При глубоком разряде батарея смартфона не просто так "не выводится", не для того, чтобы вы пошли и купили новый телефон, а для того, чтобы этот телефон в один прекрасный момент не взорвался бы у вас в кармане и не оторвал бы вам ноги. Дело в том, что литий -- металл весьма активный, на воздухе горит очень горячим пламенем, его практически невозможно потушить. А в аккумуляторе на основе лития неизбежно его тесное соседство с окислителем -- материалом положительного электрода. В заряженном состоянии такой аккумулятор -- это просто бомба, в прямом смысле этого слова: испытания таких аккумуляторов неизменно приводили к мощным взрывам. Взрывы были связаны с тем, что литий на отрицательном электроде осаждался не ровным гладким слоем, а дендритами. Рано или поздно такой дендрит протыкал сепаратор и закорачивал аккумулятор. Разрядный ток разогревал этот дендрит, разрушая сепаратор, а значит, и усугубляя короткое замыкание, и создавая при этом контакт между литием и окислителем. Выделение тепла от короткого замыкания поджигало литий -- и дальше этот процесс шел лавинообразно, приводя к взрыву. Поэтому от аккумуляторов с металлическим литием отказались, заменив литиевый анод на анод из специально обработанного графита, который способен поглощать атомы лития, которые встраиваются в его кристаллическую решетку между слоями. Графит, интеркалированный литием, не менее огнеопасен, чем сам литий, но на графитовом аноде литий не выделяется в металлическом виде и не образует дендритов. Ион лития из электролита на аноде разряжается и нейтральный атом тут же поглощается графитом, минуя стадию металла, поэтому такой аккумулятор оказался гораздо безопаснее литий-металлического и пригоден для применения на практике. Однако такое "безметаллическое" поглощение лития действует лишь при строгом соблюдении ряда условий. Это точное соблюдение режима заряда и наличие свежей активной поверхности графитового анода, способной к немедленному поглощению лития. Изношенный или поврежденный глубоким разрядом анод не способен поглощать литий и на его поверхности при зарядке начинают образовываться дендриты -- и далее смотри выше. То же происходит, если от дееспособного анода хотят слишком многого -- превысили напряжение или ток при зарядке. Поэтому такие аккумуляторы почти всегда снабжаются платой защиты, которая следит за режимами заряда и разряда и если они выходят за безопасные рамки -- разрывает цепь.
Так что приступая к любым нештатным действиям с литий-ионным аккумулятором, следует помнить, что при этом возникает риск взрыва или пожара, который приведет к человеческим жертвам. Так что нужно тщательно взвешивать то, что вы делаете.
Итак, у нас есть литий-ионный аккумулятор, разрядившийся слишком глубоко, у которого сработала плата защиты, не давая возможности его зарядить. Что в данном случае делать?
Для начала, нужно разобраться, как заряжают литий-ионный аккумулятор. Для этого используется схема CC-CV: сначала аккумулятор заряжают стабилизированным током (обычно в районе 0,5-1С, где С -- значение тока в амперах, численно равное емкости в ампер-часах), а после достижения порогового напряжения переходят на стабилизацию напряжения на уровне порогового, при этом ток постепенно падает. Процесс зарядки заканчивается, когда ток падает ниже 0,05-0,1С. Пороговое напряжение для большинства литий-ионных аккумуляторов составляет 4,2 В, у некоторых старых -- 4,1 В, а у некоторых современных достигает 4,4 В. Чем это напряжение выше, тем выше плотность энергии в аккумуляторе. Однако с ростом порогового напряжения резко растут требования к точности и надежности его поддержания. Даже ничтожное превышение этого напряжения влечет за собой риск взрыва!
Но таким образом можно заряжать аккумулятор только в том случае, если напряжение на нем перед зарядкой превышает 2,8-3 В. Более глубоко разряженный аккумулятор следует заряжать небольшим током, не более 0,1С, до достижения напряжения 3 В, после чего можно увеличить ток до стандартного. Аккумулятор, разряженный ниже 2,5 В, заряжать настоятельно не рекомендуется. Он уже серьезно поврежден и имеется риск его возгорания или взрыва.
Так что если у нас есть глубоко разряженный аккумулятор, который не удается зарядить штатным способом, нужно первым делом выяснить, до какого напряжения он разряжен. Плата защиты не даст этого сделать "в лоб" -- она давно отключила аккумулятор, на его клеммах сейчас ноль. Поэтому, если невозможно подключиться к аккумулятору "в обход" платы защиты, можно попробовать на пару секунд подключить аккумулятор к источнику, который обеспечит правильный режим зарядки глубоко разряженного аккумулятора: то есть ограничение напряжения до 4,2 В (это безопасное для подавляющего большинства аккумуляторов значение) и ограничение тока 0,1С. Появление после этих нескольких секунд напряжения на клеммах, превышающего 2,5 В (после отключения внешнего источника) означает, что аккумулятор можно дозарядить малым током до 3 В, а затем вставить в аппарат и уже заряжать штатным способом. Если же зарядный ток не идет -- мы имеем дело с платой защиты, которая при глубоком разряде вообще блокирует зарядку и тут ничего, кроме подключения в обход платы защиты, не сделать. Если же зарядка идет, но после пары секунд плата защиты вновь отключает аккумулятор, то такой аккумулятор пытаться зарядить опасно.
В качестве такого источника удобнее и безопаснее всего использовать лабораторный блок питания с регулировкой по напряжению и току. Перед этим нужно тщательно проверить показания встроенных вольтметра и амперметра и плавность регулировок (встречаются блоки, у которых установленные напряжение и ток при регулировке скачут из-за изношенных переменных резисторов). Но покупать такой блок ради оживления одного аккумулятора неразумно. Выход, однако, есть -- это другой литий-ионный аккумулятор -- любой, главное чтобы был полностью заряжен. Напряжение на нем -- около 3,9-4 В, что заведомо ниже опасных значений, и вместе с тем, достаточно велико, чтобы дозарядить аккумулятор до 3 В. Подключать к разряженному аккумулятору второй непосредственно категорически запрещено. Необходимо подключить его через токоограничивающий резистор, взятый из расчета, чтобы ток в цепи не превышал 100 мА (пригодно для аккумуляторов с емкостью более 1000 мАч) -- это 15 Ом, мощностью не менее 1 Вт.
Категорически недопустимо пытаться"подзарядить<wbr />" аккумулятор:
- от случайных источников неизвестного напряжения, либо превышающего 4,2 В (USB-порт, батарейки и т.п.);
- Подключать аккумулятор к источникам без ограничения тока без токоограничивающего резистора;
- Превышать напряжение на аккумуляторе 4,2 В (даже на мгновение).
- Пытаться зарядить аккумулятор, имеющий явные признаки механических повреждений или вздутия.
Все это может привести к взрыву или пожару, в том числе отсроченному -- через какое-то время.