باتری های قابل شارژ لیتیوم یون. باتری ها و باتری های لیتیوم یون (Li-ion). اندازه گیری ظرفیت باتری بدون ابزار اندازه گیری

باتری‌های لیتیوم یون (Li-ion) بیشتر در دستگاه‌های تلفن همراه (لپ‌تاپ، تلفن‌های همراه، PDA و غیره) استفاده می‌شوند. این به دلیل مزایای آنها نسبت به باتری های نیکل-فلز هیدرید (Ni-MH) و نیکل-کادمیم (Ni-Cd) است که قبلاً به طور گسترده استفاده می شد.

باتری های لیتیوم یون پارامترهای بسیار بهتری دارند.
سلول های اولیه ("باتری") با آند لیتیوم در اوایل دهه 70 قرن بیستم ظاهر شدند و به دلیل انرژی ویژه بالا و مزایای دیگر به سرعت کاربرد پیدا کردند. بنابراین، یک تمایل طولانی مدت برای ایجاد یک منبع جریان شیمیایی با فعال ترین عامل کاهنده - یک فلز قلیایی محقق شد، که امکان افزایش شدید ولتاژ کار باتری و انرژی خاص آن را فراهم کرد. اگر توسعه سلول‌های اولیه با آند لیتیوم با موفقیت نسبتاً سریعی همراه بود و چنین سلول‌هایی به‌طور محکم جای خود را به عنوان منابع انرژی برای تجهیزات قابل حمل می‌گرفتند، ایجاد باتری‌های لیتیومی با مشکلات اساسی مواجه شد که بیش از 20 سال طول کشید.

پس از آزمایش های فراوان در دهه 1980، مشخص شد که مشکل باتری های لیتیومی حول الکترودهای لیتیومی می چرخد. به طور دقیق تر، پیرامون فعالیت لیتیوم: فرآیندهایی که در حین کار رخ می دهد، در نهایت منجر به واکنش شدیدی به نام "تهویه با انتشار شعله" شد. در سال 1991 تعداد زیادی از باتری های لیتیومی که برای اولین بار به عنوان منبع تغذیه برای تلفن های همراه مورد استفاده قرار گرفتند، به تولیدکنندگان فراخوان شدند. دلیل آن این است که در حین مکالمه، زمانی که جریان مصرفی حداکثر است، شعله ای از باتری فوران کرده و چهره کاربر تلفن همراه را می سوزاند.

با توجه به ناپایداری ذاتی فلز لیتیوم، به ویژه در طول فرآیند شارژ، تحقیقات به سمت ایجاد باتری بدون استفاده از لی، اما با استفاده از یون های آن سوق داده شده است. اگرچه باتری‌های لیتیوم یونی چگالی انرژی کمی کمتر از باتری‌های لیتیومی ارائه می‌دهند، باتری‌های لیتیوم یونی با این وجود در هنگام ارائه ایمن هستند. حالت های صحیحشارژ و تخلیه

فرآیندهای شیمیایی باتری های لیتیوم یونی

با این گزارش که باتری هایی با الکترود منفی از مواد کربنی در ژاپن ساخته شده اند، انقلابی در توسعه باتری های لیتیومی قابل شارژ ایجاد شد. کربن یک ماتریس بسیار مناسب برای تداخل لیتیوم است.
برای اینکه ولتاژ باتری به اندازه کافی بزرگ باشد، محققان ژاپنی از اکسید کبالت به عنوان ماده فعال الکترود مثبت استفاده کردند. اکسید کبالت دارای پتانسیل در حدود 4 ولت نسبت به الکترود لیتیوم است، بنابراین ولتاژ عملکرد باتری لیتیوم یون دارای مقدار مشخصه 3 ولت و بالاتر است.

هنگامی که باتری لیتیوم یونی تخلیه می شود، لیتیوم از مواد کربن (روی الکترود منفی) و لیتیوم به اکسید (روی الکترود مثبت) تبدیل می شود. هنگامی که باتری در حال شارژ شدن است، فرآیندها در جهت مخالف پیش می روند. در نتیجه، هیچ لیتیوم فلزی (صفر ظرفیتی) در کل سیستم وجود ندارد و فرآیندهای تخلیه و شارژ به انتقال یون های لیتیوم از یک الکترود به الکترود دیگر کاهش می یابد. بنابراین، چنین باتری هایی "لیتیوم یون" یا باتری های نوع صندلی چرخدار نامیده می شوند.

فرآیندهای روی الکترود منفی باتری لیتیوم یونی.

در تمام باتری های لیتیوم یونی که به صورت تجاری عرضه شده اند، الکترود منفی از مواد کربنی ساخته شده است. ترکیب لیتیوم در مواد کربنی فرآیند پیچیده ای است که مکانیسم و ​​سینتیک آن تا حد زیادی به ماهیت ماده کربنی و ماهیت الکترولیت بستگی دارد.

ماتریس کربن مورد استفاده به عنوان آند می‌تواند ساختار لایه‌ای مرتب داشته باشد، مانند گرافیت طبیعی یا مصنوعی، آمورف نامرتب یا تا حدی منظم (کک، کربن پیرولیز یا مزوفاز، دوده و غیره). یون‌های لیتیوم، وقتی وارد می‌شوند، لایه‌های ماتریس کربن را از هم جدا می‌کنند و بین آن‌ها قرار می‌گیرند و ساختارهای مختلف را تشکیل می‌دهند. حجم ویژه مواد کربنی در فرآیند بینابینی-دینترکالاسیون یون های لیتیوم به طور ناچیز تغییر می کند.
علاوه بر مواد کربنی به عنوان ماتریس الکترود منفی، ساختارهای مبتنی بر قلع، نقره و آلیاژهای آن‌ها، سولفیدهای قلع، فسفریدهای کبالت، کامپوزیت‌های کربنی با نانوذرات سیلیکون در حال بررسی هستند.

فرآیندهای روی الکترود مثبت باتری لیتیوم یونی.

در حالی که سلول های لیتیومی اولیه از انواع مواد فعال برای الکترود مثبت استفاده می کنند، در باتری های لیتیومی انتخاب ماده الکترود مثبت محدود است. الکترودهای مثبت باتری‌های لیتیوم یون منحصراً از کبالت لیتیوم یا اکسیدهای نیکل و از اسپینل‌های لیتیوم منگنز ساخته می‌شوند.

در حال حاضر، مواد مبتنی بر اکسیدهای مخلوط یا فسفات به طور فزاینده ای به عنوان مواد کاتدی استفاده می شوند. نشان داده شده است که با کاتدهای اکسید مخلوط، بهترین عملکردباتری فن آوری برای پوشش سطح کاتد با اکسیدهای ریز پراکنده نیز در حال تسلط است.

ساخت باتری های لیتیوم یونی

از نظر ساختاری، باتری های لیتیوم یون، مانند قلیایی (Ni-Cd، Ni-MH)، در نسخه های استوانه ای و منشوری تولید می شوند. در باتری های استوانه ای، یک بسته سیم پیچی از الکترودها و یک جداکننده در یک محفظه فولادی یا آلومینیومی قرار می گیرد که الکترود منفی به آن متصل می شود. قطب مثبت باتری از طریق عایق به درپوش خارج می شود (شکل 1). باتری های منشوری با چیدن صفحات مستطیلی شکل روی هم ساخته می شوند. باتری‌های منشوری بسته‌بندی محکم‌تری در باتری ایجاد می‌کنند، اما حفظ نیروهای فشاری روی الکترودها نسبت به باتری‌های استوانه‌ای دشوارتر است. در برخی از انباشته های منشوری، از مجموعه نورد بسته الکترودی استفاده می شود که به شکل یک مارپیچ بیضوی پیچ خورده است (شکل 2). این به شما امکان می دهد مزایای دو تغییر طراحی که در بالا توضیح داده شد را با هم ترکیب کنید.

شکل 1 دستگاه یک باتری لیتیوم یونی استوانه ای.

شکل 2. دستگاه یک باتری لیتیوم یون منشوری (Li-ion) با چرخش نورد الکترودها.

برخی از اقدامات طراحی معمولاً برای جلوگیری از گرم شدن سریع و اطمینان از عملکرد ایمن باتری‌های Li-ion انجام می‌شود. در زیر پوشش باتری دستگاهی وجود دارد که با افزایش مقاومت نسبت به ضریب دمایی مثبت واکنش نشان می دهد و دستگاه دیگری که با بالا رفتن فشار گاز داخل باتری از حد مجاز، اتصال الکتریکی بین کاتد و ترمینال مثبت را قطع می کند.

برای بهبود ایمنی باتری‌های لیتیوم یونی، باتری باید از حفاظت الکترونیکی خارجی نیز استفاده کند که هدف از آن جلوگیری از احتمال شارژ و دشارژ بیش از حد هر باتری، اتصال کوتاه و گرمایش بیش از حد است.
اکثر باتری‌های لیتیوم یونی در نسخه‌های منشوری ساخته می‌شوند، زیرا هدف اصلی باتری‌های لیتیوم یون اطمینان از عملکرد تلفن‌های همراه و لپ‌تاپ‌ها است. به عنوان یک قاعده، طراحی باتری های منشوری یکپارچه نیست و اکثر سازندگان تلفن های همراه، لپ تاپ و غیره اجازه استفاده از باتری های شخص ثالث را در دستگاه ها نمی دهند.

ویژگی های باتری های لیتیوم یونی

باتری های لیتیوم یون مدرن دارای ویژگی های خاص بالایی هستند: 100-180 Wh/kg و 250-400 Wh/l. ولتاژ کاری - 3.5-3.7 ولت.
اگر چند سال پیش، توسعه دهندگان ظرفیت قابل دستیابی باتری های لیتیوم یون را بیش از چند آمپر ساعت نمی دانستند، اکنون بیشتر دلایل محدود کننده افزایش ظرفیت برطرف شده است و بسیاری از سازندگان شروع به تولید باتری های با ظرفیت کردند. از صدها آمپر ساعت
باتری های مدرن با اندازه کوچک در جریان تخلیه تا 2 درجه سانتیگراد کارآمد هستند، باتری های قدرتمند - تا 10-20 درجه سانتیگراد. محدوده دمای عملیاتی: از -20 تا +60 درجه سانتیگراد. با این حال، بسیاری از سازندگان قبلاً باتری هایی ساخته اند که می توانند در دمای -40 درجه سانتیگراد کار کنند. امکان افزایش دامنه دما تا دماهای بالاتر وجود دارد.
خود تخلیه باتری های Li-ion در ماه اول 4-6٪ است، سپس بسیار کمتر است: در 12 ماه، باتری ها 10-20٪ از ظرفیت ذخیره شده خود را از دست می دهند. اتلاف ظرفیت باتری های لیتیوم یون چندین برابر کمتر از باتری های نیکل کادمیوم است، هم در دمای 20 درجه سانتی گراد و هم در دمای 40 درجه سانتی گراد. منبع-500-1000 چرخه.

شارژ باتری های Li-ion

باتری های لیتیوم یون شارژ می شوند حالت ترکیبی: ابتدا در یک جریان ثابت (در محدوده 0.2 C تا 1 C) تا ولتاژ 4.1-4.2 V (بسته به توصیه سازنده)، سپس در یک ولتاژ ثابت. مرحله اول شارژ می تواند حدود 40 دقیقه طول بکشد، مرحله دوم بیشتر. با حالت پالس می توان به شارژ سریعتر دست یافت.
در دوره اولیه، زمانی که تنها باتری های لیتیوم یونی با استفاده از سیستم گرافیتی ظاهر شدند، لازم بود ولتاژ شارژ را با نرخ 4.1 ولت در هر سلول محدود کنید. اگر چه استفاده از بیشتر ولتاژ بالابه شما امکان می دهد چگالی انرژی را افزایش دهید، واکنش های اکسیداتیوکه در سلول های این نوع در ولتاژهای بیش از آستانه 4.1 ولت رخ داد، منجر به کاهش عمر مفید آنها شد. با گذشت زمان، این اشکال با استفاده از افزودنی های شیمیایی برطرف شد و اکنون سلول های Li-ion را می توان تا ولتاژ 4.20 ولت شارژ کرد. تحمل ولتاژ تنها حدود 0.05 ولت در هر سلول است.
باتری های لیتیوم یونی برای مصارف صنعتی و نظامی باید عمر طولانی تری نسبت به باتری ها داشته باشند استفاده تجاری. بنابراین، برای آنها، ولتاژ آستانه پایان شارژ 3.90 ولت در هر سلول است. اگرچه چگالی انرژی (کیلووات ساعت بر کیلوگرم) چنین باتری‌هایی کمتر است، اما عمر مفید آن افزایش می‌یابد اندازه های کوچکوزن کم و چگالی انرژی بیشتر در مقایسه با انواع دیگر باتری ها، باتری های لیتیوم یونی را از رقابت خارج می کند.
هنگام شارژ باتری های لیتیوم یونی با جریان 1C زمان شارژ 2-3 ساعت است.باتری لیتیوم یون زمانی که ولتاژ روی آن برابر ولتاژ قطع شود به حالت شارژ کامل می رسد و جریان به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و تقریباً 3 درصد جریان شارژ اولیه است (شکل 3).

شکل 3. ولتاژ و جریان در برابر زمان هنگام شارژ باتری لیتیوم یون (Li-ion).

اگر شکل 3 نمودار شارژ معمولی را برای یکی از انواع باتری های لیتیوم یونی نشان می دهد، شکل 4 روند شارژ را با وضوح بیشتری نشان می دهد. با افزایش جریان شارژ باتری لیتیوم یون، زمان شارژ به طور قابل توجهی کاهش نمی یابد. اگرچه ولتاژ باتری با جریان شارژ بیشتر سریعتر افزایش می یابد، فاز شارژ مجدد پس از اتمام مرحله اول چرخه شارژ بیشتر طول می کشد.
برخی از انواع شارژرها برای شارژ باتری لیتیوم یونی به 1 ساعت یا کمتر نیاز دارند. در چنین شارژرهایی مرحله 2 حذف شده و باتری بلافاصله پس از پایان مرحله 1 وارد حالت آماده می شود. در این مرحله باتری Li-ion تقریباً 70 درصد شارژ می شود و پس از آن امکان شارژ مجدد اضافی وجود دارد.

شکل 4. وابستگی ولتاژ و جریان به زمان هنگام شارژ باتری لیتیوم یون.

• مرحله 1 - حداکثر جریان شارژ مجاز از طریق باتری جریان می یابد تا زمانی که ولتاژ دو طرف آن به مقدار آستانه برسد.
• مرحله 2 - حداکثر ولتاژبه باتری رسیده است، جریان شارژ به تدریج کاهش می یابد تا زمانی که به طور کامل شارژ شود. لحظه تکمیل شارژ زمانی اتفاق می افتد که مقدار جریان شارژ به مقدار 3% مقدار اولیه کاهش یابد.
• مرحله 3 - شارژ دوره ای آرایش در طول ذخیره سازی باتری، تقریباً هر 500 ساعت ذخیره سازی.

مرحله شارژ قطره ای برای باتری های لیتیوم یون به دلیل اینکه نمی توانند انرژی را در هنگام شارژ بیش از حد جذب کنند، قابل اجرا نیست. علاوه بر این، شارژ قطره ای می تواند باعث آبکاری لیتیوم شود که باتری را ناپایدار می کند. در مقابل، یک شارژ مستقیم DC کوتاه قادر به جبران کم خود تخلیه باتری لیتیوم یون و جبران تلفات انرژی ناشی از عملکرد دستگاه محافظ آن است. بسته به نوع شارژر و میزان خود تخلیه باتری لیتیوم یون، چنین شارژی را می توان هر 500 ساعت یا 20 روز یکبار انجام داد. معمولاً زمانی باید این کار را انجام داد که ولتاژ مدار باز به 4.05 V/cell کاهش یابد و زمانی که به 4.20 V/cell رسید متوقف شود.
بنابراین، باتری های لیتیوم یون مقاومت کمی در برابر شارژ بیش از حد دارند. بر روی الکترود منفی روی سطح ماتریس کربن، با اضافه بار قابل توجه، امکان رسوب لیتیوم فلزی (به شکل رسوب خزه ریز خرد شده) وجود دارد که واکنش پذیری بالایی نسبت به الکترولیت دارد و تکامل اکسیژن فعال از زمان شروع می شود. کاتد خطر فرار حرارتی، افزایش فشار و کاهش فشار وجود دارد. بنابراین، باتری‌های لیتیوم یونی را فقط می‌توان تا ولتاژ توصیه شده توسط سازنده شارژ کرد. با افزایش ولتاژ شارژ، عمر باتری کاهش می یابد.
عملکرد ایمن باتری های لیتیوم یونی باید مورد توجه جدی قرار گیرد. باتری های لیتیوم یون تجاری دارای دستگاه های حفاظتی ویژه ای هستند که از تجاوز ولتاژ شارژ از مقدار آستانه معین جلوگیری می کند. عنصر اضافیحفاظت تضمین می کند که در صورت رسیدن دمای باتری به 90 درجه سانتیگراد، شارژ کامل می شود. پیشرفته ترین باتری ها یک عنصر حفاظتی دیگر دارند - یک سوئیچ مکانیکی که با افزایش فشار داخلی باتری فعال می شود. سیستم کنترل ولتاژ داخلی برای دو ولتاژ قطع - بالا و پایین پیکربندی شده است.
استثنائاتی وجود دارد - باتری های لیتیوم یونی که در آنها به هیچ وجه دستگاه حفاظتی وجود ندارد. اینها باتری هایی هستند که حاوی منگنز هستند. به دلیل وجود آن، در حین شارژ مجدد، واکنش‌های متالیزاسیون آند و تکامل اکسیژن در کاتد آنقدر آهسته اتفاق می‌افتد که امکان کنار گذاشتن استفاده از وسایل حفاظتی وجود داشت.

ایمنی باتری های لیتیوم یونی

تمام باتری های لیتیومی با ایمنی نسبتاً خوبی مشخص می شوند. از دست دادن ظرفیت به دلیل خود تخلیه 5-10٪ در سال.
شاخص های داده شده باید به عنوان برخی از نقاط مرجع اسمی در نظر گرفته شوند. به عنوان مثال، برای هر باتری خاص، ولتاژ تخلیه به جریان تخلیه، سطح تخلیه، دما بستگی دارد. منبع به حالت های (جریان) تخلیه و شارژ، دما، عمق تخلیه بستگی دارد. محدوده دمای عملیاتی به میزان کاهش منابع، ولتاژهای مجاز عملیاتی و غیره بستگی دارد.
از معایب باتری های لیتیوم یونی می توان به حساسیت به شارژ و دشارژ بیش از حد اشاره کرد، به همین دلیل باید دارای محدودیت های شارژ و دشارژ باشند.
یک نمای معمولی از ویژگی های تخلیه باتری های لیتیوم یون در شکل 1 نشان داده شده است. 5 و 6. از شکل ها می توان دریافت که با افزایش جریان تخلیه، ظرفیت تخلیه باتری کمی کاهش می یابد، اما ولتاژ کار کاهش می یابد. همین اثر هنگام تخلیه در دمای کمتر از 10 درجه سانتیگراد ظاهر می شود. علاوه بر این، در دماهای پایین افت ولتاژ اولیه وجود دارد.

شکل 5. ویژگی های تخلیه باتری لیتیوم یون در جریان های مختلف.

شکل 6. ویژگی های تخلیه باتری لیتیوم یون در دماهای مختلف

همانطور که برای عملکرد باتری های لیتیوم یون به طور کلی، پس، با توجه به تمام سازنده و روش های شیمیاییحفاظت از باتری ها در برابر گرمای بیش از حد و ایده در حال حاضر به خوبی تثبیت شده در مورد نیاز به حفاظت الکترونیکی خارجی باتری ها در برابر شارژ و تخلیه بیش از حد، مشکل عملکرد ایمن باتری های لیتیوم یون را می توان حل شده در نظر گرفت. و مواد کاتدی جدید اغلب پایداری حرارتی بیشتری را برای باتری‌های Li-ion فراهم می‌کنند.

ایمنی باتری لیتیوم یون

در توسعه باتری های لیتیوم و لیتیوم یون، مانند توسعه سلول های لیتیوم اولیه، توجه ویژه ای به ایمنی ذخیره سازی و استفاده شد. تمام باتری ها در برابر اتصال کوتاه داخلی (و در برخی موارد - در برابر اتصال کوتاه خارجی) محافظت می شوند. راه موثرچنین محافظتی استفاده از جداکننده دو لایه است که یکی از لایه های آن از پلی پروپیلن نیست، بلکه از ماده ای مشابه پلی اتیلن ساخته شده است. در موارد اتصال کوتاه (مثلاً به دلیل رشد دندریت های لیتیوم به الکترود مثبت)، در اثر حرارت موضعی، این لایه جداکننده ذوب شده و نفوذناپذیر می شود و در نتیجه از رشد بیشتر دندریتی جلوگیری می کند.

دستگاه های محافظ باتری لیتیوم یون

باتری های لیتیوم یونی تجاری پیشرفته ترین محافظت را در بین انواع باتری ها دارند. به عنوان یک قاعده، در مدار حفاظتی باتری های لیتیوم یون، از یک کلید ترانزیستور اثر میدانی استفاده می شود که با رسیدن ولتاژ 4.30 ولت به سلول باتری، باز می شود و در نتیجه فرآیند شارژ را قطع می کند. علاوه بر این، فیوز حرارتی موجود، هنگامی که باتری تا 90 درجه سانتیگراد گرم می شود، مدار بار آن را قطع می کند و در نتیجه حفاظت حرارتی آن را فراهم می کند. اما این همه ماجرا نیست. برخی از باتری ها کلیدی دارند که وقتی فشار آستانه داخل کیس به 1034 کیلو پاسکال (10.5 کیلوگرم بر متر مربع) می رسد فعال می شود و مدار بار را می شکند. همچنین یک مدار محافظ تخلیه عمیق وجود دارد که ولتاژ باتری را کنترل می کند و در صورت کاهش ولتاژ به 2.5 ولت در هر سلول، مدار بار را قطع می کند.
مقاومت داخلی مدار محافظ باتری تلفن همراه در حالت روشن 0.05-0.1 اهم است. از نظر ساختاری از دو کلید به صورت سری تشکیل شده است. یکی از آنها با رسیدن به قسمت بالایی و دیگری - آستانه ولتاژ پایین روی باتری فعال می شود. مقاومت کلی این سوئیچ ها در واقع باعث دو برابر شدن مقاومت داخلی آن می شود، به خصوص اگر باتری فقط از یک باتری تشکیل شده باشد. باتری های تلفن همراه باید جریان های بار بالایی را ارائه دهند که با کمترین مقاومت باتری داخلی ممکن است. بنابراین، مدار حفاظتی مانعی است که جریان عملیاتی باتری لیتیوم یونی را محدود می کند.
در برخی از انواع باتری های لیتیوم یونی که در آنها استفاده می شود ترکیب شیمیاییمنگنز و متشکل از 1-2 عنصر، طرح حفاظت اعمال نمی شود. در عوض، آنها فقط یک فیوز نصب کرده اند. و چنین باتری هایی به دلیل اندازه کوچک و ظرفیت کم ایمن هستند. علاوه بر این، منگنز در برابر سوء استفاده از باتری لیتیوم یون کاملاً تحمل می کند. عدم وجود مدار حفاظتی هزینه باتری لیتیوم یونی را کاهش می دهد، اما مشکلات جدیدی را ایجاد می کند.
به ویژه، کاربران تلفن همراه ممکن است از شارژرهای غیر استاندارد برای شارژ باتری های خود استفاده کنند. هنگام استفاده از شارژرهای ارزان قیمتی که برای شارژ مجدد از برق یا از طریق شبکه داخلی ماشین طراحی شده اند، می توانید مطمئن باشید که در صورت وجود مدار حفاظتی در باتری، زمانی که ولتاژ به پایان شارژ برسد، آن را خاموش می کند. . اگر مدار حفاظتی وجود نداشته باشد، باتری بیش از حد شارژ شده و در نتیجه خرابی غیرقابل برگشت آن خواهد بود. این فرآیند معمولاً با افزایش گرما و تورم قاب باتری همراه است.

مکانیسم هایی که منجر به کاهش ظرفیت باتری های لیتیوم یون می شود

هنگام چرخش باتری های لیتیوم یونی، در میان مکانیسم های ممکن برای کاهش ظرفیت، موارد زیر اغلب در نظر گرفته می شوند:
- تخریب ساختار کریستالیمواد کاتد (به خصوص LiMn2O4)؛
- لایه برداری از گرافیت؛
- ایجاد یک فیلم غیرفعال بر روی هر دو الکترود، که منجر به کاهش سطح فعال الکترودها و مسدود شدن منافذ کوچک می شود.
- رسوب لیتیوم فلزی؛
- تغییرات مکانیکی در ساختار الکترود در نتیجه ارتعاشات حجمی ماده فعال در حین دوچرخه سواری.
محققان در مورد اینکه کدام یک از الکترودها در طول دوچرخه سواری بیشترین تغییرات را متحمل می شوند، اختلاف نظر دارند. این هم به ماهیت مواد الکترود انتخابی و هم به خلوص آنها بستگی دارد. بنابراین، برای باتری های لیتیوم یونی، می توان تنها یک تغییر کیفی در پارامترهای الکتریکی و عملیاتی آنها در حین کار توصیف کرد.
به طور معمول، منبع باتری های لیتیوم یون تجاری تا زمانی که ظرفیت تخلیه 20٪ کاهش یابد، 500-1000 سیکل است، اما به طور قابل توجهی به مقدار ولتاژ شارژ محدود بستگی دارد (شکل 7). با کاهش عمق چرخه، منبع افزایش می یابد. افزایش مشاهده شده در عمر مفید با کاهش تنش مکانیکی ناشی از تغییرات در حجم الکترودهای بینابینی همراه است که به درجه شارژ آنها بستگی دارد.

شکل 7. تغییر ظرفیت باتری لیتیوم یونی در ولتاژهای شارژ محدود

افزایش دمای عملیاتی (در محدوده عملیاتی) می تواند سرعت فرآیندهای جانبی موثر بر رابط الکترود-الکترولیت را افزایش دهد و میزان کاهش ظرفیت تخلیه را با چرخه ها کمی افزایش دهد.

نتیجه.

در نتیجه جستجوها بهترین موادبرای کاتد، باتری های لیتیوم یون مدرن به یک خانواده کامل از منابع جریان شیمیایی تبدیل می شوند که هم از نظر مصرف انرژی و هم در پارامترهای حالت های شارژ / تخلیه به طور قابل توجهی با یکدیگر متفاوت هستند. این به نوبه خود مستلزم افزایش قابل توجهی در هوشمندی مدارهای کنترلی است که در حال حاضر به بخشی جدایی ناپذیر از باتری ها و دستگاه های برق تبدیل شده اند - در غیر این صورت آسیب (از جمله آسیب غیر قابل برگشت) به باتری ها و دستگاه ها امکان پذیر است. این کار به دلیل این واقعیت پیچیده تر می شود که توسعه دهندگان سعی می کنند حداکثر استفاده را از انرژی باتری ها ببرند و به دنبال افزایش عمر باتری با حداقل حجم و وزنی هستند که منبع برق اشغال می کند. این به شما امکان می دهد به مزیت های رقابتی قابل توجهی دست پیدا کنید. به گفته D. Hickok، معاون قطعات قدرت برای سیستم‌های موبایل تگزاس اینسترومنتز، هنگام استفاده از کاتد از مواد جدید، توسعه‌دهندگان باتری فوراً به ویژگی‌های طراحی و عملکرد مشابه در مورد کاتدهای سنتی‌تر دست نمی‌یابند. در نتیجه، باتری های جدید اغلب محدودیت های قابل توجهی در محدوده عملیاتی دارند. علاوه بر این، اخیراً، علاوه بر تولیدکنندگان سنتی سلول‌های ذخیره‌سازی و باتری - سانیو، پاناسونیک و سونی - تولیدکنندگان جدید، عمدتاً از چین، بسیار فعالانه راه خود را به بازار باز کرده‌اند. برخلاف تولیدکنندگان سنتی، آنها محصولاتی را با طیف گسترده‌تری از پارامترها در یک فناوری یا حتی یک دسته عرضه می‌کنند. این به دلیل تمایل آنها به رقابت عمدتاً بر اساس قیمت پایین محصول است که اغلب منجر به صرفه جویی در انطباق با فرآیند می شود.
بنابراین، در حال حاضر، اهمیت اطلاعات ارائه شده توسط به اصطلاح. "باتری های هوشمند": شناسایی باتری، دمای باتری، شارژ باقی مانده و اضافه ولتاژ مجاز. به گفته Hickok، اگر توسعه دهندگان دستگاه های تمام شدهیک زیرسیستم قدرت طراحی خواهد کرد که هم شرایط عملیاتی و هم پارامترهای سلولی را در نظر می گیرد، این تفاوت ها در پارامترهای باتری را کاهش می دهد و درجه آزادی را برای کاربران نهایی افزایش می دهد، که به آنها این فرصت را می دهد که نه تنها دستگاه های توصیه شده توسط سازنده را انتخاب کنند. بلکه باتری های شرکت های دیگر.

18650 اخیراً محبوبیت بیشتری پیدا کرده است. آنها با توجه به مشخصات فنی خود از باتری های انگشتی شناخته شده جلوتر هستند. مفاهیم "انگشت" و "انگشت کوچک" که برای معروف از نقطه نظر اصطلاحات صحیح استفاده می شود، نادرست است. همه باتری ها، صرف نظر از اندازه، کدهای مخصوص به خود را دارند که اندازه آنها را نشان می دهد. بنابراین، 18650 نیز یک کد است. این تمام راز است.

سایز باتری 18650

این کد پنج رقمی عرض و طول باتری را بیان می کند که دو رقم اول عرض (قطر) بر حسب میلی متر و سه رقم آخر طول بر حسب میلی متر با دهم است. یک نظر اشتباه وجود دارد که صفر در انتهای این کد نشان دهنده شکل استوانه ای باتری است (باتری وجود دارد اشکال مختلف). چنین تعیین دقیق طول باتری ضروری نیست. هنگام تعیین اندازه آن، اغلب به چهار رقم اول محدود می شود (1865). به هر حال، باتری های انگشت و انگشت کوچک نیز کد خود را دارند - 14500 و 10440. علاوه بر کد دیجیتال، اندازه را می توان با حروف نیز نشان داد. به عنوان مثال، دو اندازه باتری بالا دارای کدهای حروف جایگزین هستند - AA (نوع انگشتی) و AAA (نوع انگشت کوچک). کدهای الفبایی و عددی زیادی وجود دارد که اندازه باتری های مختلف را نشان می دهد: CR123 (16340)، A (17500)، Fat A (18500)، 4/3 A (17670) و غیره.

برای باتری های 18650، این تعیین اندازه نادرست است. پارامترهای دیگر نیز باید در نظر گرفته شود. اندازه یک باتری 18650 را می توان به عنوان مثال با وجود یک برد مخصوص داخلی (کنترل کننده شارژ) تحت تأثیر قرار داد. برخی از باتری ها در این مورد ممکن است کمی طول بیشتری داشته باشند. اغلب مواردی وجود دارد که باتری به سادگی در محفظه دستگاه جایی که می خواهند از آن استفاده کنند جا نمی شود، با وجود این واقعیت که این دستگاه (به عنوان مثال، بسته باتری یک سیگار الکترونیکی) برای کار با باتری های این طراحی شده است. نوع

عمر باتری Li-ion 18650

زمانی که یک باتری معین می تواند کار کند به چیزی مانند "میلی آمپر در ساعت" (mAh) بستگی دارد. برای باتری های بزرگ مانند خودروها از عبارت "آمپر در ساعت" استفاده می شود. برای یک باتری 18650 میلی آمپر ساعتی، این مقدار مشتق شده است. یک آمپر برابر با 1000 میلی آمپر است. میلی آمپر در ساعت جریانی است که باتری می تواند در طول یک ساعت استفاده معمولی تولید کند. به عبارت دیگر، اگر این مقدار را بر تعداد ساعت مشخصی تقسیم کنید، می توانید به عمر باتری پی ببرید. به عنوان مثال، باتری دارای ظرفیت 3000 میلی آمپر ساعت است. یعنی برای دو ساعت کارکرد 1500 میلی آمپر تولید می کند. چهار - 750. باتری مثال بالا پس از 10 ساعت کار، زمانی که ظرفیت آن به 300 میلی آمپر (محدودیت تخلیه عمیق) برسد، کاملاً تخلیه می شود.

چنین محاسباتی فقط یک ایده تقریبی از عمر باتری ارائه می دهد. زمان واقعی کارکرد آن بستگی به باری دارد که باید با آن مقابله کند، یعنی به دستگاهی که باید برق را تامین کند.

جریان، ولتاژ و توان

قبل از توقف در توضیحات کلی مشخصات فنیباتری های لیتیوم یون 18650 و اقدامات احتیاطی در کار با آنها مفاهیم فوق را به اختصار تعریف می کنیم. جریان (حداکثر جریان تخلیه، جریان خروجی) بر حسب آمپر بیان می شود و روی باتری با حرف "A" مشخص می شود. ولتاژ بر حسب ولت بیان می شود و با حرف "V" نشان داده می شود. در بسیاری از باتری ها می توانید چنین نام هایی را پیدا کنید. برای باتری لیتیوم یون، ولتاژ همیشه 3.7 ولت است و جریان می تواند متفاوت باشد. توان باتری به عنوان پارامتر غالب قدرت آن به عنوان حاصل ضرب ولتاژ و جریان بیان می شود (ولت باید در آمپر ضرب شود).

شرح مزایا و معایب باتری لیتیوم یون

عیب اصلی باتری‌های 18650 که با استفاده از فناوری لیتیوم یون ساخته شده‌اند این است که محدوده دمای کاری کمی دارند. عملکرد معمولی باتری لیتیوم یونی فقط در محدوده 20- تا 20+ درجه سانتیگراد امکان پذیر است. اگر در دماهای کمتر یا بالاتر از موارد ذکر شده استفاده یا شارژ شود، آن را خراب می کند. برای مقایسه، باتری های نیکل-کادمیم و نیکل-فلز هیدرید دارای محدوده دمایی گسترده تری هستند - از -40 تا +40. اما برخلاف دومی، باتری‌های لیتیوم یون دارای ولتاژ اسمی بالاتری هستند - 3.7 ولت در مقابل 1.2 ولت برای باتری‌های نیکل.

همچنین، باتری‌های لیتیوم یونی عملاً در معرض اثرات خود تخلیه و حافظه رایج در بسیاری از انواع باتری‌ها نیستند. خود تخلیه به از دست دادن انرژی شارژ شده در حالت بیکار گفته می شود. اثر حافظه در برخی از انواع باتری ها در نتیجه شارژ سیستماتیک پس از تخلیه ناقص رخ می دهد. یعنی روی باتری هایی که به طور کامل تخلیه نشده اند ایجاد می شود.

با اثر حافظه، باتری درجه تخلیه را که پس از آن شروع به شارژ می شود، "به یاد می آورد" و تخلیه می شود و در چرخه بعدی به این حد رسیده است. ظرفیت واقعی آن در آن زمان در واقع بیشتر است. اگر یک صفحه نمایش وجود داشته باشد، آن را نیز تخلیه نشان می دهد. این اثربلافاصله توسعه نمی یابد، اما به تدریج. همچنین می تواند در شرایطی توسعه یابد که باتری به طور مداوم از برق تغذیه می شود، یعنی به طور مداوم شارژ می شود.

خود تخلیه و اثر حافظه در باتری های لیتیوم یون بسیار ناچیز است.

یک نکته دیگر نیز وجود دارد که باید به آن توجه کنید: چنین باتری هایی را نمی توان در حالت تخلیه نگهداری کرد، در غیر این صورت آنها به سرعت از بین می روند.

اقدامات احتیاطی باتری لیتیوم یونی

بسیاری از آنها مستعد آتش سوزی و انفجار هستند. این بستگی به ترکیب شیمیایی ساختار داخلی باتری دارد. برای باتری های لیتیوم یون 18650، این مشکل کاملاً حاد است. این غیر معمول نیست که مصرف کنندگان سیگار الکترونیکی دچار سوختگی شدید در دست ها و صورت خود یا حتی آسیب های جدی تر شوند. از آنجایی که باتری‌های لیتیوم یونی در لپ‌تاپ‌ها، تبلت‌ها و تلفن‌های همراه یافت می‌شوند، احتراق آن‌ها غیرعادی نیست.

در وهله اول در میان علل چنین حوادثی، البته مونتاژ باتری بی کیفیت (ارزان) است. با این حال، در مورد سیگارهای الکترونیکی، تحریک انفجار باتری لیتیوم یون به تنهایی آسان است، حتی اگر باتری ارزان نباشد. برای انجام این کار، باید کمی در مورد مقاومت الکتریکی بدانید.

اگر این مفهوم را بیشتر توضیح دهیم زبان ساده، سپس این پارامتری است که الزامات هادی به باتری را تعیین می کند. هر چه مقاومت هادی کمتر باشد، باتری باید جریان بیشتری (آمپر) بدهد. اگر مقاومت بسیار کم باشد، باتری با چنین رسانایی به یک بار بزرگ کار می کند. مقاومت می تواند به قدری کم باشد که باعث ایجاد بار بیش از حد بر روی باتری و انفجار یا احتراق بعدی آن شود. به عبارت دیگر یک اتصال کوتاه خواهد بود. از آنجایی که سیگارهای الکترونیکی بر اساس اصل تبخیر کار می کنند، که به عنصر گرمایش (کویل رشته ای) نیاز دارد، کاربران ناکارآمد می توانند به اشتباه باتری را مجبور به کار کنند. عنصر گرمایشبا مقاومت بسیار کم با دانستن جریان خروجی یک باتری خاص و مقاومت هادی، با استفاده از محاسبات ساده با استفاده از فرمول قانون اهم، می توانید تعیین کنید که آیا این باتری می تواند یک هادی خاص را تحمل کند یا خیر.

این خطرات همیشه در همه موارد رخ نمی دهند. فن آوری های محافظت از باتری به طور مداوم در حال پیشرفت هستند. بسیاری از باتری‌ها دارای یک کنترل‌کننده شارژ ویژه در داخل خود هستند که می‌تواند در زمان وقوع اتصال کوتاه، باتری را خاموش کند. اینها باتری های محافظت شده هستند.

دستگاه باتری لیتیوم یونی

باتری 18650 مبتنی بر یک الکترولیت است - مایع خاصی که در آن واکنش های شیمیایی رخ می دهد.

این واکنش های شیمیایی برگشت پذیر هستند. این اصل عملکرد هر باتری است. به عبارت ساده، فرمول چنین واکنش هایی می تواند هم از چپ به راست (تخلیه) و هم از راست به چپ (شارژ) انجام شود. چنین واکنش هایی بین کاتد و آند سلول رخ می دهد. کاتد الکترود منفی (منهای)، آند الکترود مثبت (به اضافه) منبع تغذیه است. بین آنها در زمان واکنش تشکیل می شود برق. واکنش های شیمیاییتخلیه و بار بین کاتد و آند فرآیندهای اکسیداسیون و احیا هستند، اما این داستان کاملاً متفاوت است. ما به فرآیند الکترولیز نخواهیم پرداخت. جریان در لحظه ای تشکیل می شود که کاتد و آند شروع به تعامل می کنند، یعنی چیزی به مثبت و منفی باتری متصل می شود. کاتد و آند باید رسانای الکتریکی باشند.

در هنگام نقض شرایط عملیاتی، مولکول ها در الکترولیت ظاهر می شوند عناصر شیمیایی، که کاتد و آند را می بندد که منجر به اتصال کوتاه داخلی می شود. در نتیجه دمای باتری افزایش می‌یابد و مولکول‌های بیشتری ظاهر می‌شوند و مثبت و منفی را می‌بندند. کل این فرآیند، مانند یک گلوله برفی، به صورت تصاعدی سرعت می گیرد. بدون امکان خارج کردن الکترولیت (قاب باتری مهر و موم شده است)، فشار داخلی فزاینده ای ایجاد می شود. آنچه بعد اتفاق می افتد را می توان بدون اظهار نظر درک کرد.

شارژ باتری لیتیوم یون

به عنوان یک شارژر برای باتری 18650، هر دستگاهی که برای باتری های این فرمت طراحی شده باشد، مناسب است. نکته اصلی این است که هنگام شارژ، قطبیت صحیح را تغییر ندهید. باتری ها را دقیقاً مطابق با علامت مثبت و منفی در شکاف ها قرار دهید. بهتر است سایر اقدامات احتیاطی برای استفاده از شارژر باتری 18650 را که همیشه روی قاب باتری درج شده است، مطالعه کنید.

بهترین گزینه برای شارژ باتری‌های لیتیوم یون استفاده از شارژرهای گران‌تر با فرآیند شارژ دقیق است. بسیاری از آنها عملکرد شارژ باتری ها را با استفاده از روش CC / CV دارند که مخفف جریان ثابت و ولتاژ ثابت است. این روش خوب است زیرا می تواند باتری را بیشتر از شارژرهای معمولی شارژ کند. این به دلیل مفهومی مانند بارگذاری مجدد است.

در طول شارژ یا دشارژ باتری، ولتاژ آن تغییر می کند. هنگام شارژ افزایش می یابد، هنگام تخلیه کاهش می یابد. ولتاژ اسمی 3.7 مقدار متوسط ​​است.

دو اثر وجود دارد که بر باتری تأثیر منفی می گذارد - شارژ بیش از حد و شارژ بیش از حد. آستانه هایی برای شارژ و دشارژ باتری وجود دارد. اگر ولتاژ باتری فراتر از این محدودیت ها باشد، بسته به اینکه در حال شارژ یا دشارژ شدن باشد، باتری بیش از حد شارژ یا دشارژ می شود. در حالت شارژ معمولی برای 18650 Li-ion، شارژر و کنترل کننده شارژ داخل خود باتری (در صورت وجود) ولتاژ باتری را می خواند و برای جلوگیری از شارژ بیش از حد، شارژ را هنگامی که به آستانه رسید قطع می کند. در این حالت، باتری در واقع به طور کامل شارژ نمی شود. ظرفیت آن ممکن است به آن اجازه دهد تا شارژ بیشتری داشته باشد، اما آستانه مانع از انجام این کار می شود.

اصل شارژ با روش CC / CV به گونه ای طراحی شده است که جریان تغذیه شده به شارژ قطع نمی شود، اما به شدت کاهش می یابد و از آن جلوگیری می کند. تنش داخلیباتری فراتر از آستانه است. بنابراین، باتری کاملاً بدون شارژ بیش از حد شارژ می شود.

انواع باتری های لیتیوم یونی

انواع باتری های لیتیوم یونی 18650:

• لیتیوم فسفات آهن (LFP)؛
• لیتیوم منگنز (IMR)؛
• لیتیوم کبالت (ICR)؛
• لیتیوم پلیمر (LiPo).

همه انواع به جز آخرین استوانه ای هستند و می توانند در فرمت 18650 ساخته شوند.باطری های لیتیوم پلیمری از این جهت متفاوت هستند که شکل خاصی ندارند. این به دلیل این واقعیت است که آنها دارای یک الکترولیت جامد (پلیمر) هستند. به دلیل این خاصیت غیرعادی الکترولیت است که این باتری ها اغلب در تبلت ها و تلفن های همراه استفاده می شوند.

کاربردهای باتری های لیتیوم یونی

همانطور که قبلا ذکر شد، باتری های لیتیوم یونی 18650 به طور گسترده ای در این کشور استفاده می شوند سیگار الکترونیکی. آنها می توانند در بسته باتری تعبیه شوند یا قابل جابجایی باشند، یعنی به طور جداگانه در آن نصب شوند. همچنین ممکن است چندین مورد از آنها وجود داشته باشد که به صورت موازی یا سری به هم متصل شده اند.

باتری های لیتیوم یونی از دیرباز در ساخت باتری های مختلف مانند باتری لپ تاپ استفاده می شده است. چنین باتری هایی زنجیره ای از چندین باتری 18650 متصل به هم در داخل یک کیس هستند. چنین باتری هایی را می توان به عنوان پاوربانک های بزرگ - شارژرهای قابل حمل - نیز یافت.

دامنه خود باتری ها بسیار گسترده است: از شارژرهای نام برده گرفته تا عناصر تشکیل دهنده مکانیسم های بزرگ مدرن (خودرو یا هوانوردی). در عین حال، تعداد 18650 باتری لیتیوم یونی که یک باتری واحد را تشکیل می دهند می تواند از چند تا صدها متغیر باشد. قابل ذکر است باتری های لیتیوم پلیمری. اگرچه آنها در قالب 18650 Li-ion موجود نیستند، اما رایج ترین آنها هستند، زیرا در تبلت ها و تلفن های همراه استفاده می شوند.

با خواندن "نکاتی برای کارکرد" باتری ها در انجمن ها، ناخواسته از خود می پرسید که آیا مردم در مدرسه فیزیک و شیمی را نادیده می گیرند یا فکر می کنند که قوانین کار با باتری های سرب و یون یکسان است.
بیایید با اصول باتری Li-Ion شروع کنیم. همه چیز روی انگشتان بسیار ساده است - یک الکترود منفی (معمولاً از مس) وجود دارد، یک الکترود مثبت (ساخته شده از آلومینیوم)، بین آنها یک ماده متخلخل (جداکننده) اشباع شده با الکترولیت وجود دارد (از "غیر مجاز" جلوگیری می کند. انتقال یون های لیتیوم بین الکترودها:

اصل کار بر اساس توانایی یون های لیتیوم برای ادغام در شبکه کریستالی است. مواد مختلف- معمولاً گرافیت یا اکسید سیلیکون - با تشکیل پیوندهای شیمیایی: بر این اساس، هنگام شارژ، یون ها در شبکه کریستالی ساخته می شوند و در نتیجه بار روی یک الکترود جمع می شوند، به ترتیب هنگام تخلیه، به الکترود دیگر برمی گردند و تسلیم می شوند. الکترون مورد نیاز ما (کسی که علاقه مند به توضیح دقیق تری از فرآیندهای در حال انجام است - google intercalation). به عنوان یک الکترولیت، از محلول های حاوی آب استفاده می شود که حاوی پروتون آزاد نیستند و در محدوده ولتاژ وسیعی پایدار هستند. همانطور که می بینید، در باتری های مدرن همه چیز کاملاً ایمن انجام می شود - لیتیوم فلزی وجود ندارد، چیزی برای انفجار وجود ندارد، فقط یون ها از طریق جداکننده عبور می کنند.
اکنون که همه چیز با اصل کارکرد کم و بیش روشن شده است، بیایید به رایج ترین افسانه ها در مورد باتری های Li-Ion برویم:

1. اسطوره یک باتری لیتیوم یونی دستگاه را نمی توان تا صفر درصد تخلیه کرد.
   در واقع، همه چیز درست به نظر می رسد و با فیزیک مطابقت دارد - هنگام تخلیه تا 2.5 ولت لیتیوم یون، باتری خیلی سریع شروع به تحلیل می کند و حتی یک بار چنین تخلیه می تواند به طور قابل توجهی (تا 10٪!) ظرفیت آن را کاهش دهد. علاوه بر این، هنگامی که به چنین ولتاژی تخلیه می شود، دیگر نمی توان آن را با یک شارژر استاندارد شارژ کرد - اگر ولتاژ سلول باتری به زیر ~ 3 ولت کاهش یابد، کنترل کننده "هوشمند" آن را به عنوان آسیب دیده خاموش می کند، و اگر وجود داشته باشد همه چنین سلول هایی هستند، باتری را می توان به سطل زباله برد.
   اما یک نکته بسیار مهم وجود دارد که همه آن را فراموش می کنند: در تلفن ها، تبلت ها و سایر دستگاه های تلفن همراه، محدوده ولتاژ کاری باتری 3.5-4.2 ولت است. وقتی ولتاژ به زیر 3.5 ولت می رسد، نشانگر صفر درصد شارژ را نشان می دهد و دستگاه خاموش می شود، اما تا 2.5 ولت " بحرانی " هنوز خیلی دور است. این با این واقعیت تأیید می شود که اگر یک LED را به چنین باتری "دشارژ" وصل کنید ، می تواند برای مدت طولانی بسوزد (شاید کسی به یاد داشته باشد که قبلاً تلفن هایی با چراغ قوه فروخته می شد که بدون توجه به دکمه ای روشن می شدند. بنابراین در آنجا چراغ پس از تخلیه و خاموش کردن گوشی همچنان می سوزد. یعنی همانطور که می بینید در زمان استفاده معمولی دشارژی تا 2.5 ولت اتفاق نمی افتد، یعنی کاملا امکان تخلیه اکوم تا صفر درصد وجود دارد.
2. افسانه دو باتری های لیتیوم یونی در صورت آسیب دیدن منفجر می شوند.
   همه ما سامسونگ گلکسی نوت 7 "منفجره" را به یاد داریم. با این حال، این یک استثنا از قاعده است - بله، لیتیوم یک فلز بسیار فعال است و منفجر کردن آن در هوا کار دشواری نیست (و بسیار روشن می سوزد. در آب). با این حال، باتری های مدرن از لیتیوم استفاده نمی کنند، بلکه از یون های آن استفاده می کنند که بسیار کمتر فعال هستند. بنابراین برای اینکه انفجاری رخ دهد، باید تلاش زیادی کنید - یا به باتری شارژ آسیب فیزیکی وارد کنید (یک اتصال کوتاه ترتیب دهید)، یا آن را با ولتاژ بسیار بالا شارژ کنید (سپس آسیب می بیند، اما به احتمال زیاد کنترل کننده به سادگی خواهد بود. خودش می سوزد و اجازه شارژ باتری را نمی دهد). بنابراین، اگر ناگهان باتری آسیب دیده یا سیگاری در دست دارید - آن را روی میز نیندازید و با فریاد "همه می میریم" از اتاق فرار نکنید - فقط آن را در یک ظرف فلزی بگذارید و به بالکن ببرید. (به طوری که مواد شیمیایی تنفس نکنید) - باتری برای مدتی دود می کند و سپس خاموش می شود. نکته اصلی این است که آن را با آب پر نکنید، یون ها البته کمتر از لیتیوم فعال هستند، اما هنوز مقداری هیدروژن نیز هنگام واکنش با آب آزاد می شود (و دوست دارد منفجر شود).
3. افسانه سه. هنگامی که یک باتری لیتیوم یونی به سیکل 300 (500/700/1000/100500) می رسد، ناامن می شود و نیاز به تعویض فوری دارد.
   افسانه ای که خوشبختانه کمتر و کمتر در انجمن ها قدم می زنند و اصلاً توضیح فیزیکی یا شیمیایی ندارند. بله، در حین کار، الکترودها اکسید شده و خورده می شوند، که ظرفیت باتری را کاهش می دهد، اما این شما را با عمر باتری کوتاه تر و رفتار ناپایدار در 10-20٪ شارژ تهدید نمی کند.
4. اسطوره چهار. با باتری های Li-Ion، نمی توانید در سرما کار کنید.
   این بیشتر یک توصیه است تا ممنوعیت. بسیاری از تولیدکنندگان استفاده از تلفن‌ها در دمای منفی را ممنوع می‌کنند و بسیاری از آنها تخلیه سریع و به طور کلی خاموش کردن تلفن‌ها در سرما را تجربه کرده‌اند. توضیح این موضوع بسیار ساده است: الکترولیت یک ژل حاوی آب است و چه اتفاقی برای آب می افتد وقتی دمای منفیهمه می دانند (بله، اگر چیزی یخ می زند)، در نتیجه بخشی از باتری را از کار می اندازد. این منجر به افت ولتاژ می شود و کنترل کننده شروع به در نظر گرفتن این تخلیه می کند. این برای باتری مفید نیست، اما کشنده هم نیست (پس از گرم شدن، ظرفیت باز می گردد)، بنابراین اگر شدیداً نیاز دارید که از تلفن خود در سرما استفاده کنید (فقط برای استفاده از آن - آن را از یک جیب گرم بیرون بیاورید. به زمان نگاه کنید و آن را پنهان کنید)، سپس بهتر است آن را 100٪ شارژ کنید و هر فرآیندی را که پردازنده را بارگیری می کند روشن کنید - بنابراین خنک کننده کندتر می شود.
5. افسانه پنجم باتری لیتیوم یونی متورم خطرناک است و باید فوراً بیرون انداخته شود.
   این کاملاً یک افسانه نیست، بلکه یک اقدام احتیاطی است - یک باتری متورم به سادگی می تواند ترکید. از نقطه نظر شیمیایی، همه چیز ساده است: در طول فرآیند بینابینی، الکترودها و الکترولیت تجزیه می شوند، در نتیجه گاز آزاد می شود (همچنین می تواند در حین شارژ مجدد آزاد شود، اما در ادامه به آن می پردازیم). اما بسیار کم خودنمایی می کند، و برای اینکه باتری متورم به نظر برسد، باید چندین صد (اگر نه هزاران) چرخه شارژ مجدد طی شود (مگر اینکه، البته معیوب باشد). هیچ مشکلی برای خلاص شدن از شر گاز وجود ندارد - فقط شیر را سوراخ کنید (در برخی باتری ها تحت فشار اضافی خود به خود باز می شود) و آن را تخلیه کنید (من تنفس آن را توصیه نمی کنم) پس از آن می توانید سوراخ را بپوشانید. رزین اپوکسی. البته این کار باتری را به ظرفیت قبلی خود برنمی‌گرداند، اما حداقل اکنون قطعاً نمی‌ترکد.
6. افسانه ششم باتری های لیتیوم یونی برای شارژ بیش از حد مضر هستند.
   اما این دیگر یک افسانه نیست، بلکه یک واقعیت خشن است - هنگام شارژ مجدد، احتمال زیادی وجود دارد که باتری متورم شود، ترکیده شود و آتش بگیرد - باور کنید، پاشیده شدن با الکترولیت در حال جوش لذت کمی دارد. بنابراین، در تمام باتری ها کنترل کننده هایی وجود دارد که به سادگی اجازه شارژ باتری را با ولتاژ مشخصی نمی دهند. اما در اینجا باید در انتخاب باتری بسیار مراقب باشید - کنترل کننده های صنایع دستی چینی اغلب ممکن است از کار بیفتند و من فکر می کنم آتش بازی از تلفن در ساعت 3 صبح شما را خوشحال نمی کند. البته در باتری های مارک دار هم همین مشکل وجود دارد، اما اولاً در آنجا خیلی کمتر این اتفاق می افتد و ثانیاً کل گوشی با گارانتی تعویض می شود. معمولاً این افسانه منجر به موارد زیر می شود:
7. افسانه هفتم وقتی به 100% رسید، باید گوشی را از حالت شارژ خارج کنید.
   از افسانه ششم، این معقول به نظر می رسد، اما در واقعیت بی معنی است که در نیمه شب از خواب بلند شوید و دستگاه را از شارژ خارج کنید: اولا، خرابی کنترلر بسیار نادر است، و ثانیا، حتی زمانی که نشانگر 100٪ باشد. با رسیدن به آن، باتری برای مدتی جریان کم به حداکثر بسیار زیاد شارژ می شود که 1-3٪ ظرفیت دیگر را اضافه می کند. بنابراین واقعاً نباید آنقدر کشش داشته باشد.
8. اسطوره هشتم دستگاه را فقط می توان با شارژر اصلی شارژ کرد.
   این افسانه به دلیل کیفیت پایین شارژرهای چینی - با ولتاژ معمولیدر ولتاژ 5 + - 5٪ ولت، آنها می توانند هم 6 و هم 7 را تولید کنند - البته کنترلر برای مدتی چنین ولتاژی را صاف می کند، اما در آینده منجر به سوختن کنترلر در بهترین حالت، در بدترین حالت می شود - انفجار و (یا) خرابی مادربرد. برعکس اتفاق می افتد - تحت بار، شارژر چینی 3-4 ولت تولید می کند: این منجر به این واقعیت می شود که باتری نمی تواند به طور کامل شارژ شود.

همانطور که از یک دسته کلی از تصورات نادرست می توان فهمید، همه افراد زیر آنها نیستند توضیح علمیو حتی کمتر عملکرد باتری را کاهش می دهد. اما این بدان معنا نیست که پس از خواندن مقاله من باید با سر و صدا کار کنید و باتری های ارزان قیمت چینی را با چند دلار خریداری کنید - با این وجود، برای دوام بهتر است از نسخه های اصلی یا با کیفیت بالا استفاده کنید.

باتری‌های لیتیوم یون (Li-ion) که در اکثر تبلت‌ها، تلفن‌های هوشمند و لپ‌تاپ‌های مدرن مورد استفاده قرار می‌گیرند، در مقایسه با باتری‌های نیکل-کادمیم (Ni-Cd) و نیکل-فلز هیدرید (Ni-MH) به روش‌های نگهداری و عملیات متفاوتی نیاز دارند. در دستگاه های قبلی

در حقیقت، مراقبت مناسببرای یک باتری لیتیوم یونی می تواند طول عمر خود را در مقایسه با موارد استفاده نادرست 15 برابر افزایش دهد. در این مقاله نکاتی در مورد چگونگی به حداکثر رساندن ارائه خواهیم داد چرخه زندگیباتری های لیتیوم یونی گران قیمت در همه دستگاه های قابل حمل شما.

اخیراً، فرد لانگا، روزنامه نگار پورتال اینترنتی Windows Secrets، مجبور شد گوشی هوشمند آسیب دیده را جایگزین کند - و این اشتباه او بود.

علامت اصلی خبر خوبی نداشت - قاب گوشی تغییر شکل داده بود، زیرا بدنه خود دستگاه شروع به خم شدن کرد.

پس از تجزیه و بررسی دقیق، مشخص شد که باتری گوشی هوشمند متورم شده است.

در ابتدا، فرد هیچ تغییری را متوجه نشد: باطری با مشاهده رو به رو کم و بیش عادی به نظر می رسید (شکل 1). با این حال، هنگامی که باتری روی یک سطح صاف قرار گرفت، مشخص شد که سطح بالایی و پایینی آن دیگر صاف و موازی با یکدیگر نیستند. یک برآمدگی شدید در یک طرف باتری ایجاد شده است (شکل 2). این برآمدگی باعث خم شدن و تغییر شکل گوشی شد.

برآمدگی باتری نشان دهنده یک مشکل جدی بود: تجمع گازهای سمی با فشار بالا در داخل باتری.

جعبه باتری کار بسیار خوبی انجام داد، اما گازهای سمی باتری را شبیه یک بمب زودپز کوچک کرد که منتظر انفجار بود.

در مورد فرد، گوشی و باتری هر دو آسیب دیده اند - زمان خرید یک گوشی هوشمند جدید فرا رسیده است.

غم انگیزترین چیز این است که می شد به راحتی از این مشکل جلوگیری کرد. در قسمت پایانی مقاله، اشتباهات فرد آورده خواهد شد.

فرد برای جلوگیری از تکرار اشتباهات گذشته با گوشی های هوشمند جدید و سایر دستگاه های لیتیوم یونی مانند تبلت ها، لپ تاپ ها، شروع به تحقیق جدی در مورد عملکرد و نگهداری صحیح باتری های لیتیوم یونی کرد.

فرد علاقه ای به افزایش عمر باتری نداشت - این تکنیک ها به خوبی شناخته شده اند. اکثر دستگاه‌ها حالت‌ها و روش‌های صرفه‌جویی دستی یا خودکار را برای تنظیم روشنایی صفحه، کند کردن عملکرد پردازنده و کاهش تعداد برنامه‌های در حال اجرا ارائه می‌دهند.

فرد بیشتر بر افزایش عمر باتری متمرکز شده است - راه هایی برای حفظ باتری در شرایط کار خوب و به حداکثر رساندن عمر باتری.

این مقاله شامل نتیجه گیری مختصری از پایان نامه بر اساس تحقیقات فرد است. این پنج نکته پیشنهادی را دنبال کنید تا باتری‌های لیتیوم یونی شما به طور کامل، طولانی و ایمن در همه دستگاه‌های قابل حمل شما کار کنند.

نکته 1: مراقب دما باشید و باتری خود را بیش از حد گرم نکنید

با کمال تعجب، گرما یکی از دشمنان اصلی باتری های لیتیوم یونی است. استفاده نادرست از عواملی مانند سرعت و طول چرخه شارژ و دشارژ باتری می تواند باعث داغ شدن باتری شود.

محیط فیزیکی خارجی نیز مهم است. صرفاً گذاشتن باتری لیتیوم یونی خود در زیر نور خورشید یا در یک اتومبیل دربسته می تواند توانایی باتری در پذیرش و نگهداری شارژ را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

ایده آل شرایط دماییبرای باتری های لیتیوم یون دمای اتاق 20 درجه سانتیگراد است. اگر دستگاه تا دمای 30 درجه سانتیگراد گرم شود، توانایی حمل شارژ تا 20 درصد کاهش می یابد. اگر دستگاه در دمای 45 درجه سانتیگراد استفاده شود، که به راحتی در زیر نور خورشید قابل دستیابی است، یا زمانی که دستگاه به شدت با برنامه های کاربردی پرمصرف استفاده می شود، ظرفیت باتری به نصف کاهش می یابد.

بنابراین، اگر دستگاه یا باتری شما در حین استفاده به میزان قابل توجهی گرم شد، سعی کنید به منطقه خنک‌تری بروید. اگر این امکان وجود ندارد، سعی کنید با غیرفعال کردن برنامه‌ها، خدمات و ویژگی‌های غیرضروری، کاهش روشنایی صفحه یا فعال کردن حالت صرفه‌جویی در مصرف انرژی، میزان انرژی مصرفی دستگاه را کاهش دهید.

اگر باز هم کمکی نکرد، دستگاه را کاملا خاموش کنید تا دما به حالت عادی بازگردد. برای خنک شدن حتی سریعتر، باتری را خارج کنید (البته اگر طراحی دستگاه اجازه می دهد) - به این ترتیب دستگاه به دلیل جدا شدن فیزیکی از منبع تغذیه سریعتر خنک می شود.

به هر حال، با وجود این واقعیت که دمای بالا- این مشکل اصلیبا باتری های لیتیوم یون، عملکرد در دمای پایین یک نگرانی عمده نیست. دمای پایین باعث آسیب طولانی‌مدت باتری نمی‌شود، اگرچه باتری سرد نمی‌تواند تمام توانی را که به طور بالقوه می‌تواند در دمای بهینه ارائه کند، ارائه دهد. افت قدرت در دمای کمتر از 4 درجه سانتیگراد بسیار محسوس می شود. اکثر باتری های لیتیوم یون درجه مصرف کننده اساساً در دماهای نزدیک یا کمتر از نقطه انجماد بی فایده می شوند.

اگر دستگاهی با منبع تغذیه لیتیوم یونی به هر دلیلی بیش از حد سرد شد، سعی نکنید از آن استفاده کنید. آن را از برق جدا کنید و آن را به یک مکان گرم (جیب یا اتاق گرم) ببرید تا دستگاه به دمای عادی بازگردد. درست مانند گرمای بیش از حد، باتری را به صورت فیزیکی خارج کنید و گرمایش جداگانه فرآیند گرم کردن را سرعت می بخشد. پس از گرم شدن باتری تا دمای معمولی، خواص الکترولیتی آن بازیابی می شود.

نکته 2: برای صرفه جویی در مصرف باتری، شارژر خود را از برق بکشید

بارگذاری مجدد - یعنی اتصال طولانی مدت باتری به منبع برق با ولتاژ بالا همچنین می تواند توانایی باتری را برای نگه داشتن شارژ کاهش دهد، طول عمر آن را کوتاه کند یا آن را کاملاً از بین ببرد.

اکثر باتری‌های لیتیوم یون درجه مصرف‌کننده برای کارکردن با ولتاژ 3.6 ولت در هر سلول طراحی شده‌اند، اما در هنگام شارژ با ولتاژ 4.2 ولت بالاتر کار می‌کنند. اگر شارژر هم هست مدت زمان طولانیاضافه ولتاژ، باتری داخلی ممکن است آسیب ببیند.

در موارد شدید، شارژ بیش از حد می تواند منجر به پیامدهای "فاجعه بار" شود. حتی در موارد متوسط، گرمای اضافی تولید شده در اثر شارژ مجدد، اثر حرارتی منفی را ایجاد می کند که در اولین نکته توضیح داده شد.

شارژرهای باکیفیت می توانند هماهنگ با مدارهای باتری لیتیوم یون مدرن کار کنند و با کاهش جریان شارژ متناسب با شارژ باتری، خطر شارژ بیش از حد را کاهش دهند.

این ویژگی ها بسته به نوع فناوری استفاده شده در باتری به طور قابل توجهی متفاوت است. به عنوان مثال، هنگام استفاده از باتری های نیکل-کادمیم (Ni-Cd) و نیکل-فلز هیدرید (Ni-MH)، سعی کنید تا زمانی که ممکن است آنها را به شارژر متصل نگه دارید. این به این دلیل است که انواع قدیمی‌تر باتری‌ها دارند سطح بالاخود تخلیه، یعنی آنها بلافاصله پس از جدا شدن از شارژر شروع به از دست دادن مقدار قابل توجهی از انرژی ذخیره شده خود می کنند، حتی اگر خود دستگاه قابل حمل خاموش باشد.

در واقع، یک باتری نیکل کادمیومی می تواند تا 10 درصد از شارژ خود را در 24 ساعت اول پس از شارژ شدن از دست بدهد. پس از این مدت زمان، منحنی خود تخلیه شروع به تراز کردن می کند، اما باتری نیکل کادمیومهمچنان 10 تا 20 درصد در ماه از دست می دهد.

وضعیت باتری های نیکل هیدرید فلزی حتی بدتر است. سرعت خود تخلیه آنها 30 درصد سریعتر از همتایان نیکل-کادمیم است.

با این حال، باتری های لیتیوم یون بسیار سطح پایینخود تخلیه یک باتری با عملکرد خوب تنها 5 درصد از شارژ خود را در 24 ساعت اول پس از شارژ و 2 درصد دیگر در ماه اول پس از آن از دست می دهد.

بنابراین نیازی به ترک دستگاه با باتری لیتیوم یون متصل به شارژر تا آخرین لحظه نیست. برای بهترین نتایج و عمر باتری، وقتی شارژ کامل نشان داده شد، شارژر را از برق بکشید.

دستگاه های جدید باتری لیتیوم یونی نیازی به شارژ کامل قبل از اولین استفاده ندارند (دستگاه های نیکل کادمیوم و هیدرید فلز نیکل 8 تا 24 ساعت شارژ را توصیه می کنند). باتری‌های لیتیوم یونی زمانی که 100 درصد شارژ را نشان می‌دهند حداکثر ظرفیت خود را دارند. نیازی به شارژ طولانی مدت نیست.

همه چرخه‌های دشارژ بر سلامت باتری یکسان تأثیر نمی‌گذارند. استفاده طولانی و فشرده گرمای بیشتری تولید می‌کند و فشار جدی به باتری وارد می‌کند، در حالی که چرخه‌های تخلیه کوتاه‌تر و مکرر، برعکس، عمر باتری را طولانی‌تر می‌کند.

ممکن است فکر کنید که چرخه های شارژ/دشارژ کوچک بیش از حد می تواند به طور جدی عمر منبع تغذیه را کاهش دهد. این فقط برای فناوری های قدیمی طبیعی بود، اما در مورد باتری های لیتیوم یون مدرن صدق نمی کند.

مشخصات باتری می تواند گمراه کننده باشد زیرا بسیاری از تولیدکنندگان، چرخه شارژ را مدت زمانی می دانند که برای رسیدن به شارژ 100 درصد طول می کشد. به عنوان مثال، دو بار شارژ از 50 تا 100 درصد معادل یک چرخه شارژ کامل است. به همین ترتیب، سه چرخه 33 درصدی یا 5 چرخه 20 درصدی نیز معادل یک چرخه کامل است.

به طور خلاصه، تعداد زیادی از چرخه‌های شارژ-دشارژ کوچک، حجم کل چرخه‌ها را کاهش نمی‌دهند. شارژ کاملباتری لیتیومی

باز هم گرما و استرس زیاد ناشی از دشارژهای سنگین عمر باتری را کاهش می دهد. بنابراین، سعی کنید تعداد تخلیه های عمیق را به حداقل برسانید. اجازه ندهید سطح باتری به مقادیر نزدیک به صفر کاهش یابد (زمانی که دستگاه خود را خاموش می کند). در عوض، 15 تا 20 درصد پایین عمر باتری خود را به عنوان ذخیره اضطراری در نظر بگیرید - فقط برای مواقع اضطراری. عادت کنید در صورت امکان باتری را تعویض کنید یا قبل از اتمام کامل باتری، دستگاه را به منبع برق خارجی وصل کنید.

همانطور که می دانید تخلیه سریع و شارژ سریع با آزاد شدن گرمای اضافی همراه است و بر عمر باتری تاثیر نامطلوب می گذارد.

اگر از دستگاه به شدت در بارهای زیاد استفاده کرده اید، بگذارید باتری ها خنک شوند دمای اتاققبل از اتصال به شارژر باتری در صورت گرم بودن قادر به شارژ کامل نخواهد بود.

هنگام شارژ کردن دستگاه، دمای باتری را کنترل کنید - نباید زیاد داغ شود. گرم شدن باتری در حین شارژ معمولاً نشان می دهد که جریان بیش از حد به سرعت در حال جریان است.

شارژ بیش از حد به احتمال زیاد با شارژرهای عمومی ارزان قیمت با استفاده از مدارها انجام می شود شارژ سریعیا با شارژرهای بی سیم (القایی).

یک شارژر ارزان می تواند یک ترانسفورماتور ساده با سیم های متصل به آن باشد. چنین "شارژهای بی صدا" به سادگی جریان را توزیع می کنند و عملاً بازخوردی از دستگاه در حال شارژ دریافت نمی کنند. گرمای بیش از حد و ولتاژ بیش از حد در هنگام استفاده از این شارژرها بسیار رایج است که به آرامی باتری را از بین می برد.

شارژهای "سریع" برای شارژ یک دقیقه ای طراحی شده اند نه شارژ یک ساعته. رویکردهای مختلفی برای فناوری شارژ سریع وجود دارد و همه آنها با باتری های لیتیوم یون سازگار نیستند. اگر شارژر و باتری طوری طراحی نشده باشند که با هم کار کنند، شارژ سریع می تواند باعث افزایش ولتاژ و گرمای بیش از حد شود. به طور کلی، بهتر است از شارژر یک برند برای شارژ دستگاه قابل حمل برند دیگر استفاده نکنید.

شارژرهای بی سیم (القایی) از یک سطح مخصوص شارژ برای شارژ مجدد باتری استفاده می کنند. در نگاه اول، این بسیار راحت است، اما واقعیت این است که چنین شارژهایی حتی در حالت عادی نیز گرمای اضافی تولید می کنند (برخی اجاق ها از پدیده القایی برای گرم کردن قابلمه ها و تابه ها استفاده می کنند).

باتری‌های لیتیومی نه تنها از گرما رنج می‌برند، بلکه در هنگام شارژ بی‌سیم انرژی را نیز هدر می‌دهند. با توجه به ماهیت خود، راندمان یک شارژر القایی همیشه کمتر از یک شارژر معمولی است. در اینجا همه آزادند که خودشان انتخاب کنند، اما برای فرد، افزایش گرما و راندمان کمتر عوامل کافی برای کنار گذاشتن چنین وسایلی هستند.

در هر صورت، ایمن ترین روش استفاده از شارژر ارائه شده توسط سازنده است. این تنها راه تضمین شده برای حفظ دما و ولتاژ در محدوده طبیعی است.

اگر شارژر OEM در دسترس نیست، از دستگاهی با جریان خروجی کم استفاده کنید تا احتمال آسیب باتری به دلیل تحویل سریع برق بالا را کاهش دهید.

یکی از منابع کم جریان برق یک پورت USB در یک کامپیوتر معمولی است. یک پورت استاندارد USB 2.0 500 میلی آمپر (0.5 آمپر) در هر پورت را فراهم می کند، در حالی که USB 3.0 900 میلی آمپر (0.9 آمپر) در هر پورت را ارائه می دهد. برای مقایسه، برخی از شارژرهای اختصاصی می توانند 3000-4000mA (3-4A) را ارائه دهند. آمپر پایین پورت های USB به طور کلی شارژ ایمن را در حالت عادی تضمین می کند رژیم دمابرای اکثر باتری های لیتیوم یون مدرن.

نکته 5: در صورت امکان از باتری یدکی استفاده کنید

اگر دستگاه شما امکان تعویض سریع باتری را به شما می دهد، داشتن باتری یدکی یک بیمه نامه عالی است. این کار نه تنها عمر باتری را دو برابر می کند، بلکه نیاز به تخلیه کامل باتری یا استفاده از شارژ سریع را نیز از بین می برد. هنگامی که باتری به علامت 15 تا 20 درصد رسید، به سادگی باتری خالی شده را با باتری یدکی تعویض کنید و فوراً شارژ کامل را بدون هیچ مشکلی در گرمای بیش از حد دریافت خواهید کرد.

باتری یدکی مزایای دیگری نیز دارد. به عنوان مثال، اگر در شرایطی قرار گرفتید که باتری نصب شده بیش از حد گرم شده است (مثلاً به دلیل استفاده شدید از دستگاه یا دمای بالای محیط)، می توانید در حین استفاده از دستگاه، باتری داغ را تغییر دهید تا سریعتر خنک شود.

داشتن دو باتری نیاز به استفاده از شارژ سریع را از بین می برد - زمانی که باتری به آرامی از منبع برق ایمن شارژ می شود، می توانید با خیال راحت از دستگاه استفاده کنید.

اشتباهات مرگبار فرد

فرد پیشنهاد کرد که ممکن است در طول سفر جاده ای به باتری گوشی هوشمند آسیب رسانده باشد. او از عملکرد GPS دستگاه برای پیمایش در یک روز آفتابی روشن استفاده کرد. گوشی هوشمند برای مدت طولانی در هولدر نزدیک داشبورد ماشین زیر نور خورشید بود، روشنایی گوشی هوشمند به حداکثر روشن شد تا نقشه را از بین نورها متمایز کند. اشعه های خورشید.

علاوه بر این، تمام برنامه های پس زمینه استاندارد - ایمیل، پیام رسان فوری و غیره. راه اندازی شدند. این دستگاه از یک ماژول 4G برای دانلود آهنگ های موسیقی و یک ماژول بی سیم بلوتوث برای انتقال صدا به واحد صوتی سر خودرو استفاده می کرد. قطعا گوشی استرس داشت.

برای اینکه گوشی برق دریافت کند به یک آداپتور 12 ولتی وصل شد که بر اساس معیار قیمت پایین و وجود کانکتور صحیح خریداری شده بود.

ترکیب نور مستقیم خورشید، بار بالای CPU، حداکثر روشنایی صفحه نمایش و کیفیت مشکوک آداپتور منجر به داغ شدن بیش از حد گوشی هوشمند شد. فرد با وحشت به یاد می آورد که وقتی دستگاه را از نگهدارنده بیرون کشیدند چقدر داغ بود. این گرمای بیش از حد شدید کاتالیزور مرگ باتری بود.

به نظر می‌رسید که این مشکل در شب بدتر می‌شود، زمانی که فرد دستگاه را در تمام شب با استفاده از یک شارژر شخص ثالث وصل کرد، بدون اینکه کنترلی روی زمان شارژ کامل باتری داشته باشد.

فرد با گوشی هوشمند جدید خود فقط از شارژر یکپارچه و باتری یدکی استفاده خواهد کرد. فرد به عمر طولانی و ایمن هم برای باتری و هم برای گوشی امیدوار است که با این نکات قصد دارد به آن برسد.

اشتباه تایپی پیدا کردید؟ انتخاب کنید و Ctrl + Enter را فشار دهید

در این زمان، باتری‌های لیتیوم یون و باتری‌های لیتیوم پلیمری (لیتیوم پلیمری) رواج دارند.

تفاوت بین آنها در الکترولیت است. در نسخه اول، هلیوم به عنوان آن، در نسخه دوم، یک پلیمر اشباع شده با محلول حاوی لیتیوم استفاده می شود. امروزه با توجه به محبوبیت خودروهای دارای موتور الکتریکی، مسئله یافتن نوع ایده آل باتری لیتیوم یونی که برای چنین وسیله نقلیه ای بهینه باشد، حاد است.

این باتری مانند سایر باتری ها از یک آند (کربن متخلخل) و یک کاتد (لیتیوم)، یک جداکننده جداکننده آنها و یک رسانای الکترولیت تشکیل شده است. فرآیند تخلیه با انتقال یون های "آند" به کاتد از طریق جداکننده و الکترولیت همراه است. جهت آنها در هنگام شارژ برعکس می شود (تصویر زیر).

یون ها در فرآیند تخلیه و شارژ سلول بین الکترودهای دارای بار مخالف در گردش هستند.

باتری های یونی دارای کاتدی هستند که از فلزات مختلف ساخته شده است که تفاوت اصلی آنهاست. تولید کنندگان از الکترود استفاده می کنند مواد مختلفبهبود عملکرد باتری

اما، اتفاق می افتد که بهبود برخی از ویژگی ها منجر به زوال شدید در برخی دیگر می شود. به عنوان مثال، با بهینه سازی ظرفیت مورد نیاز برای افزایش زمان سفر، می توانید قدرت، ایمنی را افزایش دهید، تاثیر منفی را کاهش دهید محیط. در عین حال، می توانید جریان بار را کاهش دهید، هزینه یا اندازه باتری را افزایش دهید.

با پارامترهای اصلی آشنا شوید انواع متفاوتباتری های لیتیوم (لیتیوم منگنز، لیتیوم - کبالت، لیتیوم - فسفات و نیکل - منگنز - کبالت) را می توان در جدول قرار داد:

قوانین برای استفاده کنندگان از حمل و نقل الکتریکی

ظرفیت چنین باتری هایی در طول ذخیره سازی طولانی مدت عملا کاهش نمی یابد. باتری های لیتیوم یونی اگر به مدت 15 سال در دمای 60 درجه نگهداری شوند تنها 23 درصد تخلیه می شوند. به دلیل این ویژگی ها است که به طور گسترده در فناوری های حمل و نقل الکتریکی استفاده می شود.

باتری های لیتیوم یونی برای خودروهای الکتریکی مناسب هستند که دارای سیستم کنترل کاملی در بدنه هستند.

به همین دلیل، کاربران در حین کار قوانین اساسی را فراموش می کنند که می تواند عمر سرویس خود را افزایش دهد:

• باتری باید بلافاصله پس از خرید از فروشگاه کاملاً شارژ شود، زیرا الکترودها در طول فرآیند تولید 50٪ شارژ می شوند. بنابراین، ظرفیت موجود کاهش می یابد، یعنی. زمان کار در صورت عدم شارژ اولیه؛
• برای صرفه جویی در منابع، نباید اجازه داد باتری کاملاً تخلیه شود.
• لازم است پس از هر خروج باتری، حتی اگر شارژ باقی مانده باشد، باتری را شارژ کنید.
• باتری ها را گرم نکنید زیرا دمای بالا به روند پیری کمک می کند. برای استفاده حداکثری از منبع، لازم است عملیات در دمای مطلوب، که 20-25 درجه است. بنابراین، باتری را نمی توان در نزدیکی منبع گرما ذخیره کرد.
• در هوای سرد، توصیه می شود باتری را در یک کیسه پلاستیکی با قفل خلاء بپیچید تا در دمای 3-4 درجه نگهداری شود، یعنی. در یک اتاق گرم نشده شارژ باید حداقل 50 درصد کامل باشد.
• پس از اینکه باتری در دمای پایین کار کرد، نمی توان آن را بدون نگه داشتن آن برای مدتی در دمای اتاق شارژ کرد، یعنی باید گرم شود.
• باید باتری را با شارژر ارائه شده به همراه کیت شارژ کنید.

PU این باتری ها دارای چندین زیرگونه - لیتیوم - LiFePO4 (آهن - فسفات) با استفاده از کاتد فسفات آهن است. ویژگی های آنها به ما این امکان را می دهد که در مورد باتری ها به عنوان اوج فناوری مورد استفاده برای تولید باتری صحبت کنیم.

مزایای اصلی آنها عبارتند از:

• تعداد چرخه های شارژ-دشارژ که تا لحظه ای که ظرفیت 20٪ کاهش می یابد به 5000 می رسد.
• عمر طولانی؛
• از دست رفته "اثر حافظه"؛
• محدوده دمایی گسترده با عملکرد بدون تغییر (300-700 درجه سانتیگراد)؛
• پایداری شیمیایی و حرارتی که ایمنی را افزایش می دهد.

پر مصرف ترین باتری ها

در میان بسیاری از آنها، رایج ترین باتری های لیتیوم یونی 18650 تولید شده توسط پنج شرکت است: ال جی، سونی، پاناسونیک، سامسونگ، سانیو، که کارخانه های آنها در ژاپن، چین، مالزی و کره جنوبی واقع شده اند. برنامه ریزی شده بود که باتری های لی یون 18650 در لپ تاپ ها استفاده شود. اما به دلیل فرمت موفق، در مدل های رادیویی، خودروهای الکتریکی، فانوس ها و غیره استفاده می شود.

مانند هر محصول باکیفیتی، چنین باتری هایی تقلبی زیادی دارند، بنابراین برای افزایش عمر دستگاه، فقط باید باتری هایی از برندهای معروف خریداری کنید.

باتری های لیتیوم یون محافظت شده و محافظت نشده

همچنین برای باتری های لیتیومی مهم است که آیا آنها محافظت می شوند یا خیر. محدوده عملکرد اولی 4.2-2.5 ولت است (مورد استفاده در دستگاه هایی که برای کار با منابع لیتیوم یون طراحی شده اند): چراغ های LED، لوازم خانگی کم مصرف و غیره.

در ابزار برقی، دوچرخه با موتور الکتریکی، لپ تاپ، تجهیزات ویدئویی و عکس، باتری های محافظت نشده استفاده می شود که توسط کنترل کننده کنترل می شود.

آنچه باید در مورد باتری های لیتیوم یون بدانید؟

اول از همه، محدودیت هایی که در حین کار باید رعایت شود:

• ولتاژ شارژ مجدد (حداکثر) نمی تواند بیشتر از 4.35 ولت باشد.
• حداقل مقدار آن نمی تواند کمتر از 2.3 ولت باشد.
• جریان تخلیه نباید بیش از دو برابر مقدار ظرفیت خازن باشد. اگر مقدار دومی 2200 میلی آمپر باشد، حداکثر جریان 4400 میلی آمپر است.

عملکردهایی که توسط کنترلر انجام می شود

چرا به کنترلر شارژ باتری لیتیوم یونی نیاز دارید؟ چندین عملکرد را انجام می دهد:

• جریانی را تامین می کند که تخلیه خود را جبران می کند. مقدار آن کمتر از حداکثر جریان شارژ، اما بیشتر از جریان خود تخلیه است.
• یک الگوریتم چرخه شارژ / دشارژ کارآمد را برای یک باتری خاص پیاده سازی می کند.
• تفاوت در جریان انرژی را در هنگام شارژ و تامین انرژی مصرف کننده جبران می کند. به عنوان مثال، هنگام شارژ و روشن کردن یک لپ تاپ؛
• دما را در هنگام گرم شدن بیش از حد یا هیپوترمی اندازه گیری می کند و از آسیب به باتری جلوگیری می کند.

یک کنترل کننده شارژ باتری لیتیوم یونی یا به شکل یک ریزمدار تعبیه شده در باتری یا به عنوان یک دستگاه جداگانه ساخته می شود.

برای شارژ باتری ها بهتر است از شارژر استاندارد باتری های لیتیوم یونی 18650 عرضه شده در کیت استفاده کنید. شارژر باتری های لیتیومی 18650 معمولاً دارای نشانگر میزان شارژ است. بیشتر اوقات این یک LED است که زمان شارژ و پایان آن را نشان می دهد.

در دستگاه های پیشرفته تر، می توانید زمان باقی مانده تا پایان شارژ، ولتاژ فعلی نمایشگر را ردیابی کنید. برای یک باتری 18650 با ظرفیت 2200 میلی آمپر، مدت زمان شارژ 2 ساعت است.

اما مهم است بدانید که چگونه باتری لیتیوم یون 18650 را با چه جریانی شارژ کنید. باید نصف ظرفیت اسمی باشد، یعنی اگر 2000 میلی آمپر ساعت باشد، جریان بهینه 1 آمپر است. با شارژ باتری با جریان بالا، تخریب آن به سرعت شروع می شود. هنگام استفاده از جریان کم، زمان بیشتری طول می کشد.

ویدئو: چگونه یک شارژر باتری لیتیوم یونی را با دستان خود شارژ کنید

طرح یک دستگاه برای شارژ باتری

به نظر می رسد این است:

مدار با قابلیت اطمینان و تکرارپذیری متمایز است و قطعات ورودی ارزان و به راحتی در دسترس هستند. برای افزایش عمر باتری، شارژ مناسب باتری های لیتیوم یون مورد نیاز است: تا پایان شارژ، ولتاژ باید کاهش یابد.

پس از اتمام آن، یعنی. هنگامی که جریان به صفر می رسد، شارژ باتری لیتیوم یون باید متوقف شود. مدار فوق این الزامات را برآورده می کند: یک باتری تخلیه شده متصل به شارژر (VD3 روشن می شود) از جریان 300 میلی آمپر استفاده می کند.

روند در حال انجام توسط LED در حال سوختن VD1 نشان داده می شود. کاهش تدریجی جریان به 30 میلی آمپر نشان می دهد که باتری در حال شارژ شدن است. پایان فرآیند توسط چراغ LED روشن VD2 نشان داده می شود.

این مدار از یک تقویت کننده عملیاتی LM358N (می توانید آن را با یک آنالوگ KR1040UD1 یا KR574UD2 که آرایش پین متفاوتی دارد) و همچنین یک ترانزیستور VT1 S8550 9 LED زرد، قرمز و سبز (1.5 ولت) جایگزین کنید.

آیا می توان باتری را احیا کرد؟

پس از چند سال استفاده فعال، باتری ها به طور فاجعه بار ظرفیت خود را از دست می دهند و در هنگام استفاده از دستگاه مورد علاقه شما مشکلاتی ایجاد می کنند. آیا می توان و چگونه می توان باتری لیتیوم یونی را در حالی که کاربر به دنبال جایگزینی آن است بازیابی کرد؟

بازیابی باتری لیتیوم یونی به روش های مختلفی امکان پذیر است.

اگر باتری متورم شده باشد، یعنی. نگه داشتن شارژ متوقف شد، به این معنی که گازها در داخل انباشته شده اند.

سپس به صورت زیر عمل کنید:

• جعبه باتری با دقت از سنسور جدا شده است.
• جداسازی سنسور الکترونیکی؛
• یک کلاه با کنترل الکترونیکی زیر آن پیدا کنید و با سوزن آن را با دقت سوراخ کنید.
• سپس، آنها یک جسم تخت سنگین، بزرگتر از مساحت باتری را پیدا می کنند، که به عنوان پرس استفاده می شود (از معاون و وسایل مشابه استفاده نکنید).
• باتری را روی یک صفحه افقی قرار دهید و با فشار به پایین فشار دهید، به یاد داشته باشید که باتری ممکن است با اعمال نیروی بیش از حد آسیب ببیند. اگر کافی نباشد، ممکن است نتیجه حاصل نشود. این مهم ترین لحظه است.
• باقی مانده است که اپوکسی را روی سوراخ چکه کرده و سنسور را لحیم کنید.

راه های دیگری نیز وجود دارد که می توانید در مورد آنها در اینترنت مطالعه کنید.

می توانید شارژر را در سایت انتخاب کنید http://18650.in.ua/chargers/.

ویدئو: باتری های لیتیوم یون، نکاتی برای استفاده از باتری های لیتیوم یونی