Стандартный Li-Ion аккумулятор 18650 не всегда стандартный

Возможно, вам придется дважды перепроверить размеры элемента 18650, которые вы выбрали для своего проекта. Из-за встроенной схемы защиты его габариты могут быть нестандартными.

С конца 1990-х годов литий-ионный аккумулятор типоразмера 18650 стал стандартным элементом, используемым во множестве устройств. Подобно вездесущим щелочным батарейкам AA, AAA, C и D, которые мы ежедневно используем в фонариках, игрушках, радиоприемниках и практически во всем остальном, что питается от одноразовых батарей, 18650 встречаются повсюду в аккумуляторных приложениях. Диапазон этих приложений простирается от электрического транспорта (где в одном автомобиле используются тысячи элементов 18650), до электроинструмента, ноутбуков, персональной электроники и медицинских устройств. Известно, что NASA использует элементы 18650 в конструкции своих космических скафандров.

Почему элементы 18650 так популярны? Основная причина заключается в стандартизации. Разумеется, химический состав, внутренняя конструкция и методы производства эволюционировали за последние 20 лет, что позволило увеличить емкость элементов и сделать их более долговечными. Что не менялось – это размеры. Аккумулятор типоразмера 18650 имеет диаметр 18 мм и высоту 65 мм, откуда и произошло обозначение 18650.

Другие типоразмеры аккумуляторов также стандартизованы, на даже, несмотря на стандартизацию, многие альтернативные конструкции не достигли такого уровня популярности. А если размер элемента никогда не становится популярным, его вряд ли можно назвать стандартом.

И, наоборот, по мере того, как все больше приложений использовало элементы 18650, этот типоразмер стал одним из самых популярных и, несомненно, на сегодня является глобальным стандартом. При таком широком использовании этих элементов естественно, что их будут предлагать многие изготовители. Это стимулирует конкуренцию, особенно в том, что касается цены, и потребителю становятся доступны продукты из множества источников с широким спектром качества.

Приступая к разработке устройства, питающегося от аккумулятора, инженер первым делом должен оценить потребляемый ток и, исходя из желаемого времени работы, рассчитать требуемую емкость аккумулятора. На основании этого инженер примет решение о конструкции аккумулятора: будет ли это один элемент, который может обеспечить напряжение от 3 В до 4 В, или батарея элементов. После того, как определена конфигурация аккумулятора (одноэлементный или батарея), разработчик должен выбрать размер элементов.

Обычно выбирают элементы 18650 из-за хорошей плотности мощности и адекватных размеров и стоимости. Таким образом, как только тип аккумулятора выбран, разработчики могут спроектировать механическую конструкцию держателя для размещения одного элемента или батареи элементов. Поскольку размеры аккумулятора стандартны, разработчики имеют возможность сконструировать устройство, в которые могли бы устанавливаться элементы любого производителя, если это элементы 18650. Затем инженеры могут перейти к выбору лучшего элемента, учитывая цену каждого поставщика, сроки доставки и соответствие технических характеристик требованиям конкретного приложения.

Такой подход к конструированию возможен благодаря тому, что диаметр элемента 18650 всегда равен 18 мм, а высота – 65 мм. Но, действительно ли, они стандартного размера? Как выясняется, не все элементы 18650 имеют высоту 65 мм (Рисунок 1).

Рисунок 1.	Различные элементы типоразмера 18650.

Некоторые элементы выше из-за того, что содержат схему защиты. Эта схема добавляет несколько миллиметров к длине элемента, делая его выше, чем 65 мм. Эти элементы называются 18650, и вы вправе ожидать, что их высота равна 65 мм. Однако, явно, они не все одинаковы (Рисунки 2 и 3).

Рисунок 2.	Элемент 18650, содержащий схему защиты, со снятой оболочкой.

В некоторых приложениях элементы 18650 устанавливаются в держатели с пружинными или гибкими металлическими контактами. При достаточном ходе пружинных контактов эти «18650» чуть большего размера войдут в держатель. Но если размеры держателя имеют жесткие допуски, вставить в него удлиненный «18650» не удастся.

Рисунок 3.	Разобранный элемент 18650 со схемой защиты и без нее.

Заключение

Аккумуляторы типоразмера 18650 являются исключительно популярными стандартизованными элементами питания. Они используется во множестве конструкций. Однако некоторые аккумуляторы 18650 содержат схему защиты, увеличивающую их длину, что может сделать их непригодными для предполагаемого приложения. Поэтому не забудьте проверить размеры элемента, прежде чем выбрать его для своего устройства.

Журнал РАДИОЛОЦМАН, октябрь 2018

Источник: РадиоЛоцман