Jak jsem repasoval baterii v X41t

Před několika lety jsem si koupil z USA notebook IBM X41t. Hodlal jsem jej používat zvláště na zápisky ve škole. Svůj účel i přes své stáří plní zatím dobře. Ovšem po nějaké době nastal problém s baterií. Její kapacita nebyla pro potřebné využití ve škole dostatečná a tak jsem se rozhodl ji repasovat.

Vlastně už jsem ji za dobu používání opravoval dvakrát. Z první opravy mám jen nějaké screenshoty a zbylé články, ale druhá oprava (a snad poslední) je zdokumentována lépe.

Akumulátory

V notebooku byla rozšířená baterie, která má 4 články velikosti 18650 a 4 formátu 103450. Dohromady je to tedy osmičlánková baterie s udávanou kapacitou 64,8 Wh. Samotná baterie je umístěna vzadu notebooku, což ulehčuje manipulaci.

Pro úplně první výměnu jsem použil nějaké nechráněné články z DX (modré TrustFire 18650) a prizmatické články, typ CGA103450A od Panasonicu. Těch jsem koupil na Aukru docela velkou zásobu (byly pro nějaké průmyslové použití jako baterie v packu po dvou kusech). Ovšem kvality kulatých akumulátorů se ukázaly jako nedostatečné a proto jsem je záhy vyměnil (takže vlastně byly opravy tři). Dalším problémem, krom pochybné kvality, mohlo být pájení přímo na články. Je potřeba použít co nejvýkonnější pájedlo pro dosažení co nejkratší doby pájení a co nejmenšího teplotního namáhání článku. Nejlepší je nechat si nabodovat přívody, ale v té době jsem takovou možnost neměl.

Jako náhradu za články Trustfire, které měly mizernou kapacitu jsem použil články získané z nefunkčních baterií do notebooků. Baterie jsem kupoval zase na Aukru. Nejspíš měly vadnou elektroniku, která články vybila na velice nízké napětí. To si nepamatuji přesně, ale nejspíš bylo pod 2 V. Tak nízké napětí není pro Li-ion akumulátory dobré, ale pomalým nabíjením se mi je podařilo nabít a vypadaly funkční. Proto jsem je zkusil použít do opravované baterie. Výhoda byla, že měly přívody, takže pájení bylo jednodušší. Baterie fungovala a tak jsem ji nějakou dobu používal.

Pro druhou opravu jsem použil stejné prizmatické články, které jsem již před výměnou proměřil na kapacitu. I přes jejich několikaleté stáří mají stále téměř původní kapacitu. Skladované jsou při napětí kolem 3,8 V. Udává se, že kapacita byť jen skladovaných článků postupně klesá. Na tomto je vidět, že pokud se články skladují správně, není pokles nijak výrazný (původní kapacita je 1,95 Ah, průměrná změřená 1,77 Ah).

Ovšem kulaté články jsem použil tentokráte kvalitní. Jsou to Samsung ICR18650-30A, které by se měly nabíjet na vyšší napětí kvůli jejich odlišné konstrukci a tím i vyšší kapacitě. Ovšem v notebooku se nabíjejí na klasických 4,2 V. Tím se nevyužije jejich celá kapacita, zato by měly mít delší životnost.

Zleva: původní, TrustFire a článek nefuknčních z akupacků

Samsung s přívody

Porovnání kapacity Samsungů

Zleva: původní, pack z Aukra a vyndaný Panasonic z packu

Porovnání kapacity Panasoniců

Oprava

Největším problémem je dostat se dovnitř akumulátoru. Ten můj měl na několika místech západky a byl i lepený/svařovaný. Po nějaké době se to poddalo s dostal jsem se dovnitř. Samozřejmě, že vůbec nevypadá jako nový, ale stále drží pohromadě i bez lepení a případně se dá rozebrat.

Jak jsem již psal, tak na první akumulátory (TrustFire) jsem pájel přímo, což nebyl zrovna dobrý nápad. Pájí se to špatně a vůbec to článkům nesvědčí. Mimo to takové spoje mají větší tloušťku než přívodní plíšky. Tím délka celku zvětšila a byl problém ho dostat do krytu baterie. Pokud mají články přívody je to o to jednodušší. Sice spájet je přibližně v rovině je docela práce, ale při troše snahy to jde.

Po rozebrání jsem celý pack s elektronikou vyndal a postupně odpájel kulaté články. Odpajoval jsem od + k - postupně článek za článkem. Možná, kdybych odpojil prvně mínus a potom pokračoval k plusu, tak by to ochrana baterie vyhodnotila jako problém a baterii by odpojila/znefuknčnila. Ovšem možná by to fungovalo i při jiném postupu, ale to jsem raději nezkoušel.

Po odpojení všech kulatých článků jsem je přesunul jinam a místo nich jsem dal připravené (spojené) články. Ty jsem připájel. Poté jsem stejně pokračoval u prizmatických článků. Je možné, že kdyby se elektronika odpojila od napájení, potřebovala by nějaké nastavení. Ale takhle zůstala napájena vždy z jedné poloviny packu.

Celý pack jsem dal do obalu, obal složil a s očekáváním dal do notebooku. Chvíli blikal indikátor baterie oranžově, ale poté přestal blikat a oranžovým světlem indikoval nabíjení. V systému jsem následně zjišťoval jeho stav.

Vše je připraveno na výměnuVyměněno a vloženo zpět do spodní části krytu

Výměna

Používání

Většinou se musí pack naprogramovat, jinak nevezme větší kapacitu akumulátorů. Ovšem já to vynechal a doufal, že to řídící elektronika nějak pochopí. A pochopila.

Pack se vybíjí po částech, prvně jedna polovina a potom druhá. Nikdy nevím jestli prvně kulaté nebo prizmatické, ale to je jedno. Pokud při vybíjení klesne kapacita na 2% zbývající (přesněji před přechodem na 1%) a pokud je dostatečné napětí, pak se procenta a měření zbývající kapacity zastaví. Při poklesu napětí pod jistou mez, kolem 14 V, začne kapacita zase klesat. V tom je dobré notebook připojit na zdroj nebo vypnout. (Vzhledem k tomu, že se vybíjí poloviny odděleně, probíhá měření taktéž odděleně, takže se to poprvé zastaví někde kolem 50%)

Kapacita, která je navíc se přičte k celkové kapacitě a tím se vlastně obejde programování. Ovšem délka vybíjení při těch 2% je nejspíš nějak časově nebo kapacitně omezena, takže skutečnou kapacitu to nezjistí hned napoprvé.

Před první výměnou měla baterie jen 95 cyklů, ale kapacita byla malá, tak jsem se rozhodl k výměně. Jak jsem později zjistil, tak to nebylo třeba a stačilo dát baterii pár cyklů, kde by zjistila svoji reálnou kapacitu. Vyndané akumulátory jsem proměřil a jejich kapacita byla téměř původní, ovšem elektronika to tak neviděla…

Při používání jsem zjistil, že pokud se baterie používá jen málo a občas se nevybije pod 2%, pak elektronika celkovou kapacitu snižuje. Podobný problém jsem zjistil, když jsem nastavil, aby se nabíjení ukončilo na 90% z důvodu prodloužení životnosti. Ukázalo se, že v takovém případě řízení nenabíjí baterii dostatečně a po několika cyklech klesla kapacita rapidně dolů.

Výsledek

Při první výměně měla baterie 95 cyklů a jak jsem psal šla by uvést do lepšího stavu. To jsem nevěděl a články jsem vyměnil, prvně za TrustFire. Ty tam byly jen několik cyklů, pak jsem tam dal články z nefunkčních packů. Kapacita vylezla a dalo se to používat. Událo se to v prosinci 2008. Kapacita byla přes 50 Wh.

Druhá výměna byla v listopadu 2011, kdy baterie měla 31,41 Wh. Ovšem počet cyklů byl 601. To není špatné, vzhledem k tomu, že články 18650 byly před opravou vybity víc než je zdrávo. Průběh několika cyklů můžete vidět na několika dalších obrázcích.

Po první výměněPo pár cyklech kapacita stoupla na 52,5 WhPřed druhou výměnouPo výměně se snaží elektronika baterii nabít, ovšem ta už je nabitáPo nějaké době toho nechá a prohlásí první část za nabitouPodobně se to uděje při druhé části bateriePoprvné kompletně vybito, kapacita vzrostla na 37,68 WhPo nabití vzrostl jen počet cyklů, kapacita se nezměnilaDalší vybíjení, části packu se přeply při 53% a kapacita vzrostlaKompletní vybití, kapacita je už 45,21 WhPo třech cyklech

Screenshoty

Po několika dalších cyklech kapacita vzrostla na téměř navrhovanou kapacitu 64,8 Wh. Pokoušel jsem se dosáhnout kapacity větší než navrhovanou abych viděl co to píše, když je skutečná kapacita větší než navrhovaná, ale nepodařilo se mi to. V současné době (červen 2012) je kapacita o něco nižší 58,96 Wh. Bude to tím, že baterii při používání nijak nešetřím a zvlášť podsvícení mám často na maximum. Oči máme jen jedny, baterií můžeme mít kupy.

Červen 2012

Aktuální stav

Cenově to vyšlo docela v pohodě. Cenu prizmatických si nepamatuji, ale odhadoval bych ji na cca 70Kč za kus. Kulaté články Samsung jsem kupoval na hkequipment.net za 19,99$. Přívody jsem si nechal navařit u FulgurBattmanu za pár desítek korun. Celkově by to mohlo vycházet kolem 750 Kč, což není tak špatné v porovnání s novými packy.

Před druhou repasí jsem dokonce koupil celou baterii na ebayi z Číny. Stála 42,99$ a vůbec mě za tu cenu nepotěšila. Byla vzadu vyšší, asi použili jen kulaté články. Vypadalo to zvláštně. To by se ještě dalo skousnout. Ale to, že se neměřila reálná kapacita, bylo horší. Nechci aby se mi notebook z čista jasna vypnul kus před vybitím. Baterii jsem zabalil a poslal zpátky odkud pocházela. Poštovné vyšlo se štěstím 163 Kč. Paní na poště vážila balík spíš odhadem a tak jsem se vlezl do limitu 500 g (i když hmotnost byla o něco větší).

Na závěr snad jen to, že pokud by někdo hodlal provést takovou výměnu, pak by měl vědět jaká rizika to nese (ztráta záruky, nefunkčnost při neúspěchu, …) a hlavně musí vědět jak nebezpečné jsou lithiové akumulátory.

Poslední dobou nemám tolik volného času, takže tvorba stránek bude pokračovat pomaleji i přes to, že hodně podkladů je již připravených.

Meření použitých článků

Po změření kapacity vyndaných článků jsem docela zíral. Vždycky dva články ze série měly menší kapacitu než další dva. Což vede k úsudku, že baterie není vybíjena nebo nabíjena zcela korektně. Možná se z těch dvou článků bere napájení pro nějako pomocné obvody. To může vést k tomu, že jsou dva články v každé sérii nadměrně vybíjeny. Nebo naokpak při nabíjení jsou dva články lehce přebíjeny (nebo další dva jsou nabíjeny trochu méně to je jedno). Ale tato varianta by nedávala tak jednoznačné výsledky.

Proměřil jsem jak kulaté tak i prizmatické články. Jak jsem dal výsledky měření do společného grafu, tak jsem zjistil, že vždy dva články mají jinou kapacitu. Proto jsem u prizmatických provedl několik dalších měření a výsledky byly podobné. Jen jsem si nepoznačil, které články v sérii to byly. Pokud by to byly z obou sérií stejné články, pak by moje úvaha měla dobré a racionální základy. Tak to je jen zvlástní zjištění.

Změřené kulaté články

 

Prizmatické článkyPrizmatické články - opakované měření

Meření použitých článků

Celková kapacita použitých článků byla z prvního měření u prizmatických 13,3 Wh a u kulatých 19,8 Wh. Porovnáním zbývající kapacity před druhou výměnou, která byla 31,41 Wh a celkové změřené kapacity 33,1 Wh zjistíme, že v článcích zůstávalo 1,7 Wh. Je jisté, že v článcíh po vybití zůstává nějaká rezerva, protože článek se nevybíjí až na 2,8 V jak jsem vybíjel já i z důvodu rozcházení kapacit jednotlivých článků (aby nedošlo k podvybití slabších článků).

Z mého opakovaného měření prizmatických článků také plyne, že mé měření není zcela přesné a bylo by dobré ho vylepšit. S největší pravděpodobností je chyba způsobena nepřesným nabíjením. Nabíjení je ukončeno uživatelem a ne při poklesu proudu pod dané procento nabíjecího proudu, jak to má být. Zároveň teplota při vybíjení nebyla vždy stejná a sleduji, že mírně vyšší teplota při vybíjení dává větší kapacitu. To je nejspíše způsobeno zmenšením vnitřního odporu článku. Největší chybu způsobilo, dle mého, nepřesné nabíjení.

Štítky