IN dato vrijeme Li-ion baterije i Li-pol (litijum polimer) baterije su u širokoj upotrebi.

Razlika između njih je u elektrolitu. U prvoj opciji, helijum se koristi kao on, u drugoj - polimer zasićen otopinom koja sadrži litijum. Danas, zahvaljujući popularnosti automobila sa električnim motorima, hitno se postavlja pitanje pronalaženja idealnog tipa litijum-jonske baterije koji je optimalan za takva vozila.

Sastoji se, kao i druge baterije, od anode (porozni ugljen) i katode (litij), separatora koji ih razdvaja i vodiča - elektrolita. Proces pražnjenja je praćen prijelazom "anodnih" iona na katodu kroz separator i elektrolit. Njihov smjer je obrnut tokom punjenja (slika ispod).

Joni kruže tokom procesa pražnjenja i punjenja ćelije između suprotno nabijenih elektroda.

Jonske baterije imaju katodu napravljenu od različitih metala, što je njihova glavna razlika. Proizvođači koriste različite materijale za elektrode kako bi poboljšali karakteristike baterija.

Ali dešava se da poboljšanje nekih karakteristika dovodi do oštrog pogoršanja drugih. Na primjer, optimiziranjem kapaciteta potrebnog za povećanje vremena putovanja, možete povećati snagu, sigurnost i smanjiti negativan utjecaj na okoliš. Istovremeno, možete smanjiti struju opterećenja, povećati cijenu ili veličinu baterije.

Upoznajte se sa glavnim parametrima različite vrste litijumske baterije (litijum-mangan, litijum-kobalt, litijum-fosfatne i nikl-mangan-kobaltne) možete naći u tabeli:

Pravila za korisnike električnog prevoza

Kapacitet takvih baterija se praktički ne smanjuje tokom dugotrajnog skladištenja. Li-ion baterije se isprazne za samo 23% ako se čuvaju na temperaturi od 60 stepeni 15 godina. Zahvaljujući ovim svojstvima, oni se široko koriste u tehnologijama električnog transporta.

Litijum-jonske baterije koje imaju kompletan kontrolni sistem ugrađen u karoseriju pogodne su za električni transport.

Iz tog razloga, tokom rada korisnici zaboravljaju na osnovna pravila koja mogu produžiti njihov vijek trajanja:

• Baterija se mora u potpunosti napuniti odmah nakon kupovine u prodavnici, budući da su elektrode u procesu proizvodnje napunjene do 50%. Stoga će se raspoloživi kapacitet smanjiti, tj. vrijeme rada ako nema početne naknade;
• ne treba dozvoliti da se baterija potpuno isprazni kako bi se očuvao njen resurs;
• Baterija se mora napuniti nakon svakog putovanja, čak i ako je još malo napunjenosti;
• nemojte zagrijavati baterije jer visoke temperature doprinose procesu starenja. Da bi se resurs maksimalno iskoristio, rad se mora izvoditi na optimalnoj temperaturi, koja je 20-25 stepeni. Zbog toga se baterija ne može čuvati u blizini izvora toplote;
• Po hladnom vremenu preporučuje se da bateriju umotate u plastičnu vrećicu sa vakumskom zaptivkom kako biste je čuvali na 3-4 stepena, tj. u negrijanoj prostoriji. Napunjenost mora biti najmanje 50% pune napunjenosti;
• nakon što se baterija koristi na temperaturama ispod nule, ne može se puniti bez držanja na sobnoj temperaturi neko vrijeme, odnosno potrebno je zagrijati;
• Baterija se mora puniti punjačem koji se isporučuje u kompletu.

Postoji nekoliko podtipova PU ovih baterija - litijum - LiFePO4 (gvožđe - fosfat), koristeći gvozdeno fosfatnu katodu. Njihove karakteristike nam omogućavaju da govorimo o baterijama kao vrhuncu tehnologije koja se koristi za proizvodnju baterija.

Njihove glavne prednosti su:

• broj ciklusa punjenja-pražnjenja, koji dostiže 5000 dok se kapacitet ne smanji za 20%;
• dug radni vek;
• nema “efekta pamćenja”;
• širok temperaturni opseg sa nepromenjenim karakteristikama performansi (300-700 stepeni Celzijusa);
• hemijsku i termičku stabilnost, povećavajući sigurnost.

Najčešće korištene baterije

Među mnogima, najčešće su litijum-jonske baterije veličine 18650, koje proizvodi pet kompanija: LG, Sony, Panasonic, Samsung, Sanyo, čije se fabrike nalaze u Japanu, Kini, Maleziji i Južnoj Koreji. Planirano je da se u laptopima koriste 18650 litijum jonske baterije. Međutim, zahvaljujući svom uspješnom formatu, koriste se u radio-upravljanim modelima, električnim automobilima, baterijskim svjetiljkama itd.

Kao i svaki kvalitetan proizvod, takve baterije imaju mnogo krivotvorina, stoga, kako biste produžili vijek trajanja uređaja, morate kupiti samo baterije poznatih marki.

Zaštićene i nezaštićene litijum-jonske baterije

Za litijumske baterije je takođe važno da li su zaštićene ili ne. Radni opseg prvog je 4,2-2,5V (koristi se u uređajima dizajniranim za rad s litijum-jonskim izvorima): LED svjetla, kućni aparati male snage itd.

Električni alati, bicikli sa elektromotorima, laptopi, video i fotografska oprema koriste nezaštićene baterije kojima upravlja kontroler.

Šta trebate znati o litijum-jonskim baterijama?

Prije svega, ograničenja koja se moraju poštovati tijekom rada:

• napon punjenja (maksimalni) ne može biti veći od 4,35 V;
• njegova minimalna vrijednost ne može pasti ispod 2,3 V;
• Struja pražnjenja ne bi trebala prelaziti više od dvostruke vrijednosti kapacitivnosti. Ako je vrijednost posljednjeg 2200mAh, maksimalna vrijednost struje je 4400 mA.

Funkcije koje obavlja kontroler

Zašto vam je potreban kontroler punjenja litijum-jonske baterije? Obavlja nekoliko funkcija:

• dovodi struju koja kompenzira samopražnjenje. Njegova vrijednost je manja od maksimalne struje punjenja, ali veća od struje samopražnjenja;
• implementira efikasan algoritam ciklusa punjenja/pražnjenja za određenu bateriju;
• kompenzira razliku u tokovima energije dok istovremeno puni i daje energiju potrošaču. Na primjer, prilikom punjenja i napajanja laptopa;
• Mjeri temperaturu prilikom pregrijavanja ili hipotermije, sprječavajući oštećenje baterije.

Kontrolor punjenja litijum jonske baterije proizvodi se ili u obliku mikrokola ugrađenog u bateriju ili kao poseban uređaj.

Za punjenje baterija bolje je koristiti standard punjač za 18650 litijum jonske baterije, uključene. Punjač za 18650 litijumske baterije obično ima indikator nivoa napunjenosti. Češće je to LED koja pokazuje kada je punjenje u toku i kada je završeno.

Na naprednijim uređajima na displeju možete pratiti preostalo vrijeme do kraja punjenja i trenutni napon. Za 18650 bateriju kapaciteta 2200mA, vrijeme punjenja je 2 sata.

Ali, važno je znati kojom strujom puniti litij-ionsku bateriju 18650. Trebalo bi da bude polovina nominalnog kapaciteta, odnosno ako je 2000 mAh, onda je optimalna struja 1A. Punjenje baterije velikom strujom brzo dolazi do njene degradacije. Ako koristite malu struju, to će trajati duže.

Video: Kako napuniti litijum-jonski punjač baterija vlastitim rukama

Šema uređaja za punjenje baterija

izgleda ovako:

Krug se odlikuje pouzdanošću i ponovljivošću, a uključeni dijelovi su jeftini i lako dostupni. Da bi se produžio vijek trajanja baterije, potrebno je pravilno punjenje litij-ionskih baterija: pred kraj punjenja napon bi trebao opasti.

Nakon njegovog završetka, tj. Kada struja dostigne nulu, punjenje litijum-jonske baterije trebalo bi da prestane. Gore navedeni krug zadovoljava ove zahtjeve: ispražnjena baterija spojena na punjač (VD3 svijetli) koristi struju od 300 mA.

Proces koji je u toku prikazan je gorućim LED VD1. Struja koja se postepeno smanjuje na 30 mA pokazuje da se baterija puni. Završetak procesa signalizira upaljena LED VD2.

Koristi se u krugu operaciono pojačalo LM358N (možete ga zamijeniti analogom KR1040UD1 ili KR574UD2, koji se razlikuje po lokaciji pinova), kao i tranzistor VT1 S8550 9 LED dioda žute, crvene i zelene boje (1,5V).

Da li je moguće oživjeti bateriju?

Nakon nekoliko godina aktivne upotrebe, baterije katastrofalno gube kapacitet, stvarajući probleme pri korištenju vašeg omiljenog uređaja. Da li je moguće i kako vratiti litij-ion bateriju dok korisnik traži zamjenu?

Vraćanje litijum-jonske baterije privremeno je moguće na nekoliko načina.

Ako je baterija natečena, tj. više ne drži naboj, što znači da su se gasovi nakupili unutra.

Zatim postupite na sljedeći način:

• kućište baterije pažljivo se odvoji od senzora;
• odvojite elektronski senzor;
• pronalaze kapu sa kontrolnom elektronikom ispod i pažljivo je probuše iglom;
• zatim pronađite težak ravan predmet, veće površine od površine baterije, koji će se koristiti kao presa (ne koristite škripac ili slične uređaje);
• Postavite bateriju u vodoravnu ravninu i pritisnite pritisnutu, imajući na umu da se baterija može oštetiti primjenom prekomjerne sile. Ako to nije dovoljno, rezultat se možda neće postići. Ovo je najvažniji trenutak;
• Ostaje samo da stavite epoksidnu smolu na rupu i zalemite senzor.

Postoje i drugi načini o kojima možete pročitati na internetu.

Punjač možete odabrati na web stranici http://18650.in.ua/chargers/.

Video: Li-ion baterije, savjeti za korištenje litijum-jonskih baterija

Baterije

Koju struju trebam koristiti za punjenje litij-ionske 18650 baterije? Kako pravilno koristiti takvu bateriju. Čega se litijum-jonski izvori napajanja trebaju bojati i kako takva baterija može produžiti vijek trajanja? Slična pitanja mogu se pojaviti u širokom spektru elektronskih industrija.

A ako odlučite sastaviti svoju prvu svjetiljku ili elektronsku cigaretu vlastitim rukama, onda se svakako trebate upoznati s pravilima za rad s takvim trenutnim izvorima.

Litijum-jonska baterija je vrsta električne baterije koja je postala široko rasprostranjena u modernoj kućnoj i elektronskoj opremi od 1991. godine, nakon što ju je na tržište uveo SONY. Kao izvor napajanja, takve baterije se koriste u mobilni telefoni, laptop i video kamere, kao izvor struje za elektronsku cigaretu i električni automobil.

Nedostaci ovog tipa baterija počinju činjenicom da su litijum-jonske baterije prve generacije bile prava eksplozija na tržištu. Ne samo bukvalno, već i figurativno. Ove baterije su eksplodirale.

To se objašnjava činjenicom da je unutra korištena litijumska metalna anoda. Prilikom brojnih punjenja i pražnjenja takve baterije, na anodi su se pojavile prostorne formacije koje su dovele do kratkog spoja elektroda, a kao posljedica toga i do požara ili eksplozije.

Nakon što je ovaj materijal zamijenjen grafitom, ovaj problem je otklonjen, ali su se i dalje mogli pojaviti problemi na katodi koja je napravljena od kobalt oksida. Ako se naruše uvjeti rada, odnosno ponovno punjenje, problem bi se mogao ponoviti. Ovo je ispravljeno uvođenjem litijum-ferofosfatnih baterija.

Sve moderne litijum-jonske baterije sprječavaju pregrijavanje i prepunjavanje, ali problem gubitka napunjenosti ostaje pri niskim temperaturama pri korištenju uređaja.

Među neospornim prednostima litijum-jonskih baterija, želio bih napomenuti sljedeće:

• visok kapacitet baterije;
• nisko samopražnjenje;
• nema potrebe za održavanjem.

Originalni punjaci

Punjač za litijum-jonske baterije je prilično sličan punjaču za olovno-kiselinske baterije. Jedina razlika je u tome što litijum-jonska baterija ima veoma visoke napone na svakoj banci i strože zahteve za toleranciju napona.

Ova vrsta baterije naziva se konzerva zbog svoje vanjske sličnosti s aluminijskim limenkama za piće. Najčešća baterija ovog oblika je 18650. Baterija je dobila ovu oznaku zbog svojih dimenzija: 18 milimetara u prečniku i 65 milimetara u visini.

Ako su za olovno-kiselinske baterije prihvatljive neke nepreciznosti u označavanju graničnih napona pri punjenju, kod litijum-jonskih ćelija je sve mnogo konkretnije. Tokom procesa punjenja, kada se napon poveća na 4,2 Volta, dovod napona na element bi trebao prestati. Dozvoljena greška je samo 0,05 volti.

Kineski punjači, koje se mogu naći na tržištu, mogu se računati na baterije na bazi različitih materijala. Li-ion, bez ugrožavanja njegovih performansi, može se puniti strujom od 0,8 A. U tom slučaju morate vrlo pažljivo kontrolirati napon na banci. Preporučljivo je ne dozvoliti vrijednosti iznad 4,2 volta. Ako sklop sa baterijom uključuje kontroler, onda ne morate brinuti ni o čemu, kontroler će sve učiniti umjesto vas.

Najidealniji punjač za litijum-jonske baterije će biti stabilizator napona i ograničavač struje na početku punjenja.

Litijum se mora puniti stabilnim naponom i ograničenom strujom na početku punjenja.

Domaći punjač

Da biste napunili 18650, možete kupiti univerzalni punjač i ne brinuti o tome kako provjeriti potrebne parametre pomoću multimetra. Ali takva kupovina će vas koštati prilično peni.

Cijena takvog uređaja će varirati oko 45 dolara. Ali još uvijek možete potrošiti 2-3 sata i sastaviti punjač vlastitim rukama. Štaviše, ovaj punjač će biti jeftin, pouzdan i automatski će isključiti vašu bateriju.

Svaki radio-amater ima dijelove koje ćemo danas koristiti za izradu našeg punjača. Ako nema radio-amatera s potrebnim dijelovima pri ruci, onda na radio tržištu možete kupiti sve dijelove za najviše 2-4 dolara. Kolo koje je ispravno sastavljeno i pažljivo instalirano počinje odmah s radom i ne zahtijeva dodatno otklanjanje grešaka.

Električni krug za punjenje 18650 baterije.

Uz sve, kada stabilizator ugradite na odgovarajući radijator, možete bezbedno puniti svoje baterije bez straha da će se punjač pregrejati i zapaliti. Isto se ne može reći za kineske punjače.

Shema funkcionira prilično jednostavno. Prvo treba napuniti bateriju DC, što je određeno otporom otpornika R4. Nakon što baterija ima napon od 4,2 volta, počinje punjenje konstantnim naponom. Kada struja punjenja padne na vrlo male vrijednosti, LED u kolu će prestati svijetliti.

Preporučene struje za punjenje litijuma jonske baterije, ne bi trebalo da prelazi 10% kapaciteta baterije. Ovo će produžiti vijek trajanja vaše baterije. Ako je vrijednost otpornika R4 11 Ohma, struja u kolu će biti 100 mA. Ako koristite otpor od 5 Ohma, struja punjenja će biti 230 mA.

Kako produžiti vijek trajanja vašeg 18650

Rastavljena baterija.

Ako svoju litijum-jonsku bateriju morate ostaviti nekorištenom neko vrijeme, bolje je čuvati baterije odvojeno od uređaja koji napajaju. Potpuno napunjen element će vremenom izgubiti dio svog naboja.

Element koji je vrlo malo napunjen ili potpuno ispražnjen može trajno izgubiti svoju funkcionalnost nakon dugog perioda hibernacije. Bilo bi optimalno pohraniti 18650 na nivo napunjenosti od oko 50 posto.

Ne biste trebali dozvoliti da se element potpuno isprazni i napuni. Litijum-jonske baterije nemaju nikakav memorijski efekat. Preporučljivo je puniti takve baterije dok se njihov naboj potpuno ne isprazni. Ovo također može produžiti vijek trajanja baterije.

Litijum-jonske baterije ne vole ni toplotu ni hladnoću. Optimalni temperaturni uslovi za ove baterije biće u rasponu od +10 do +25 stepeni Celzijusa.

Hladnoća ne samo da može smanjiti vrijeme rada elementa, već i uništiti njegov hemijski sistem. Mislim da je svako od nas primetio kako nivo napunjenosti mobilnog telefona brzo opada na hladnoći.

Zaključak

Sumirajući sve gore navedeno, želio bih napomenuti da ako ćete puniti litijum-jonsku bateriju pomoću punjača iz trgovine, obratite pažnju na činjenicu da nije proizvedena u Kini. Vrlo često se ovi punjači izrađuju od jeftinih materijala i ne prate uvijek potrebnu tehnologiju, što može dovesti do neželjenih posljedica u vidu požara.

Ako želite sami sastaviti uređaj, tada morate napuniti litijum-jonsku bateriju strujom koja će iznositi 10% kapaciteta baterije. Maksimalna brojka može biti 20 posto, ali ova vrijednost više nije poželjna.

Kada koristite takve baterije, trebali biste se pridržavati pravila rada i skladištenja kako biste isključili mogućnost eksplozije, na primjer, od pregrijavanja ili kvara.

Usklađenost s radnim uvjetima i pravilima produžit će vijek trajanja litijum-jonske baterije i kao rezultat toga, uštedjeti vas od nepotrebnih financijskih troškova. Baterija je vaš pomoćnik. Čuvaj je!

Najčešće u mobilnih uređaja(laptopovi, mobilni telefoni, PDA i drugi) koriste litijum-jonske (Li-ion) baterije. To je zbog njihovih prednosti u odnosu na prethodno široko korištene nikl-metal hidridne (Ni-MH) i nikl-kadmijum (Ni-Cd) baterije.

Li-ion baterije imaju znatno bolje parametre.
Primarne ćelije („baterije”) sa litijumskom anodom pojavile su se početkom 70-ih godina 20. veka i brzo su našle primenu zbog svoje visoke specifične energije i drugih prednosti. Tako je ostvarena dugogodišnja želja za stvaranjem kemijskog izvora struje s najaktivnijim redukcijskim sredstvom - alkalnim metalom, što je omogućilo naglo povećanje i radnog napona baterije i njene specifične energije. Dok je razvoj primarnih ćelija s litijumskom anodom okrunjen relativno brzim uspjehom i takvi elementi su čvrsto zauzeli svoje mjesto kao izvori energije za prijenosnu opremu, stvaranje litijumskih baterija naišlo je na fundamentalne poteškoće, za čije je prevladavanje bilo potrebno više od 20 godina.

Nakon mnogih testova tokom 1980-ih, pokazalo se da se problem sa litijumskim baterijama vrti oko litijumskih elektroda. Tačnije, oko aktivnosti litijuma: procesi koji su se desili tokom rada na kraju su doveli do burne reakcije, nazvane "ventilacija sa emisijom plamena". 1991. godine proizvodni pogoni su povučeni veliki broj litijumske baterije, koje su prvo korišćene kao izvor napajanja za mobilne telefone. Razlog je to što je tokom razgovora, kada je trenutna potrošnja bila na maksimumu, iz baterije izbio plamen koji je opekao lice korisnika mobilnog telefona.

Zbog inherentne nestabilnosti metala litijuma, posebno tokom punjenja, istraživanja su krenula ka stvaranju baterije bez upotrebe Li, ali koristeći njegove jone. Iako litijum-jonske baterije pružaju nešto manju gustoću energije od litijumskih baterija, litijum-jonske baterije su sigurne kada se pravilno pune i isprazne.

Hemijski procesi Li-ion baterija.

Razvoj punjivih litijumskih baterija revolucionirao je najavom da je Japan razvio baterije s negativnom elektrodom napravljenom od ugljičnih materijala. Ispostavilo se da je ugljenik vrlo zgodna matrica za interkalaciju litijuma.
Da bi napon baterije bio dovoljno visok, japanski istraživači su koristili kobalt okside kao aktivni materijal pozitivne elektrode. Literirani kobalt oksid ima potencijal od oko 4 V u odnosu na litijumsku elektrodu, tako da radni napon Li-ion baterije ima karakterističnu vrijednost od 3 V i više.

Kada se Li-ion baterija isprazni, litijum se deinterkalira iz ugljičnog materijala (na negativnoj elektrodi), a litijum se interkalira u oksid (na pozitivnoj elektrodi). Prilikom punjenja baterije procesi idu u suprotnom smjeru. Posljedično, u cijelom sistemu nema metalnog (nultovalentnog) litijuma, a procesi pražnjenja i punjenja se svode na prijenos litijum jona s jedne elektrode na drugu. Stoga se ove baterije nazivaju "litijum-jonskim" ili baterijama za ljuljanje.

Procesi na negativnoj elektrodi Li-ion baterije.

U svim Li-ion baterijama koje su dovedene u prodaju, negativna elektroda je napravljena od karbonskih materijala. Interkalacija litijuma u ugljične materijale je složen proces, čiji mehanizam i kinetika u velikoj mjeri zavise od prirode ugljičnog materijala i prirode elektrolita.

Ugljična matrica koja se koristi kao anoda može imati uređenu slojevitu strukturu, poput prirodnog ili sintetičkog grafita, neuređenog amorfnog ili djelomično uređenog (koks, pirolizni ili mezofazni ugljik, čađ, itd.). Kada se unesu, litijevi ioni guraju slojeve karbonske matrice i nalaze se između njih, formirajući interkalate različitih struktura. Specifični volumen karbonskih materijala u procesu interkalacije-deinterkalacije litijum jona se neznatno mijenja.
Osim ugljičnih materijala, kao negativna elektrodna matrica proučavaju se strukture na bazi kositra, srebra i njihovih legura, kalajnih sulfida, kobalt fosforida i ugljičnih kompozita sa nanočesticama silicija.

Procesi na pozitivnoj elektrodi Li-ion baterije.

Dok primarne litijumske ćelije koriste različite aktivne materijale za pozitivnu elektrodu, litijumske baterije imaju ograničen izbor materijala pozitivne elektrode. Pozitivne elektrode litijum-jonskih baterija napravljene su isključivo od litijum-oksida kobalta ili nikla i litijum-mangan spinela.

Trenutno se materijali na bazi miješanih oksida ili fosfata sve više koriste kao katodni materijali. Pokazalo se da kod katoda od miješanih oksida najviše najbolje karakteristike baterija Savladavaju se i tehnologije za premazivanje katodnih površina fino dispergovanim oksidima.

Dizajn Li-ion baterije

Strukturno, Li-ion baterije, kao i alkalne baterije (Ni-Cd, Ni-MH), proizvode se u cilindričnoj i prizmatičnoj verziji. U cilindričnim baterijama smotani paket elektroda i separatora stavlja se u čelični ili aluminijumsko telo, na koji je spojena negativna elektroda. Pozitivni pol baterije se izvodi kroz izolator do poklopca (slika 1). Prizmatične baterije se prave slaganjem pravougaonih ploča jedna na drugu. Prizmatične baterije pružaju čvršće pakiranje unutar baterije, ali teže održavaju tlačne sile na elektrodama nego cilindrične baterije. Neke prizmatične baterije koriste rolni sklop paketa elektroda, koji je uvijen u eliptičnu spiralu (slika 2). Ovo vam omogućava da kombinirate prednosti dvije gore opisane modifikacije dizajna.

Slika 1 Dizajn cilindrične Li-Ion baterije.

Fig.2. Uređaj prizmatične litijum-jonske (Li-ion) baterije sa valjanim elektrodama.

Neke dizajnerske mjere se obično poduzimaju kako bi se spriječilo brzo zagrijavanje i osigurao siguran rad Li-ion baterija. Ispod poklopca baterije nalazi se uređaj koji na pozitivni temperaturni koeficijent reagira povećanjem otpora, a drugi koji prekida električnu vezu između katode i pozitivnog terminala kada tlak plina unutar baterije poraste iznad dozvoljene granice.

Za povećanje sigurnosti rada Li-ion baterija potrebna je i vanjska elektronska zaštita kao dio baterije, čija je svrha spriječiti mogućnost prekomjernog punjenja i prekomjernog pražnjenja svake baterije, kratki spoj i prekomjerno zagrijavanje.
Većina Li-ion baterija se proizvodi u prizmatičnim verzijama, budući da je glavna namjena Li-ion baterija napajanje mobilnih telefona i laptopa. Po pravilu, dizajn prizmatičnih baterija nije ujednačen i većina proizvođača mobilnih telefona, laptopa itd. ne dozvoljava upotrebu baterija trećih strana u uređajima.

Karakteristike Li-ion baterija.

Moderne Li-ion baterije imaju visoke specifične karakteristike: 100-180 Wh/kg i 250-400 Wh/l. Radni napon - 3,5-3,7 V.
Ako su prije nekoliko godina programeri smatrali da je dostižan kapacitet Li-ion baterija ne veći od nekoliko amper-sati, sada je većina razloga koji ograničavaju povećanje kapaciteta prevladana i mnogi proizvođači su počeli proizvoditi baterije kapaciteta od stotine amper-sati.
Moderne baterije malih dimenzija rade na strujama pražnjenja do 2 C, moćne - do 10-20 C. Raspon radne temperature: od -20 do +60 °C. Međutim, mnogi proizvođači su već razvili baterije koje rade na -40 °C. Moguće je proširiti temperaturni raspon na više temperature.
Samopražnjenje Li-ion baterija je 4-6% u prvom mjesecu, zatim je znatno manje: za 12 mjeseci baterije gube 10-20% svog pohranjenog kapaciteta. Gubitak kapaciteta Li-ion baterija je nekoliko puta manji nego kod nikl-kadmijum baterija, i na 20 °C i na 40 °C. Resurs: 500-1000 ciklusa.

Napunite Li-ion baterije.

Li-ion baterije se pune u kombinovanom režimu: prvo konstantnom strujom (u rasponu od 0,2 C do 1 C) do napona od 4,1-4,2 V (u zavisnosti od preporuka proizvođača), zatim na konstantan napon. Prva faza punjenja može trajati oko 40 minuta, druga faza duže. Brže punjenje može se postići pulsnim načinom rada.
U početnom periodu, kada se Li-ion prvi put pojavio baterije, koristeći grafitni sistem, zahtijevao je ograničenje napona punjenja od 4,1 V po ćeliji. Iako upotreba viših napona omogućava veću gustoću energije, oksidacijske reakcije koje su se dešavale u ovim tipovima ćelija pri naponima koji prelaze prag od 4,1 V dovele su do smanjenja njihovog vijeka trajanja. Vremenom je ovaj nedostatak eliminisan upotrebom hemijskih aditiva, i trenutno se Li-jonske ćelije mogu puniti do napona od 4,20 V. Tolerancija napona je samo oko ±0,05 V po ćeliji.
Li-ion baterije za industrijsku i vojnu upotrebu moraju imati duži vijek trajanja od baterija za komercijalnu upotrebu. Stoga je za njih prag napona na kraju punjenja 3,90 V po ćeliji. Iako je gustina energije (kWh/kg) ovakvih baterija niža, produženi vijek trajanja s malim dimenzijama, malom težinom i većom gustinom energije u odnosu na druge tipove baterija čine Li-ion baterije van konkurencije.
Prilikom punjenja Li-ion baterija sa strujom od 1C, vrijeme punjenja je 2-3 sata Li-ion baterija dostiže stanje punog napunjenosti kada napon na njoj postane jednak naponu isključenja, a struja se smanji. značajno i iznosi približno 3% početne struje punjenja (slika 3).

Fig.3. Ovisnost napona i struje o vremenu pri punjenju litijum-jonske (Li-ion) baterije

Ako slika 3 prikazuje tipičan grafikon punjenja za jedan od tipova Li-ion baterija, onda slika 4 jasnije prikazuje proces punjenja. Kada se struja punjenja Li-ion baterije poveća, vrijeme punjenja se ne smanjuje značajno. Iako napon baterije raste brže pri većim strujama punjenja, faza ponovnog punjenja nakon završetka prve faze ciklusa punjenja traje duže.
Nekim tipovima punjača je potrebno 1 sat ili manje za punjenje litijum-jonske baterije. Kod ovakvih punjača se eliminira faza 2, a baterija prelazi u stanje spremnosti odmah nakon završetka faze 1. U ovom trenutku Li-ion baterija će biti napunjena približno 70%, a nakon toga je moguće dodatno punjenje.

Fig.4. Ovisnost napona i struje o vremenu pri punjenju Li-ion baterije.

• FAZA 1 – Maksimalna dozvoljena struja punjenja teče kroz bateriju sve dok napon na njoj ne dostigne graničnu vrijednost.
• FAZA 2 - Maksimalni napon dostigne na bateriju, struja punjenja se postepeno smanjuje dok se potpuno ne napuni. Trenutak završetka punjenja nastaje kada se vrijednost struje punjenja smanji na vrijednost od 3% početne vrijednosti.
• FAZA 3 - Periodično kompenzaciono punjenje koje se vrši tokom skladištenja baterije, otprilike svakih 500 sati skladištenja.

Faza punjenja nije primjenjiva za Li-ion baterije zbog činjenice da ne mogu apsorbirati energiju kada se pune. Štaviše, punjenje može uzrokovati metalizaciju litijuma, što bateriju čini nestabilnom. Naprotiv, kratko punjenje istosmjernom strujom može nadoknaditi malo samopražnjenje Li-ion baterije i nadoknaditi gubitke energije uzrokovane radom njenog zaštitnog uređaja. U zavisnosti od tipa punjača i stepena samopražnjenja Li-ion baterije, takvo punjenje se može vršiti svakih 500 sati ili 20 dana. Obično bi to trebalo učiniti kada napon otvorenog kola padne na 4,05 V/ćeliji i prestane kada dostigne 4,20 V/ćeliji.
Dakle, Li-ion baterije imaju nisku otpornost na prekomjerno punjenje. Na negativnoj elektrodi na površini ugljične matrice, uz značajno punjenje, postaje moguće taloženje metalnog litijuma (u obliku fino usitnjenog mahovinastog sedimenta), koji ima visoku reaktivnost na elektrolit, a aktivni evolucija kiseonika počinje na katodi. Postoji opasnost od toplotnog bijega, povećanog pritiska i smanjenja pritiska. Stoga se Li-ion baterije mogu puniti samo do napona koji preporučuje proizvođač. Sa povećanim naponom punjenja, vijek trajanja baterije se smanjuje.
Sigurnom radu Li-ion baterija mora se posvetiti ozbiljna pažnja. Komercijalne Li-ion baterije imaju posebne zaštitne uređaje koji sprečavaju da napon punjenja pređe određenu graničnu vrijednost. Dodatni zaštitni element osigurava da se punjenje završi ako temperatura baterije dostigne 90 °C. Najnaprednije baterije u dizajnu imaju još jedan element zaštite - mehanički prekidač, koji se aktivira kada se poveća unutrašnji pritisak baterije. Ugrađeni sistem kontrole napona je konfigurisan za dva napona prekida - gornji i donji.
Postoje izuzeci - Li-ion baterije, u kojima uopće nema zaštitnih uređaja. Ovo su punjive baterije koje sadrže mangan. Zahvaljujući njegovom prisustvu, tokom punjenja, reakcije metalizacije anode i oslobađanja kiseonika na katodi se odvijaju tako sporo da je postalo moguće odustati od upotrebe zaštitnih uređaja.

Sigurnost Li-ion baterija.

Sve litijumske baterije karakteriše prilično dobra sigurnost. Gubitak kapaciteta zbog samopražnjenja je 5-10% godišnje.
Navedene brojke treba smatrati nekim nominalnim smjernicama. Za svaku specifičnu bateriju, na primjer, napon pražnjenja ovisi o struji pražnjenja, nivou pražnjenja, temperaturi; resurs zavisi od načina (struja) pražnjenja i punjenja, temperature i dubine pražnjenja; opseg radnih temperatura zavisi od nivoa radnog veka, dozvoljenih radnih napona itd.
Nedostaci Li-ion baterija uključuju osjetljivost na prekomjerno punjenje i prekomjerno pražnjenje, zbog čega moraju imati limitatore punjenja i pražnjenja.
Tipičan tip karakteristika pražnjenja Li-ion baterija prikazan je na Sl. 5 i 6. Iz slika je jasno da sa povećanjem struje pražnjenja kapacitet pražnjenja baterije neznatno opada, ali se radni napon smanjuje. Isti efekat se javlja kada se isprazni na temperaturi ispod 10 °C. Osim toga, pri niskim temperaturama dolazi do početnog pada napona.

Sl.5. Karakteristike pražnjenja Li-ion baterije pri različitim strujama.

Fig.6. Karakteristike pražnjenja Li-ion baterije na različitim temperaturama.

Što se tiče rada Li-ion baterija općenito, uzimajući u obzir sve strukturne i kemijske metode zaštite baterija od pregrijavanja i već uspostavljenu ideju o potrebi za eksternom elektronskom zaštitom baterija od prekomjernog punjenja i prekomjernog pražnjenja, problem sigurnost rada Li-ion baterija može se smatrati riješenom. A novi katodni materijali često pružaju još veću termičku stabilnost za Li-ion baterije.

Sigurnost Li-ion baterija.

Prilikom razvoja litijumskih i litijum-jonskih baterija, kao i prilikom razvoja primarnih litijumskih ćelija, posebna pažnja posvećena je bezbednosti skladištenja i upotrebe. Sve baterije su zaštićene od unutrašnjih kratkih spojeva (a u nekim slučajevima i od eksternih kratkih spojeva). Na efikasan način Takva zaštita je korištenje dvoslojnog separatora, čiji jedan sloj nije izrađen od polipropilena, već od materijala sličnog polietilenu. U slučaju kratkog spoja (na primjer, zbog rasta litij dendrita na pozitivnu elektrodu), zbog lokalnog zagrijavanja, ovaj sloj separatora se topi i postaje neprobojan, čime se sprječava daljnji rast dendrita.

Uređaji za zaštitu Li-ion baterija.

Komercijalne Li-ion baterije imaju najnapredniju zaštitu od svih vrsta baterija. U pravilu, zaštitno kolo Li-ion baterije koristi ključ za uključivanje tranzistor sa efektom polja, koji se, kada napon na baterijskoj ćeliji dostigne 4,30 V, otvara i time prekida proces punjenja. Osim toga, postojeći termalni osigurač, kada se baterija zagrije do 90°C, isključuje svoj strujni krug i na taj način osigurava svoju termičku zaštitu. Ali to nije sve. Neke baterije imaju prekidač koji se aktivira kada se dostigne granični nivo pritiska unutar kućišta, jednak 1034 kPa (10,5 kg/m2), i prekida strujni krug. Postoji i zaštitni krug od dubokog pražnjenja koji prati napon baterije i prekida strujni krug ako napon padne na 2,5 V po ćeliji.
Unutrašnji otpor zaštitnog kruga baterije mobilnog telefona kada je uključen je 0,05-0,1 Ohm. Strukturno se sastoji od dva ključa povezana u seriju. Jedan od njih se aktivira kada gornji, a drugi dostigne donji prag napona na bateriji. Ukupni otpor ovih ključeva efektivno udvostručuje njihov unutrašnji otpor, posebno ako se baterija sastoji od samo jedne baterije. Baterije mobilnih telefona moraju osigurati velike struje opterećenja, što je moguće sa što manjim unutrašnjim otporom baterije. Dakle, zaštitni krug predstavlja prepreku koja ograničava radnu struju Li-ion baterije.
U nekim tipovima Li-ion baterija koje koriste mangan u svom hemijskom sastavu i sastoje se od 1-2 elementa, zaštitni krug se ne koristi. Umjesto toga, imaju samo jedan osigurač. A takve baterije su sigurne zbog svoje male veličine i malog kapaciteta. Osim toga, mangan je prilično tolerantan na kršenje pravila rada Li-ion baterija. Nedostatak zaštitnog kola smanjuje cijenu Li-ion baterije, ali uvodi nove probleme.
Konkretno, korisnici mobilnih telefona mogu koristiti nestandardne punjače za punjenje baterija. Kada koristite jeftine punjače dizajnirane za punjenje iz mreže ili iz mreže u vozilu, možete biti sigurni da će se, ako baterija ima zaštitni krug, isključiti kada se dostigne kraj napona punjenja. Ako nema zaštitnog kruga, baterija će se prepuniti i kao rezultat toga će nepovratno otkazati. Ovaj proces je obično praćen pojačanim zagrijavanjem i oticanjem kućišta baterije.

Mehanizmi koji dovode do smanjenja kapaciteta Li-ion baterija

Prilikom cikliranja Li-ion baterija, među mogućim mehanizmima za smanjenje kapaciteta, najčešće se razmatraju sljedeće:
- uništavanje kristalne strukture katodnog materijala (posebno LiMn2O4);
- raslojavanje grafita;
- stvaranje pasivizirajućeg filma na obje elektrode, što dovodi do smanjenja aktivne površine elektroda i začepljenja malih pora;
- taloženje metalnog litijuma;
- mehaničke promjene u strukturi elektrode kao rezultat volumetrijskih vibracija aktivnog materijala tokom ciklusa.
Istraživači se ne slažu oko toga koja elektroda prolazi kroz najviše promjena tokom vožnje biciklom. To ovisi kako o prirodi odabranih materijala elektroda tako i o njihovoj čistoći. Stoga je za Li-ion baterije moguće opisati samo kvalitativnu promjenu njihovih električnih i radnih parametara tokom rada.
Tipično, vijek trajanja komercijalnih Li-ion baterija prije nego se kapacitet pražnjenja smanji za 20% je 500-1000 ciklusa, ali značajno ovisi o vrijednosti granice napon punjenja(Sl. 7). Kako se dubina ciklusa smanjuje, životni vijek se povećava. Uočeno povećanje radnog vijeka povezano je sa smanjenjem mehaničkih naprezanja uzrokovanih promjenama volumena implantacijskih elektroda, koje zavise od stupnja njihovog napunjenosti.

Fig.7. Promjena kapaciteta Li-ion baterije pri različitim maksimalnim naponima punjenja

Povećanje radne temperature (unutar radnog opsega) može povećati stopu sporednih procesa koji utiču na sučelje elektroda-elektrolit i blago povećati stopu smanjenja kapaciteta pražnjenja s ciklusima.

Zaključak.

Kao rezultat potrage za najboljim materijalom za katodu, moderne Li-ion baterije pretvaraju se u čitavu porodicu hemijskih izvora struje koji se međusobno značajno razlikuju i po energetskom kapacitetu i po parametrima načina punjenja/pražnjenja. To, pak, zahtijeva značajno povećanje inteligencije upravljačkih krugova, koji su sada postali sastavni dio baterija i napajanih uređaja - u suprotnom je moguća oštećenja (uključujući nepovratna oštećenja) i baterija i uređaja. Zadatak je dodatno kompliciran činjenicom da programeri pokušavaju maksimalno iskoristiti energiju baterije, postižući produženo vrijeme rada. trajanje baterije sa minimalnom zapreminom i težinom koju zauzima izvor napajanja. To vam omogućava da postignete značajne konkurentske prednosti. Prema D. Hickoku, potpredsjedniku energetskih komponenti u Texas Instrumentsu mobilni sistemi Međutim, kada koriste katode napravljene od novih materijala, proizvođači baterija ne postižu odmah isti dizajn i karakteristike performansi kao u slučaju tradicionalnijih katoda. Kao rezultat toga, nove baterije često imaju značajna ograničenja radnih uslova. Štaviše, u u poslednje vreme Pored tradicionalnih proizvođača punjivih ćelija i baterija - Sanyo, Panasonic i Sony - novi proizvođači, uglavnom iz Kine, vrlo aktivno se probijaju na tržište. Za razliku od tradicionalnih proizvođača, oni isporučuju proizvode sa znatno većim rasponom parametara unutar iste tehnologije ili čak jedne serije. To je zbog njihove želje da se natječu prvenstveno kroz niske cijene proizvoda, što često rezultira uštedama na usklađenosti procesa.
Dakle, u ovom trenutku, važnost informacija koje pružaju tzv. "pametne baterije": identifikacija baterije, temperatura baterije, preostalo punjenje i dozvoljeni prenapon. Prema Hickok-u, ako programeri gotovih uređajaće dizajnirati podsistem napajanja koji uzima u obzir i radne uvjete i parametre ćelije, to će pomoći u izravnavanju razlika u parametrima baterija i povećati stupanj slobode za krajnje korisnike, što će im dati mogućnost da biraju ne samo uređaje koje preporučuje proizvođač , ali i baterije drugih firmi.

Danas se specijalne baterije koriste za mobilne, kućanske aparate i alate. Razlikuju se po karakteristikama performansi. Da bi baterija radila dugo, bez kvarova, morate uzeti u obzir zahtjeve proizvođača predstavljenih proizvoda.

Jedan od najpopularnijih tipova danas su Li-Ion baterije. Kako pravilno napuniti ovu vrstu baterije, kao i karakteristike njenog rada, treba detaljno razmotriti prije upotrebe uređaja.

Opće karakteristike

Jedna od najčešćih vrsta baterija danas je Li-Ion tip. Takvi uređaji su relativno niske cijene. Istovremeno su nezahtjevni za uvjete rada. U ovom slučaju, korisnik rijetko ima pitanje kako pravilno napuniti cilindričnu Li-Ion 18650 bateriju ili drugu vrstu.

Najčešće se predstavljene baterije ugrađuju u pametne telefone, laptope, tablete i druge slične uređaje. Predstavljene baterije odlikuju se izdržljivošću i pouzdanošću. Ne boje se potpunog pražnjenja.

Jedna od glavnih karakteristika predstavljenih proizvoda je odsustvo "efekta pamćenja". Ove baterije se mogu puniti u bilo koje vrijeme. „Efekat memorije“ se javlja kada baterija nije potpuno ispražnjena. Ako u njemu ostane mala količina napunjenosti, kapacitet baterije će se vremenom početi smanjivati. To će dovesti do nedovoljnog napajanja opreme. U litijum-jonskim baterijama „efekat memorije“ je minimiziran.

Dizajn

Dizajn litijum-jonske baterije zavisi od tipa uređaja za koji je namenjena. Mobilni telefon koristi bateriju koja se zove "tegla". Pravokutnog je oblika i uključuje jedan strukturni element. Njegov nazivni napon je 3,7 V.

Predstavljeni tip baterije za laptop ima potpuno drugačiji dizajn. U njemu može biti nekoliko pojedinačnih baterija (2-12 komada). Svaki od njih ima cilindrični oblik. Ovo su Li-Ion 18650 baterije Proizvođač opreme detaljno navodi kako ih pravilno puniti. Ovaj dizajn uključuje poseban kontroler. Izgleda kao mikrokolo. Kontroler kontrolira postupak punjenja i ne dozvoljava prekoračenje nazivnog kapaciteta baterije.

Moderne baterije za tablete i pametne telefone također pružaju funkciju kontrole punjenja. Ovo značajno produžava vijek trajanja baterije. Zaštićen je od raznih štetnih faktora.

Karakteristike punjenja

Kada razmišljate o tome kako pravilno napuniti Li-Ion baterije telefona, laptopa i druge opreme, morate obratiti pažnju na radne karakteristike predstavljenog uređaja. Treba reći da litijum-jonske baterije ne podnose duboko pražnjenje i prepunjavanje. To se kontrolira posebnim uređajem koji se dodaje dizajnu (kontroler).

Idealno je održavati napunjenost predstavljenog tipa baterije na nivou od 20 do 80%. puni kapacitet. Kontrolor to prati. Međutim, stručnjaci ne preporučuju ostavljanje uređaja stalno priključenog na punjenje. Ovo značajno skraćuje vijek trajanja baterije. U ovom slučaju, regulator je podložan konstantnom opterećenju. S vremenom se njegova funkcionalnost može smanjiti zbog toga.

Istovremeno, kontroler također neće dozvoliti duboko pražnjenje. Jednostavno će isključiti bateriju u određenom trenutku. Ova zaštitna funkcija je izuzetno neophodna. U suprotnom, korisnik može slučajno prepuniti ili previše isprazniti bateriju. Moderne baterije također pružaju kvalitetnu zaštitu od pregrijavanja.

Princip rada baterije

Da biste razumjeli kako pravilno napuniti Li-Ion bateriju (novu ili rabljenu), morate razmotriti princip njenog rada. To će vam omogućiti da procijenite potrebu za praćenjem nivoa pražnjenja i punjenja uređaja.

Litijum joni u bateriji ovog tipa prelaze sa jedne elektrode na drugu. U ovom slučaju se pojavljuje električna struja. Elektrode se mogu napraviti od različitih materijala. Ovaj indikator ima manji utjecaj na karakteristike performansi uređaja.

Litijum joni rastu na kristalnoj rešetki elektroda. Potonji, zauzvrat, mijenjaju svoj volumen i sastav. Kada se baterija puni ili prazni, na jednoj od elektroda ima više jona. Što je veće opterećenje metalnih konstrukcijskih elemenata koje litijum postavlja, to će biti kraći vijek trajanja uređaja. Stoga je bolje ne dozvoliti da se visoki postotak jona taloži na jednoj ili drugoj elektrodi.

Opcije punjenja

Prije korištenja baterije morate razmisliti kako pravilno napuniti Li-Ion bateriju pametnog telefona, tableta i druge opreme. Postoji nekoliko načina da to učinite.

Jedno od najispravnijih rješenja bilo bi korištenje punjača. Isporučuje se u kompletu sa elektronskom opremom svakog proizvođača.

Druga opcija je punjenje baterije sa desktop računara povezanog na kućnu mrežu. Za to se koristi USB kabl. U ovom slučaju, postupak punjenja će trajati duže nego kada se koristi prva metoda.

Ovu proceduru možete izvesti koristeći upaljač za cigarete u automobilu. Druga manje popularna metoda je punjenje litijum-jonske baterije pomoću univerzalnog uređaja. Naziva se i "žaba". Najčešće se takvi uređaji koriste za punjenje baterija pametnih telefona. Kontakti ovog uređaja mogu se podesiti po širini.

Punjenje nove baterije

Nova baterija mora biti ispravno puštena u rad. Da biste to učinili, vaš telefon, tablet ili druga oprema moraju biti potpuno ispražnjeni. Tek kada se uređaj isključi, može se povezati na mrežu. Kontroler će spriječiti da se baterija previše isprazni. On je taj koji isključuje uređaj kada baterija izgubi kapacitet do unaprijed određene razine.

Zatim trebate spojiti električnu opremu na mrežu pomoću standardnog punjača. Postupak se izvodi sve dok indikator ne zasvijetli zeleno. Možete ostaviti uređaj na mreži još nekoliko sati. Ovaj postupak se provodi nekoliko puta. Nema potrebe da posebno praznite svoj telefon, tablet ili laptop.

Normalno punjenje

Poznavanje pravilnog punjenja Li-Ion baterija može značajno produžiti vijek trajanja baterije. Stručnjaci preporučuju praćenje ispravne procedure za ovaj proces za novu bateriju. Nakon toga nije preporučljivo potpuno isprazniti bateriju. Kada indikator pokaže da je kapacitet baterije samo 14-15% napunjen, potrebno ju je povezati na mrežu.

U isto vrijeme, također se ne preporučuje korištenje drugih uređaja osim standardnog za punjenje kapaciteta baterije. Ima maksimalnu prihvatljivu struju dozvoljenu za određeni model baterije. Druge opcije treba koristiti samo ako je to apsolutno neophodno.

Kalibracija

Postoji još jedna nijansa koju trebate znati kada proučavate pitanje kako pravilno napuniti Li-Ion baterije. Stručnjaci preporučuju periodično kalibriranje ovog uređaja. Održava se jednom u tri mjeseca.

Prvo, u normalnom načinu rada, trebate isprazniti električnu opremu prije nego što je isključite. Zatim se povezuje na mrežu. Punjenje se nastavlja sve dok indikator ne postane zelen (baterija je 100% napunjena). Ovaj postupak se mora izvesti za pravilan rad kontroler.

Prilikom izvođenja takvog postupka, ploča akumulatora određuje granice punjenja i pražnjenja. Ovo je neophodno da se osigura normalan rad kontroler, izbjegava kvarove. U ovom slučaju koristi se standardni punjač koji proizvođač isporučuje uz telefon, tablet ili laptop.

Skladištenje

Da bi baterija radila što duže i efikasnije, morate razmotriti i pitanje kako pravilno napuniti Li-Ion bateriju za skladištenje. U nekim slučajevima može doći do situacije kada uređaj za napajanje opreme privremeno nije u upotrebi. U tom slučaju mora se pravilno pripremiti za skladištenje.

Baterija je napunjena do 50%. U ovom stanju može se čuvati dosta dugo. Međutim, temperatura okoline bi trebala biti oko 15 ºC. Ako se poveća, brzina kojom baterija gubi svoj kapacitet će se povećati.

Ako bateriju treba skladištiti dovoljno dugo, mora se potpuno isprazniti i napuniti jednom mjesečno. Baterija dostiže 100% svog navedenog kapaciteta. Zatim se uređaj ponovo prazni i puni do 50%. Ako se ovaj postupak provodi redovno, baterija se može čuvati jako dugo. Nakon toga će biti u potpunosti upotrebljiv.

Razmišljajući o tome kako pravilno puniti Li-Ion baterije, možete značajno produžiti vijek trajanja ove vrste baterija.

Instaliran je u sve laptopove, tablete, mobilni telefoni i drugu opremu. Nazivni napon takve baterije je 3,7-3,8 V, maksimalni do 4,4 V, a minimalni od 2,5 do 3,0 V.

Iz istorije stvaranja

Li-ion baterije su se prvi put pojavile početkom 90-ih. Njihov vodeći proizvođač u početku je bio Sony. Ova baterija sadrži dvije elektrode. Katoda je postavljena na aluminijsku foliju, a anoda na bakarnu foliju. Između elektroda postavljaju se separatori koji sadrže tekući ili gel elektrolit. Litijum joni sa "+" nabojem su nosioci struje, joni koji mogu da prodru u druge hemijske elemente, izazivajući tako elektrohemijsku reakciju koja obezbeđuje napajanje određenom uređaju.

Litijumske baterije prethodne generacije bile su "poznate" po povećanoj opasnosti od eksplozije zbog upotrebe litijum metalne anode u njima i pojave gasovitih hemijskih jedinjenja unutar baterije. Kod višestrukih ciklusa punjenja-pražnjenja može doći do kratkog spoja, a potom i eksplozije litijumske baterije. Eksplozije su se dogodile i jer su litijum joni opasno reagovali sa drugim supstancama u baterijama.

Kada je anodna hemikalija konačno promenjena u grafit, ovo je potpuno ispravljeno. Inače, svi moderni uređaji za punjenje, preko kojih baterije dobijaju napajanje, štite ih od pregrijavanja i "pretjerane" struje. U litijum-ferum fosfatnim baterijama, ovaj ozbiljan nedostatak je potpuno eliminisan. Međutim, bilo je potrebno oko 20 godina da se razviju sigurni baterijski uređaji.

Kako bi izbjegli spontano sagorijevanje litijumske baterije prilikom njenog punjenja, proizvođači su počeli ugrađivati ​​kontroler punjenja baterije u kućište. Kontroler regulira temperaturu unutar baterije, dubinu pražnjenja i količinu potrošene struje. Ali nisu sve litijumske baterije opremljene kontrolerom. Često ga proizvođač ne instalira - kako bi uštedio novac i povećao kapacitet. Iz tog razloga neke baterije još uvijek eksplodiraju.

Međutim, za razliku od svojih prethodnika u obliku baterija, jonske baterije imaju mnogo bolje karakteristike. Nizak nivo Samopražnjenje u takvim baterijama osigurava njihov duži vijek trajanja, a veliki kapacitet im omogućava da rade mnogo duže. Osim toga, niti jedna litijumska ćelija ne zahtijeva dodatno održavanje, a ako konačno pokvari, bolje je ne obnavljati je, već je zamijeniti.

Kako pravilno koristiti i čuvati litijum-jonsku bateriju

Važno je osigurati da baterija uvijek ima barem minimalnu količinu napunjenosti. Ne može se dozvoliti da se bilo koja jonska baterija potpuno isprazni. Ako se ne koristi i potpuno je ispražnjen, to će rezultirati kratkim trajanjem baterije. Faktor temperature uvelike utječe na sigurnost baterije.Nemojte puniti niti skladištitilitijumske baterijena previsokim i niskim temperaturama, jer će im indikator kapaciteta brzo početi opadati.

Li-ion je osjetljiv na promjene napona. Ako se U u punjaču čak i malo poveća (na primjer, za samo 4%), baterija će gubiti kapacitet sa svakim ciklusom punjenja-pražnjenja.

Najbolji uslovi skladištenja za Li-ion: punjenje treba da bude najmanje 40% kapaciteta jonske ćelije, a temperatura treba da bude od 0 do +10°C.

Unatoč svim pozitivnim karakteristikama, nema smisla kupovati Li-ion za buduću upotrebu: baterija gubi oko 4% svog kapaciteta za 2 godine. Prilikom kupovine obavezno obratite pažnju na datum proizvodnje. Ako je prošlo više vremena od proizvodnje, ne preporučuje se kupovina takve baterije.

Uobičajeno je 2 godine, ali sada su proizvodne kompanije izmislile metodu koja im omogućava da se skladište duže vrijeme. U bateriju se dodaje poseban konzervans, koji omogućava skladištenje duže od dvije godine. Ako u elektrolitu ima konzervansa, prije prve upotrebe, bateriju treba potpuno isprazniti tako što će je dati svojevrsnu obuku u vidu dva ili tri ciklusa punjenja-pražnjenja. Ovom reaktivacijom, elektrolit u bateriji se postupno raspada, a baterija se vraća na normalan nivo kapaciteta.

Ako se to ne radi sa litijumskim ćelijama, baterija će dobiti „memorijski efekat“, a onda, pošto je konzervans još uvek unutra, kada se napuni i struja baterije poraste, ona će početi brzo da se raspada, a baterija može nabubriti.

Ako se sa ionskim baterijama rukuje pažljivo i pažljivo, poštujući sve uslove skladištenja, uz pravilnu upotrebu će trajati dugo, a nivo kapaciteta u takvim baterijama će dugo ostati na visokom nivou.

Litijum polimer baterija kao alternativa Li-ion

Polimerne baterije su poboljšana verzija litijum-jonskih baterija. Tehnički napredak ne miruje, a sada se već razmatraju kao ozbiljna alternativa prethodnim litijumskim baterijama. Cilj stvaranja baterija na bazi polimernih materijala bio je, prije svega, moguća eliminacija nedostaci Li-iona u vidu visoke cijene i povećanog rizika od spontanog izgaranja.

Glavna razlika između polimerne baterije i Li-ion baterije je u tome što se kao elektrolit u njenoj proizvodnji ne koriste tekući ili gelovi, već čvrsti polimeri. Promjena elektrolita je veliko postignuće jer su ove baterije sigurnije i sada možete mnogo manje brinuti o potencijalnim eksplozijama kada ih koristite.

Čvrsti materijali su ranije igrali glavnu ulogu u provođenju struje - na primjer, korištenjem plastičnog filma, a njihova upotreba unutar Li-pol baterije, umjesto poroznog separatora impregniranog tekućinom između dva pola, bila je značajan korak naprijed.

Li-pol baterije također imaju poboljšane karakteristike u smislu pogodnog oblika, jer polimeri omogućavaju dobijanje različitih veličina i tipova takvih baterija. Minimalna debljina polimernih baterija može biti samo 1 mm.

Uz razlike, postoje i sličnosti između Li-ion i Li-pol. Uglavnom to znači da nisu otklonjeni svi nedostaci, a mogućnosti daljeg rada proizvođača još nisu u potpunosti iscrpljene. Na primjer, nema velike razlike između njih u smislu vijeka trajanja i problema “starenja” ako se ne koriste.

Polimerne baterije, poput Li-ion, koriste se u mobilnim telefonima, radio-kontroliranoj opremi i prijenosnim električnim alatima, kao što su električne bušilice i odvijači.

Neki proizvođači polimernih baterija tvrde da nemaju memorijski efekat, a navodno mogu raditi i u širem temperaturnom rasponu: od -20 do +40-60°C, što im omogućava upotrebu u vrućim tropskim klimama. Budući da opasnost od spontanog izgaranja još nije u potpunosti otklonjena, polimerne baterije su obično opremljene ugrađenim električnim krugom koji sprječava prekomjerno punjenje i pregrijavanje.

Kako obnoviti Li-ion bateriju

Unatoč činjenici da je vijek trajanja mnogih modernih baterija prilično dug, dolazi vrijeme kada se napunjenost bilo kojeg izvora kemijske struje iscrpi. Kapacitet opada, a baterija više ne može raditi dugo i kako treba. Pogotovo ako je ispražnjeni izvor napajanja bio pohranjen duže vrijeme bez ponovnog punjenja. Postoji nekoliko uobičajenih načina da ga vratite u život. Popravljena baterija neće dugo trajati, ali će vam time kupiti vrijeme prije nego što je treba zamijeniti.

Na Internetu su opisane najneočekivanije i ponekad potpuno nelogične metode. Na primjer, postoje članci u kojima možete učinkovito rastegnuti bateriju ako je punite i praznite nekoliko puta zaredom. Naravno, ovo je mit i ovu „metodu“ ne treba koristiti. Također na jednom od popularnih foruma opisan je primjer iz stvarnog života kako je jedna osoba zaljuljala bateriju stavljajući je u frižider. Nabubrio je do ogromnih veličina i pukao nakon što je vađen iz zamrzivača - prirodno, zbog promjene temperature.

Na ozbiljno pitanje kako zaista napuniti bateriju mobilnog telefona, možete dati jednostavan i jasan odgovor: uzmite bilo koji punjač baterija s naponom od 5-12 V i otpornikom od 330 Ohma do 1 kiloOma. Dijagram povezivanja je krajnje jednostavan: "minus" izvora napajanja je spojen na "minus" baterije, a "plus" na "plus", preko otpornika. Sada morate uključiti punjač i redovno provjeravati porast napona pomoću multimetra 10-15 minuta. Napon se postepeno povećava, a kada dostigne približno 3,31 V, telefon „pronađe“ bateriju i prihvati je.

Moguće je i podizanje Li-ion-a, isključeno od strane kontrolera, uz brzo dovođenje baterije u radno stanje . U ovom slučaju, prilikom mjerenja trenutnog napona, njegova vrijednost će biti oko 2,5 V. Baterija je "živa" i još može raditi neko vrijeme, iako na prvi pogled izgleda gotovo ispražnjena. Vraćamo ga ovako: za to će vam trebati "narodni punjač" Imax B6 i multimetar. Zaštitni krug baterije je odlemljen i spojen na Imax. A kako provjeriti napon je već jasno: uvijek se prati multimetrom.

Bateriju zamahujemo što je moguće pažljivije. Program punjenja je postavljen na Li-Po, način punjenja se bira ovisno o vrsti baterije: za Li-ion - 3,6 V, ili 3,7 V za Li-pol. Važno: tokom procesa oporavka postavite parametar Auto - bez njega start neće započeti zbog niskog napunjenosti baterije. Trenutna vrijednost se bira pomoću tipki “+” i “–”. 1 A je najsigurnija i optimalna struja za pojačanje.

Kada napon dostigne 3,2-3,3 V, baterija će početi svoj puni rad.

Da li je moguće popraviti otečenu bateriju?

Na internetu postoji veliki broj popularnih članaka o ovoj temi, pa čak i videa poput „Vraćanje natečenih baterija na jednostavan način" Slijedi opis ili snimanje procesa rastavljanja baterije, probijanja iglom ili šilom kako bi se „ispustili gasovi“, a zatim umetanje baterije nazad u telefon.

Nažalost, nesretni autori ovakvih videa i publikacija ne objašnjavaju ljudima zašto je baterija natekla, već hrabro prelaze na vrlo sumnjive radnje koje mogu biti nesigurne kako za osobu tako i za uređaj u koji je takva baterija postavljena.

“Treniranje intelekta” i bavljenje takvom restauracijom se jako ne preporučuje. Treba shvatiti da je svaka litijum-jonska baterija, prije svega, izvor hemijske reakcije, koji može biti i otrovan i eksplozivan.

Nabubrenje baterije može nastati ili kao rezultat poremećaja u kemijskim procesima unutar nje zbog greške u proizvodnji, ili zbog greške vlasnika uređaja ako je operacija bila neispravna.

Ako je, na primjer, jeftina baterija natečena zbog kvara u njenoj izradi, treba razmisliti da li je proizvođač provjeren, pa je sljedeći put bolje kupiti bateriju po višoj cijeni. visoka cijena, ali uz garanciju kvaliteta.

Baterije nabubre i kada vlaga uđe unutra, što se najčešće dešava zbog nemara vlasnika telefona ili tableta. Ako prilikom punjenja telefona koristite pogrešan uređaj, baterija će prije ili kasnije nabubriti zbog visokog nivoa struje, što remeti brzinu hemijskih procesa u njoj. Ako je telefon dizajniran za struju od 1A, punjenje strujom od 2A više se ne može koristiti. Kao alternativu, možete uzeti uređaj sa nižom, ali ne većom strujom - u slučaju da se “originalni” punjač izgubi ili pokvari.

Korištenje baterije u vrućim klimama također može uzrokovati njeno bubrenje. Potpuno napunjen telefon ne treba ostavljati na vrućini, a ako je baterija iz nekog razloga natekla, ne treba je rastavljati i bušiti, već zamijeniti novom.