.

• Método (c) Más fácil :-).

Usa una cámara. Establecer en video o fotos cronometradas. Observe los tiempos de inicio y finalización del fotograma. Comparar.

Las principales ventajas son

• "establecer y olvidar

• no jugar con conexiones de batería

• auto sincronización.

ACTUALIZACIÓN - 1 de enero de 2013 - Feliz año nuevo.

Alguien me preguntó fuera de la lista sobre el circuito LM317 que mencioné para la descarga de corriente constante. Aquí hay un ejemplo. Copié esto de la página web muy útil y relevante sobre conducción LED, aquí y ellos a su vez lo copiaron de una hoja de datos LM317.

La consulta fuera de lista dijo

• Usted mencionó una forma al usar LM317 para determinar la capacidad de la batería. Necesito verificar una batería de iones de litio con aproximadamente 1700 mAh de capacidad.
  ¿Qué me recomiendan para medir este tipo de capacidad de la batería en un tiempo razonable como 3-4 horas?

Una batería de 1700 mAh se descargaría en 3 horas en 1700/3 = ~ 570 mA y en 4 horas en 1700/4 ~ = 425 mA. Por lo tanto, el uso de aproximadamente 500 mA y ver cuánto tiempo lleva le dará una medida de la capacidad de la batería.
La corriente de la carga 3 en el circuito anterior es
Iout = Vref / R1, por lo que

R1 = Vref / Iout
Para un LM317 Vref = 1.25V así que para 500 mA
R1 = V / I = 1.25V / 0.5A = 2.5 Ohm.
Potencia en R1 = I ^ 2 R = 0.5 ^ 2 x 2.5 o aproximadamente 0.7 vatios.
Una resistencia de 1 vatio probablemente sobreviviría a esto; una de 2 vatios o 5 vatios sería mejor.
El LM317 disipará V_LM317 x I = (Vbattery - Vref) x I = (4.2-1.25) x 0.5 = ~ 1.5 Watt. Por lo tanto, un disipador térmico o una pieza de aluminio u otro material termoconductor en el LM317 será "una buena idea". Yo uso 4.2 V para el voltaje de la batería. Caerá cuando la batería se descargue.

Tenga en cuenta que, en muchos casos, una batería de litio de 1700 mAh se puede descargar de forma segura a una velocidad de hasta 1C - = 1700 mA en este caso. Más seguro es C / 2 = 850 mA. La tasa máxima real permitida debe ser establecida por el fabricante. Use Imax = C / 2 si no hay datos disponibles. Esto generalmente será seguro, pero "advertencia de emptor" / "YMMV" .... Si se usa una tasa más alta, la disipación de potencia en la resistencia y el LM317 será mayor y se necesitarán cambios. Algunos LM317 manejarán 1A máx. Algunos manejarán 1.5A. (Algunos paquetes más pequeños <1A). Ver hoja de datos. El LM350 es una versión de hermano mayor del LM317 que funciona en varios amplificadores.

El voltaje del punto final de la batería debe ser el voltaje del punto final que usará en su sistema. Según mis comentarios anteriores, esto NO DEBE estar por debajo de 3.0V para evitar daños a la batería, y más alto es más seguro. Debe detenerlo de cerca si detiene la descarga manualmente O configurar un sistema de corte automático. Cómo hace esto y cómo cronometra el período de alta depende de usted.

Sí, necesita una carga ficticia y una forma de medir el voltaje (es decir, multímetro)

Puede ser tan simple como una resistencia, pero la corriente caerá junto con el voltaje, por lo que mAh es un poco "más difícil" de calcular. Probablemente sea preferible una carga ficticia de corriente constante. Esto se puede comprar como un IC, o se puede hacer fácilmente con un opamp, o un par de transistores (puede usar uno pero no tan preciso, una cosa llamada cascode es mejor)

De cualquier manera, supongamos que su batería comienza a 4V completamente cargada (generalmente alrededor de 4.1 a 4.2V realmente), y coloca una resistencia de 40 ohmios a través de ella. Esto hará que fluyan 100 mA de corriente. Si mide el voltaje regularmente, puede calcular el flujo de corriente. Cuando la batería está descargada, puede integrar las lecturas reunidas para obtener la capacidad de la batería en mAh. Entonces, si tuviera que leer cada hora y obtiene 10 lecturas de 100 mA antes de que la batería se considere agotada (por lo general, alrededor de 3 V, sería bueno para lo que sea que el fabricante haga pruebas, pero el voltaje disminuirá bastante al final de la capacidad), tiene 1000 mAh batería (en realidad, la corriente caerá a menos que use una carga de corriente constante)

Tenga en cuenta que las baterías generalmente tendrán menos capacidad a corrientes más altas, por lo que si consume 1A, el mAh general será menor. Seleccionaría un valor que sea lo suficientemente bajo como para que la batería funcione razonablemente (cualquiera que sea la prueba de los fabricantes, si hay una hoja de datos disponible, probablemente bastante baja)

Debería terminar con algo como esto cuando trace sus resultados (tenga en cuenta que el eje x está en amperios horas:

C es la velocidad de descarga necesaria para descargar en 1 hora, por lo que para una batería de 1000mAh 0.1C es 100mA, 1C es 1A, 18 C es 18A. Puede ver cómo la capacidad cae a tasas de descarga más altas. NOTA : (como mencionó Russell) no intente descargar a grandes corrientes (por ejemplo, muy por encima de> 1C) a menos que esté absolutamente seguro de que la batería puede manejar esto (por ejemplo, algunas baterías de cámara y baterías RC pueden descargarse a grandes velocidades). solo pretendía ser un ejemplo de curvas de descarga.

También asegúrese de que la resistencia (si usa una) es precisa (1% o menos si puede) y está clasificada para cualquier potencia que necesite manejar. Para el ejemplo anterior a 0.1 A y 4 V, tiene 0.4 W, por lo que necesita al menos una resistencia de 0.5 W a 40 ohmios.

Para información: he estado midiendo celdas de iones de litio con una corriente constante de 100 mA y un voltaje de apagado mínimo de 3.5. Encontró que las células generales y económicas 14500 estampadas con 4000 mAhr muestran una capacidad de aproximadamente 150 a 325 MaH. El 16850 más grande también estampado 4000 mAh muestra aproximadamente 1000 a 1600 mAh de capacidad. Recientemente desmantelé baterías viejas de portátiles y descubrí que eran del tipo 16850 sin marcar, pero todas tenían una capacidad de 1760 mAh. Ejecutar velocidades de descarga más altas reduce drásticamente la capacidad como se menciona en este artículo. Es mejor cuantificar los requisitos de capacidad de la batería de acuerdo con el diseño de su circuito para determinar el tiempo real de uso. La dificultad es encontrar baterías para comprar ese estado de calificaciones "honestas".

No sé si alguien va a leer esta respuesta, ya que han pasado años desde la última, pero aquí está mi enfoque, tuve la misma pregunta: ¿cuál es la capacidad de mi batería de LiIon?

Bien, pensé que lo que realmente me interesaba era: cuánta carga se entrega entre un estado completamente cargado y la batería apagándose. Cerrar, en mi caso, significaba que el equipo comenzó a sonar, lo que significa que quería recargarlo.

Para cargar la batería, uso un cable USB simple, pero con un dispositivo que mide voltaje, corriente, tiempo y miliamperios-hora totales. Estos gadgets se pueden encontrar en internet y son baratos.

Por lo tanto, para determinar la capacidad de la batería de iones de litio a mano, simplemente deje que se apague y recargue. La cantidad de mAh que se muestra en el dongle de recarga es la capacidad efectiva.

Entiendo que las baterías de iones de litio no se calientan ni nada, y que cualquier mAh que ingrese durante la carga también está disponible para su descarga en funcionamiento. Entonces, el número que encuentre cargando completamente debería darle la respuesta.