İÇİNDE verilen zaman Li-ion piller ve Li-pol (lityum polimer) piller yaygın olarak kullanılmaktadır.

Aralarındaki fark elektrolittir. İlk seçenekte helyum, ikincisinde ise lityum içeren bir çözelti ile doyurulmuş bir polimer kullanılır. Bugün, elektrik motorlu arabaların popülaritesi sayesinde, bu tür araçlar için en uygun olan ideal tipte li ion aküyü bulma konusunda acil bir soru ortaya çıkıyor.

Diğer piller gibi, bir anot (gözenekli karbon) ve bir katot (lityum), bunları ayıran bir ayırıcı ve bir iletken - elektrolitten oluşur. Boşaltma işlemine, "anot" iyonlarının bir ayırıcı ve elektrolit aracılığıyla katoda geçişi eşlik eder. Şarj sırasında yönleri tersine çevrilir (aşağıdaki resim).

İyonlar, hücrenin zıt yüklü elektrotlar arasında boşaltılması ve şarj edilmesi işlemi sırasında dolaşır.

İyon pillerin farklı metallerden yapılmış katotları vardır, bu da onların ana farkıdır. Üreticiler, pillerin özelliklerini geliştirmek amacıyla elektrotlar için farklı malzemeler kullanıyor.

Ancak bazı özelliklerdeki bir iyileşmenin diğerlerinde keskin bir bozulmaya yol açtığı da olur. Örneğin seyahat süresini artırmak için gereken kapasiteyi optimize ederek gücü ve güvenliği artırabilir ve çevre üzerindeki olumsuz etkiyi azaltabilirsiniz. Aynı zamanda yük akımını azaltabilir, akünün maliyetini veya boyutunu artırabilirsiniz.

Ana parametrelerle tanışın farklı şekiller lityum piller (lityum-manganez, lityum-kobalt, lityum-fosfat ve nikel-manganez-kobalt) tabloda bulunabilir:

Elektrikli ulaşım kullanıcıları için kurallar

Bu tür pillerin kapasitesi, uzun süreli depolama sırasında pratik olarak azalmaz. Li-ion piller 15 yıl boyunca 60 derece sıcaklıkta saklandığında yalnızca %23 oranında deşarj oluyor. Bu özellikleri sayesinde elektrikli ulaşım teknolojilerinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar.

Gövde içine yerleştirilmiş tam teşekküllü bir kontrol sistemine sahip lityum iyon piller elektrikli taşımaya uygundur.

Bu nedenle kullanıcılar çalışma sırasında servis ömrünü uzatabilecek temel kuralları unuturlar:

• Elektrotlar üretim sürecinde %50 oranında şarj edildiğinden, pilin mağazadan satın alındıktan hemen sonra tamamen şarj edilmesi gerekir. Bu nedenle mevcut kapasite azalacaktır; ilk şarj yoksa çalışma süresi;
• Kaynağını korumak için pilin tamamen boşalmasına izin verilmemelidir;
• Pilin, hala şarjı kalmış olsa bile, her yolculuktan sonra şarj edilmesi gerekir;
• pilleri ısıtmayın çünkü yüksek sıcaklıklar yaşlanma sürecine katkıda bulunur. Kaynağın maksimum düzeyde kullanılabilmesi için operasyonun optimum sıcaklıkta yani 20-25 derece arasında yapılması gerekmektedir. Bu nedenle pil bir ısı kaynağının yakınında saklanamaz;
• Soğuk havalarda pilin vakumlu bir plastik torbaya sarılarak 3-4 derecede saklanması tavsiye edilir. ısıtılmayan bir odada. Ücret, tam ücretin en az %50'si kadar olmalıdır;
• pil sıfırın altındaki sıcaklıklarda kullanıldıktan sonra bir süre oda sıcaklığında tutulmadan şarj edilemez, yani ısıtılması gerekir;
• Pil, kit içerisinde verilen şarj cihazı kullanılarak şarj edilmelidir.

Bu pillerin çeşitli PU alt türleri vardır - bir demir fosfat katot kullanan lityum - LiFePO4 (demir - fosfat). Özellikleri, pil üretiminde kullanılan teknolojinin zirvesi olarak pillerden bahsetmemize olanak sağlıyor.

Başlıca avantajları şunlardır:

• kapasite %20 azalana kadar 5000'e ulaşan şarj-deşarj döngüsü sayısı;
• uzun servis ömrü;
• “hafıza etkisi” yok;
• değişmeyen performans özelliklerine sahip geniş sıcaklık aralığı (300-700 santigrat derece);
• kimyasal ve termal stabilite, güvenliği arttırır.

En yaygın kullanılan piller

Bunların arasında en yaygın olanı, fabrikaları Japonya, Çin, Malezya ve Güney Kore'de bulunan LG, Sony, Panasonic, Samsung, Sanyo olmak üzere beş şirket tarafından üretilen 18650 boyutlu li-ion pillerdir. Dizüstü bilgisayarlarda 18650 li ion pillerin kullanılması planlandı. Ancak başarılı formatları sayesinde radyo kontrollü modellerde, elektrikli arabalarda, el fenerlerinde vb. kullanılmaktadır.

Her kaliteli ürün gibi, bu tür pillerin de birçok sahtesi vardır, bu nedenle cihazın ömrünü uzatmak için yalnızca tanınmış markalardan pil satın almanız gerekir.

Korumalı ve korumasız lityum iyon piller

Lityum pillerin korumalı olup olmaması da önemlidir. Birincisinin çalışma aralığı 4,2-2,5V'dir (lityum iyon kaynaklarıyla çalışmak üzere tasarlanmış cihazlarda kullanılır): LED ışıklar, düşük güçlü ev aletleri vb.

Elektrikli aletler, elektrik motorlu bisikletler, dizüstü bilgisayarlar, video ve fotoğraf ekipmanları, bir kontrol cihazı tarafından kontrol edilen korumasız pilleri kullanır.

Lityum iyon piller hakkında bilmeniz gerekenler?

Her şeyden önce, çalışma sırasında uyulması gereken kısıtlamalar:

• şarj voltajı (maksimum) 4,35V'tan yüksek olamaz;
• minimum değeri 2,3 V'un altına düşemez;
• Deşarj akımı kapasitans değerinin iki katından fazla olmamalıdır. İkincisinin değeri 2200mAh ise maksimum akım değeri 4400 mA'dır.

Kontrolör tarafından gerçekleştirilen işlevler

Neden bir li ion pil şarj kontrol cihazına ihtiyacınız var? Birkaç işlevi yerine getirir:

• kendi kendine deşarjı telafi eden bir akım sağlar. Değeri maksimum şarj akımından daha azdır, ancak kendi kendine deşarj akımından daha yüksektir;
• belirli bir pil için verimli bir şarj/deşarj döngüsü algoritması uygular;
• Aynı anda hem şarj edip hem de tüketiciye enerji sağlarken enerji akışlarındaki farkı telafi eder. Örneğin, bir dizüstü bilgisayarı şarj ederken ve açarken;
• Aşırı ısınma veya hipotermi durumunda sıcaklığı ölçerek pilin zarar görmesini önler.

Li ion pil şarj kontrolörü, pilin içine yerleştirilmiş bir mikro devre şeklinde veya ayrı bir cihaz olarak üretilir.

Pilleri şarj etmek için, kit içerisinde verilen 18650 li-ion piller için standart şarj cihazını kullanmak daha iyidir. 18650 lityum piller için bir şarj cihazında genellikle bir şarj seviyesi göstergesi bulunur. Çoğu zaman şarjın ne zaman devam ettiğini ve ne zaman bittiğini gösteren bir LED'dir.

Daha gelişmiş cihazlarda şarjın bitimine kalan süreyi ve mevcut voltajı ekrandan takip edebilirsiniz. 2200mA kapasiteli 18650 pilin şarj süresi 2 saattir.

Ancak 18650 li iyon pili hangi akımın şarj edeceğini bilmek önemlidir. Nominal kapasitenin yarısı olmalıdır, yani 2000 mAh ise optimum akım 1A'dır. Pilin yüksek akımla şarj edilmesiyle hızla bozulması meydana gelir. Düşük akım kullanılıyorsa daha uzun sürecektir.

Video: Li-ion pil şarj cihazını kendi ellerinizle nasıl şarj edersiniz

Pilleri şarj etmek için bir cihazın şeması

Şuna benziyor:

Devre güvenilirliği ve tekrarlanabilirliği ile öne çıkıyor ve içerdiği parçalar ucuz ve kolay erişilebilir. Pilin servis ömrünü uzatmak için li-ion pillerin uygun şekilde şarj edilmesi gerekir: şarjın sonuna doğru voltajın düşmesi gerekir.

Tamamlandıktan sonra, yani. Akım sıfıra ulaştığında li-ion pilin şarjı durmalıdır. Yukarıda verilen devre bu gereksinimleri karşılamaktadır: şarj cihazına bağlı boşalmış bir akü (VD3 yanar) 300 mA'lık bir akım kullanır.

Devam eden süreç yanan LED VD1 ile gösterilir. Akımın kademeli olarak 30 mA'ya düşmesi akünün şarj olduğunu gösterir. İşlemin sonu yanan LED VD2 ile bildirilir.

Devrede kullanılan işlemsel yükselteç LM358N (bunu, pinlerin konumuna göre farklılık gösteren bir KR1040UD1 veya KR574UD2 analogu ile değiştirebilirsiniz) ve transistör VT1 S8550 9 sarı, kırmızı ve yeşil renkli LED'ler (1,5V).

Pili canlandırmak mümkün mü?

Birkaç yıllık aktif kullanımın ardından piller felaketle dolu kapasite kaybına uğrar ve en sevdiğiniz cihazı kullanırken sorunlar yaratır. Kullanıcı yenisini ararken bir li ion pilin nasıl geri yükleneceği mümkün mü ve nasıl?

Lityum iyon pilin geçici olarak geri yüklenmesi birkaç yolla mümkündür.

Pil şişmişse; artık şarj tutmuyor, bu da içeride gaz biriktiği anlamına geliyor.

Daha sonra aşağıdaki şekilde ilerleyin:

• pil kutusu sensörden dikkatlice ayrılmıştır;
• elektronik sensörü ayırın;
• altında kontrol elektroniği bulunan bir kapak buluyorlar ve onu bir iğneyle dikkatlice deliyorlar;
• daha sonra, pres olarak kullanılacak, pil alanından daha büyük, ağır, düz bir nesne bulun (mengene veya benzeri cihazlar kullanmayın);
• Pili yatay bir düzleme yerleştirin ve bastırarak bastırın; aşırı güç uygulandığında pilin zarar görebileceğini unutmayın. Yeterli olmadığı takdirde sonuca ulaşılamayabilir. Bu en önemli an;
• Geriye kalan tek şey deliğe epoksi reçinesi damlatmak ve sensörü lehimlemektir.

İnternette okuyabileceğiniz başka yollar da var.

Web sitesinde bir şarj cihazı seçebilirsiniz http://18650.in.ua/chargers/.

Video: Li-ion piller, li-ion pillerin kullanımına ilişkin ipuçları

Piller

Li ion 18650 pili şarj etmek için hangi akımı kullanmalıyım? Böyle bir pil nasıl doğru şekilde kullanılır? Lityum iyon güç kaynakları neden korkmalı ve böyle bir pil servis ömrünü nasıl uzatabilir? Benzer sorular çok çeşitli elektronik endüstrilerinde ortaya çıkabilir.

Ve ilk el fenerinizi veya elektronik sigaranızı kendi ellerinizle birleştirmeye karar verirseniz, o zaman bu tür mevcut kaynaklarla çalışmanın kurallarına kesinlikle aşina olmanız gerekir.

Lityum iyon pil, SONY tarafından pazara sunulduktan sonra 1991 yılından bu yana modern ev ve elektronik ekipmanlarda yaygınlaşan bir elektrik pili türüdür. Bir güç kaynağı olarak bu tür piller kullanılır. cep telefonları elektronik sigara ve elektrikli araba için akım kaynağı olarak dizüstü bilgisayarlar ve video kameralar.

Bu tip pillerin dezavantajları, birinci nesil lityum iyon pillerin piyasada büyük ilgi görmesi ile başlıyor. Sadece kelimenin tam anlamıyla değil, aynı zamanda mecazi olarak da. Bu piller patladı.

Bu, içinde bir lityum metal anodun kullanılmasıyla açıklandı. Böyle bir pilin çok sayıda şarj edilmesi ve boşaltılması işlemi sırasında, anotta, elektrotların kısa devre yapmasına ve sonuç olarak yangına veya patlamaya yol açan uzamsal oluşumlar ortaya çıktı.

Bu malzemenin grafit ile değiştirilmesinden sonra bu sorun ortadan kalktı, ancak kobalt oksitten yapılan katotta hala sorunlar ortaya çıkabiliyordu. Çalışma koşulları ihlal edilirse veya daha doğrusu şarj edilirse sorun tekrarlanabilir. Bu durum lityum ferrofosfat pillerin kullanıma sunulmasıyla düzeltildi.

Tüm modern lityum iyon piller aşırı ısınmayı ve aşırı şarjı önler, ancak cihazları kullanırken düşük sıcaklıklarda şarj kaybı sorunu devam eder.

Lityum iyon pillerin yadsınamaz avantajları arasında aşağıdakilere dikkat etmek isterim:

• yüksek pil kapasitesi;
• düşük kendi kendine deşarj;
• bakıma gerek yok.

Orijinal şarj cihazları

Lityum-iyon akülerin şarj cihazı, kurşun-asit akülerin şarj cihazına oldukça benzer. Tek fark, lityum iyon pilin her grupta çok yüksek voltajlara sahip olması ve daha katı voltaj toleransı gereksinimlerine sahip olmasıdır.

Bu tür pillere, alüminyum içecek kutularına dışsal benzerliğinden dolayı kutu adı verilmektedir. Bu şekle sahip en yaygın pil 18650'dir. Pil, boyutları nedeniyle bu tanımı almıştır: 18 milimetre çapında ve 65 milimetre yüksekliğinde.

Kurşun-asit piller için, şarj sırasında sınır voltajlarının belirtilmesinde bazı yanlışlıklar kabul edilebilirse, lityum iyon pillerde her şey çok daha spesifiktir. Şarj işlemi sırasında voltaj 4,2 Volt'a yükseldiğinde elemana voltaj beslemesi durmalıdır. İzin verilen hata yalnızca 0,05 Volt'tur.

Çin şarj cihazları Piyasada bulunabilen piller, farklı malzemelere dayalı olarak tasarlanabilmektedir. Li-ion performansından ödün vermeden 0,8 A akımla şarj edilebilir. Bu durumda bankadaki voltajı çok dikkatli kontrol etmeniz gerekir. 4,2 Volt'un üzerindeki değerlere izin verilmemesi tavsiye edilir. Pilli düzenek bir denetleyici içeriyorsa, hiçbir şey için endişelenmenize gerek yoktur, denetleyici sizin için her şeyi yapacaktır.

Lityum iyon piller için en ideal şarj cihazı, şarj başlangıcında voltaj dengeleyici ve akım sınırlayıcı olacaktır.

Lityum, şarjın başlangıcında sabit bir voltaj ve sınırlı bir akımla şarj edilmelidir.

Ev yapımı şarj cihazı

18650'yi şarj etmek için evrensel bir şarj cihazı satın alabilir ve gerekli parametrelerin bir multimetre ile nasıl kontrol edileceği konusunda endişelenmenize gerek kalmaz. Ancak böyle bir satın alma size oldukça pahalıya mal olacak.

Böyle bir cihazın fiyatı 45 dolar civarında değişecek. Ancak yine de 2-3 saat harcayabilir ve şarj cihazını kendi ellerinizle monte edebilirsiniz. Üstelik bu şarj cihazı ucuz, güvenilir olacak ve pilinizi otomatik olarak kapatacaktır.

Her radyo amatörünün bugün şarj cihazımızı oluşturmak için kullanacağımız parçaları vardır. Elinizde gerekli parçalara sahip bir radyo amatör yoksa, radyo pazarında tüm parçaları 2-4 dolardan fazla olmayan bir fiyata satın alabilirsiniz. Doğru şekilde monte edilen ve dikkatli bir şekilde kurulan devre hemen çalışmaya başlar ve herhangi bir ek hata ayıklama gerektirmez.

18650 pili şarj etmek için elektrik devresi.

Her şeye ek olarak stabilizatörü uygun bir radyatör üzerine taktığınızda, şarj cihazının aşırı ısınıp alev alması korkusu olmadan akülerinizi güvenle şarj edebilirsiniz. Aynı şey Çin şarj cihazları için söylenemez.

Şema oldukça basit çalışıyor. Öncelikle pilin şarj edilmesi gerekiyor DC R4 direncinin direnci ile belirlenir. Akü 4,2 Volt gerilime ulaştıktan sonra sabit gerilim şarjı başlar. Şarj akımı çok küçük değerlere düştüğünde devredeki LED yanmayı durduracaktır.

Lityum şarj etmek için önerilen akımlar iyon pilleri Pil kapasitesinin %10'unu aşmamalıdır. Bu pilinizin ömrünü uzatacaktır. R4 direncinin değeri 11 Ohm ise devredeki akım 100 mA olacaktır. 5 Ohm direnç kullanırsanız şarj akımı 230 mA olacaktır.

18650'nizin ömrünü nasıl uzatabilirsiniz?

Demonte pil.

Lityum iyon pilinizi bir süre kullanılmadan bırakmak zorunda kalırsanız, pilleri çalıştırdıkları cihazdan ayrı olarak saklamanız daha iyi olur. Tamamen şarj edilmiş bir eleman zamanla yükünün bir kısmını kaybedecektir.

Çok az şarj edilen veya tamamen deşarj olan bir eleman, uzun bir kış uykusundan sonra işlevselliğini kalıcı olarak kaybedebilir. 18650'yi yaklaşık yüzde 50 şarj düzeyinde saklamak en uygunudur.

Elemanın tamamen deşarj olmasına ve aşırı şarj olmasına izin vermemelisiniz. Lityum-iyon pillerin hiçbir hafıza etkisi yoktur. Bu tür pillerin şarjları tamamen bitene kadar şarj edilmesi tavsiye edilir. Bu aynı zamanda pilin ömrünü de uzatabilir.

Lityum-iyon piller ne sıcağı ne de soğuğu sevmez. Bu piller için en uygun sıcaklık koşulları +10 ila +25 santigrat derece aralığında olacaktır.

Soğuk, elementin çalışma süresini kısaltmakla kalmaz, aynı zamanda kimyasal sistemini de tahrip eder. Sanırım her birimiz bir cep telefonunun şarj seviyesinin soğukta nasıl hızla düştüğünü fark ettik.

Çözüm

Yukarıdakilerin hepsini özetleyerek şunu belirtmek isterim ki, lityum iyon pili mağaza yapımı bir şarj cihazı kullanarak şarj edecekseniz, Çin'de üretilmemesine dikkat edin. Çoğu zaman bu şarj cihazları ucuz malzemelerden yapılır ve her zaman gerekli teknolojiyi takip etmez, bu da yangın şeklinde istenmeyen sonuçlara yol açabilir.

Cihazı kendiniz monte etmek istiyorsanız, lityum iyon pili, pil kapasitesinin% 10'u kadar bir akımla şarj etmeniz gerekir. Maksimum rakam yüzde 20 olabilir ancak bu değer artık arzu edilen bir değer değil.

Bu tür pilleri kullanırken, örneğin aşırı ısınma veya arıza gibi bir patlama olasılığını dışlamak için çalıştırma ve saklama kurallarına uymalısınız.

Çalışma koşullarına ve kurallarına uymak, lityum iyon pilin ömrünü uzatacak ve bunun sonucunda sizi gereksiz finansal maliyetlerden kurtaracaktır. Pil sizin yardımcınızdır. Ona iyi bak!

Çoğu zaman mobil cihazlar(dizüstü bilgisayarlar, cep telefonları, PDA'lar ve diğerleri) lityum iyon (Li-ion) piller kullanır. Bunun nedeni, daha önce yaygın olarak kullanılan nikel-metal hidrit (Ni-MH) ve nikel-kadmiyum (Ni-Cd) pillere göre avantajlarıdır.

Li-ion piller önemli ölçüde daha iyi parametrelere sahiptir.
Lityum anotlu birincil hücreler (“piller”) 20. yüzyılın 70'li yıllarının başında ortaya çıktı ve yüksek özgül enerjileri ve diğer avantajları nedeniyle hızla uygulama buldu. Böylece, hem pilin çalışma voltajını hem de özgül enerjisini keskin bir şekilde artırmayı mümkün kılan, en aktif indirgeyici madde olan bir alkali metal ile kimyasal bir akım kaynağı oluşturma konusunda uzun süredir devam eden bir istek gerçekleştirildi. Lityum anotlu birincil hücrelerin geliştirilmesi nispeten hızlı bir başarı ile taçlandırılırken ve bu tür öğeler taşınabilir ekipman için güç kaynakları olarak yerlerini sağlam bir şekilde alırken, lityum pillerin yaratılması, üstesinden gelinmesi 20 yıldan fazla süren temel zorluklarla karşılaştı.

1980'lerde yapılan birçok testin ardından lityum pillerdeki sorunun lityum elektrotlardan kaynaklandığı ortaya çıktı. Daha doğrusu, lityumun aktivitesi etrafında: Çalışma sırasında meydana gelen süreçler sonuçta "alev emisyonlu havalandırma" adı verilen şiddetli bir reaksiyona yol açtı. 1991'de üretim tesisleri geri çağrıldı çok sayıdaİlk olarak cep telefonları için güç kaynağı olarak kullanılan lityum piller. Bunun nedeni, görüşme sırasında akım tüketiminin maksimuma ulaştığı sırada bataryadan çıkan alevin cep telefonu kullanıcısının yüzünü yakmasıydı.

Lityum metalinin özellikle şarj sırasındaki doğal dengesizliği nedeniyle araştırmalar, Li kullanmadan, iyonlarını kullanarak bir pil oluşturmaya doğru ilerledi. Lityum-iyon piller, lityum pillere göre biraz daha düşük enerji yoğunluğu sağlasa da, Li-iyon piller uygun şekilde şarj edilip boşaltıldığında güvenlidir.

Li-ion pillerin kimyasal süreçleri.

Şarj edilebilir lityum pillerin geliştirilmesi, Japonya'nın karbon malzemelerden yapılmış negatif elektrotlu piller geliştirdiğinin duyurulmasıyla devrim yarattı. Karbonun, lityum ara katmanı için çok uygun bir matris olduğu ortaya çıktı.
Akü voltajının yeterince yüksek olabilmesi için Japon araştırmacılar pozitif elektrotun aktif maddesi olarak kobalt oksitleri kullandılar. Litre kobalt oksit, lityum elektroda göre yaklaşık 4 V'luk bir potansiyele sahiptir, bu nedenle Li-ion pilin çalışma voltajı 3 V veya daha yüksek bir karakteristik değere sahiptir.

Bir Li-ion pil boşaldığında, lityum karbon malzemeden (negatif elektrotta) arındırılır ve lityum okside (pozitif elektrotta) eklenir. Pili şarj ederken işlemler ters yönde ilerler. Sonuç olarak, tüm sistemde metalik (sıfır değerlikli) lityum yoktur ve deşarj ve şarj işlemleri, lityum iyonlarının bir elektrottan diğerine transferine indirgenir. Bu nedenle bu pillere "lityum-iyon" veya sallanan sandalye pilleri adı verilmektedir.

Li-iyon pilin negatif elektrodundaki işlemler.

Ticari kullanıma sunulan tüm Li-ion pillerde negatif elektrot karbon malzemelerden yapılmıştır. Lityumun karbon malzemelere eklenmesi, mekanizması ve kinetiği büyük ölçüde karbon malzemenin doğasına ve elektrolitin doğasına bağlı olan karmaşık bir işlemdir.

Anot olarak kullanılan karbon matrisi, doğal veya sentetik grafit gibi düzenli katmanlı bir yapıya, düzensiz amorf veya kısmen düzenli (kok, piroliz veya mezofaz karbon, kurum vb.) sahip olabilir. Lityum iyonları eklendiğinde karbon matrisinin katmanlarını birbirinden ayırır ve aralarında yer alarak çeşitli yapıların ara katmanlarını oluşturur. Lityum iyonlarının interkalasyonu-deinterkalasyonu sürecindeki karbon malzemelerinin spesifik hacmi biraz değişir.
Karbon malzemelerine ek olarak, kalay, gümüş ve bunların alaşımları, kalay sülfürler, kobalt fosforitler ve silikon nanoparçacıklı karbon kompozitlerine dayalı yapılar negatif elektrot matrisi olarak incelenmektedir.

Bir Li-iyon pilin pozitif elektrodu üzerinde işlemler.

Birincil lityum pillerde pozitif elektrot için çeşitli aktif malzemeler kullanılırken, lityum pillerde sınırlı sayıda pozitif elektrot malzemesi seçeneği bulunur. Lityum iyon pillerin pozitif elektrotları yalnızca lityumlu kobalt veya nikel oksitlerden ve lityum manganez spinellerinden üretilir.

Günümüzde katot malzemeleri olarak karışık oksit veya fosfat bazlı malzemeler giderek daha fazla kullanılmaktadır. Karışık oksitlerden yapılmış katotlarda en yüksek değerin elde edildiği gösterilmiştir. en iyi özellikler pil Katot yüzeylerinin ince dağılmış oksitlerle kaplanmasına yönelik teknolojilerde de uzmanlaşılmaktadır.

Li-ion pil tasarımı

Yapısal olarak Li-ion piller, alkalin piller (Ni-Cd, Ni-MH) gibi silindirik ve prizmatik versiyonlarda üretilmektedir. Silindirik pillerde, sarılmış bir elektrot paketi ve bir ayırıcı çelik veya alüminyum kasa Negatif elektrotun bağlı olduğu yer. Pilin pozitif kutbu yalıtkan aracılığıyla kapağa doğru çıkarılır (Şek. 1). Prizmatik piller dikdörtgen plakaların üst üste istiflenmesiyle yapılır. Prizmatik piller, pil içinde daha sıkı bir paketleme sağlar ancak elektrotlar üzerindeki basınç kuvvetlerini korumak, silindirik pillere göre daha zordur. Bazı prizmatik piller, eliptik bir spiral şeklinde bükülmüş bir elektrot paketinin rulo düzeneğini kullanır (Şekil 2). Bu, yukarıda açıklanan iki tasarım değişikliğinin avantajlarını birleştirmenize olanak tanır.

Şekil 1 Silindirik bir Li-İyon pilin tasarımı.

İncir. 2. Haddelenmiş elektrotlara sahip prizmatik bir lityum iyon (Li-iyon) pilin cihazı.

Li-ion pillerin hızlı ısınmasını önlemek ve güvenli çalışmasını sağlamak için genellikle bazı tasarım önlemleri alınır. Pil kapağının altında, direnci artırarak pozitif sıcaklık katsayısına tepki veren bir cihaz ve pilin içindeki gaz basıncı izin verilen sınırın üzerine çıktığında katot ile pozitif terminal arasındaki elektrik bağlantısını kesen bir cihaz bulunmaktadır.

Li-ion pillerin çalışma güvenliğini arttırmak için, pilin bir parçası olarak harici elektronik koruma da gereklidir, bunun amacı her pilin aşırı şarj edilmesi ve aşırı deşarj olması olasılığını önlemektir, kısa devre ve aşırı ısınma.
Li-ion pillerin ana amacı cep telefonlarına ve dizüstü bilgisayarlara güç sağlamak olduğundan, çoğu Li-ion pil prizmatik versiyonlarda üretilmektedir. Kural olarak, prizmatik pillerin tasarımları birleşik değildir ve çoğu cep telefonu, dizüstü bilgisayar vb. üreticisi, cihazlarda üçüncü taraf pillerin kullanılmasına izin vermez.

Li-ion pillerin özellikleri.

Modern Li-ion piller yüksek spesifik özelliklere sahiptir: 100-180 Wh/kg ve 250-400 Wh/l. Çalışma voltajı - 3,5-3,7 V.
Birkaç yıl önce geliştiriciler Li-ion pillerin ulaşılabilir kapasitesinin birkaç amper saatten daha yüksek olmayacağını düşünüyorlardı, şimdi ise kapasite artışını sınırlayan nedenlerin çoğu aşılmış ve birçok üretici 1000 ampersaat kapasiteli piller üretmeye başlamıştır. yüzlerce ampersaat.
Modern küçük boyutlu piller, 2 C'ye kadar deşarj akımlarında, güçlü olanlar ise 10-20 C'ye kadar çalışır. Çalışma sıcaklığı aralığı: -20 ila +60 °C. Ancak birçok üretici halihazırda -40 °C'de çalışan piller geliştirmiştir. Sıcaklık aralığını daha yüksek sıcaklıklara genişletmek mümkündür.
Li-ion pillerin kendi kendine deşarjı ilk ayda %4-6'dır, daha sonra bu oran önemli ölçüde azalır: 12 ayda piller depolanan kapasitelerinin %10-20'sini kaybeder. Li-ion pillerin kapasite kaybı hem 20°C'de hem de 40°C'de nikel-kadmiyum pillere göre birkaç kat daha azdır. Kaynak: 500-1000 döngü.

Li-ion pilleri şarj edin.

Li-ion piller kombine modda şarj edilir: önce sabit akımda (0,2 C ila 1 C aralığında) 4,1-4,2 V voltaja (üreticinin tavsiyelerine bağlı olarak), ardından sabit voltaj. İlk şarj aşaması yaklaşık 40 dakika sürebilir, ikinci aşama ise daha uzun. Darbe moduyla daha hızlı şarj sağlanabiliyor.
Li-ion'un ilk ortaya çıktığı ilk dönemde Şarj edilebilir pil Grafit sistemi kullanıldığında hücre başına 4,1 V'luk bir şarj voltajı sınırlaması gerekiyordu. Daha yüksek gerilimlerin kullanılması daha yüksek enerji yoğunluğuna olanak sağlasa da, bu tür hücrelerde 4,1 V eşiğini aşan gerilimlerde meydana gelen oksidasyon reaksiyonları, hizmet ömürlerinin kısalmasına neden olmuştur. Zamanla bu dezavantaj, kimyasal katkı maddelerinin kullanılmasıyla ortadan kaldırıldı ve şu anda Li-ion hücreler 4,20 V'luk bir gerilime kadar şarj edilebiliyor. Gerilim toleransı hücre başına yalnızca yaklaşık ±0,05 V'tur.
Endüstriyel ve askeri kullanıma yönelik Li-ion pillerin, ticari kullanıma yönelik pillerden daha uzun hizmet ömrüne sahip olması gerekir. Bu nedenle onlar için şarj sonu voltajı eşiği hücre başına 3,90 V'tur. Bu tür pillerin enerji yoğunluğu (kWh/kg) daha düşük olmasına rağmen diğer pil türlerine göre küçük boyutu, düşük ağırlığı ve enerji yoğunluğunun yüksek olması ile servis ömrünün artması, Li-ion piller rekabet dışı.
Li-ion pilleri 1C akımla şarj ederken şarj süresi 2-3 saattir. Li-ion pil, üzerindeki voltaj kesme voltajına eşitlendiğinde tam şarj durumuna ulaşır ve akım azalır. önemli ölçüde ve başlangıç ​​şarj akımının yaklaşık %3'üdür (Şekil 3).

Şek. 3. Lityum-iyon (Li-iyon) pili şarj ederken voltaj ve akımın zamana bağlılığı

Şekil 3, Li-ion pil türlerinden biri için tipik bir şarj grafiği gösteriyorsa, Şekil 4, şarj işlemini daha net bir şekilde gösterir. Li-ion pilin şarj akımı arttığında şarj süresi önemli ölçüde azalmaz. Daha yüksek şarj akımlarında akü voltajı daha hızlı yükselse de, şarj döngüsünün ilk aşaması tamamlandıktan sonra yeniden şarj etme aşaması daha uzun sürer.
Bazı şarj cihazı türlerinin lityum iyon pili şarj etmesi 1 saat veya daha az sürer. Bu tür şarj cihazlarında 2. aşama elimine edilir ve 1. aşamanın bitiminden hemen sonra pil hazır duruma geçer. Bu noktada Li-ion pil yaklaşık %70 oranında şarj edilmiş olur ve sonrasında ek şarj mümkün olur.

Şekil 4. Li-ion pili şarj ederken voltaj ve akımın zamana bağlılığı.

• AŞAMA 1 - İzin verilen maksimum şarj akımı, üzerindeki voltaj bir eşik değerine ulaşana kadar aküden akar.
• AŞAMA 2 - Maksimum akü voltajına ulaşılmıştır, şarj akımı tamamen şarj olana kadar kademeli olarak azaltılır. Şarjın tamamlanma anı, şarj akımının değeri başlangıç ​​değerinin %3'üne düştüğünde meydana gelir.
• AŞAMA 3 - Pilin depolanması sırasında, yaklaşık olarak her 500 saatlik depolamada bir gerçekleştirilen periyodik telafi şarjı.

Yeniden şarj edildiklerinde enerjiyi ememedikleri için Li-ion piller için damlama şarj aşaması geçerli değildir. Üstelik damlama şarjı, lityum metalleşmesine neden olabilir ve bu da pili dengesiz hale getirir. Aksine, doğru akımla kısa süreli şarj, Li-ion pilin küçük kendi kendine deşarjını telafi edebilir ve koruma cihazının çalışmasından kaynaklanan enerji kayıplarını telafi edebilir. Şarj cihazının tipine ve Li-ion pilin kendi kendine deşarj derecesine bağlı olarak, bu tür bir şarj işlemi her 500 saatte veya 20 günde bir gerçekleştirilebilir. Tipik olarak bu, açık devre voltajı 4,05 V/hücreye düştüğünde yapılmalı ve 4,20 V/hücreye ulaştığında durmalıdır.
Bu nedenle Li-ion pillerin aşırı şarj direnci düşüktür. Karbon matrisinin yüzeyindeki negatif elektrot üzerinde, önemli bir yeniden şarjla, elektrolite karşı yüksek reaktiviteye sahip olan metalik lityumun (ince ezilmiş yosunlu çökelti formunda) ve aktif maddenin birikmesi mümkün hale gelir. Oksijenin evrimi katotta başlar. Termal kaçak, artan basınç ve basınçsızlaşma tehlikesi vardır. Bu nedenle Li-ion piller yalnızca üreticinin önerdiği voltaja kadar şarj edilebilir. Artan şarj voltajıyla pil ömrü azalır.
Li-ion pillerin güvenli çalışmasına ciddi önem verilmelidir. Ticari Li-ion piller, şarj voltajının belirli bir eşik değerini aşmasını önleyen özel koruma cihazlarına sahiptir. Ek bir koruma elemanı, akü sıcaklığının 90 °C'ye ulaşması durumunda şarjın tamamlanmasını sağlar. Tasarımdaki en gelişmiş piller başka bir koruma unsuruna sahiptir - pilin iç basıncı arttığında tetiklenen mekanik bir anahtar. Yerleşik voltaj kontrol sistemi, üst ve alt olmak üzere iki kesme voltajı için yapılandırılmıştır.
İstisnalar var - hiçbir koruma cihazının bulunmadığı Li-ion piller. Bunlar manganez içeren şarj edilebilir pillerdir. Varlığı sayesinde, yeniden şarj sırasında anotun metalleşmesi ve katotta oksijen salınımı reaksiyonları o kadar yavaş gerçekleşir ki, koruma cihazlarının kullanımından vazgeçmek mümkün hale gelir.

Li-ion pillerin güvenliği.

Tüm lityum piller oldukça iyi bir güvenlik ile karakterize edilir. Kendi kendine deşarj nedeniyle kapasite kaybı yılda %5-10'dur.
Verilen göstergeler bazı nominal yönergeler olarak değerlendirilmelidir. Örneğin her bir batarya için deşarj voltajı, deşarj akımına, deşarj seviyesine ve sıcaklığa bağlıdır; kaynak, deşarj ve şarj modlarına (akımlarına), sıcaklığa ve deşarj derinliğine bağlıdır; çalışma sıcaklığı aralığı servis ömrü seviyesine, izin verilen çalışma voltajlarına vb. bağlıdır.
Li-ion pillerin dezavantajları aşırı şarj ve aşırı deşarja karşı hassasiyettir, bu nedenle şarj ve deşarj sınırlayıcılarına sahip olmaları gerekir.
Li-ion pillerin tipik bir deşarj özellikleri Şekil 2'de gösterilmektedir. 5 ve 6. Şekillerden, deşarj akımının artmasıyla akünün deşarj kapasitesinin bir miktar azaldığı ancak çalışma voltajının azaldığı açıktır. Aynı etki 10 °C'nin altındaki sıcaklıklarda boşaltıldığında da görülür. Ayrıca düşük sıcaklıklarda başlangıçta bir voltaj düşüşü meydana gelir.

Şekil 5. Li-ion pilin çeşitli akımlarda deşarj özellikleri.

Şekil 6. Li-ion pilin farklı sıcaklıklarda deşarj özellikleri.

Genel olarak Li-ion pillerin çalışmasına gelince, pillerin aşırı ısınmadan korunmasına yönelik tüm yapısal ve kimyasal yöntemler ve pillerin aşırı şarj ve aşırı deşarja karşı harici elektronik korunması ihtiyacına ilişkin halihazırda belirlenmiş fikir dikkate alındığında, sorun Li-ion pillerin çalıştırılmasının güvenliği çözülmüş sayılabilir. Ve yeni katot malzemeleri genellikle Li-ion piller için daha da yüksek termal stabilite sağlar.

Li-ion pillerin güvenliği.

Lityum ve lityum iyon piller geliştirilirken ve birincil lityum hücrelerin geliştirilmesi sırasında, depolama ve kullanım güvenliğine özel dikkat gösterildi. Tüm piller dahili kısa devrelere (ve bazı durumlarda harici kısa devrelere karşı da) karşı korunur. Etkili yol Bu tür bir koruma, katmanlarından biri polipropilenden değil polietilene benzer bir malzemeden yapılmış iki katmanlı bir ayırıcının kullanılmasıdır. Kısa devre durumunda (örneğin, pozitif elektrotta lityum dendritlerin büyümesi nedeniyle), lokal ısınma nedeniyle bu ayırıcı katman erir ve delinmez hale gelir, böylece daha fazla dendritik büyüme önlenir.

Li-ion pil koruma cihazları.

Ticari Li-ion piller, tüm pil türleri arasında en gelişmiş korumaya sahiptir. Kural olarak, Li-ion pil koruma devresi bir anahtar kullanır alan etkili transistör Akü hücresindeki voltaj 4,30 V'a ulaştığında açılır ve böylece şarj işlemini kesintiye uğratır. Ayrıca mevcut termik sigorta, akü 90°C'ye kadar ısındığında yük devresini keserek termik korumasını sağlar. Ama hepsi bu değil. Bazı akülerde, mahfazanın içinde 1034 kPa'ya (10,5 kg/m2) eşit bir eşik basınç seviyesine ulaşıldığında etkinleştirilen ve yük devresini kesen bir anahtar bulunur. Ayrıca akü voltajını izleyen ve voltajın hücre başına 2,5 V'a düşmesi durumunda yük devresini kesen bir derin deşarj koruma devresi de bulunmaktadır.
Cep telefonu pil koruma devresinin açıldığında iç direnci 0,05-0,1 Ohm'dur. Yapısal olarak seri bağlı iki anahtardan oluşur. Bunlardan biri aküdeki üst ve diğeri alt voltaj eşiğine ulaştığında tetiklenir. Bu tuşların toplam direnci, özellikle pil tek bir hücreden oluşuyorsa, iç direncini etkili bir şekilde iki katına çıkarır. Cep telefonu pillerinin yüksek yük akımları sağlaması gerekir, bu da pilin iç direncinin mümkün olduğu kadar düşük olmasıyla mümkündür. Dolayısıyla koruma devresi, Li-ion pilin çalışma akımını sınırlayan bir engeli temsil eder.
Kimyasal bileşiminde manganez kullanılan ve 1-2 elementten oluşan bazı Li-ion pil türlerinde koruma devresi kullanılmaz. Bunun yerine tek bir sigortaları var. Ve bu tür piller, küçük boyutları ve küçük kapasiteleri nedeniyle güvenlidir. Ayrıca manganez, Li-ion pillerin çalışma kurallarının ihlaline karşı oldukça toleranslıdır. Koruma devresinin olmaması Li-ion pilin maliyetini düşürür ancak yeni sorunları da beraberinde getirir.
Özellikle cep telefonu kullanıcıları, pillerini şarj etmek için standart dışı şarj cihazları kullanabilirler. Şebekeden veya araç içi ağdan şarj etmek için tasarlanmış ucuz şarj cihazlarını kullanırken, akünün koruma devresi varsa, şarj sonu voltajına ulaşıldığında onu kapatacağından emin olabilirsiniz. Koruma devresi yoksa akü aşırı şarj olur ve bunun sonucunda geri dönüşü olmayan bir şekilde arızalanır. Bu işleme genellikle artan ısınma ve pil kutusunun şişmesi eşlik eder.

Li-ion pillerin kapasitesinin azalmasına yol açan mekanizmalar

Li-iyon pilleri değiştirirken, kapasiteyi azaltmaya yönelik olası mekanizmalar arasında çoğunlukla aşağıdakiler dikkate alınır:
- katot malzemesinin (özellikle LiMn2O4) kristal yapısının tahrip edilmesi;
- grafit delaminasyonu;
- her iki elektrot üzerinde pasifleştirici bir filmin birikmesi, bu da elektrotların aktif yüzeyinde bir azalmaya ve küçük gözeneklerin tıkanmasına yol açar;
- metalik lityum birikmesi;
- Döngü sırasında aktif malzemenin hacimsel titreşimlerinin bir sonucu olarak elektrotun yapısındaki mekanik değişiklikler.
Araştırmacılar bisiklet sürerken hangi elektrotun en fazla değişikliğe uğradığı konusunda hemfikir değiller. Bu hem seçilen elektrot malzemelerinin doğasına hem de saflıklarına bağlıdır. Bu nedenle Li-ion piller için yalnızca çalışma sırasında elektriksel ve operasyonel parametrelerdeki niteliksel değişimi tanımlamak mümkündür.
Tipik olarak ticari Li-ion pillerin deşarj kapasitesi %20 azalmadan önceki hizmet ömrü 500-1000 döngüdür, ancak bu önemli ölçüde limitin değerine bağlıdır. şarj voltajı(Şekil 7). Döngü derinliği azaldıkça servis ömrü artar. Hizmet ömründe gözlenen artış, yük derecesine bağlı olarak implantasyon elektrotlarının hacmindeki değişikliklerin neden olduğu mekanik stresteki azalmayla ilişkilidir.

Şekil 7. Farklı maksimum şarj voltajlarında Li-ion pilin kapasitesinin değiştirilmesi

Çalışma sıcaklığının arttırılması (çalışma aralığı dahilinde), elektrot-elektrolit arayüzünü etkileyen yan işlemlerin oranını artırabilir ve döngülerle birlikte deşarj kapasitesindeki azalma oranını biraz artırabilir.

Çözüm.

Katot için en iyi malzeme arayışının bir sonucu olarak, modern Li-ion piller, hem enerji kapasitesi hem de şarj/deşarj modu parametreleri açısından birbirinden önemli ölçüde farklılık gösteren tam bir kimyasal akım kaynakları ailesine dönüşüyor. Bu da artık pillerin ve elektrikli cihazların ayrılmaz bir parçası haline gelen kontrol devrelerinin zekasında önemli bir artış gerektirir; aksi takdirde hem pillerin hem de cihazların hasar görmesi (geri dönüşü olmayan hasarlar dahil) mümkündür. Geliştiricilerin pil enerjisinden maksimum düzeyde yararlanmaya çalışarak çalışma süresini artırmaya çalışması, görevi daha da karmaşık hale getiriyor. pil ömrü güç kaynağının kapladığı minimum hacim ve ağırlıkla. Bu, önemli rekabet avantajları elde etmenizi sağlar. Texas Instruments'ın güç bileşenlerinden sorumlu başkan yardımcısı D. Hickok'a göre mobil sistemler Ancak pil geliştiricileri, yeni malzemelerden yapılmış katotları kullanırken, daha geleneksel katotlarda olduğu gibi aynı tasarım ve performans özelliklerine hemen ulaşamazlar. Sonuç olarak, yeni piller sıklıkla önemli çalışma koşulları sınırlamalarına sahiptir. Üstelik Son zamanlardaŞarj edilebilir pil ve pillerin geleneksel üreticilerine (Sanyo, Panasonic ve Sony) ek olarak, çoğu Çin'den gelen yeni üreticiler de aktif olarak pazara giriyor. Geleneksel üreticilerin aksine, tek bir teknoloji ve hatta tek bir parti içerisinde önemli ölçüde daha geniş parametre aralığına sahip ürünler tedarik ediyorlar. Bunun nedeni, öncelikle düşük ürün fiyatları yoluyla rekabet etme arzularıdır ve bu da genellikle süreç uyumu konusunda tasarruf sağlar.
Yani günümüzde sözde verilen bilgilerin önemi büyüktür. "akıllı piller": pil tanımlaması, pil sıcaklığı, kalan şarj ve izin verilen aşırı gerilim. Hickok'a göre eğer geliştiriciler hazır cihazlar hem çalışma koşullarını hem de hücre parametrelerini dikkate alan bir güç alt sistemi tasarlayacak, bu, pil parametrelerindeki farklılıkların dengelenmesine yardımcı olacak ve son kullanıcılar için özgürlük derecesini artıracak, bu da onlara yalnızca üretici tarafından önerilen cihazları seçme fırsatı vermeyecek , aynı zamanda diğer şirketlerin pilleri de.

Günümüzde mobil cihazlar, ev aletleri ve aletler için özel piller kullanılmaktadır. Performans özelliklerinde farklılık gösterirler. Pilin uzun süre arızasız çalışabilmesi için, sunulan ürünlerin üreticilerinin gereksinimlerini dikkate almanız gerekir.

Günümüzde en popüler türlerden biri Li-Ion pillerdir. Bu tür pillerin nasıl düzgün şekilde şarj edileceği ve çalışma özellikleri, cihazı çalıştırmadan önce ayrıntılı olarak ele alınmalıdır.

Genel özellikleri

Günümüzde en yaygın pil türlerinden biri Li-Ion tipidir. Bu tür cihazların maliyeti nispeten düşüktür. Aynı zamanda çalışma koşullarına iddiasızlar. Bu durumda, kullanıcının silindirik bir Li-Ion 18650 pili veya başka bir türü nasıl düzgün şekilde şarj edeceğine dair nadiren bir sorusu olur.

Çoğu zaman sunulan piller akıllı telefonlara, dizüstü bilgisayarlara, tabletlere ve diğer benzer cihazlara takılır. Sunulan piller dayanıklılık ve güvenilirlik ile karakterize edilir. Tamamen taburcu olmaktan korkmuyorlar.

Sunulan ürünlerin temel özelliklerinden biri “hafıza etkisinin” olmamasıdır. Bu piller hemen hemen her uygun zamanda şarj edilebilir. Pil tamamen boşalmadığında “hafıza etkisi” ortaya çıkar. İçinde az miktarda şarj kalırsa pilin kapasitesi zamanla azalmaya başlayacaktır. Bu, ekipman için yetersiz güç kaynağına yol açacaktır. Lityum iyon pillerde “hafıza etkisi” en aza indirilmiştir.

Tasarım

Lityum iyon pilin tasarımı, tasarlandığı cihazın türüne bağlıdır. Bir cep telefonu “kavanoz” adı verilen bir pil kullanır. Dikdörtgen bir şekle sahiptir ve bir yapısal eleman içerir. Nominal voltajı 3,7 V'tur.

Bir dizüstü bilgisayar için sunulan pil türü tamamen farklı bir tasarıma sahiptir. İçinde birkaç ayrı pil hücresi bulunabilir (2-12 adet). Her birinin silindirik bir şekli vardır. Bunlar Li-Ion 18650 pillerdir. Ekipmanın üreticisi bunların nasıl doğru şekilde şarj edileceğini ayrıntılı olarak gösterir. Bu tasarım özel bir kontrolör içerir. Bir mikro devreye benziyor. Kontrolör şarj prosedürünü kontrol eder ve pilin nominal kapasitesinin aşılmasına izin vermez.

Tabletler ve akıllı telefonlar için modern piller aynı zamanda şarj kontrol işlevi de sağlar. Bu, pil ömrünü önemli ölçüde uzatır. Çeşitli olumsuz etkenlerden korunur.

Şarj Etme Özellikleri

Bir telefonun, dizüstü bilgisayarın ve diğer ekipmanların Li-Ion pillerinin nasıl düzgün şekilde şarj edileceğini düşünürken, sunulan cihazın çalışma özelliklerine dikkat etmeniz gerekir. Lityum iyon pillerin derin deşarja ve aşırı şarja tolerans göstermediği söylenmelidir. Bu, tasarıma eklenen özel bir cihazla (kontrolör) kontrol edilir.

Sunulan pil tipinin şarjını %20 ila %80 seviyesinde tutmak idealdir. Tam kapasite. Kontrolör bunu izler. Ancak uzmanlar, cihazın sürekli şarja bağlı bırakılmasını önermiyor. Bu, pil ömrünü önemli ölçüde azaltır. Bu durumda kontrolör sabit bir yüke maruz kalır. Zamanla bu nedenle işlevselliği azalabilir.

Aynı zamanda kontrolör derin deşarja da izin vermeyecektir. Belirli bir anda pili kapatacaktır. Bu koruyucu işlev son derece gereklidir. Aksi takdirde kullanıcı yanlışlıkla pili aşırı şarj edebilir veya aşırı deşarj edebilir. Modern piller ayrıca aşırı ısınmaya karşı yüksek kaliteli koruma sağlar.

Pil çalışma prensibi

Bir Li-İyon pilin (yeni veya kullanılmış) nasıl düzgün şekilde şarj edileceğini anlamak için çalışma prensibini dikkate almanız gerekir. Bu, cihazın deşarj ve şarj seviyesini izleme ihtiyacını değerlendirmenize olanak sağlayacaktır.

Bu tip bir pildeki lityum iyonları bir elektrottan diğerine hareket eder. Bu durumda ortaya çıkıyor elektrik. Elektrotlar şunlardan yapılabilir: farklı malzemeler. Bu göstergenin cihazın performans özellikleri üzerinde daha az etkisi vardır.

Lityum iyonları elektrotların kristal kafesinde büyür. İkincisi ise hacimlerini ve kompozisyonlarını değiştirir. Pil şarj edildiğinde veya boşaldığında elektrotlardan birinde daha fazla iyon bulunur. Lityumun metal yapı elemanları üzerindeki yükü ne kadar yüksek olursa, cihazın servis ömrü o kadar kısa olacaktır. Bu nedenle, yüksek oranda iyonların elektrotlardan birinin veya diğerinin üzerine yerleşmesine izin vermemek daha iyidir.

Şarj seçenekleri

Pili kullanmadan önce, bir akıllı telefonun, tabletin ve diğer ekipmanın Li-İyon pilini nasıl doğru şekilde şarj edeceğinizi düşünmeniz gerekir. Bunu yapmanın birkaç yolu var.

En doğru çözümlerden biri şarj cihazı kullanmak olacaktır. Her üretici tarafından elektronik ekipmanlarla birlikte verilmektedir.

İkinci seçenek, pili ev ağına bağlı bir masaüstü bilgisayardan şarj etmektir. Bunun için bir USB kablosu kullanılır. Bu durumda şarj işlemi ilk yönteme göre daha uzun sürecektir.

Bu işlemi aracınızdaki çakmaklığı kullanarak gerçekleştirebilirsiniz. Daha az popüler olan bir diğer yöntem ise lityum iyon pili evrensel bir cihaz kullanarak şarj etmektir. Aynı zamanda "kurbağa" olarak da adlandırılır. Çoğu zaman, bu tür cihazlar akıllı telefon pillerini şarj etmek için kullanılır. Bu cihazın kontaklarının genişliği ayarlanabilir.

Yeni bir pilin şarj edilmesi

Yeni pilin doğru şekilde çalıştırılması gerekir. Bunun için telefonunuzun, tabletinizin ya da diğer cihazlarınızın şarjının tamamen boşalması gerekmektedir. Yalnızca cihaz kapatıldığında ağa bağlanabilir. Kontrol cihazı pilin çok fazla tükenmesini önleyecektir. Pilin kapasitesi önceden belirlenmiş bir seviyeye düştüğünde cihazı kapatan kişidir.

Daha sonra, elektrikli ekipmanı standart bir şarj cihazı kullanarak ağa bağlamanız gerekir. İşlem gösterge yeşil yanana kadar gerçekleştirilir. Cihazı birkaç saat daha çevrimiçi bırakabilirsiniz. Bu prosedür birkaç kez gerçekleştirilir. Telefonunuzu, tabletinizi veya dizüstü bilgisayarınızı özel olarak boşaltmanıza gerek yoktur.

Normal şarj

Li-Ion pillerin nasıl düzgün şekilde şarj edileceğini bilmek, pilin ömrünü önemli ölçüde uzatabilir. Uzmanlar, yeni bir batarya için bu işlem için doğru prosedürün izlenmesini tavsiye ediyor. Bundan sonra pilin tamamen boşaltılması tavsiye edilmez. Gösterge pil kapasitesinin yalnızca %14-15 şarjlı olduğunu gösterdiğinde, ağa bağlanması gerekir.

Aynı zamanda pil kapasitesini doldurmak için standart olanın dışındaki cihazların kullanılması da önerilmez. Belirli bir pil modeli için izin verilen maksimum kabul edilebilir akım değerlerine sahiptir. Diğer seçenekler yalnızca kesinlikle gerekliyse kullanılmalıdır.

Kalibrasyon

Li-Ion pillerin nasıl düzgün şekilde şarj edileceği sorusunu incelerken bilmeniz gereken bir nüans daha var. Uzmanlar bu cihazın periyodik olarak kalibre edilmesini önermektedir. Her üç ayda bir düzenlenmektedir.

Öncelikle normal modda elektrikli ekipmanı kapatmadan önce deşarj etmeniz gerekir. Daha sonra ağa bağlanır. Gösterge yeşile dönene kadar şarj işlemi devam eder (pil %100 şarjlıdır). Kontrolörün doğru çalışması için bu prosedür takip edilmelidir.

Böyle bir işlemi gerçekleştirirken akü devre kartı şarj ve deşarj sınırlarını belirler. Bunu sağlamak için gereklidir normal operasyon kontrolör, arızaları önler. Bu durumda üretici tarafından telefon, tablet veya dizüstü bilgisayarla birlikte verilen standart bir şarj cihazı kullanılır.

Depolamak

Pilin mümkün olduğu kadar uzun ve verimli çalışması için, bir Li-Ion pilin depolama amacıyla nasıl düzgün şekilde şarj edileceği sorusunu da dikkate almanız gerekir. Bazı durumlarda, ekipmana güç sağlayan cihazın geçici olarak kullanılmaması durumunda bir durum ortaya çıkabilir. Bu durumda depolamaya uygun şekilde hazırlanmalıdır.

Pil %50'ye kadar şarj edilmiştir. Bu durumda oldukça uzun süre saklanabilir. Ancak ortam sıcaklığının 15 ºC civarında olması gerekmektedir. Artarsa ​​pilin kapasitesini kaybetme hızı da artacaktır.

Pilin yeterince uzun süre saklanması gerekiyorsa ayda bir kez tamamen boşaltılıp şarj edilmesi gerekir. Pil belirtilen kapasitesinin %100'üne ulaşır. Daha sonra cihaz tekrar deşarj edilir ve %50'ye kadar şarj edilir. Bu işlem düzenli olarak yapılırsa pil çok uzun süre saklanabilir. Bundan sonra tamamen kullanılabilir olacaktır.

Li-Ion pillerin nasıl düzgün şekilde şarj edileceğini dikkate alarak bu tür pillerin ömrünü önemli ölçüde uzatabilirsiniz.

Tüm dizüstü bilgisayarlara, tabletlere, cep telefonları ve diğer ekipmanlar. Böyle bir pilin nominal voltajı 3,7-3,8 V'dir, maksimum 4,4 V'a kadar ve minimum 2,5 ila 3,0 V arasındadır.

Yaratılış tarihinden

Li-ion piller ilk olarak 90'lı yılların başında ortaya çıktı. Lider üreticileri başlangıçta Sony'ydi. Bu pil iki elektrot içerir. Katot alüminyum folyo üzerine, anot ise bakır folyo üzerine yerleştirilir. Elektrotların arasına sıvı veya jel elektrolit içeren ayırıcılar yerleştirilir. “+” yüklü lityum iyonları akım taşıyıcılarıdır, diğer kimyasal elementlere nüfuz edebilen iyonlardır ve böylece belirli bir cihaza güç sağlayan elektrokimyasal reaksiyona yol açarlar.

Önceki nesil lityum piller, içlerinde lityum metal anot kullanılması ve pilin içinde gaz halindeki kimyasal bileşiklerin oluşması nedeniyle artan patlama tehlikesiyle "ünlüydü". Birden fazla şarj-deşarj döngüsünde kısa devre meydana gelebilir ve ardından lityum pil patlayabilir. Patlamalar ayrıca lityum iyonlarının pillerdeki diğer maddelerle tehlikeli bir şekilde reaksiyona girmesi nedeniyle de meydana geldi.

Anot kimyasalı nihayet grafit olarak değiştirildiğinde bu durum tamamen düzeltildi. Bu arada, pillerin güç aldığı tüm modern şarj cihazları, onları aşırı ısınmadan ve "aşırı" akımdan korur. Lityum ferrum fosfat pillerde bu ciddi dezavantaj tamamen ortadan kaldırılmaktadır. Ancak güvenli bataryalı cihazların geliştirilmesi yaklaşık 20 yıl sürdü.

Lityum pilin şarj edilirken kendiliğinden yanmasını önlemek için üreticiler kasanın içine bir pil şarj kontrol cihazı yerleştirmeye başladı. Kontrol cihazı pilin içindeki sıcaklığı, deşarj derinliğini ve tüketilen akım miktarını düzenler. Ancak tüm lityum piller bir denetleyiciyle donatılmamıştır. Çoğu zaman üretici, paradan tasarruf etmek ve kapasiteyi artırmak için bunu kurmaz. Bu nedenle bazı piller hâlâ patlıyor.

Ancak iyon piller, pil şeklindeki öncüllerinden farklı olarak çok daha iyi özelliklere sahiptir. Bu tür pillerdeki kendi kendine deşarj oranının düşük olması, raf ömrünün daha uzun olmasını sağlar ve yüksek kapasite, çok daha uzun süre çalışmalarına olanak tanır. Ek olarak, tek bir lityum hücresi ek bakım gerektirmez ve sonunda başarısız olursa, onu geri yüklemek değil, değiştirmek daha iyidir.

Lityum iyon pilin doğru şekilde kullanılması ve saklanması

Pilin her zaman en azından minimum miktarda şarja sahip olmasını sağlamak önemlidir. Hiçbir iyon pilin tamamen boşalmasına izin verilemez. Kullanılmaması ve tamamen boşalması durumunda pilin kısa devre yapmasına neden olur. Sıcaklık faktörü pilin güvenliğini büyük ölçüde etkiler.Şarj etmeyin veya saklamayınlityum pillerAşırı yüksek ve düşük sıcaklıklarda kapasite göstergeleri hızla düşmeye başlayacaktır.

Li-ion voltaj değişikliklerine duyarlıdır. Şarj cihazındaki U biraz bile artırılırsa (örneğin yalnızca %4), pil her şarj-deşarj döngüsünde kapasitesini kaybeder.

Li-iyon için en iyi depolama koşulları: şarj, iyonik hücre kapasitesinin en az %40'ı kadar olmalı ve sıcaklık 0 ila +10°C arasında olmalıdır.

Tüm olumlu özelliklere rağmen, ileride kullanmak üzere Li-ion satın almanın bir anlamı yok: Pil 2 yılda kapasitesinin yaklaşık% 4'ünü kaybediyor. Satın alırken üretim tarihine dikkat ettiğinizden emin olun. Üretimin üzerinden daha fazla zaman geçtiyse böyle bir pilin satın alınması önerilmez.

Normal olan 2 yıldır ama artık üretici firmalar bunların daha uzun süre saklanabilmesini sağlayan bir yöntem icat etti. Aküye, iki yıldan fazla saklanmasını sağlayan özel bir koruyucu eklenir. Elektrolitte koruyucu madde varsa ilk kullanımdan önce aküye iki veya üç şarj-deşarj döngüsü şeklinde bir nevi eğitim verilerek tamamen boşaltılmalıdır. Bu yeniden aktivasyonla birlikte aküdeki elektrolit yavaş yavaş parçalanır ve akü normal kapasite seviyesine döner.

Lityum hücrelerle bu yapılmazsa pil bir “hafıza etkisi” elde edecek ve daha sonra koruyucu madde hala içeride olduğundan şarj uygulandığında ve pil akımı arttığında hızla parçalanmaya başlayacak ve pil şişebilir.

İyon piller dikkatli ve dikkatli bir şekilde, tüm saklama koşullarına uyularak kullanılırsa, doğru kullanımla uzun süre dayanacak ve bu tür pillerdeki kapasite seviyesi uzun süre yüksek seviyede kalacaktır.

Li-ion'a alternatif olarak lityum polimer pil

Polimer piller, lityum iyon pillerin geliştirilmiş bir versiyonudur. Teknik ilerleme durmuyor ve artık önceki lityum bazlı pillere ciddi bir alternatif olarak değerlendiriliyorlar. Polimer malzemelere dayalı piller yaratmanın amacı her şeyden önce şuydu: olası eleme Li-ion'un dezavantajları yüksek maliyet ve kendiliğinden yanma riskinin artması şeklindedir.

Bir polimer pil ile Li-ion arasındaki temel fark, üretiminde elektrolit olarak sıvı veya jel değil, katı polimerlerin kullanılmasıdır. Elektrolitin değiştirilmesi büyük bir başarıdır çünkü bu piller daha güvenlidir ve artık bunları kullanırken olası patlamalar konusunda çok daha az endişelenebilirsiniz.

Katı malzemeler daha önce akım iletiminde önemli bir rol oynamıştı; örneğin plastik bir film kullanmak ve bunların iki kutbu arasında gözenekli sıvı emdirilmiş ayırıcı yerine Li-pol pil içinde kullanılması ileriye doğru atılmış önemli bir adımdı.

Li-pol piller ayrıca uygun şekil açısından gelişmiş özelliklere sahiptir, çünkü polimerler bu tür pillerin farklı boyut ve türlerinin elde edilmesini mümkün kılar. Polimer pillerin minimum kalınlığı yalnızca 1 mm olabilir.

Li-ion ve Li-pol arasında farklılıkların yanı sıra benzerlikler de vardır. Çoğunlukla bu, tüm eksikliklerin giderilmediği ve üreticilerin daha fazla çalışma olanaklarının henüz tam olarak tükenmediği anlamına geliyor. Örneğin kullanım ömrü ve kullanılmadığı takdirde “yaşlanma” sorunu açısından aralarında pek bir fark yoktur.

Li-ion gibi polimer piller cep telefonlarında, radyo kontrollü ekipmanlarda ve elektrikli matkaplar ve tornavidalar gibi taşınabilir elektrikli aletlerde kullanılır.

Bazı polimer pil üreticileri hafıza etkisine sahip olmadıklarını ve daha geniş bir sıcaklık aralığında çalışabildiklerini iddia ediyor: -20 ila +40-60°C, bu da bunların sıcak tropik iklimlerde kullanılmasını mümkün kılıyor. Kendiliğinden yanma tehlikesi henüz tamamen ortadan kaldırılmadığından, polimer piller genellikle aşırı şarjı ve aşırı ısınmayı önleyen yerleşik bir elektrik devresiyle donatılmıştır.

Li-ion pil nasıl onarılır

Birçok modern pilin kullanım ömrünün oldukça uzun olmasına rağmen, herhangi bir kimyasal akım kaynağının şarjının tükendiği bir an gelir. Kapasite düşer ve pil artık uzun süre ve düzgün şekilde çalışamaz. Özellikle deşarj olan güç kaynağı uzun süre şarj edilmeden saklanmışsa. Onu hayata döndürmenin birkaç yaygın yolu vardır. Yenilenmiş pil uzun süre dayanmayacaktır ancak bu, değiştirilmesi gerekmeden önce size zaman kazandıracaktır.

İnternette en beklenmedik ve bazen tamamen mantıksız yöntemler anlatılmaktadır. Örneğin, bir pili arka arkaya birkaç kez şarj edip boşalttığınızda etkili bir şekilde ömrünü uzatabileceğiniz makaleler var. Elbette bu bir efsanedir ve bu “yöntemin” kullanılmaması gerekir. Ayrıca popüler forumlardan birinde, bir kişinin pili buzdolabına koyarak nasıl salladığına dair gerçek hayattan bir örnek anlatılıyor. Dondurucudan çıkardıktan sonra muazzam boyutlara ulaştı ve doğal olarak sıcaklık değişiminden dolayı patladı.

Bir cep telefonu pilinin gerçekten nasıl şarj edileceğine dair ciddi soruya basit ve net bir cevap verebilirsiniz: 5-12 V voltajlı herhangi bir pil şarj cihazını ve 330 Ohm ila 1 kiloOhm dirençli bir direnci alın. Bağlantı şeması son derece basittir: Güç kaynağının "eksi" ucu pilin "eksi" ucuna ve "artı" ucu "artı" ucuna bir direnç aracılığıyla bağlanır. Artık şarj cihazını takmanız ve bir multimetre kullanarak voltaj artışını 10-15 dakika boyunca düzenli olarak kontrol etmeniz gerekiyor. Voltaj giderek artıyor ve yaklaşık 3,31 V'a ulaştığında telefon pili "buluyor" ve kabul ediyor.

Kontrol cihazı tarafından kapatılan Li-ion'un yukarı döndürülmesi ve pilin hızlı bir şekilde çalışır duruma getirilmesi de mümkündür . Bu durumda, mevcut voltajı ölçerken değeri yaklaşık 2,5 V olacaktır. Pil "canlıdır" ve ilk bakışta neredeyse boşalmış gibi görünse de bir süre daha çalışabilir. Bunu şu şekilde geri yüklüyoruz: Bunun için bir "insan şarj cihazı" Imax B6 ve bir multimetreye ihtiyacınız olacak. Akünün koruyucu devresi lehimlenmemiş ve Imax'a bağlanmıştır. Ve voltajın nasıl kontrol edileceği zaten açık: her zaman bir multimetre ile izleniyor.

Pili mümkün olduğunca dikkatli sallıyoruz. Şarj programı Li-Po olarak ayarlanmıştır, şarj modu pil türüne göre seçilir: Li-ion için - 3,6 V veya Li-pol için 3,7 V. Önemli: Kurtarma işlemi sırasında Otomatik parametresini ayarlayın - bu olmadan, düşük pil şarjı nedeniyle başlatma başlamayacaktır. Geçerli değer “+” ve “–” tuşları kullanılarak seçilir. 1 A, yükseltme için en güvenli ve en uygun akımdır.

Voltaj 3,2-3,3 V'a ulaştığında akü tam olarak çalışmaya başlayacaktır.

Şişmiş bir pili tamir etmek mümkün mü?

İnternette bu konuyla ilgili çok sayıda popüler makale ve hatta "Şişmiş pillerin kurtarılması" gibi videolar var. basit bir şekilde" Aşağıda pilin sökülmesi, "gazları serbest bırakmak" için bir iğne veya bız ile delinmesi ve ardından pilin tekrar telefona takılması sürecinin bir açıklaması veya filme alınması yer almaktadır.

Ne yazık ki, bu tür videoların ve yayınların şanssız yazarları, pilin neden şiştiğini insanlara açıklamıyor, ancak hem kişi hem de böyle bir pilin yerleştirildiği cihaz için güvensiz olabilecek çok şüpheli eylemlere cesurca devam ediyor.

“Zekanın eğitilmesi” ve bu tür bir restorasyona girişilmesi kesinlikle önerilmez. Herhangi bir lityum iyon pilin her şeyden önce bir kaynak olduğu anlaşılmalıdır. kimyasal reaksiyonlar hem toksik hem de patlayıcı olabilir.

Pilin şişmesi, üretim hatası nedeniyle içindeki kimyasal süreçlerin aksaması sonucu veya işlemin yanlış olması durumunda gadget sahibinin hatası nedeniyle meydana gelebilir.

Örneğin, ucuz bir pil, imalatındaki bir kusur nedeniyle şişmişse, üreticinin doğrulanıp doğrulanmadığını düşünmelisiniz ve bir dahaki sefere daha yüksek bir fiyata pil satın almak daha iyidir. yüksek fiyat, ancak kalite garantisiyle.

Piller ayrıca nem içeri girdiğinde şişer; bu, çoğunlukla telefon veya tablet sahibinin ihmali nedeniyle meydana gelir. Telefonunuzu şarj ederken yanlış cihaz kullanırsanız, pil yüksek akım nedeniyle er ya da geç şişer ve bu da içindeki kimyasal işlemlerin hızını bozar. Telefon 1A akım için tasarlanmışsa, artık 2A akımla şarj etmek kullanılamaz. Alternatif olarak, daha düşük ancak daha yüksek olmayan bir akım değerine sahip bir cihazı alabilirsiniz. - "orijinal" şarj cihazının kaybolması veya arızalanması durumunda.

Pilin sıcak iklimlerde kullanılması da şişmesine neden olabilir. Tam şarjlı bir telefonu sıcakta bırakmamalı, pil herhangi bir nedenle şişmişse söküp delmemeli, yenisi ile değiştirilmelidir.