Ladattavat litiumioniakut. Litium-ion (Li-ion) akut ja akut. Akun kapasiteetin mittaus ilman mittalaitteita

Litiumioniakkuja (Li-ion) käytetään useimmiten mobiililaitteissa (kannettavat tietokoneet, matkapuhelimet, PDA-laitteet ja muut). Tämä johtuu niiden eduista verrattuna aiemmin laajalti käytettyihin nikkelimetallihydridi- (Ni-MH) ja nikkeli-kadmium (Ni-Cd) -akkuihin.

Li-ion-akuilla on paljon paremmat parametrit.
Litiumanodilla varustetut primaarikennot ("akut") ilmestyivät 1900-luvun 70-luvun alussa ja ne löysivät nopeasti sovelluksen korkean ominaisenergiansa ja muiden etujensa ansiosta. Siten toteutui pitkäaikainen toive luoda kemiallinen virtalähde aktiivisimmalla pelkistimellä - alkalimetallilla, mikä mahdollisti jyrkästi sekä akun käyttöjännitteen että sen ominaisenergian lisäämisen. Jos primäärikennojen kehittäminen litiumanodilla kruunasi suhteellisen nopean menestyksen ja tällaiset kennot ottivat tiukasti paikkansa kannettavien laitteiden virtalähteinä, litiumakkujen luominen joutui perustavanlaatuisiin vaikeuksiin, joiden voittaminen kesti yli 20 vuotta.

Useiden 1980-luvun testausten jälkeen kävi ilmi, että litiumakkujen ongelma kiersi litiumelektrodien ympärillä. Tarkemmin sanottuna litiumin aktiivisuuden ympärillä: toiminnan aikana tapahtuneet prosessit johtivat lopulta rajuun reaktioon, jota kutsutaan "tuuletukseksi liekin vapauttamalla". Vuonna 1991 suuri määrä litiumakkuja, joita käytettiin ensimmäisen kerran matkapuhelimien virtalähteenä, palautettiin valmistajille. Syynä on se, että keskustelun aikana, kun kulutettu virta on maksimi, akusta syttyi liekki, joka poltti matkapuhelimen käyttäjän kasvoja.

Litiummetallin luontaisen epävakauden vuoksi erityisesti latausprosessin aikana tutkimus on siirtynyt akun luomiseen ilman litiä, mutta käyttämällä sen ioneja. Vaikka litiumioniakut tarjoavat hieman alhaisemman energiatiheyden kuin litiumakut, Li-ion-akut ovat kuitenkin turvallisia oikeat tilat ladata ja purkaa.

Li-ion-akkujen kemialliset prosessit.

Vallankumouksen ladattavien litiumakkujen kehityksessä teki ilmoitus, että Japanissa on kehitetty hiilimateriaaleista valmistettuja akkuja, joissa on negatiivinen elektrodi. Hiili osoittautui erittäin käteväksi matriisiksi litiumin interkalaatiolle.
Jotta akun jännite olisi riittävän suuri, japanilaiset tutkijat käyttivät kobolttioksideja positiivisen elektrodin aktiivisena materiaalina. Literoidun kobolttioksidin potentiaali on noin 4 V suhteessa litiumelektrodiin, joten Li-ion-akun käyttöjännitteen ominaisarvo on 3 V ja suurempi.

Kun Li-ion-akku tyhjenee, litium deterkaloituu hiilimateriaalista (negatiivisella elektrodilla) ja litium interkaloituu oksidiksi (positiivisella elektrodilla). Kun akku latautuu, prosessit etenevät päinvastaiseen suuntaan. Tästä syystä koko järjestelmässä ei ole metallista (nollaarvoista) litiumia, ja purkaus- ja varausprosessit rajoittuvat litiumionien siirtymiseen elektrodilta toiselle. Siksi tällaisia akkuja kutsutaan "litiumioniakuiksi" tai keinutuolityyppisiksi akuiksi.

Prosessit Li-ion-akun negatiivisella elektrodilla.

Kaikissa markkinoille saatetuissa Li-ion-akuissa negatiivinen elektrodi on valmistettu hiilimateriaaleista. Litiumin interkaloituminen hiilimateriaaleihin on monimutkainen prosessi, jonka mekanismi ja kinetiikka riippuvat suurelta osin hiilimateriaalin ja elektrolyytin luonteesta.

Anodina käytetyllä hiilimatriisilla voi olla järjestetty kerrosrakenne, kuten luonnon- tai synteettisessä grafiitissa, epäjärjestynyt amorfinen tai osittain järjestynyt (koksi, pyrolyysi tai mesofaasihiili, noki jne.). Litiumionit siirtävät hiilimatriisin kerrokset erilleen ja sijaitsevat niiden välissä muodostaen erilaisten rakenteiden interkalaatteja. Hiilimateriaalien ominaistilavuus litiumionien interkalaatio-deinterkalaatioprosessissa muuttuu merkityksettömästi.
Hiilimateriaalien lisäksi negatiivisena elektrodimatriisina tutkitaan tinaan, hopeaan ja niiden seoksiin perustuvia rakenteita, tinasulfideja, kobolttifosforideja, piinanohiukkasilla varustettuja hiilikomposiitteja.

Prosessit Li-ion-akun positiivisella elektrodilla.

Vaikka primäärilitiumkennot käyttävät erilaisia aktiivisia materiaaleja positiiviseen elektrodiin, litiumakuissa positiivisen elektrodin materiaalin valinta on rajallinen. Litiumioniakkujen positiiviset elektrodit on valmistettu yksinomaan litium-koboltti- tai nikkelioksideista ja litium-mangaani spinelleistä.

Tällä hetkellä katodimateriaaleina käytetään yhä enemmän oksidi- tai fosfaattiseospohjaisia materiaaleja. On osoitettu, että sekaoksidikatodeja käytettäessä paras suoritus akku. Myös katodien pinnan pinnoitustekniikkaa hienojakoisilla oksideilla hallitaan.

Li-ion-akkujen rakentaminen

Rakenteellisesti Li-ion-akut, kuten alkaliparistot (Ni-Cd, Ni-MH), valmistetaan sylinterimäisinä ja prismaattisina versioina. Sylinterimäisissä akuissa kierretty elektrodipaketti ja erotin asetetaan teräs- tai alumiinikoteloon, johon negatiivinen elektrodi on kytketty. Akun positiivinen napa tuodaan ulos eristimen kautta kanteen (kuva 1). Prismaattiset akut valmistetaan pinoamalla suorakaiteen muotoisia levyjä päällekkäin. Prismaattiset paristot tiivistävät akkua, mutta ovat sylinterimäisiä akkuja vaikeampia ylläpitämään elektrodeihin kohdistuvia puristusvoimia. Joissakin prismaattisissa akuissa käytetään rullattua elektrodipakkausta, joka on kierretty elliptiseksi spiraaliksi (kuva 2). Näin voit yhdistää kahden edellä kuvatun suunnittelun muunnelman edut.

Kuva 1 Sylinterimäisen Li-Ion-akun laite.

Kuva 2. Laite prismaattisesta litiumioniakusta (Li-ion), jossa on rullattu elektrodikierre.

Jotkut suunnittelutoimenpiteet toteutetaan yleensä nopean kuumenemisen estämiseksi ja Li-ion-akkujen turvallisen toiminnan varmistamiseksi. Akun kannen alla on laite, joka reagoi positiiviseen lämpötilakertoimeen vastusta lisäämällä, ja toinen, joka katkaisee katodin ja positiivisen navan välisen sähköyhteyden, kun akun sisällä oleva kaasunpaine nousee sallitun rajan yläpuolelle.

Li-ion-akkujen turvallisuuden parantamiseksi akussa on käytettävä myös ulkoista elektronista suojausta, jonka tarkoituksena on estää jokaisen akun ylilatautuminen ja ylipurkautuminen, oikosulku ja liiallinen kuumeneminen.
Useimmat Li-ion-akut valmistetaan prismaversioina, koska Li-ion-akkujen päätarkoitus on varmistaa matkapuhelimien ja kannettavien tietokoneiden toiminta. Prismaattisten akkujen mallit eivät yleensä ole yhtenäisiä, ja useimmat matkapuhelinten, kannettavien tietokoneiden jne. valmistajat eivät salli kolmansien osapuolten akkujen käyttöä laitteissa.

Li-ion-akkujen ominaisuudet.

Nykyaikaisilla Li-ion-akuilla on korkeat ominaisominaisuudet: 100-180 Wh/kg ja 250-400 Wh/l. Käyttöjännite - 3,5-3,7 V.
Jos vielä muutama vuosi sitten kehittäjät pitivät Li-ion-akkujen saavutettavissa olevan kapasiteetin olevan korkeintaan muutama ampeeritunti, niin nyt suurin osa kapasiteetin kasvua rajoittavista syistä on voitettu ja monet valmistajat alkoivat valmistaa akkuja, joiden kapasiteetti on satojen ampeerituntien verran.
Nykyaikaiset pienikokoiset akut ovat tehokkaita purkausvirroissa jopa 2 C asti, tehokkaat - jopa 10-20 C. Käyttölämpötila-alue: -20 - +60 °C. Monet valmistajat ovat kuitenkin jo kehittäneet akkuja, jotka voivat toimia -40 °C:ssa. Lämpötila-aluetta on mahdollista laajentaa korkeampiin lämpötiloihin.
Li-ion-akkujen itsepurkautuminen on ensimmäisen kuukauden aikana 4-6 %, sitten se on paljon pienempi: 12 kuukaudessa akut menettävät 10-20 % varastoidusta kapasiteetistaan. Li-ion-akkujen kapasiteettihäviö on useita kertoja pienempi kuin nikkelikadmium-akkujen sekä 20 °C:ssa että 40 °C:ssa. Resurssi-500-1000 sykliä.

Li-ion-akkujen lataaminen.

Li-ion akut ladataan yhdistetty tila: ensin vakiovirralla (välillä 0,2 C - 1 C) jännitteeseen 4,1-4,2 V (riippuen valmistajan suosituksista), sitten vakiojännitteellä. Ensimmäinen latausvaihe voi kestää noin 40 minuuttia, toinen vaihe pidempään. Nopeampi lataus voidaan saavuttaa pulssitilassa.
Alkukaudella, kun vain grafiittijärjestelmää käyttäviä Li-ion-akkuja ilmestyi, latausjännitettä vaadittiin rajoittamaan 4,1 V:lla per kenno. Vaikka käyttö enemmän korkea jännite voit lisätä energiatiheyttä, oksidatiiviset reaktiot, joka tapahtui tämän tyyppisissä kennoissa 4,1 V:n kynnyksen ylittävillä jännitteillä, johti niiden käyttöiän lyhenemiseen. Ajan myötä tämä haitta poistui käyttämällä kemiallisia lisäaineita, ja nyt Li-ion-kennoja voidaan ladata 4,20 V:n jännitteeseen asti. Jännitteen toleranssi on vain noin ± 0,05 V per kenno.
Teollisuus- ja sotilaskäyttöön tarkoitettujen Li-ion-akkujen käyttöiän tulisi olla pidempi kuin akkujen kaupallinen käyttö. Siksi niille latauksen lopun kynnysjännite on 3,90 V per kenno. Vaikka tällaisten akkujen energiatiheys (kWh/kg) on pienempi, pidempi käyttöikä klo pienet koot, alhainen paino ja korkeampi energiatiheys muihin akkutyyppeihin verrattuna syrjäyttävät Li-ion-akut kilpailusta.
Ladattaessa Li-ion-akkuja 1C virralla latausaika on 2-3 tuntia Li-ion-akku saavuttaa täyden latauksen, kun siinä oleva jännite on yhtä suuri kuin katkaisujännite ja virta pienenee merkittävästi ja on noin 3 % alkuperäisestä latausvirrasta (kuva 3).

Kuva 3. Jännite ja virta suhteessa aikaan litiumioniakkua (Li-ion) ladattaessa

Jos kuva 3 esittää tyypillisen latauskäyrän jollekin Li-ion-akkutyypille, niin kuva 4 esittää latausprosessin selkeämmin. Li-ion-akun latausvirran kasvaessa latausaika ei laske merkittävästi. Vaikka akun jännite nousee nopeammin suuremmalla latausvirralla, latausvaihe latausjakson ensimmäisen vaiheen jälkeen kestää kauemmin.
Tietyt laturit vaativat 1 tunnin tai vähemmän litiumioniakun lataamiseen. Tällaisissa latureissa vaihe 2 jätetään pois ja akku siirtyy valmiustilaan välittömästi vaiheen 1 päätyttyä. Tässä vaiheessa Li-ion-akku on noin 70 % latautunut ja sen jälkeen lisälataus on mahdollista.

Kuva 4. Jännitteen ja virran riippuvuus ajasta litiumioniakkua ladattaessa.

VAIHE 1 - Suurin sallittu latausvirta virtaa akun läpi, kunnes sen yli oleva jännite saavuttaa kynnysarvon.
VAIHE 2 - Max jännite Kun akku on saavutettu, latausvirtaa vähennetään asteittain, kunnes se on täysin latautunut. Varauksen valmistumishetki tapahtuu, kun latausvirran arvo putoaa arvoon 3 % alkuarvosta.
VAIHE 3 - Säännöllinen lisälataus akun varastoinnin aikana, noin 500 säilytystunnin välein.

Li-ion-akkujen valumalatausvaihetta ei voida soveltaa, koska ne eivät voi imeä energiaa yliladattuina. Lisäksi valuva lataus voi aiheuttaa litiumpinnoitusta, mikä tekee akusta epävakaa. Päinvastoin, lyhyt tasavirtalataus pystyy kompensoimaan Li-ion-akun pienen itsepurkauksen ja kompensoimaan sen suojalaitteen toiminnasta aiheutuvia energiahäviöitä. Laturin tyypistä ja Li-ion-akun itsepurkautumisasteesta riippuen tällainen lataus voidaan suorittaa 500 tunnin tai 20 päivän välein. Yleensä se tulee tehdä, kun avoimen piirin jännite putoaa arvoon 4,05 V/kenno ja lopettaa kun se saavuttaa arvon 4,20 V/kenno.
Joten Li-ion-akuilla on alhainen vastustuskyky ylilataukselle. Hiilimatriisin pinnalla olevalle negatiiviselle elektrodille on merkittävällä ylivarauksella mahdollista kerrostaa metallista litiumia (hienoksi murskatun sammaleisen sedimentin muodossa), jolla on korkea reaktiivisuus elektrolyytin suhteen, ja aktiivinen hapen kehitys alkaa klo. katodi. On olemassa lämmön karkaamisen, paineen nousun ja paineen alenemisen uhka. Siksi Li-ion-akkuja voidaan ladata vain valmistajan suosittelemaan jännitteeseen asti. Kun latausjännite kasvaa, akun käyttöikä lyhenee.
Li-ion-akkujen turvallista käyttöä on harkittava vakavasti. Kaupallisissa Li-ion-akuissa on erityiset suojalaitteet, jotka estävät latausjännitettä ylittämästä tiettyä kynnysarvoa. Lisäelementti suojaus varmistaa, että lataus on valmis, jos akun lämpötila saavuttaa 90 °C. Edistyneimmissä akuissa on vielä yksi suojaelementti - mekaaninen kytkin, joka laukaisee akun sisäisen paineen nousun. Sisäänrakennettu jännitteensäätöjärjestelmä on konfiguroitu kahdelle katkaisujännitteelle - korkealle ja matalalle.
On poikkeuksia - Li-ion-akut, joissa ei ole lainkaan suojalaitteita. Nämä ovat mangaania sisältäviä akkuja. Sen läsnäolon vuoksi latauksen aikana anodin metallointireaktiot ja hapen kehittyminen katodilla tapahtuvat niin hitaasti, että tuli mahdolliseksi luopua suojalaitteiden käytöstä.

Li-ion-akkujen turvallisuus.

Kaikille litiumakuille on ominaista melko hyvä turvallisuus. Kapasiteetin menetys itsepurkauksen vuoksi 5-10 % vuodessa.
Annettuja indikaattoreita tulisi pitää nimellisinä vertailupisteinä. Kunkin tietyn akun purkausjännite riippuu esimerkiksi purkausvirrasta, purkaustasosta, lämpötilasta; resurssi riippuu purkauksen ja varauksen muodoista (virroista), lämpötilasta, purkaussyvyydestä; käyttölämpötilojen vaihteluväli riippuu resurssien ehtymisen tasosta, sallituista käyttöjännitteistä jne.
Li-ion-akkujen haittoja ovat herkkyys ylilataukselle ja ylipurkaukselle, minkä vuoksi niissä on oltava lataus- ja purkausrajoittimet.
Tyypillinen kuva Li-ion-akkujen purkausominaisuuksista on esitetty kuvassa. Kuvista voidaan nähdä, että purkausvirran kasvaessa akun purkauskapasiteetti pienenee hieman, mutta käyttöjännite laskee. Sama vaikutus ilmenee purettaessa alle 10 °C:n lämpötiloissa. Lisäksi alhaisissa lämpötiloissa esiintyy alkujännitehäviö.

Kuva 5. Li-ion-akun purkausominaisuudet eri virroilla.

Kuva 6. Li-ion-akun purkausominaisuudet eri lämpötiloissa.

Mitä tulee Li-ion-akkujen toimintaan yleensä, ottaen huomioon kaikki rakentava ja kemiallisia menetelmiä akkujen suojaus ylikuumenemiselta ja jo vakiintunut ajatus akkujen ulkoisen elektronisen suojan tarpeesta ylilataukselta ja ylipurkaukselta, voimme pitää Li-ion-akkujen turvallisen toiminnan ongelman ratkaistua. Ja uudet katodimateriaalit tarjoavat usein entistä paremman lämpöstabiilisuuden Li-ion-akuille.

Li-ion akun turvallisuus.

Litium- ja litiumioniakkuja kehitettäessä, kuten myös primäärilitiumkennoissa, kiinnitettiin erityistä huomiota säilytyksen ja käytön turvallisuuteen. Kaikki akut on suojattu sisäisiltä oikosuluksilta (ja joissakin tapauksissa - ulkoisilta oikosuluksilta). Tehokas tapa Tällainen suoja on kaksikerroksisen erottimen käyttö, jonka toinen kerroksista ei ole polypropeenia, vaan polyeteenin kaltaista materiaalia. Oikosulkutapauksissa (esimerkiksi litiumdendriittien kasvun vuoksi positiiviselle elektrodille) paikallisen kuumennuksen vuoksi tämä erotinkerros sulaa ja muuttuu läpäisemättömäksi, mikä estää dendriittien lisääntymisen.

Li-ion-akun suojalaitteet.

Kaupallisissa Li-ion-akuissa on edistynein suoja kaikista akkutyypeistä. Li-ion-akkujen suojapiirissä käytetään pääsääntöisesti kenttätransistoriavainta, joka avautuu, kun akkukennolla saavutetaan 4,30 V jännite, ja siten katkaisee latausprosessin. Lisäksi olemassa oleva lämpösulake, kun akku kuumennetaan 90 °C:seen, katkaisee kuormituksensa piirin ja tarjoaa siten sen lämpösuojan. Mutta siinä ei vielä kaikki. Joissakin akuissa on kytkin, joka aktivoituu, kun kotelon sisällä oleva kynnyspaine saavuttaa 1034 kPa (10,5 kg/m2) ja katkaisee kuormituspiirin. Siinä on myös syväpurkaussuojapiiri, joka valvoo akun jännitettä ja katkaisee kuormituspiirin, jos jännite putoaa 2,5 V:iin per kenno.
Matkapuhelimen akun suojapiirin sisäinen vastus päällä-tilassa on 0,05-0,1 ohmia. Rakenteellisesti se koostuu kahdesta sarjaan kytketystä avaimesta. Yksi niistä laukeaa, kun akun ylempi ja toinen - alempi jännitekynnys saavutetaan. Näiden kytkimien kokonaisvastus itse asiassa kaksinkertaistaa sen sisäisen resistanssin, varsinkin jos akku koostuu vain yhdestä akusta. Matkapuhelimen akkujen tulee tuottaa suuria kuormitusvirtoja, mikä on mahdollista pienimmällä mahdollisella sisäisellä akun resistanssilla. Siten suojapiiri on este, joka rajoittaa Li-ion-akun käyttövirtaa.
Joissakin Li-ion-akuissa, jotka käyttävät niiden kemiallinen koostumus mangaani ja koostuu 1-2 elementistä, suojajärjestelmää ei sovelleta. Sen sijaan niissä on vain yksi sulake asennettuna. Ja tällaiset akut ovat turvallisia pienen koon ja pienen kapasiteetin vuoksi. Lisäksi mangaani sietää melko Li-ion-akun väärinkäyttöä. Suojapiirin puuttuminen alentaa Li-ion-akun kustannuksia, mutta tuo mukanaan uusia ongelmia.
Erityisesti matkapuhelimen käyttäjät voivat käyttää akkujensa lataamiseen standardista poikkeavia latureita. Kun käytät edullisia verkkovirrasta tai ajoneuvon sisäverkosta lataukseen suunniteltuja latureita, voit olla varma, että jos akussa on suojapiiri, se sammuttaa sen, kun latausjännite saavutetaan. Jos suojapiiriä ei ole, akku ylilatautuu ja seurauksena on peruuttamaton vika. Tähän prosessiin liittyy yleensä akkukotelon lisääntynyt kuumeneminen ja turpoaminen.

Mekanismit, jotka johtavat Li-ion-akkujen kapasiteetin laskuun

Li-ion-akkuja pyöräillessä mahdollisista kapasiteetin vähentämismekanismeista huomioidaan useimmiten seuraavat:
- tuhoaminen kristallirakenne katodimateriaali (erityisesti LiMn2O4);
- grafiitin kuorinta;
- passivoivan kalvon muodostuminen molemmille elektrodeille, mikä johtaa elektrodien aktiivisen pinnan vähenemiseen ja pienten huokosten tukkeutumiseen;
- metallisen litiumin laskeutuminen;
- mekaaniset muutokset elektrodin rakenteessa aktiivisen materiaalin volyymivärähtelyjen seurauksena pyöräilyn aikana.
Tutkijat ovat eri mieltä siitä, mikä elektrodeista muuttuu eniten pyöräilyn aikana. Tämä riippuu sekä valittujen elektrodimateriaalien luonteesta että niiden puhtaudesta. Siksi Li-ion-akuille on mahdollista kuvata vain laadullinen muutos niiden sähköisissä ja toimintaparametreissa käytön aikana.
Tyypillisesti kaupallisten Li-ion-akkujen resurssi purkauskapasiteetin pienentymiseen 20 % on 500-1000 jaksoa, mutta se riippuu merkittävästi rajoittavan latausjännitteen arvosta (kuva 7). Kun syklin syvyys pienenee, resurssi kasvaa. Havaittu käyttöiän pidentyminen liittyy mekaanisen rasituksen vähenemiseen, joka johtuu interstitiaalisten elektrodien tilavuuden muutoksista, jotka riippuvat niiden varausasteesta.

Kuva 7. Li-ion-akun kapasiteetin muutos eri latausjännitteillä

Käyttölämpötilan nousu (toiminta-alueen sisällä) voi lisätä elektrodi-elektrolyyttirajapintaan vaikuttavien sivuprosessien nopeutta ja hieman lisätä purkauskapasiteetin laskunopeutta jaksoilla.

Johtopäätös.

Hakujen seurauksena parasta materiaalia katodille nykyaikaiset Li-ion-akut muuttuvat kokonaiseksi kemiallisten virtalähteiden perheeksi, jotka eroavat huomattavasti toisistaan sekä energiankulutuksen että lataus-/purkausmoodien parametrien suhteen. Tämä puolestaan vaatii merkittävää lisäystä ohjauspiirien älykkyyteen, joista on nyt tullut olennainen osa akkuja ja virtalaitteita - muuten vauriot (mukaan lukien peruuttamattomat vauriot) sekä akuille että laitteille ovat mahdollisia. Tehtävää mutkistaa entisestään se, että kehittäjät yrittävät hyödyntää akkujen energiaa parhaalla mahdollisella tavalla ja pyrkivät pidentämään akun käyttöikää virtalähteen vähimmäistilavuudella ja painolla. Näin voit saavuttaa merkittäviä kilpailuetuja. Texas Instrumentsin mobiilijärjestelmien tehokomponenteista vastaavan D. Hickokin mukaan uusista materiaaleista valmistettuja katodeja käytettäessä akkukehittäjät eivät heti saavuta samoja suunnittelu- ja suorituskykyominaisuuksia kuin perinteisempien katodien tapauksessa. Tämän seurauksena uusilla akuilla on usein merkittäviä toiminta-aluerajoituksia. Lisäksi viime vuosina perinteisten varastokennojen ja akkujen valmistajien - Sanyon, Panasonicin ja Sonyn - lisäksi uusia, enimmäkseen kiinalaisia valmistajia on tullut erittäin aktiivisesti markkinoille. Toisin kuin perinteiset valmistajat, ne toimittavat tuotteita, joilla on huomattavasti laajempi parametrivalikoima yhden teknologian tai jopa yhden erän sisällä. Tämä johtuu heidän halustaan kilpailla pääasiassa alhaisilla tuotehinnoilla, mikä usein johtaa säästöihin prosessien noudattamisessa.
Joten tällä hetkellä ns. tarjoaman tiedon merkitys. "älyakut": akun tunniste, akun lämpötila, jäännösvaraus ja sallittu ylijännite. Mukaan Hickok, jos kehittäjät valmiit laitteet suunnittelee tehoalijärjestelmän, joka ottaa huomioon sekä käyttöolosuhteet että kennoparametrit, mikä tasoittaa akkuparametrien eroja ja lisää loppukäyttäjien vapausastetta, mikä antaa heille mahdollisuuden valita valmistajan suosittelemien laitteiden lisäksi , mutta myös muiden yritysten akkuja.

18650 on tullut yhä suositummaksi viime aikoina. Teknisiltä ominaisuuksiltaan ne ovat tunnettuja sormityyppisiä akkuja edellä. Oikean terminologian näkökulmasta tutuille käytetyt käsitteet "sormi" ja "pikkusormi" ovat virheellisiä. Kaikilla akuilla, koosta riippumatta, on omat koodinsa, jotka osoittavat niiden koon. Joten 18650 on myös koodi. Siinä koko salaisuus.

Akun koko 18650

Tämä viisinumeroinen koodi ilmaisee akun leveyden ja pituuden, jossa kaksi ensimmäistä numeroa ovat leveys (halkaisija) millimetreinä ja viimeiset kolme ovat pituus millimetreinä kymmenesosina. On virheellinen mielipide, että nolla tämän koodin lopussa osoittaa akun sylinterimäisen muodon (paristoja on erilaisia muotoja). Tällainen tarkka akun pituuden merkintä ei ole tarpeen. Sen kokoa määritettäessä se rajoitetaan usein neljään ensimmäiseen numeroon (1865). Sormi- ja pikkusormiparistoilla on muuten myös oma koodinsa - 14500 ja 10440. Digitaalisen koodin lisäksi koko voidaan ilmoittaa myös kirjaimilla. Esimerkiksi kahdella edellä mainitulla paristokoolla on vaihtoehtoiset kirjainkoodit - AA (sormityyppi) ja AAA (pienisormityyppi). On olemassa monia aakkos- ja numerokoodeja, jotka osoittavat eri akkujen kokoa: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670) jne.

18650-akuille tämä kokomerkintä on epätarkka. Myös muut parametrit on otettava huomioon. 18650 akun kokoon voi vaikuttaa esimerkiksi sisäänrakennetun erikoiskortin (latausohjaimen) läsnäolo. Jotkin akut voivat tässä tapauksessa olla hieman pidempiä. Usein on tapauksia, joissa akku ei yksinkertaisesti mahdu laitteen lokeroon, jossa he haluavat käyttää sitä, huolimatta siitä, että tämä laite (esimerkiksi sähkösavukkeen akku) on suunniteltu toimimaan tämäntyyppisten paristojen kanssa. tyyppi.

Li-ion 18650 akun kesto

Aika, jonka tietty akku pystyy toimimaan, riippuu sellaisesta asiasta kuin "milliampeeria tunnissa" (mAh). Suurille akuille, kuten autoille, käytetään termiä "ampeeria tunnissa". 18650 mAh:n akulle tämä on johdettu arvo. Yksi ampeeri on 1000 milliampeeria. Milliampeeri tunnissa on virta, jonka akku voi tuottaa tavanomaisen käyttötunnin aikana. Toisin sanoen, jos jaat tämän arvon tietyllä tuntimäärällä, voit selvittää akun keston. Esimerkiksi akun kapasiteetti on 3000 mAh. Tämä tarkoittaa, että kahden käyttötunnin aikana se tuottaa 1500 milliampeeria. Neljä - 750. Yllä olevan esimerkin akku tyhjenee täysin 10 käyttötunnin jälkeen, kun sen kapasiteetti saavuttaa 300 milliampeeria (syväpurkausraja).

Tällaiset laskelmat antavat vain karkean kuvan akun kestosta. Sen todellinen käyttöaika riippuu siitä, minkä kuorman kanssa se joutuu käsittelemään, eli laitteesta, jolle sen on annettava virtaa.

Virta, jännite ja teho

Ennen pysähtymistä klo yleinen kuvaus tekniset tiedot 18650 litiumioniakut ja varotoimet niiden kanssa työskentelyssä, määrittelemme lyhyesti yllä olevat käsitteet. Virta (maksimipurkausvirta, virtalähtö) ilmaistaan ampeereina ja on merkitty akkuun kirjaimella "A". Jännite ilmaistaan voltteina ja on merkitty kirjaimella "V". Monissa akuissa on tällaisia merkintöjä. Litiumioniakun jännite on aina 3,7 volttia ja virta voi olla erilainen. Akun teho sen vahvuuden hallitsevana parametrina ilmaistaan jännitteen ja virran tulona (voltit on kerrottava ampeereilla).

Kuvaus litiumioniakun eduista ja haitoista

Litiumioniteknologialla valmistettujen 18650-akkujen suurin haitta on niiden pieni käyttölämpötila-alue. Litiumioniakun normaali toiminta on mahdollista vain -20 - +20 celsiusastetta. Jos sitä käytetään tai ladataan ilmoitettua alhaisemmissa tai korkeammissa lämpötiloissa, se pilaa sen. Vertailun vuoksi nikkeli-kadmium- ja nikkeli-metallihydridiakuilla on laajempi lämpötila-alue - -40 - +40. Mutta toisin kuin jälkimmäisessä, litiumioniakuilla on korkeampi nimellisjännite - 3,7 volttia verrattuna 1,2 volttiin nikkeliakuilla.

Litiumioniakut eivät myöskään käytännössä ole alttiita useille akkutyypeille yleisille itsepurkautumis- ja muistiefekteille. Itsepurkautuminen tarkoittaa varautuneen energian menetystä tyhjäkäynnillä. Muistivaikutus ilmenee joissakin akkutyypeissä järjestelmällisen latauksen seurauksena epätäydellisen purkauksen jälkeen. Eli se kehittyy akuille, jotka eivät ole täysin tyhjentyneet.

Muistiefektin avulla akku "muistaa" purkausasteen, jonka jälkeen se alkaa latautua, ja purkautuu saavutettuaan tämän rajan seuraavassa jaksossa. Sen todellinen kapasiteetti tuolloin on itse asiassa suurempi. Jos näyttötaulu on olemassa, se näyttää myös purkauksen. Tämä vaikutus ei kehity heti, vaan vähitellen. Se voi kehittyä myös olosuhteissa, joissa akku saa jatkuvasti virtaa verkkovirrasta, eli se latautuu jatkuvasti.

Itsepurkautuminen ja muistiefekti ovat erittäin merkityksettömiä litiumioniakuissa.

On vielä yksi seikka, johon sinun tulee kiinnittää huomiota: tällaisia akkuja ei voida säilyttää tyhjentyneenä, muuten ne epäonnistuvat nopeasti.

Li-ion-akkuja koskevat varotoimet

Monet ovat alttiita tulipalolle ja räjähdyksille. Se riippuu akun sisäisen rakenteen kemiallisesta koostumuksesta. 18650 litiumioniakkujen kohdalla tämä ongelma on melko akuutti. Ei ole harvinaista, että e-savukkeen käyttäjät saavat vakavia palovammoja käsiinsä ja kasvoihinsa tai jopa vakavampia vammoja. Koska litiumioniakkuja löytyy kannettavissa tietokoneista, tableteista ja matkapuhelimista, ei ole harvinaista, että ne syttyvät palamaan.

Ensinnäkin tällaisten tapausten syiden joukossa on tietysti huonolaatuinen (halpa) akkukokoonpano. Sähkösavukkeiden tapauksessa on kuitenkin helppo aiheuttaa litiumioniakun räjähdys itse, vaikka akku ei olisikaan halpa. Tätä varten sinun on ymmärrettävä hieman sähkövastus.

Jos selitämme tämän käsitteen eniten selkeää kieltä, tämä on parametri, joka määrittää akun johtimen vaatimukset. Mitä pienempi johtimen vastus, sitä enemmän virtaa (ampeeria) akun tulee antaa. Jos vastus on erittäin pieni, akku toimii tällaisella johtimella suurella kuormalla. Vastus voi olla niin alhainen, että se aiheuttaa akun liiallisen kuormituksen ja sen myöhemmän räjähdyksen tai syttymisen. Toisin sanoen siitä tulee oikosulku. Koska sähkösavukkeet toimivat haihdutusperiaatteella, mikä vaatii lämmityselementin (filamenttikelan), taitamattomat käyttäjät voivat vahingossa pakottaa akun toimimaan lämmityselementti erittäin alhaisella vastuksella. Tietäen tietyn akun nykyisen ulostulon ja johtimen resistanssin käyttämällä yksinkertaisia laskelmia Ohmin lain kaavalla, voit määrittää, pystyykö tämä akku käsittelemään tiettyä johtimia.

Näitä vaaroja ei aina esiinny kaikissa tapauksissa. Akun suojausteknologiat kehittyvät jatkuvasti. Monissa akuissa on sisällä erityinen latausohjain, joka voi katkaista akun virran ajoissa oikosulun sattuessa. Nämä ovat suojattuja akkuja.

Li-ion-akkulaite

18650-akku perustuu elektrolyyttiin - erityiseen nesteeseen, jossa tapahtuu kemiallisia reaktioita.

Nämä kemialliset reaktiot ovat palautuvia. Tämä on minkä tahansa akun toimintaperiaate. Yksinkertaisesti sanottuna tällaisten reaktioiden kaava voi edetä sekä vasemmalta oikealle (purkaus) että oikealta vasemmalle (lataus). Tällaisia reaktioita tapahtuu kennon katodin ja anodin välillä. Katodi on virtalähteen negatiivinen elektrodi (miinus), anodi on positiivinen elektrodi (plus). Niiden väliin muodostuu reaktion aikana sähköä. kemialliset reaktiot purkaus ja varaus katodin ja anodin välillä ovat hapettumis- ja pelkistysprosesseja, mutta se on täysin erilainen tarina. Emme puutu elektrolyysiprosessiin. Virta muodostuu sillä hetkellä, kun katodi ja anodi alkavat olla vuorovaikutuksessa, eli jotain on kytketty akun plus- ja miinuskohtaan. Katodin ja anodin tulee olla sähköä johtavia.

Käyttöolosuhteiden rikkomisen aikana elektrolyyttiin ilmaantuu molekyylejä kemiallisia alkuaineita, jotka sulkevat katodin ja anodin, mikä johtaa sisäisiin oikosulkuihin. Tämän seurauksena akun lämpötila nousee ja molekyylejä ilmaantuu enemmän, mikä sulkee plus- ja miinuskohdat. Tämä koko prosessi lumipallon tavoin kiihtyy eksponentiaalisesti. Ilman mahdollisuutta poistaa elektrolyyttiä (akkukotelo on sinetöity), sisäinen paine nousee. Mitä seuraavaksi tapahtuu, voidaan ymmärtää kommentoimatta.

Litiumioniakun lataaminen

18650-akun laturiksi mikä tahansa tämän muodon akuille suunniteltu laite sopii. Tärkeintä ei ole muuttaa oikeaa napaisuutta latauksen aikana. Aseta paristot aukkoihin tarkalleen plus- ja miinussymbolien mukaisesti. On hyvä idea lukea muut 18650-akkulaturin käyttöä koskevat varotoimet, jotka on aina lueteltu akkukotelossa.

Paras vaihtoehto litiumioniakkujen lataamiseen on käyttää kalliimpia latureita hienosäädetyllä latausprosessilla. Monilla niistä on toiminto akkujen lataamiseen CC / CV-menetelmällä, joka tarkoittaa vakiovirtaa, vakiojännitettä. Tämä menetelmä on hyvä, koska se voi ladata akkua enemmän kuin perinteiset laturit. Tämä johtuu sellaisesta käsitteestä kuin uudelleenlataus.

Akun latauksen tai purkamisen aikana sen jännite muuttuu. Lisääntyy latauksen aikana, pienenee latauksen aikana. Nimellinen 3,7 volttia on keskiarvo.

On olemassa kaksi vaikutusta, jotka vaikuttavat haitallisesti akkuun - ylilataus ja ylipurkaus. Akun lataamiselle ja purkamiselle on rajat. Jos akun jännite ylittää nämä rajat, akku latautuu tai purkautuu liikaa riippuen siitä, latautuuko vai purkautuuko se. 18650 Li-ionin normaalissa lataustilassa itse akun sisällä oleva laturi ja latausohjain (jos sellainen on) lukevat akun jännitteen ja katkaisevat latauksen, kun se saavuttaa kynnyksen ylilatauksen välttämiseksi. Tässä tapauksessa akku ei ole todellisuudessa ladattu täyteen. Sen kapasiteetin ansiosta se voi ladata enemmän, mutta kynnys estää sitä tekemästä niin.

Latausperiaate CC / CV-menetelmällä on suunniteltu siten, että lataukseen syötetty virta ei katkea, vaan vähenee jyrkästi, mikä estää sisäinen jännitys akku ylittää kynnyksen. Näin akku latautuu täyteen ilman ylilatausta.

Litiumioniakkujen tyypit

18650 Li-ion akkutyypit:

litiumrautafosfaatti (LFP);
litium-mangaani (IMR);
litium-koboltti (ICR);
litiumpolymeeri (LiPo).

Kaikki tyypit paitsi viimeinen ovat lieriömäisiä ja niitä voidaan valmistaa muodossa 18650. Litiumpolymeeriakut eroavat toisistaan siinä, että niillä ei ole tiettyä muotoa. Tämä johtuu siitä, että niissä on kiinteä elektrolyytti (polymeeri). Tämä elektrolyytin epätavallinen ominaisuus johtuu siitä, että näitä paristoja käytetään usein tableteissa ja matkapuhelimissa.

Litiumioniakkujen sovellukset

Kuten jo mainittiin, 18650 Li-ion -akkuja käytetään laajalti elektroniset savukkeet. Ne voidaan rakentaa akkupakkaukseen tai irrottaa, eli asentaa siihen erikseen. Niitä voi olla myös useita, kytkettyinä rinnan tai sarjaan.

Litiumioniakkuja on käytetty pitkään erilaisten akkujen, kuten kannettavien akkujen, rakentamisessa. Tällaiset akut ovat useiden toisiinsa kytkettyjen 18650 akkujen ketju yhdessä kotelossa. Tällaisia akkuja löytyy myös tilavina virtapankeina - kannettavina latureina.

Itse akkujen kattavuus on hyvin laaja: nimetyistä latureista nykyaikaisten suurten mekanismien (auto tai lento) rakenneosiin. Samanaikaisesti yhden akun muodostavien 18650 litiumioniakun määrä voi vaihdella muutamasta satoihin. On syytä mainita litiumpolymeeriakut. Vaikka niitä ei ole saatavana 18650 Li-ion -muodossa, ne ovat yleisimpiä, koska niitä käytetään tableteissa ja matkapuhelimissa.

Lukemalla foorumeilla akkujen "käyttövinkkejä" ihmettelee tahattomasti, onko fysiikka ja kemia jätetty kouluissa väliin vai ovatko he sitä mieltä, että lyijy- ja ioniakkujen käyttösäännöt ovat samat.
Aloitetaan Li-Ion-akun periaatteista. Kaikki on äärimmäisen yksinkertaista sormilla - on negatiivinen elektrodi (yleensä kuparista), on positiivinen (alumiinista), niiden välissä on huokoinen aine (erotin), joka on kyllästetty elektrolyytillä (se estää "luvaton" "litiumionien siirtyminen elektrodien välillä):

Toimintaperiaate perustuu litiumionien kykyyn integroitua kidehilaan erilaisia materiaaleja- yleensä grafiitti tai piioksidi - kemiallisten sidosten muodostuessa: vastaavasti latauksen aikana ionit rakentuvat kidehilaan, jolloin ne keräävät varauksen yhdelle elektrodille, purkautuessaan ne menevät takaisin toiselle elektrodille luovuttaen tarvitsemamme elektroni (joka on kiinnostunut meneillään olevien prosessien tarkemmasta selityksestä - google interkalaatio). Elektrolyyttinä käytetään vesipitoisia liuoksia, jotka eivät sisällä vapaata protonia ja ovat stabiileja laajalla jännitealueella. Kuten näette, nykyaikaisissa akuissa kaikki tehdään melko turvallisesti - ei ole metallilitiumia, ei ole mitään räjähtävää, vain ionit kulkevat erottimen läpi.
Nyt kun kaikki on tullut enemmän tai vähemmän selväksi toimintaperiaatteen suhteen, siirrytään yleisimpiin Li-Ion-akkuihin liittyviin myytteihin:

Myytti yksi. Laitteen Li-Ion-akkua ei voi purkaa nollaan prosenttiin.
Itse asiassa kaikki kuulostaa oikealta ja on fysiikan mukaista - purettaessa ~2,5 V Li-Ion akku alkaa heikentyä hyvin nopeasti, ja jopa yksi tällainen purkautuminen voi merkittävästi (jopa 10%!) vähentää sen kapasiteettia. Lisäksi kun se puretaan tällaiseen jännitteeseen, sitä ei enää voi ladata tavallisella laturilla - jos akkukennon jännite putoaa alle ~ 3 V, "älykäs" ohjain sammuttaa sen vaurioituneena ja jos ovat kaikki sellaisia kennoja, akku voidaan viedä roskakoriin.
Mutta on yksi erittäin tärkeä, mutta joka unohtaa: puhelimissa, tableteissa ja muissa mobiililaitteissa akun käyttöjännitealue on 3,5-4,2 V. Kun jännite putoaa alle 3,5 V, ilmaisin näyttää nolla prosentin latausta ja laite sammuu, mutta "kriittinen" 2,5 V on edelleen hyvin kaukana. Tämän vahvistaa se tosiasia, että jos kytket LEDin tällaiseen "purkaneeseen" akkuun, se voi palaa pitkään (ehkä joku muistaa, että ennen myytiin taskulampuilla varustettuja puhelimia, jotka kytkettiin päälle painikkeella riippumatta Joten siellä valo jatkoi palamista purkamisen jälkeen ja sammuta puhelin). Eli, kuten näet, normaalikäytössä ei tapahdu 2,5 V:n purkausta, mikä tarkoittaa, että Akum on täysin mahdollista purkaa nollaan prosenttiin.
Myytti kaksi. Li-Ion-akut räjähtävät, jos ne vaurioituvat.
Me kaikki muistamme "räjähtävän" Samsung Galaxy Note 7:n. Tämä on kuitenkin pikemminkin poikkeus säännöstä - kyllä, litium on erittäin aktiivinen metalli, eikä sitä ole vaikea räjäyttää ilmaan (ja se palaa erittäin kirkkaasti vedessä). Nykyaikaiset akut eivät kuitenkaan käytä litiumia, vaan sen ioneja, jotka ovat paljon vähemmän aktiivisia. Joten jotta räjähdys tapahtuisi, sinun on yritettävä kovasti - joko vahingoittaa latausakkua fyysisesti (järjestä oikosulku) tai ladata se erittäin korkealla jännitteellä (sitten se vaurioituu, mutta todennäköisesti ohjain yksinkertaisesti palaa itsestään ja ei salli akun lataamista). Siksi, jos sinulla on yhtäkkiä vaurioitunut tai savuava akku käsissäsi - älä heitä sitä pöydälle ja juokse pois huoneesta huutaen "me kaikki kuolemme" - laita se vain metallisäiliöön ja vie se ulos parvekkeelle (jotta ei hengitä kemiaa) - akku kytee jonkin aikaa ja sammuu sitten. Pääasia, ettei sitä täytetä vedellä, ionit ovat tietysti vähemmän aktiivisia kuin litium, mutta silti jonkin verran vetyä vapautuu myös reagoidessaan veden kanssa (ja hän tykkää räjähtää).
Myytti kolme. Kun Li-Ion-akku saavuttaa 300 (500/700/1000/100500) sykliä, siitä tulee vaarallinen ja se on vaihdettava kiireellisesti.
Myytti, onneksi yhä harvemmin kiertelee foorumeilla ilman fysikaalista tai kemiallista selitystä ollenkaan. Kyllä, käytön aikana elektrodit hapettuvat ja syöpyvät, mikä vähentää akun kapasiteettia, mutta tämä ei uhkaa sinua millään muulla kuin lyhyemmällä akun käyttöiällä ja epävakaalla käytöksellä 10-20% latauksesta.
Myytti neljä. Li-Ion-akuilla et voi työskennellä kylmässä.
Tämä on enemmän suositus kuin kielto. Monet valmistajat kieltävät puhelimien käytön negatiivisissa lämpötiloissa, ja monet ovat kokeneet nopean purkauksen ja yleensä puhelinten sammumisen kylmässä. Selitys tälle on hyvin yksinkertainen: elektrolyytti on vettä sisältävä geeli, ja mitä tapahtuu vedelle, kun negatiiviset lämpötilat kaikki tietävät (kyllä, se jäätyy, jos jokin), mikä vie osan akusta pois toiminnasta. Tämä johtaa jännitteen putoamiseen, ja ohjain alkaa pitää tätä purkauksena. Tästä ei ole hyötyä akulle, mutta se ei myöskään ole kohtalokasta (lämmityksen jälkeen kapasiteetti palaa), joten jos tarvitset kipeästi puhelintasi kylmässä (se on vain käyttöä varten - ota se lämpimästä taskusta, katso aikaa ja piilota se takaisin), niin on parempi ladata se 100% ja käynnistää mikä tahansa prosessoria lataava prosessi - niin jäähdytys on hitaampaa.
Myytti viisi. Turvonnut Li-Ion-akku on vaarallinen ja se tulee heittää pois välittömästi.
Tämä ei ole aivan myytti, vaan pikemminkin varotoimenpide - turvonnut akku voi yksinkertaisesti räjähtää. Kemialliselta kannalta kaikki on yksinkertaista: interkalaatioprosessin aikana elektrodit ja elektrolyytti hajoavat, minkä seurauksena kaasua vapautuu (se voi vapautua myös latauksen aikana, mutta siitä lisää alla). Mutta se erottuu hyvin vähän, ja jotta akku näyttäisi turvonneelta, useita satoja (ellei tuhansia) latausjaksoja on käytävä läpi (ellei tietenkään ole viallinen). Kaasusta eroon pääsemisessä ei ole ongelmia - puhkaise vain venttiili (joissain akuissa se aukeaa itsestään ylipaineella) ja ilmaa se (en suosittele hengittämään), jonka jälkeen voit peittää reiän epoksihartsi. Tämä ei tietenkään palauta akkua entiseen kapasiteettiinsa, mutta ainakaan nyt se ei varmasti räjähdä.
Myytti kuusi. Li-Ion-akut ovat haitallisia ylilataukselle.
Mutta tämä ei ole enää myytti, vaan karu todellisuus - latauksen aikana on suuri mahdollisuus, että akku turpoaa, räjähtää ja syttyy tuleen - usko minua, ei ole juurikaan iloa roiskua kiehuvalla elektrolyytillä. Siksi kaikissa akuissa on ohjaimia, jotka eivät yksinkertaisesti salli akun lataamista tietyn jännitteen yläpuolella. Mutta tässä sinun on oltava erittäin varovainen akun valinnassa - kiinalaisten käsitöiden ohjaimet voivat usein epäonnistua, ja mielestäni ilotulitus puhelimesta klo 3 ei miellytä sinua. Tietenkin sama ongelma on merkkiakuissa, mutta ensinnäkin sitä tapahtuu paljon harvemmin siellä, ja toiseksi koko puhelin vaihdetaan takuun puitteissa. Yleensä tämä myytti johtaa seuraavaan:
Myytti seitsemän. Kun saavutat 100%, sinun on poistettava puhelin latauksesta.
Kuudennen myytin perusteella tämä vaikuttaa järkevältä, mutta todellisuudessa ei ole mitään järkeä nousta ylös keskellä yötä ja irrottaa laite latauksesta: ensinnäkin ohjaimen viat ovat erittäin harvinaisia, ja toiseksi, vaikka 100% ilmaisimessa saavutetaan, akku latautuu erittäin, erittäin maksimiin jonkin aikaa alhaisilla virroilla, mikä lisää kapasiteettia vielä 1-3 %. Joten sen ei todellakaan pitäisi olla niin paljon venytystä.
Myytti kahdeksan. Laitetta voi ladata vain alkuperäisellä laturilla.
Myytti johtuu kiinalaisten laturien huonosta laadusta - kanssa normaali jännite 5 + - 5% voltilla ne voivat tuottaa sekä 6 että 7 - ohjain tietysti tasoittaa tällaista jännitettä jonkin aikaa, mutta tulevaisuudessa se johtaa ohjaimen palamiseen parhaimmillaan, pahimmillaan - räjähdys ja (tai) emolevyn vika. Päinvastoin tapahtuu - kuormituksen alaisena kiinalainen laturi tuottaa 3-4 volttia: tämä johtaa siihen, että akkua ei voida ladata täyteen.

Kuten lukuisista väärinkäsityksistä voidaan nähdä, kaikilla ei ole niitä tieteellinen selitys, ja vielä vähemmän heikentää akun suorituskykyä. Mutta tämä ei tarkoita, että artikkelini lukemisen jälkeen sinun täytyy juosta päätä ja ostaa halpoja kiinalaisia akkuja parilla taalalla - kestävyyden vuoksi on kuitenkin parempi ottaa joko alkuperäisiä tai korkealaatuisia kopioita alkuperäisistä.

Litium-ion (Li-ion) -akut, joita käytetään useimmissa nykyaikaisissa tableteissa, älypuhelimissa ja kannettavissa tietokoneissa, vaativat erilaisia huolto- ja käyttömenettelyjä verrattuna käytettyihin nikkeli-kadmium (Ni-Cd) ja nikkeli-metallihydridi (Ni-MH) akkuihin. aiemmissa laitteissa.

Itse asiassa, asianmukainen hoito litiumioniakku voi pidentää sen käyttöikää 15 kertaa väärin käytettyihin koteloihin verrattuna. Tässä artikkelissa annamme vinkkejä maksimointiin elinkaari kalliita litiumioniakkuja kaikissa kannettavissa laitteissasi.

Äskettäin Windows Secrets -verkkoportaalin toimittaja Fred Langa joutui vaihtamaan vaurioituneen älypuhelimen - ja se oli hänen virheensä.

Pääoire ei lupannut hyvää - puhelimen kotelo oli epämuodostunut, koska itse laitteen runko alkoi taipua.

Jäsennyksen ja yksityiskohtaisen tutkimuksen jälkeen kävi ilmi, että älypuhelimen akku oli turvonnut.

Aluksi Fred ei huomannut mitään muutoksia: akku näytti enemmän tai vähemmän normaalilta kasvot vasten katsottuna (kuva 1). Kun akku asetettiin tasaiselle pinnalle, kävi kuitenkin selväksi, että sen ylä- ja alapinnat eivät olleet enää tasaiset ja yhdensuuntaiset toistensa kanssa. Akun toiselle puolelle on muodostunut voimakas pullistuma (kuva 2). Tämä pullistuma sai puhelimen taipumaan ja vääntymään.

Akun pullistuminen osoitti vakavaa ongelmaa: korkeapaineisten myrkyllisten kaasujen kerääntymistä akun sisään.

Akkukotelo teki hienoa työtä, mutta myrkylliset kaasut saivat akun näyttämään pieneltä painekattilapomilta, joka vain odotti räjähdystä.

Fredin tapauksessa sekä puhelin että akku ovat vaurioituneet – on aika ostaa uusi älypuhelin.

Surullisinta on, että tämä ongelma olisi voitu helposti estää. Artikkelin viimeisessä osassa kerrotaan Fredin virheet.

Välttääkseen menneisyyden virheiden toistamista uuden älypuhelimen ja muiden litiumionilaitteiden, kuten tablettien ja kannettavien tietokoneiden, kanssa Fred alkoi vakavasti tutkia litiumioniakkujen asianmukaista toimintaa ja huoltoa.

Fred ei ollut kiinnostunut akun käyttöiän pidentämisestä - nämä tekniikat ovat hyvin tunnettuja. Useimmat laitteet tarjoavat manuaalisia tai automaattisia virransäästötiloja ja menetelmiä näytön kirkkauden säätämiseksi, prosessorin suorituskyvyn hidastamiseksi ja käynnissä olevien sovellusten määrän vähentämiseksi.

Fred keskittyi pikemminkin akun käyttöiän pidentämiseen - tapoihin pitää akku hyvässä toimintakunnossa ja maksimoida akun käyttöikää.

Tämä artikkeli sisältää lyhyet Fredin tutkimukseen perustuvat opinnäytetyöpäätelmät. Noudata näitä viittä ehdotettua vinkkiä, niin litiumioniakut toimivat täysin, pitkään ja turvallisesti kaikissa kannettavissa laitteissasi.

Vinkki 1: Tarkkaile lämpötilaa äläkä ylikuumenna akkua

Yllättäen lämpö on yksi litiumioniakkujen tärkeimmistä vihollisista. Väärinkäyttötekijät, kuten akun lataus- ja purkausjaksojen nopeus ja pituus, voivat aiheuttaa akun ylikuumenemisen.

Myös ulkoisella fyysisellä ympäristöllä on merkitystä. Lithium-Ion-akun jättäminen aurinkoon tai suljettuun autoon voi heikentää merkittävästi akun kykyä vastaanottaa ja pitää latausta.

Ihanteellinen lämpötilaolosuhteet Litiumioniakuille on huoneenlämpötila 20 celsiusastetta. Jos laite kuumennetaan 30 asteeseen, sen kyky kantaa latausta heikkenee 20 prosenttia. Jos laitetta käytetään 45 C:ssa, mikä on helposti saavutettavissa auringossa, tai kun laitetta käytetään intensiivisesti resurssiintensiivisissä sovelluksissa, akun kapasiteetti pienenee noin puoleen.

Siksi, jos laitteesi tai akku lämpenee huomattavasti käytön aikana, yritä siirtyä viileämpään paikkaan. Jos tämä ei ole mahdollista, yritä vähentää laitteesi virrankulutusta poistamalla käytöstä tarpeettomat sovellukset, palvelut ja ominaisuudet, vähentämällä näytön kirkkautta tai aktivoimalla laitteen virransäästötila.

Jos tämäkään ei auta, sammuta laite kokonaan, kunnes lämpötila palaa normaaliksi. Vielä nopeampaa jäähdytystä varten irrota akku (tietysti, jos laitteen rakenne sen sallii) - näin laite jäähtyy nopeammin fyysisen virtalähteestä irtautumisen vuoksi.

Muuten, siitä huolimatta korkeita lämpötiloja- Tämä pääongelma litiumioniakkuja käytettäessä matalan lämpötilan käyttö ei ole suuri huolenaihe. Alhaiset lämpötilat eivät aiheuta pitkäaikaisia akkuvaurioita, vaikka kylmä akku ei pysty toimittamaan kaikkea mahdollista tehoa optimaalisessa lämpötilassa. Tehon pudotus tulee hyvin havaittavaksi alle 4 C:n lämpötiloissa. Useimmat kuluttajalaatuiset litiumioniakut tulevat käytännössä hyödyttömiksi lämpötiloissa, jotka ovat lähellä jäätymispistettä tai sen alapuolella.

Jos litiumionivirtalähteellä varustettu laite jää jostain syystä liian kylmäksi, älä yritä käyttää sitä. Jätä se irti pistorasiasta ja vie se lämpimään paikkaan (taskuun tai lämmitettyyn huoneeseen), kunnes laite palaa normaalilämpötilaan. Samoin kuin ylikuumenemisen yhteydessä, poista akku fyysisesti ja erillinen lämmitys nopeuttaa lämpenemistä. Kun akku lämpenee normaalilämpötilaan, sen elektrolyyttiset ominaisuudet palautuvat.

Vinkki 2: Irrota laturi akun säästämiseksi

Lataa uudelleen - ts. Akun liittäminen korkeajännitevirtalähteeseen liian pitkäksi ajaksi voi myös heikentää akun kykyä pitää varausta, lyhentää sen käyttöikää tai tappaa sen kokonaan.

Useimmat kuluttajaluokan litiumioniakut on suunniteltu toimimaan 3,6 V:lla kennoa kohden, mutta ne toimivat korkeammalla 4,2 V:lla latauksen aikana. Jos laturi on myös pitkä aika ylijännite, sisäinen akku voi vaurioitua.

Vakavissa tapauksissa ylilataus voi johtaa siihen, mitä insinöörit kutsuvat "katastrofaalisiin" seurauksiin. Jopa kohtalaisissa tapauksissa lataamisen synnyttämä ylimääräinen lämpö saa aikaan ensimmäisessä vihjeessä kuvatun negatiivisen lämpövaikutuksen.

Laadukkaat laturit voivat toimia sopusoinnussa nykyaikaisten litiumioniakkujen piirien kanssa, mikä vähentää ylilatauksen vaaraa vähentämällä latausvirtaa suhteessa akun lataukseen.

Nämä ominaisuudet vaihtelevat merkittävästi riippuen akussa käytetystä tekniikasta. Jos esimerkiksi käytät nikkelikadmium- (Ni-Cd) ja nikkeli-metallihydridi (Ni-MH) -akkuja, yritä jättää ne laturiin niin kauan kuin mahdollista. Tämä johtuu siitä, että vanhemmissa paristoissa on korkeatasoinen itsepurkautuminen, ts. ne alkavat menettää huomattavan määrän varastoitua energiaa välittömästi sen jälkeen, kun ne on irrotettu laturista, vaikka itse kannettava laite olisi sammutettu.

Itse asiassa nikkelikadmium-akku voi menettää jopa 10 prosenttia latauksestaan ensimmäisten 24 tunnin aikana lataamisen jälkeen. Tämän ajan kuluttua itsepurkautumiskäyrä alkaa tasaantua, mutta nikkeli-kadmium akku menettää edelleen 10-20 prosenttia kuukaudessa.

Nikkelimetallihydridiakkujen tilanne on vielä pahempi. Niiden itsepurkautumisnopeus on 30 prosenttia nopeampi kuin niiden nikkeli-kadmium-vastineiden.

Litiumioniakut ovat kuitenkin erittäin matala taso itsepurkautuminen. Hyvin toimiva akku menettää vain 5 prosenttia latauksestaan ensimmäisen 24 tunnin aikana latauksen jälkeen ja vielä 2 prosenttia ensimmäisen kuukauden aikana.

Näin ollen ei tarvitse jättää laturiin liitetyllä litiumioniakulla varustettua laitetta viime hetkeen. Parhaan tuloksen ja akun keston saamiseksi irrota laturi, kun täysi lataus näkyy.

Uusia litiumioniakkulaitteita ei tarvitse ladata täyteen ennen ensimmäistä käyttöä (nikkelikadmium- ja nikkelimetallihydridilaitteet suosittelevat 8–24 tunnin latausaikaa). Litiumioniakut ovat maksimikapasiteettinsa, kun ne osoittavat 100 prosentin latausta. Pidennetty lataus ei ole tarpeen.

Kaikki purkausjaksot eivät vaikuta akun kuntoon samalla tavalla. Pitkä ja intensiivinen käyttö tuottaa enemmän lämpöä rasittaen akkua vakavasti, kun taas lyhyemmät, tiheämmät purkausjaksot päinvastoin pidentävät akun käyttöikää.

Saatat ajatella, että liian pienet lataus-/purkausjaksot voivat lyhentää vakavasti virtalähteen käyttöikää. Tämä oli luonnollista vain vanhentuneille tekniikoille, mutta ei koske nykyaikaisia litiumioniakkuja.

Akun tekniset tiedot voivat olla harhaanjohtavia, koska Monet valmistajat pitävät latausjaksoa aikaa, joka kuluu 100 prosentin latauksen saavuttamiseen. Esimerkiksi kaksi latausta 50–100 prosenttia vastaa yhtä täyttä latausjaksoa. Samoin kolme 33 prosentin sykliä tai 5 20 prosentin jaksoa vastaavat myös yhtä täyttä sykliä.

Lyhyesti sanottuna suuri määrä pieniä lataus-purkaussyklejä ei vähennä jaksojen kokonaismäärää. täysi lataus litiumparisto.

Jälleen lämpö ja voimakas purkaus aiheuttama rasitus lyhentävät akun käyttöikää. Yritä siis pitää syväpurkausten määrä mahdollisimman pienenä. Älä anna akun tason laskea lähelle nollaa (kun laite sammuu itsestään). Käsittele sen sijaan 15–20 prosenttia akun kestosta hätävarana - vain hätätilanteita varten. Ota tapa vaihtaa akku, jos mahdollista, tai kytke laite ulkoiseen virtalähteeseen ennen kuin akku on täysin tyhjä.

Kuten tiedät, nopeaan purkamiseen ja nopeaan lataukseen liittyy ylimääräisen lämmön vapautumista ja ne vaikuttavat haitallisesti akun käyttöikään.

Jos olet käyttänyt laitetta intensiivisesti suurilla kuormituksilla, anna akkujen jäähtyä huonelämpötila ennen kuin liität laturiin. Akku ei voi latautua täyteen, jos se on lämmin.

Kun lataat laitetta, tarkkaile akun lämpötilaa - sen ei pitäisi ylikuumentua paljon. Kuuma akku latauksen aikana osoittaa yleensä, että liian paljon virtaa kulkee nopeasti.

Ylilataus tapahtuu todennäköisimmin halvoilla yleisillä latureilla, joissa käytetään piirejä nopea lataus tai langattomilla (induktiivisilla) latureilla.

Halpa laturi voi olla yksinkertainen muuntaja, johon on kytketty johdot. Tällaiset "hiljaiset lataukset" yksinkertaisesti jakavat virran eivätkä käytännössä saa palautetta ladattavalta laitteelta. Ylikuumeneminen ja ylijännite ovat erittäin yleisiä näitä latureita käytettäessä, mikä tuhoaa akun hitaasti.

"Pikalataukset" on suunniteltu tarjoamaan minuutin lataus, ei tunnin lataus. Pikalataustekniikkaan on erilaisia lähestymistapoja, eivätkä kaikki ole yhteensopivia litiumioniakkujen kanssa. Jos laturia ja akkua ei ole suunniteltu toimimaan yhdessä, pikalataus voi aiheuttaa ylijännitteen ja ylikuumenemisen. Yleisesti ottaen on parasta olla käyttämättä yhden valmistajan laturia toisen valmistajan kannettavan laitteen lataamiseen.

Langattomat (induktiiviset) laturit käyttävät erityistä latauspintaa akun lataamiseen. Ensi silmäyksellä tämä on erittäin kätevää, mutta tosiasia on, että tällaiset lataukset tuottavat ylimääräistä lämpöä jopa normaalissa käytössä (Jotkut uunit käyttävät induktioilmiötä kattiloiden ja pannujen lämmittämiseen).

Litiumakut eivät vain kärsi lämmöstä, vaan ne myös tuhlaavat energiaa latautuessaan langattomasti. Luonteeltaan induktiivisen laturin hyötysuhde on aina pienempi kuin perinteisen laturin. Täällä jokainen voi vapaasti tehdä valintansa, mutta Fredille lisääntynyt lämpö ja alhaisempi hyötysuhde ovat riittäviä tekijöitä luopumaan tällaisista laitteista.

Joka tapauksessa turvallisin tapa on käyttää mukana toimitettua valmistajan suosittelemaa laturia. Tämä on ainoa taattu tapa pitää lämpötila ja jännite normaaleissa rajoissa.

Jos OEM-laturia ei ole saatavilla, käytä laitetta, jonka lähtövirta on alhainen, jotta pienennät akun vaurioitumisen mahdollisuutta suuren tehon nopean toimituksen vuoksi.

Yksi pienivirtainen virtalähde on tavallisen tietokoneen USB-portti. Tavallinen USB 2.0 -portti tarjoaa 500 mA (0,5 A) porttia kohden, kun taas USB 3.0 tarjoaa 900 mA (0,9 A) porttia kohden. Vertailun vuoksi jotkin erilliset laturit voivat tuottaa 3000-4000mA (3-4A). USB-porttien alhainen ampeerimäärä takaa yleensä turvallisen latauksen normaalilla lämpötilajärjestelmä useimmille nykyaikaisille litiumioniakuille.

Vinkki 5: Jos mahdollista, käytä vara-akkua

Jos laitteellasi voit vaihtaa akun nopeasti, vara-akku on hyvä vakuutus. Tämä ei ainoastaan tuplaa akun käyttöikää, vaan myös eliminoi tarpeen tyhjentää akku kokonaan tai käyttää pikalatausta. Kun akku saavuttaa 15–20 prosentin rajan, vaihda tyhjentynyt akku vara-akkuon, niin saat heti täyden latauksen ilman ylikuumenemisongelmia.

Vara-akulla on myös muita etuja. Jos esimerkiksi joudut tilanteeseen, jossa asennettu akku on ylikuumentunut (esimerkiksi laitteen intensiivisen käytön tai korkean ympäristön lämpötilan vuoksi), voit vaihtaa kuuman akun, jotta se jäähtyy nopeammin, kun käytät laitetta.

Kahden akun ansiosta pikalatausta ei tarvitse käyttää - voit käyttää laitetta turvallisesti, kun akku latautuu hitaasti turvallisesta virtalähteestä.

Fredin kohtalokkaat virheet

Fred ehdotti, että hän saattoi vaurioittaa älypuhelimen akkua matkan aikana. Hän käytti laitteen GPS-toimintoa navigointiin kirkkaana aurinkoisena päivänä. Älypuhelin oli pitkään auringossa auton kojelaudan lähellä olevassa pidikkeessä, älypuhelimen kirkkaus kytkettiin maksimiin, jotta kartta voitaisiin erottaa kirkkaiden joukosta auringonsäteet.

Lisäksi kaikki tavalliset taustasovellukset - sähköposti, pikaviestit jne. käynnistettiin. Laite käytti 4G-moduulia musiikkikappaleiden lataamiseen ja langatonta Bluetooth-moduulia äänen välittämiseen auton pääääniyksikköön. Varmasti puhelin oli stressissä.

Jotta puhelin saisi virtaa, se liitettiin 12 V adapteriin, joka ostettiin alhaisen hinnan ja oikean liittimen olemassaolon kriteerien mukaan.

Suoran auringonvalon, korkean suorittimen kuormituksen, näytön suurimman kirkkauden ja sovittimen epäilyttävän laadun yhdistelmä johti älypuhelimen liialliseen ylikuumenemiseen. Fred muistelee kauhistuneena, kuinka kuuma laite oli, kun se vedettiin ulos pidikkeestään. Tämä vakava ylikuumeneminen oli akun kuoleman katalysaattori.

Ongelma tuntui pahenevan yöllä, kun Fred jätti laitteen kytkettynä koko yöksi kolmannen osapuolen laturilla, eikä hän voinut hallita sitä, milloin akku oli ladattu täyteen.

Uudessa älypuhelimessaan Fred käyttää vain integroitua laturia ja vara-akkua. Fred toivoo pitkää ja turvallista käyttöikää sekä akulle että puhelimelle, minkä hän aikoo saavuttaa näillä vinkeillä.

Löysitkö kirjoitusvirheen? Valitse ja paina Ctrl + Enter

Tällä hetkellä li-ion-akut ja Li-pol (litiumpolymeeri) -akut ovat yleisiä.

Niiden välinen ero on elektrolyytissä. Ensimmäisessä versiossa heliumia käytetään sellaisenaan, toisessa polymeerinä, joka on kyllästetty litiumia sisältävällä liuoksella. Nykyään sähkömoottoreilla varustettujen autojen suosion vuoksi kysymys sellaisen ihanteellisen litiumioniakun löytämisestä, joka on optimaalinen tällaiselle ajoneuvolle, on akuutti.

Se koostuu muiden akkujen tapaan anodista (huokoinen hiili) ja katodista (litium), ne erottavasta erottimesta ja elektrolyyttijohtimesta. Purkausprosessiin liittyy "anodi"-ionien siirtyminen katodille erottimen ja elektrolyytin kautta. Niiden suunta vaihtuu latauksen aikana (kuva alla).

Ionit kiertävät kennon purkamisen ja latauksen aikana vastakkaisesti varautuneiden elektrodien välillä.

Ioniparistoissa on eri metalleista valmistettu katodi, mikä on niiden tärkein ero. Valmistajat käyttävät elektrodeja erilaisia materiaaleja parantaa akun suorituskykyä.

Mutta tapahtuu, että joidenkin ominaisuuksien paraneminen johtaa toisten jyrkkään heikkenemiseen. Esimerkiksi optimoimalla matka-ajan pidentämiseen tarvittavaa kapasiteettia voit lisätä tehoa, turvallisuutta ja vähentää kielteisiä vaikutuksia ympäristöön. Samalla voit vähentää kuormitusvirtaa, lisätä akun hintaa tai kokoa.

Tutustu tärkeimpiin parametreihin eri tyyppejä litiumparistot (litium-mangaani, litium - koboltti, litium - fosfaatti ja nikkeli-mangaani - koboltti) voivat olla taulukossa:

Säännöt sähköliikenteen käyttäjille

Tällaisten akkujen kapasiteetti ei käytännössä pienene pitkäaikaisen varastoinnin aikana. Li-ion-akut purkautuvat vain 23 %, jos niitä säilytetään 60 asteen lämpötilassa 15 vuoden ajan. Näiden ominaisuuksien ansiosta niitä käytetään laajalti sähkökuljetusteknologioissa.

Litiumioniakut sopivat sähköajoneuvoihin, joissa on täydellinen ohjausjärjestelmä sisäänrakennettu koteloon.

Tästä syystä käyttäjät unohtavat käytön aikana perussäännöt, jotka voivat pidentää niiden käyttöikää:

akku on ladattava täyteen heti kaupasta ostamisen jälkeen, koska elektrodit latautuvat 50 % tuotantoprosessin aikana. Siksi käytettävissä oleva kapasiteetti pienenee, ts. käyttöaika, jos alkumaksua ei ole;
akun ei saa antaa tyhjentyä kokonaan resurssien säästämiseksi;
akku on ladattava jokaisen lähdön jälkeen, vaikka lataus olisi vielä jäljellä;
Älä lämmitä paristoja, koska korkeat lämpötilat edistävät ikääntymisprosessia. Resurssin maksimaalisen käytön varmistamiseksi on suoritettava toiminta osoitteessa optimaalinen lämpötila, joka on 20-25 astetta. Siksi akkua ei voi säilyttää lämmönlähteen lähellä.
kylmällä säällä akku on suositeltavaa kääriä tyhjiölukolla varustettuun muovipussiin säilytettäväksi 3-4 asteessa, ts. lämmittämättömässä huoneessa. Maksun tulee olla vähintään 50 % täydestä;
kun akkua on käytetty alhaisissa lämpötiloissa, sitä ei voi ladata pitämättä sitä jonkin aikaa huoneenlämmössä, eli se on lämmitettävä;
Akku on ladattava sarjan mukana toimitetulla laturilla.

Näiden akkujen PU:ssa on useita alalajeja - litium - LiFePO4 (rauta - fosfaatti), käyttäen rautafosfaattikatodia. Niiden ominaisuudet antavat meille mahdollisuuden puhua akuista paristojen valmistukseen käytetyn teknologian huippuna.

Niiden tärkeimmät edut ovat:

lataus-purkausjaksojen lukumäärä, joka saavuttaa 5000, kunnes kapasiteetti laskee 20%;
pitkä käyttöikä;
puuttuu "muistiefekti";
laaja lämpötila-alue muuttumattomalla suorituskyvyllä (300-700 celsiusastetta);
kemiallinen stabiilisuus ja lämpö, mikä lisää turvallisuutta.

Eniten käytetyt akut

Monien joukossa yleisimpiä ovat 18650 litiumioniakut, joita valmistaa viisi yritystä: LG, Sony, Panasonic, Samsung, Sanyo, joiden tehtaat sijaitsevat Japanissa, Kiinassa, Malesiassa ja Etelä-Koreassa. Suunnitelmissa oli, että kannettavissa tietokoneissa käytettäisiin Li ion 18650 -akkuja. Kuitenkin onnistuneen muodon ansiosta niitä käytetään radio-ohjatuissa malleissa, sähköajoneuvoissa, lyhtyissä jne.

Kuten missä tahansa laadukkaassa tuotteessa, tällaisissa akuissa on monia väärennöksiä, joten laitteen käyttöiän pidentämiseksi sinun on ostettava vain paristoja tunnetuilta tuotemerkeiltä.

Suojatut ja suojaamattomat litiumioniakut

Litiumparistoille on myös tärkeää, ovatko ne suojattuja vai eivät. Ensimmäisen toiminta-alue on 4,2-2,5 V (käytetään laitteissa, jotka on suunniteltu toimimaan litiumionilähteiden kanssa): LED-valot, pienitehoiset kodinkoneet jne.

Sähkötyökaluissa, sähkömoottoreissa polkupyörissä, kannettavissa tietokoneissa, video- ja valokuvalaitteissa käytetään suojaamattomia akkuja, joita ohjaa ohjain.

Mitä sinun tulee tietää litiumioniakuista?

Ensinnäkin rajoitukset, joita on noudatettava käytön aikana:

latausjännite (maksimi) ei saa olla suurempi kuin 4,35 V;
sen vähimmäisarvo ei voi olla pienempi kuin 2,3 V;
purkausvirta ei saa ylittää yli kaksi kertaa kapasitanssiarvoa. Jos jälkimmäisen arvo on 2200 mAh, maksimivirta on 4400 mA.

Ohjaimen suorittamat toiminnot

Miksi tarvitset litiumioniakun latausohjaimen? Se suorittaa useita toimintoja:

syöttää virtaa, joka kompensoi itsepurkauksen. Sen arvo on pienempi kuin suurin latausvirta, mutta suurempi kuin itsepurkautumisvirta;
toteuttaa tehokkaan lataus-/purkaussyklialgoritmin tietylle akulle;
kompensoi eroa energiavirroissa latauksen aikana ja toimittaessa energiaa kuluttajalle. Esimerkiksi kannettavan tietokoneen latauksen ja virran kytkemisen aikana;
mittaa lämpötilaa ylikuumenemisen tai hypotermian aikana ja estää akun vaurioitumisen.

Li-ion-akun latausohjain valmistetaan joko akkuun sisäänrakennetun mikropiirin muodossa tai erillisenä laitteena.

Akkujen lataamiseen on parempi käyttää sarjan mukana toimitettua vakiolaturia 18650 litiumioniakuille. 18650 litiumakkujen laturissa on yleensä lataustason ilmaisin. Useimmiten se on LED, joka näyttää, milloin lataus on käynnissä ja sen loppuminen.

Edistyneemmissä laitteissa voit seurata latauksen loppuun jäljellä olevaa aikaa, nykyistä jännitettä näytöllä. 18650-akulle, jonka kapasiteetti on 2200 mA, latausaika on 2 tuntia.

Tärkeää on kuitenkin osata ladata millä virralla Li ion 18650 akkua, jonka pitäisi olla puolet nimelliskapasiteetista, eli jos se on 2000 mAh, niin optimaalinen virta on 1A. Kun akkua ladataan suurella virralla, sen heikkeneminen alkaa nopeasti. Pientä virtaa käytettäessä se vie enemmän aikaa.

Video: Li-ion-akkulaturin lataaminen omin käsin

Akkujen latauslaitteen kaavio

Se näyttää tältä:

Piirille on ominaista luotettavuus ja toistettavuus, ja sisään tulevat osat ovat edullisia ja helposti saatavilla. Akun käyttöiän pidentämiseksi vaaditaan litiumioniakkujen asiantuntevaa latausta: latauksen loppuun mennessä jännitteen pitäisi laskea.

Sen valmistumisen jälkeen, ts. kun virta saavuttaa nollan, li-ion-akun latauksen pitäisi pysähtyä. Yllä oleva piiri täyttää nämä vaatimukset: laturiin kytketty tyhjä akku (VD3 syttyy) käyttää 300 mA virtaa.

Meneillään olevasta prosessista ilmaistaan palava LED VD1. Virran asteittainen laskeminen 30 mA:iin osoittaa, että akku latautuu. Prosessin päättymisestä ilmoittaa palava LED VD2.

Piirissä käytetään LM358N-operaatiovahvistinta (voit korvata sen analogisella KR1040UD1:llä tai KR574UD2:lla, jolla on eri nastajärjestely) sekä VT1 S8550 -transistoria 9 keltaista, punaista ja vihreää LEDiä (1,5V).

Voidaanko akku elvyttää?

Muutaman vuoden aktiivisen käytön jälkeen akut menettävät kapasiteettiaan katastrofaalisesti, mikä aiheuttaa ongelmia suosikkilaitteesi käytössä. Onko li-ion-akkua mahdollista ja miten palauttaa, kun käyttäjä etsii vaihtoa?

Li-ion-akun palautus on mahdollista tilapäisesti useilla tavoilla.

Jos akku on turvonnut, esim. lopetti latauksen pitämisen, mikä tarkoittaa, että kaasuja on kertynyt sisälle.

Jatka sitten seuraavasti:

paristokotelo irrotetaan varovasti anturista;
elektronisen anturin erottaminen;
etsi alta ohjauselektroniikalla varustettu korkki ja lävistä se varovasti neulalla;
sitten he löytävät painavan litteän esineen, jonka pinta-ala on suurempi kuin akun pinta-ala ja jota käytetään puristimena (älä käytä ruuvipenkkiä ja vastaavia laitteita);
aseta akku vaakasuoralle tasolle ja paina sitä painamalla alaspäin muistaen, että akku voi vaurioitua liiallisella voimalla. Jos se ei riitä, tulosta ei ehkä saavuteta. Tämä on tärkein hetki;
jää vain tiputtaa epoksia reikään ja juottaa anturi.

On muitakin tapoja, joista voit lukea Internetistä.

Voit valita laturin sivustolta http://18650.in.ua/chargers/.

Video: Li-ion-akut, vinkkejä li-ion-akkujen käyttöön