Cómo medir la capacidad de una batería de iones de litio

Question

Compré una batería de iones de litio para una cámara (mucho más barata que la de repuesto de la marca, pero no irrazonablemente barata comparada con las baterías AAA de iones de litio con carga similar). Sin embargo, tengo dudas de que tenga la capacidad que dice en el paquete (en mAH). ¿Hay alguna forma sencilla de verificar aproximadamente la afirmación en el paquete que sea más precisa y que requiera menos tiempo que hacer algunas pruebas con la cámara y una batería de comparación? Es decir, ¿hay algún dispositivo / método que, dado una batería de iones de litio que supuestamente está totalmente cargada, determine:

• ¿Está realmente cargado completamente
• ¿Cuál es su carga de corriente en mAH

Answer 1

Evaluar la carga completa es la parte fácil.

• Método (a) Una batería monocelular de iones de litio completamente cargada tendrá una tensión de circuito abierto de unos 4,2 voltios*. (De 4,1 a 4,2 está bien. 4,0 no está del todo bien. 4,3 - un poco alto.) Algunas cámaras utilizan dos celdas - el doble de los voltajes esperados. Los ordenadores portátiles y otros dispositivos más grandes utilizan 3 o más celdas. El voltaje debe ser un múltiplo del voltaje anterior. [*Hay variantes que permiten voltajes más altos. A no ser que estés CERTO de que esto incluye a la tuya, asume que no es así. Equivocarse 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". Dependiendo del tiempo que haya pasado desde la última carga, la luz de carga debería parpadear o quizás permanecer encendida durante uno o dos minutos y luego apagarse.

  Retire la batería del cargador. Espere 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 es difícil.

(a) puede obtener algunos indicación, para baterías nominalmente iguales, del peso. Una parte importante del peso de una batería de iones de litio corresponde a los componentes que intervienen activamente, ya sea eléctrica o mecánicamente (separadores, conductores, electrolito y, por supuesto, metal de litio). Dos baterías de la misma capacidad nominal deberían tener pesos similares. Yo diría que un 10% de diferencia puede ser debido a la casualidad y la construcción, pero más allá de eso yo sospecharía. En baterías más grandes y pesadas esta prueba funcionará mejor que en baterías muy pequeñas.

Por interés, para las células AA NimH es un excelente indicador. Las pilas AA modernas de alta capacidad que dicen tener 2500 mAh + deben estar en el rango de los veinte gramos - digamos 26 gramos o más, con algunas por encima de los 30 gramos. Todo lo que pese menos de 20 gramos es un completo fracaso y todo lo que pese menos de 25 gramos es sospechoso.

(b) Para obtener algún tipo de precisión es necesario descargar la batería hasta un "punto final" y medir la capacidad. No hay ningún otro método razonablemente disponible para usted. Hay otros métodos, como medir el cambio de voltaje durante un tiempo determinado bajo una carga dada y tratar de evaluar dónde se encuentra en la curva de descarga. Esto es difícil de acertar y requiere experiencia y cierto grado 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 voy a suponer por ahora que usted no quiere hacer eso. Pregunta si te interesa.

Se debe utilizar una resistencia de descarga que tarde al menos una hora en descargarse. Se podría utilizar un motor o una lámpara o una cámara o... pero una resistencia tiene algunas ventajas.

R mínimo ~= (Celdas_en_batería x 4000) / mAh

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

• R = células x 4000 / mAh = 1 x 4000/1500 = 2,666 ohm ~= 3 ohm o 3,3 ohm (valor estándar)

Utilice la siguiente resistencia más grande que el valor calculado.
Hasta varias veces más grande está bien, PERO tardará proporcionalmente más.

Potencia de la resistencia: Potencia de la resistencia = V^2/R = (4 x número de células)/R

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

• 4 x 1 / 3 = 1,333 vatios.

Utilice una resistencia de 2 vatios o más.

Método:

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

• Fije los cables temporales a los terminales de la batería. Dos clips de papel doblados en el extremo que descansa en el terminal es plana y accesible y se mantiene con el peso o la cinta. Los cables insertados en el conector no son accesibles. Algunas baterías no proporcionarán energía hasta que usted les dé un apretón de manos secreto. pero la mayoría lo hará.

Batería con terminales accesibles.

Abajo: Terminales de más difícil acceso. Dos pines de confección o dos cables pueden funcionar aquí ¡¡¡PERO NO SE CORTOCIRCUITAN JUNTOS !!! SI NO TE SIENTES CÓMODO HACIENDO ESTO NO LO HAGAS.

• Controla la tensión de la batería en todo momento. Multímetro conectado a los cables de la batería y ajustado al rango apropiado.

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

• Conecte la resistencia a los cables de la batería. Poner en marcha un temporizador. Monitoriza el voltaje. Deténgase 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 iones de litio puede resultar muy dañada por una descarga muy profunda. Ponga un temporizador. NO deje esto funcionando y se vaya.

Abajo: Curva típica de descarga de una "batería" de iones de litio.

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

• Método (c) Más fácil :-).

Utiliza una cámara. Configurar el vídeo o las fotos cronometradas. Anota las horas de inicio y fin de los fotogramas. Compara.

Las principales ventajas son

• "fijar y olvidar

• no jugar con las conexiones de la batería

• auto-temporización.

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ACTUALIZACIÓN - 1 de enero de 2013 - Feliz Año Nuevo.

Alguien me acaba de preguntar fuera de la lista sobre el circuito LM317 que mencioné para la descarga de corriente constante. Aquí hay un ejemplo. He copiado esto de la muy útil y relevante página web sobre conducción de LEDs - aquí y ellos a su vez lo copiaron de una hoja de datos de LM317.

La consulta fuera de la lista decía

• Usted mencionó una manera mediante el uso de LM317 para determinar la capacidad de la batería. Necesito comprobar una batería de iones de litio con alrededor de 1700mAh de capacidad.
  Que 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 con 1700/3 =~ 570 mA y en 4 horas con 1700/4 ~= 425 mA. Así que usando unos 500 mA y viendo el tiempo que tarda dará una medida de la capacidad de la batería.
La corriente de la carga3 en el circuito anterior es
Iout = Vref/R1 así 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 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. Así que un disipador o un trozo de aluminio u otro material conductor térmico en el LM317 será "una buena idea". Utilizo 4,2 V para el voltaje de la batería. Bajará cuando la batería se descargue.

Tenga en cuenta que, en muchos casos, una batería de LiIon de 1700 mAh puede descargarse con seguridad a una tasa de 1C - = 1700 mA en este caso. Más seguro es C/2 = 850 mA. La tasa máxima real permitida debe ser establecida por el fabricante. Utilice Imax = C/2 si no hay datos disponibles. Esto suele ser seguro pero "caveat emptor" / "YMMV" ... . Si se utiliza una tasa más alta, la disipación de energía en la resistencia y el LM317 será mayor y se necesitarán cambios. Algunos LM317 soportan 1A como máximo. Algunos soportan 1,5A. (Algunos paquetes más pequeños < 1A) . Consulte la hoja de datos. El LM350 es una versión del hermano mayor del LM317 que funciona a varios amperios.

El voltaje del punto final de la batería debe ser el voltaje del punto final que utilizará en su sistema. Según mis comentarios anteriores, esto NO DEBE ESTAR por debajo de 3,0V para evitar daños en la batería, y más alto es más seguro. Usted necesita ya sea para mantener una estrecha vigilancia sobre este si detener la descarga manualmente o establecer un sistema de corte automático. La forma de hacerlo y el tiempo de descarga depende de usted.

Answer 2

Sí, necesitas una carga ficticia y una forma de medir la tensión (es decir, un multímetro)

Puede ser tan simple como una resistencia, pero la corriente caerá junto con la tensión, por lo que los mAh son un poco más "difíciles" de calcular. Probablemente sea preferible una carga ficticia de corriente constante. Se puede comprar como un circuito integrado, o se puede hacer fácilmente con un amplificador óptico, o un par de transistores (se puede utilizar uno, pero no es tan preciso, una cosa llamada cascode es mejor)

En cualquier caso, digamos que tu batería comienza con 4V completamente cargada (normalmente alrededor de 4,1 a 4,2V realmente), y colocas una resistencia de 40 ohmios a través de ella. Esto hará que fluyan 100mA de corriente. Si mides el voltaje regularmente, puedes calcular la corriente que fluye. Cuando la batería está descargada, puedes integrar las lecturas reunidas para obtener la capacidad de la batería en mAh. Así que si usted lee cada hora y obtiene 10 lecturas de 100mA antes de que la batería se considere plana (alrededor de 3V por lo general, es bueno ser lo que el fabricante prueba, pero el voltaje caerá bastante pronunciado al final de la capacidad), usted tiene una batería de 1000mAh (En realidad la corriente caerá a menos que utilice una carga de corriente constante)

Tenga en cuenta que las baterías suelen tener menos capacidad a corrientes más altas, por lo que si consume 1A el total de mAh será menor. Yo seleccionaría un valor lo suficientemente bajo para que la batería tenga un rendimiento razonable (lo que el fabricante haya probado, si hay una hoja de datos disponible - probablemente bastante bajo)

Deberías terminar con algo así al trazar los resultados (nótese que el eje x está en horas Amp:

C es la tasa de descarga necesaria para descargar en 1 hora, así que para una batería de 1000mAh 0,1C es 100mA, 1C es 1A, 18 C es 18A. Puedes ver cómo la capacidad disminuye 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 Asegúrese de que la batería puede soportar esto (por ejemplo, algunas baterías de cámaras y baterías de RC pueden descargarse a tasas enormes) La imagen anterior sólo pretende ser un ejemplo de las curvas de descarga.

Asegúrate también de que la resistencia (si utilizas una) sea precisa (1% o menos si puedes) y que esté dimensionada para la potencia que necesites. Para el ejemplo anterior, a 0,1A y 4V, tienes 0,4W, así que necesitas al menos una resistencia de 0,5W y 40 ohmios.

Answer 3

Para información: He estado midiendo células de iones de litio con 100mA de corriente constante y 3,5 de tensión mínima de desconexión. Encontré que las celdas generales y económicas 14500 estampadas con 4000 mAh muestran alrededor de 150 a 325 MaH de capacidad. Las más grandes 16850 también estampadas con 4000 mAh muestran alrededor de 1000 a 1600 mAh de capacidad. Hace poco desmonté unas baterías de portátil antiguas y descubrí que eran del tipo 16850 sin marcar, pero todas tenían capacidades de 1760 mAh. Las tasas de descarga más altas reducen drásticamente la capacidad, como se menciona en este artículo. Lo mejor es cuantificar las necesidades de capacidad de la batería según el diseño de su circuito para determinar el tiempo real de uso. La dificultad es encontrar baterías para comprar que indiquen clasificaciones "honestas".

Answer 4

No sé si alguien va a leer esta respuesta, ya que han pasado años desde la última, pero este es mi planteamiento, he tenido la misma pregunta: cuál es la capacidad de mi batería de LiIon.

Me di cuenta de que lo que realmente me interesaba era: cuánta carga se suministra entre un estado de carga completa y el apagado de la batería. El apagado, en mi caso, significaba que el equipo empezaba a pitar, lo que significaba que quería ser recargado.

Para cargar la batería uso un simple cable usb, pero con un dispositivo que mide el voltaje, la corriente, el tiempo y el total de miliamperios-hora. Estos aparatos se pueden encontrar en internet y son baratos.

Por lo tanto, para determinar la capacidad de la batería de iones de litio que tienes a mano, sólo tienes que dejar que se apague y recargarla. La cantidad de mAh mostrada en la mochila de recarga es la capacidad efectiva.

Tengo entendido que las baterías de iones de litio no se calientan ni nada por el estilo, y cualquier mAh que entre durante la carga, está disponible para la descarga en funcionamiento también. Por lo tanto, el número que encuentres cargando completamente debería darte la respuesta.