В кабинете патологоанатома. Вскрытие (разборка) литий-ионного аккумулятора.

   Сегодня на приёме у нашего патологоанатома - литий-ионный аккумулятор Nokia BL-5B из одноименного смартфона Nokia. Аккумулятор несколько лет прослужил верой и правдой, но некоторое время назад вспучился и перестал держать заряд. Царствие ему небесное!

   Воспользуемся этим несчастным случаем для пополнения копилки наших знаний об аккумуляторах. Многие интересуются, как устроен литий-ионный аккумулятор. Проведем разборку литий-ионного (Li-ion) аккумулятора.

   Оглавление

   1. Вскрытие li-ion аккумулятора Nokia BL-5B

   2. Дополнение 1: литий-ионные аккумуляторы со встроенной платой защиты

   3. Дополнение 2: как подобрать аккумулятор по размерам

Вскрытие li-ion аккумулятора Nokia BL-5B

   Так выглядит наш клиент спереди, сзади и со стороны контактов:

   Сделано в Европе (Венгрия), голограмма, все дела.
 

   Теперь - сдираем пластиковую обертку с маркировкой, и смотрим на голое тело клиента. Слабонервных, женщин и детей просим удалиться J.

  Литий-ионный аккумулятор представляет собой герметичную металлическую "банку" с заводской маркировкой; сверху находится пластиковая "крышка" с контактами, а снизу - чисто декоративная тонкая черная "подставка".
 

  Отдираем эти пластиковые детали, попутно разрывая контактные проводники. Они нам больше не пригодятся.

   А так выглядит "банка" аккумулятора сверху:

  В центре и справа банки - контакты; а слева, в виде овала с просечкой, - предохранительное "окно" (клапан). При повышении внутреннего давления оно должно лопнуть, тем самым предотвращая взрыв всего аккумулятора в целом.

  Теперь обращаем внимание, что баланс по количеству контактов - не сходится. К аккумулятору подходят 3 контакта, а к "банке" - только два! Куда делся ещё один?!

  А вот посмотрите на оторванную пластиковую "крышечку" аккумулятора:

   Обратите внимание на красную деталь с золотистым прямоугольником, расположенную справа. Это ни что иное, как термопереключатель (termoswitch). Вот к нему-то и идет третий (средний) контакт аккумулятора! Другим своим контактом термосвитч соединен с "минусом" аккумулятора.
 

   Этот термосвитч - простое механическое устройство. Внутри находится биметаллическая мембрана, которая при нагреве изгибается и замыкает контакты, сообщая тем самым "наружу" о перегреве аккумулятора.
   В нормальном положении контакты - разомкнуты. Поэтому при "прозвонке" контактов может показаться, что средний контакт аккумулятора ни с чем не соединён.

   Выламываем термосвитч и смотрим на его маркировку, расположенную на обратной стороне:

   Таким образом, установлен тип термосвитча - L82AY.

   Надо к этому добавить, что не все литий-ионные (Li-ion) и литий-полимерные (Li-pol) аккумуляторы построены по такой же схеме термозащиты. Некоторые аккумуляторы имеют не термопереключатель, а полноценный термодатчик, позволяющий измерить температуру аккумулятора. А некоторые - не имеют вообще никакого элемента контроля температуры. Такие аккумуляторы легко отличить по наличию только двух контактов на аккумуляторе (или двух проводов, идущих от аккумулятора).
 

   Далее - спиливаем верхнюю часть "банки", и смотрим, что там внутри:

   На этом фото видно, что в результате вспучивания аккумулятора отдельные слои "начинки" аккумулятора разошлись между собой.

   Теперь - окончательно раздираем "банку" и достаем её "начинку":

   "Начинка" аккумулятора представляет собой свернутые в рулон четыре ленты: алюминиевую фольгу со слоем пористого углерода (положительный электрод), медную фольгу (отрицательный электрод, тоже со слоем пористого углерода) и два слоя мембраны-разделителя, "прозрачного" для ионов лития. Эта конструкция очень сильно напоминает конструкцию "классического" электролитического конденсатора. Кто разбирал их - тот подтвердит, а кто не разбирал - лучше этого и не делайте: некоторые виды электролитов вредны для здоровья.

  В некоторых местах межвиткового пространства заметны повреждения с вкраплениями мелких белых хлопьев:

   Далее - полностью разматываем рулон аккумулятора:

   Длина рулона оказалась чуть менее 50 см. Видимо, в "их" единицах измерения длина должна была составлять ровно 20 дюймов.

   Итак, пора огласить итоги и выводы.

   Наш покойный пациент всю жизнь проработал в одном и том же смартфоне, и потому никогда не имел возможности нарушить режим эксплуатации. Тем не менее, и его настиг неизбежный конец в виде выхода из строя.

   Таким образом, констатируем, что устройства со съемными аккумуляторами имеют преимущество перед устройствами с несъемными аккумуляторами. У последних, чтобы решить проблему с аккумулятором, для замены придется обратиться в сервис-центр (или помучиться самому с риском полностью испортить устройство). А у первых - просто вытащить старый и вставить новый аккумулятор.

   Кстати, Евросоюз озаботился этой проблемой и готовит законодательную инициативу об обязательном использовании в мобильных устройствах съёмных аккумуляторов.

   Дополнение 1: литий-ионные аккумуляторы со встроенной платой защиты

В некоторых случаях плата защиты располагается в одном корпусе (пакете) с литий-ионным аккумулятором. Она выглядит как узкая конструкция, прикреплённая к торцу аккумулятора:

Аккумуляторы со встроенной в одном корпусе платой защиты применяются не во всех устройствах; в каждом конкретном случае надо разбираться отдельно.

В данном случае аккумулятор извлечён из игровой приставки Aio Smarti. Аккумулятор практически перестал держать заряд и перешел в разряд непригодных для дальнейшего использования.

Платы защиты - многофункциональны, и защищают литиевые аккумуляторы от многих бед: перезаряда и переразряда, превышения допустимого тока заряда и разряда, и, само собой, от банальных коротких замыканий.

Наличие встроенной платы защиты освобождает питамое аккумулятором устройство от наличия такой защиты у себя на борту.

Так выглядит плата защиты, извлечённая из аккумулятора, приведённого на предыдущем фото:

Плата включает контроллер защиты DW01B и ключевой транзистор 8205S. Подробнее об устройстве плат защиты и принципах их функционирования можно прочесть в этом обзоре.

Дополнение 2: как подобрать аккумулятор по размерам

   В большинстве случаев для подбора аккумулятора достаточно в поисковике (или на интернет-площадках: Яндекс.Маркет, Алиэкспресс и т.д.) наименование устройства, для которого Вам нужно подобрать аккумулятор, например: "Аккумулятор для смартфона Superpuper FSB-2020 Plus".

  Но в некоторых случаях такой поиск не помогает, поскольку в устройстве установлен не специфический аккумулятор, изготовленный специально для него, а просто подходящий по размеру серийно выпускаемый "универсальный" аккумулятор.

   В этом случае задача сводится к банальному подбору нужного аккумулятора по размерам.

   Обычно размер аккумулятора указывается на нём самом в виде группы цифр непонятного назначения:

   Например, на этом аккумуляторе стоят цифры: 4052140. Вот в них и зашифрованы размеры аккумулятора, но только не так, как у нас принято (Длина - Ширина - Высота), а в обратном порядке (Высота - Ширина - Длина).

   Причём высота зашифрована в десятых долях миллиметра, а все остальные размеры - в миллиметрах.

   Таким образом, размеры этого аккумулятора составляют 4 мм (высота, т.е. толщина) x 52 мм (ширина) x 140 мм (длина).

   В поиске (например, на Алиэкспресс) можно сразу вводить эту последовательность цифр: "аккумулятор 4052140".

   Если требуемого аккумулятора нет (например, уже снят с производства), то для его замены можно подобрать другой, чуть меньший по габаритам.

   В редких случаях аккумулятор может быть совсем "голым" (без обозначений). В этом случае его надо просто замерить и от этого исходить в поисках.

   В обозначениях размера аккумулятора есть "тонкость": если обозначение размера начинается с нуля, то высота обозначена не в десятых долях миллиметра, а в миллиметрах. Кстати, обозначение высоты всегда занимает 2 знака. А величины ширины и длины могут быть как 2-значными, так и 3-значными (необходимо подходить творчески в соответствии с реально имеющимся аккумулятором).

   Дополнительный материал по теме - статья "Как правильно заряжать литий-ионный аккумулятор телефона, ноутбука и других устройств"

   Вскрытия проводил
   Ваш Доктор.
   03.12.2015, дополнение от 16.01.2023

   Другие статьи цикла "Как устроен смартфон":

 - Устройство дисплея мобильного телефона (смартфона) и планшета. Устройство жидкокристаллического экрана. Типы дисплеев, их отличия.

 - Что такое USB OTG в смартфоне и планшете?

 - Навигация (GPS, ГЛОНАСС и др.) в смартфонах и планшетах. Источники ошибок. Методы тестирования.

 - Вскрытие (разборка) камеры смартфона. Устройство камеры смартфона (мобильного телефона).

 - Съемка камерой мобильного телефона (смартфона). Параметры камер мобильных телефонов. Основные характеристики, проблемы и примеры дефектов на снимках. Как выбрать смартфон с хорошей камерой?

 - Фотосъемка в режиме HDR (High Dynamic Range) в смартфоне. Что это такое, какая польза и когда можно использовать?

   Вступайте в группу SmartPuls.Ru  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

  Комментарии вКонтакте:

При копировании (перепечатке) материалов ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!