Набор от Soshine: 4 шт.LiFePO₄ 10440 (AAA) 3.2 V + 2 заглушки

Аналогичный набор был рассмотрен ТУТ. Единственное отличие — там были LiFePO₄ типоразмера 14500 (АА), а здесь — 10440 (ААА). Как и ожидалось, емкость аккумуляторов не соответствует «номинальной» (280), но равна минимальной заявленной 200 мА*ч. Энергозапас не 890, а 630-660 мВт*ч. Больше претензий нет: разрядные полки имеют малый наклон, высокие токи аккумуляторы тянут без проблем и при этом греются несильно.
Даже если этот набор Вас пока не интересует, посмотрите пожалуйста две первые части обзора. Это так, на будущее. Вдруг когда пригодится.

1. Введение или Зачем оно нужно

Номинальное напряжение ячейки IFR (литий-ионный аккумулятор с катодом из LiFePO₄) составляет 3.2В, что в 2 раза больше НРЦ (напряжения разорванной цепи) недавно изготовленной, полностью заряженной батарейки (1.60-1.65В). Солевой или щелочной — с точки зрения электрохимии разницы никакой. Ибо это один и тот же элемент (марганцево-цинковый), но с разными электролитами. В любом устройстве одним IFR можно заменить 2 батарейки АА (ААА). Причем, вместо второй банки вставляется токопроводящая пустышка-заглушка.

Энергозапас такой системы не особо большой (в данном обзоре для Soshine 10440 получено 620-660 мВт*ч), но применение оной в ряде случаев более чем оправдано. Прежде всего речь идет об устройствах, которые по непонятным причинам не работают от аккумуляторов с номиналом 1.2 В типа Ni-MH. Даже если это свежезаряженные Энелупы, имеющие НРЦ > 1.4 В.
Да, такое бывает, с этим сталкивались многие и не раз. Вменяемых объяснений причин такого нехорошего поведения я пока не встречал. Кроме того, эти заразы у батареек выжирают только «верхушку» емкости и далее отказываются работать

Попробую пояснить на конкретном примере

В ЭТОМ обзоре фигурировала мышка TECKNET BM307. Мышь мне вцелом понравилась, но она работает только от щелочных батареек ААА и не признает «никелевые» аккумуляторы того же формата.

Кроме того, было установлено, что BM307 нормально работает до тех пор, пока суммарное напряжение двух последовательно соединенных батареек не опускается до 2.50-2.55 В…
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Порывшись в своих запасах мелких элементов питания я нашёл пластиковый бокс, в котором хранилось несколько ни разу не пользованных щелочных ААА: три Панасоника и один Космос.

Панасоники дружно показали НРЦ (напряжение разорванной цепи), равное 1.56 В. А Космос — даже 1.58 В. Для одного Панасоника и одного Космоса были сняты разрядные кривые на токе 50 мА, электронная нагрузка ZKE ebd-usb+.

Вот так выглядели кривые разряда при достижении разности потенциалов значения 1.25 В.
Кликабельно.

Интересующие нас циферки выделены желтым.
Несколько пояснений и замечаний.
1) 1.25 + 1.25 = 2.50 В — при такой суммарной разности потенциалов на 2-х батарейках мышка TECKNET уже не подает признаков жизни
2) Отмерять 1.25 В по данным разрядным кривым чуть-чуть некорректно, т.к. это напряжение под нагрузкой в 50 мА. А мыши потребляют токи несколько меньшие. Для сабжевой ВМ307 заявлено (пиковое?) значение в 10 мА. А значит, просадка по напряжению на элементах реально работающей мыши чуть меньше (на несколько сотых вольта). Но это иллюстративно-объясняющий пример. Автор надеется, что читатели простят сию неточность.
3) Вот полная разрядная кривая до напряжения (под нагрузкой) 1.00 В, снятая для Космоса:

Фиолетовыми линиями показаны те части емкости, которые могут быть потреблены:
— ВМ307 (1.25 В + 1.25 В = 2.50 В)
— устройством, «выжирающем» батарейки до уровня 1.00 В + 1.00 В = 2.00 В.
Не трудно посчитать, что время работы потребителей электроэнергии до достижения «критического» уровня напряжения на батарейках в первом и во втором случае отличается в 2.7 раза. Можно делить время-2 на время-1, но проще поделить 295(mAh)/111(mAh) = 2.66.
К сожалению, полная разрядная кривая для Панасоника не сохранилась, но там было нечто похожее.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
А теперь, немного забегая вперед, привожу кривые разряда ячеек LiFePO₄ 10440, рассматриваемых в данном обзоре. Ток все тот же — 50 мА.


Фиолетовым обозначен уровень 2,50 В. Время его достижения составляет 4 часа ± 5мин.
При этом потребляется практически полная емкость аккумуляторов IFR 200 ±10 мА*ч. И расходуется практически весь их энергозапас ~630-660 мВт*ч. Смещения фиолетовой прямой вверх-вниз в разумных пределах (± 0.5 В) крайне незначительно изменяют величины отдаваемых емкости и энергии. Другими словами, в данной системе КПД использования аккумулятора с катодом LiFePO₄ на борту весьма близок к 100%.

Что имеем в сухом остатке.

1) С Космосом, конечно, не повезло. На 0.05 А пара IFR+заглушка кроет пару ААА Космос «как бык овцу» © Жванецкий. Если, конечно, разряжать их до уровня 1.25 В.
200 mAh (для IFR) / 111 mAh (для Космоса) = 1.80.
И это не значит, что Космосы «плохие» изначально. Обычные китайские батарейки, не плохие и не хорошие. Такие можно купить и в любимых многими Фикс Прайсах, и на кассах супермаркетов, и в «фирменных» салонах электроники. Возможно, хранились оные в не самых подходящих условиях, часто при повышенных температурах. А где вы видели, чтобы батарейки находились в герметичных боксах, в охлаждаемых шкафах и доставались оттуда непосредственно в момент покупки? Опять же: хранение на китайских складах летом или многомесячное путешествие из Китая через Суэцкий канал в трюме сухогруза… Или еще что. Причин может быть масса.
2) Батарейка от Панасоника показала себя куда лучше. При разряде до 1.25 В получается отношение 246 mAh (Панас) / 200 mAh (IFR) = 1.23 или 23% емкости дополнительно. Оно и по времени видно — почти 5 часов (Панас) vs 4 часа (IFR). Но ежели сравнить по отданной энергии, то получается равенство: 640 мВт*ч (Панасы, 2 шт) vs 630-660 мВт*ч (один IFR). Казалось бы, что в лоб, что по лбу. В полном соответствии с аксиомой Великого Мыслителя из Макеевки.

Ан нет. Не все так однозначно. Вернемся к практике использования. Перед тем, как опубликовать вышеозначенный обзор по пяти блюпуп-мышам, каждую из них я пользовал от нескольких недель до нескольких месяцев. И дольше всего — именно эту TECKNET BM307. Просто мне она показалась наиболее удобной. Пары батареек Панасоник хватало на 1-1.5 месяца. И таких пар было израсходовано ажник 3 штуки, т.е. всего 6 банок. После чего я плюнул и заказал сабжевый набор от Soshine на Али. Так как BM307 выкушивает только около трети от общей емкости батареек, то их утилизировать сразу после этой мыши нерационально, еще поработают в других устройствах. Приходится откладывать в отдельную емкость. Или как-то специально помечать, что батарейки уже пользованные, но еще живые…
А оно такое Вам надо? Куда проще: LiFePO₄ 10440 + заглушка.

Мышь перестала работать — вынул только сам аккумулятор, поставил на зарядку. На его место в мышь воткнул другой такой же IFR, который лежал уже заряженным и ждал своего часа. Делов на пару минут и никакой свистопляски с батарейками.

2. Еще несколько замечаний

1) Как будет показано ниже, на протяжении почти всего разряда пары IFR+заглушка потребляющее устройство будет запитано от источника с весьма высоким и стабильным напряжением. Как будто постоянно вставлены две свежие батарейки. При токах до 1С, 90-95% времени это напряжение будет составлять 3.0-3.3В (уже с учетом просадки). Такова одна из многих интересных особенностей электрохимической системы углерод(Li)-LiFePO₄. Точнее – катода из LiFePO₄. Еще точнее — всех катодов литиевых аккумуляторов, в которых ионы лития встраиваются в жесткий 3D-каркас, а не образуют слоистые структуры.


Примечание. Во всех нынешних коммерческих литий-ионных аккумуляторах активное вещество анода представляет собой технический углерод (сажа, полученная искусственно в строго контролируемых условиях) с внедренными атомами лития. Потенциал электрода углерод(с внедренным Li)/Li(+) отличается от такового для системы металлический Li/Li(+) на 0.20-0.25 В. Поэтому если речь идет не об отдельном электроде, а о литий-ионной аккумуляторной ячейке, эти кривульки на вышеприведенных картинках из научных статей следует сдвинуть вниз по оси ординат на эти самые 0.20-0.25 В.

2) Еще один момент. В этом обзоре показано, что для заряда LiFePO₄ совсем не обязательно использовать специализированные зарядные устройства. Подойдет любое, умеющее работать с «обычным» Li-ion. Это не опаснее, чем в случае «обычного» Li-ion.
— Фаер-шоу не будет (потому как LiFePO₄). Посмотрите результаты издевательств испытаний, проведенных инженерами NASA: вольный перевод на русский.
— При «неправильном» заряде до 4.2 В деградация литий-железо-фосфатных аккумуляторов незначительна (потому как LiFePO₄). По крайней мере, нестабильность и слабая предсказуемость поведения отдельных ячеек сказывается куда больше, чем «неправильность» заряда. «Спасибо» неотлаженности китайских техпроцессов с их полным отрицанием кайдзен.
Окончательный результат вышеуупомянутого обзора: изменение емкости ячеек 14500 в ходе циклирования током 1С (0.5 А) при «правильных» зарядах до 3.6 В и «неправильных» зарядах до 4.2 В.
Вид вблизи (подробно) — трудно что-либо понять:

А это тоже самое в нормальном масштабе:

Заметно, что одна пара образцов заряжается «правильно», а другая «неправильно», а потом они меняются местами, причем 2 раза? Насколько сие влияет на потерю емкости ячеек в ходе циклирования?
Обратите внимание на фиолетовую кривую — обр.№4. Ему вся эта чехарда вообще по-барабану.:)

И еще: выдержка из даташита Valence IFR-18650E. Вендор указывает 4.2 В как верхний допустимый предел при заряде ячеек IFR. Это к вопросу об «ужасности» «неправильного» заряда.

Про Valence Technology, если кому надо.

3) И еще один момент. Общеизвестным и основным «недостатком» элементов с катодом из LiFePO₄ является вот такой момент:

Это многим не нравится до сих пор. Что вполне понятно: следствием более низкого значения ЭДС у литий-железо-фосфатных элементов является относительно невысокая удельная емкость IFR. Как весовая (А*ч/г), так и объемная (А*ч/л). Кроме того, за 30 лет развития и все более широкого использования литий-ионных гальванических элементов, ЭДС полностью заряженной ячейки ~4.2 В стала чуть ли не стандартом де-факто. А 3.60-3.65 В, характерные для систем с катодом LiFePO₄, многие годы считались как бы отклонением от нормы. Вспомните, с каким скрипом ныне легендарная А123 занималась разработкой «безнадежного» проекта, а потом продвигала свою продукцию. Но времена меняются. Ряд принципиально неустранимых проблем «классического» литий-иона с каждым годом все больше достают. Особенно публику, использующую крупные аккумуляторные сборки. Прежде всего это относительно плохая циклируемость «классики» на фоне повышенной пожаро- и взрывоопасности относительно LiFePO₄.
Кстати, посмотрите: для LTO ситуация с ЭДС выглядит «еще печальнее». Тем не менее, популярность LTO растет год от года в геометрической прогрессии. Ибо по всему остальному (стабильность характеристик, неубиваемость, циклируемость и т.п.) LTO-системы существенно превосходят даже LiFePO₄.
Аминь.

3. Что заказано – что получено

Набор получен в новом, упрощенном оформлении. Теперь никаких блистеров, как это было у Soshine еще 3-4 года назад в случае подобных наборов. «Экономика должна быть экономной» © А. Бовин, спичрайзер Брежнева.
Коробочка, в ней 2 коробочки. В одной – аккумуляторы, в другой «коннекторы» (заглушки, токопроводящие пустышки).

Спецификации с сайта soshine.com.cn

На самом деле, к тому что там написано следует относится «творчески» и с прищуром. Ибо Soshine многие моменты может заявить от балды. Знаем, летали.
На самих аккумуляторах очень мелким шрифтом указано: 280 (min. 200) mAh, энергозапас 0.89 Wh и загадочная дробь «0.6А/0.3А». Что означает последнее мне неведомо и при этом совершенно неинтересно.

Как будет показано ниже, реальная емкость Soshine 10440 равна минимальной 200 mAh, что в общем-то меня совсем не удивило. Я это предполагал изначально. На корпусах Soshine 14500 (АА) из предыдущих обзоров было начертано 700 (min. 550) mAh. Замеры на 0.2С показали 520-550 mAh.
Соответственно, и энергозапас 10440 не 0.89 Wh, а 0.66 Wh в лучшем случае.

А что у нас с заявленной массой в 13 г? Тут вообще цирк. Аккумуляторы вместо 13 г весят 8.4 г.

Не, ну если к массе аккумулятора (8.4 г) прибавить массу заглушки (2.9 г), то получится 11.3 г. А если теперь округлить до целых особым китайским способом (зачеркиваем в середине 1 и десятичный разделитель 11. 3), то получится как раз 13 г. Причем, теперь я всему этому нисколько не удивляюсь.

Аккумуляторы пришли вполне себе заряженными, НРЦ у всех чуть больше 3.1 В. Разряд током 0.05А показал, что они заряжены на 3/4. Если, конечно учесть, что 280 — надпись на заборе, а 200 мА*ч — это их реальная емкость (как будет показано ниже).

Вот сопротивление двух комплектных заглушек (если кому надо): 5.8 мОм и 6.2 мОм

4. Измерения-испытания

Заявленная «номинальная емкость» 280 мА*ч, нарисованная на банках большими желтыми цифрами, является фикцией. А реальная оказалась равна 200 мА*ч. Т.е. той, которая заявлена как «минимальная». Для Soshine — это обычное дело. В случае 14500(АА) — все аналогично (см. предыдущий обзор).
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Измерения проводились на SkyRC МС3000 по следующему алгоритму:
Заряд в режиме CC/CV: 400 мА / 3.60В, отсечка – 10 мА
Пауза 30 мин
Разряд токами 0.05-1.00 А до 2.00В – замер емкости
Примечание. 0.05 А — минимальное значение силы тока, которое можно задать в SkyRC МС3000.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Измерения были проведены на 4 аккумуляторах для оценки разброса параметров в одном наборе при запущенной программе MC3000 Monitor 1.05. Сей софт весьма примитивен и графики, которые он выдает достаточно корявы и малоинформативны. Единственное его достоинство — запись логов в формате *.csv с интервалом в 1 секунду. По всем четырем слотам фиксируются: время (чч: мм: сс), напряжение (В), ток (А), емкость (мА*ч), температура (град.).
Эта красота без проблем конвертируется в *.xls и далее можно лепить в Экселе что душе угодно. Трудозатраты немаленькие, но конечный результат выглядит вцелом неплохо, как мне кажется. У меня получились вот такие картинки:


Обратите внимание на вторую картинку, где графики построены системе координат мА*ч-вольты. В научно-технический литературе такое представление разрядных кривых встречается очень часто. Его замечательность в том, что оно наглядно показывает:
— чему же, собственно, равна полная разрядная емкость аккумулятора (или батареи) при различных нагрузках или при разной температуре
— позволяет визуально оценить такой трудноопределяемый параметр как «высокотоковость». Чем слабее смещаются влево хвостики разрядных кривых при увеличении нагрузки, тем больше эта самая «высокотоковость». Хотя, по хорошему, надо еще смотреть как это все выглядит после 100, 200, 300… циклов при заданных нагрузках. Опять же, следует как то учитывать такой фактор, как тепловыделение в ходе разряда. Короче, с этой «высокотоковостью» Ч. ногу сломит.:)
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Кстати, про тепловыделение. Вот так выглядит динамика изменения температуры на токах 2.5С(0.5А) и 5С(1А), активное охлаждение отключено:

Образцы в слотах МС3000 располагались слева направо: №1, №2, №3, №4. Соответственно, №№2,3 — аккумуляторы в средних слотах. В процессе разряда они имеют температуру немного выше, чем аккумуляторы в крайних слотах (№№1,4).
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Конечно, можно было бы попробовать разрядить током 10С (2А), заявленным вендором как максимальный. Только непонятен тайный смысл такого издевательства над малышками, которые куплены для неспешного использования в малопотребляющих устройствах типа мышей.

Заключение

Несмотря на путаницу с весом элементов и маркетологическую ложь по поводу емкости/энергозапаса, набор годный. Китайские альтернативы от конкурентов вряд ли будут лучше. А «фирменных» от японцев/корейцев вроде как и нет.

Всего доброго.