Ли-ионды қайта зарядталатын батареялар. Литий-ионды (Li-ion) батареялар және батареялар. Батареяның сыйымдылығын өлшеу құралдарынсыз өлшеу
Литий-ионды (Li-ion) батареялар көбінесе мобильді құрылғыларда (ноутбуктер, ұялы телефондар, PDA және т.б.) қолданылады. Бұл олардың бұрын кең таралған никель-металл гидридті (Ni-MH) және никель-кадмий (Ni-Cd) батареяларынан артықшылығына байланысты.
Ли-ионды батареялардың параметрлері әлдеқайда жақсы.
Литий аноды бар бастапқы ұяшықтар («батареялар») 20-шы ғасырдың 70-жылдарының басында пайда болды және олардың жоғары меншікті энергиясы мен басқа да артықшылықтарының арқасында қолдануды тез тапты. Осылайша, аккумулятордың жұмыс кернеуін де, оның меншікті энергиясын да күрт арттыруға мүмкіндік беретін ең белсенді тотықсыздандырғыш - сілтілі металмен химиялық ток көзін құруға көптен бергі тілек жүзеге асты. Егер литий аноды бар бастапқы жасушалардың дамуы салыстырмалы түрде жылдам табысқа ие болса және мұндай ұяшықтар портативті жабдықтың қуат көзі ретінде өз орнын алған болса, онда литий батареяларын жасау түбегейлі қиындықтарға тап болды, оны жеңуге 20 жылдан астам уақыт қажет болды.
1980 жылдардағы көптеген сынақтардан кейін литий батареяларының мәселесі литий электродтарының айналасында болғаны анықталды. Дәлірек айтқанда, литийдің белсенділігінің айналасында: жұмыс кезінде болған процестер, соңында «жалынды шығарумен желдету» деп аталатын күшті реакцияға әкелді. 1991 жылы ұялы телефондар үшін қуат көзі ретінде алғаш рет пайдаланылған литий батареяларының үлкен саны өндірушілерге қайтарылды. Себебі, сөйлесу кезінде тұтынылатын ток максималды болған кезде батареядан жалын шығып, ұялы телефон қолданушының бетін күйдіріп жіберген.
Литий металына тән тұрақсыздығына байланысты, әсіресе зарядтау процесінде, зерттеулер Li-ны қолданбай, бірақ оның иондарын пайдалану арқылы аккумулятор жасау саласына ауысты. Литий-ионды батареялар литий батареяларына қарағанда біршама төмен қуат тығыздығын қамтамасыз еткенімен, литий-ионды батареялар дұрыс режимдерзарядтау және босату.
Ли-ионды батареялардың химиялық процестері.
Қайта зарядталатын литий батареяларының дамуындағы төңкеріс Жапонияда көміртекті материалдардан жасалған теріс электроды бар аккумуляторлар жасалғаны туралы хабарландыру арқылы жасалды. Көміртек литий интеркалациясы үшін өте қолайлы матрица болып шықты.
Аккумулятордың кернеуі жеткілікті үлкен болуы үшін жапондық зерттеушілер оң электродтың белсенді материалы ретінде кобальт оксидтерін пайдаланды. Литерленген кобальт оксиді литий электродқа қатысты шамамен 4 В потенциалына ие, сондықтан Li-ионды батареяның жұмыс кернеуі 3 В және одан жоғары сипаттамалық мәнге ие.
Ли-ионды аккумулятор зарядсызданған кезде литий көміртегі материалынан деинтеркалацияланады (теріс электродта), литий оксидке (оң электродта) интеркалацияланады. Батарея зарядталып жатқанда, процестер кері бағытта жүреді. Демек, бүкіл жүйеде металдық (нөлдік валентті) литий жоқ, разряд пен заряд процестері литий иондарының бір электродтан екіншісіне ауысуына дейін төмендейді. Сондықтан мұндай батареялар «литий-ион» немесе тербелетін орындық типті батареялар деп аталады.
Ли-ионды аккумулятордың теріс электродындағы процестер.
Коммерцияландыруға әкелінген барлық литий-ионды батареяларда теріс электрод көміртекті материалдардан жасалған. Литийдің көміртекті материалдарға араласуы күрделі процесс болып табылады, оның механизмі мен кинетикасы негізінен көміртекті материалдың табиғатына және электролиттің табиғатына байланысты.
Анод ретінде қолданылатын көміртекті матрица табиғи немесе синтетикалық графиттегідей реттелген қабатты құрылымға ие болуы мүмкін, ретсіз аморфты немесе жартылай реттелген (кокс, пиролиз немесе мезофаза көміртегі, күйе және т.б.). Литий иондары енгізілген кезде көміртегі матрицасының қабаттарын ыдыратады және олардың арасында орналасып, әртүрлі құрылымдардың интеркалаттарын құрайды. Литий иондарының интеркалация-деинтеркалация процесінде көміртекті материалдардың меншікті көлемі шамалы өзгереді.
Теріс электродтық матрица ретінде көміртекті материалдардан басқа, қалайы, күміс және олардың қорытпалары, қалайы сульфидтері, кобальт фосфоридтері, кремний нанобөлшектері бар көміртекті композиттер негізіндегі құрылымдар зерттелуде.
Ли-ионды батареяның оң электродындағы процестер.
Бастапқы литий жасушалары оң электрод үшін әртүрлі белсенді материалдарды пайдаланса, литий батареяларында оң электрод материалын таңдау шектеулі. Литий-ионды батареялардың оң электродтары тек литийленген кобальт немесе никель оксидтерінен және литий-марганец шпинельдерінен жасалған.
Қазіргі уақытта катодты материалдар ретінде аралас оксидтерге немесе фосфаттарға негізделген материалдар көбірек қолданылады. Аралас оксидті катодтармен, ең жақсы өнімділікбатарея. Катодтардың бетін майда дисперсті оксидтермен қаптау технологиялары да игерілуде.
Ли-ионды батареялардың құрылысы
Құрылымдық жағынан, сілтілі (Ni-Cd, Ni-MH) сияқты литий-ионды батареялар цилиндрлік және призмалық нұсқаларда шығарылады. Цилиндрлік аккумуляторларда электродтардың ширатылған пакеті мен сепаратор болат немесе алюминий корпусқа орналастырылады, оған теріс электрод қосылады. Батареяның оң полюсі оқшаулағыш арқылы қақпаққа шығарылады (1-сурет). Призмалық аккумуляторлар төртбұрышты пластиналарды бір-бірінің үстіне қою арқылы жасалады. Призмалық батареялар аккумуляторды тығызырақ ораумен қамтамасыз етеді, бірақ цилиндрлік батареяларға қарағанда электродтардағы қысу күшін сақтау қиынырақ. Кейбір призматикалық аккумуляторларда эллипс тәріздес спиральға бұралған электродты орауыштың орамды жинағы қолданылады (2-сурет). Бұл жоғарыда сипатталған екі дизайн модификациясының артықшылықтарын біріктіруге мүмкіндік береді.
1-сурет Цилиндрлік литий-ионды батареяның құрылғысы.
2-сурет. Электродтардың оралған бұралуы бар призмалық литий-ионды (Li-ион) аккумулятордың құрылғысы.
Әдетте жылдам қыздыруды болдырмау және литий-ионды батареялардың қауіпсіз жұмысын қамтамасыз ету үшін кейбір жобалау шаралары қабылданады. Батарея қақпағының астында қарсылықты арттыру арқылы оң температура коэффициентіне әрекет ететін құрылғы және батареяның ішіндегі газ қысымы рұқсат етілген шектен жоғары көтерілген кезде катод пен оң терминал арасындағы электрлік байланысты үзетін құрылғы бар.
Ли-ионды аккумуляторлардың қауіпсіздігін жақсарту үшін аккумулятор сыртқы электрондық қорғанысты да пайдалануы керек, оның мақсаты әрбір аккумулятордың шамадан тыс зарядталуы мен зарядсыздануының, қысқа тұйықталудың және шамадан тыс қызудың алдын алу болып табылады.
Ли-ионды батареялардың көпшілігі призматикалық нұсқаларда жасалған, өйткені литий-ионды батареялардың негізгі мақсаты ұялы телефондар мен ноутбуктердің жұмысын қамтамасыз ету болып табылады. Әдетте, призматикалық батареялардың конструкциялары біркелкі емес, ұялы телефондарды, ноутбуктерді және т.б. өндірушілердің көпшілігі құрылғыларда үшінші тарап аккумуляторларын пайдалануға жол бермейді.
Ли-ионды батареялардың сипаттамалары.
Қазіргі заманғы литий-ионды аккумуляторлар жоғары спецификалық сипаттамаларға ие: 100-180 Вт/кг және 250-400 Вт/л. Жұмыс кернеуі - 3,5-3,7 В.
Егер бірнеше жыл бұрын әзірлеушілер литий-ионды батареялардың қол жетімді сыйымдылығын бірнеше ампер-сағаттан аспайтын деп есептесе, қазір сыйымдылықты арттыруды шектейтін себептердің көпшілігі жойылды және көптеген өндірушілер сыйымдылығы бар батареяларды шығара бастады. жүздеген ампер-сағат.
Қазіргі заманғы шағын өлшемді аккумуляторлар 2 С-қа дейінгі разрядтық токтарда тиімді, қуаттылары - 10-20 С дейін. Жұмыс температурасының диапазоны: -20-дан +60 °C-қа дейін. Дегенмен, көптеген өндірушілер қазірдің өзінде -40 ° C температурада жұмыс істей алатын батареяларды әзірледі. Температура диапазонын жоғары температураға дейін ұзартуға болады.
Ли-ионды батареялардың өздігінен разряды бірінші айда 4-6% құрайды, содан кейін ол әлдеқайда аз: 12 айда батареялар жинақталған сыйымдылығының 10-20% жоғалтады. Ли-ионды батареялардың сыйымдылығын жоғалту никель-кадмий батареяларына қарағанда 20 °C және 40 °C температурада бірнеше есе аз. Ресурс-500-1000 цикл.
Ли-ионды батареяларды зарядтау.
Ли-ионды батареялар зарядталады аралас режим: алдымен тұрақты токта (0,2 С-ден 1 С-қа дейінгі диапазонда) 4,1-4,2 В кернеуге дейін (өндірушінің ұсыныстарына байланысты), содан кейін тұрақты кернеуде. Зарядтаудың бірінші кезеңі шамамен 40 минутқа созылуы мүмкін, екінші кезең ұзағырақ. Импульстік режим арқылы жылдамырақ зарядтауға болады.
Бастапқы кезеңде, тек графит жүйесін пайдаланатын литий-ионды батареялар пайда болған кезде, зарядтау кернеуін бір ұяшыққа 4,1 В жылдамдықпен шектеу қажет болды. пайдалану көп болғанымен жоғары кернеуэнергияның тығыздығын арттыруға мүмкіндік береді, тотығу реакциялары 4,1 В шекті мәннен асатын кернеулерде осы типтегі ұяшықтарда пайда болған , олардың қызмет ету мерзімінің қысқаруына әкелді. Уақыт өте келе бұл кемшілік химиялық қоспаларды қолдану арқылы жойылды, енді Li-ионды ұяшықтарды 4,20 В кернеуге дейін зарядтауға болады. Кернеуге төзімділік бір ұяшыққа шамамен ± 0,05 В құрайды.
Өнеркәсіптік және әскери мақсаттағы литий-ионды батареялардың қызмет ету мерзімі батареяларға қарағанда ұзағырақ болуы керек коммерциялық пайдалану. Сондықтан олар үшін зарядтың соңының шекті кернеуі бір ұяшыққа 3,90 В құрайды. Мұндай батареялардың энергия тығыздығы (кВт/кг) төмен болғанымен, қызмет ету мерзімі ұзарады шағын өлшемдер, батареялардың басқа түрлерімен салыстырғанда салмағы аз және жоғары энергия тығыздығы литий-ионды батареяларды бәсекелестіктен тыс қалдырады.
Ли-ионды аккумуляторларды 1С токпен зарядтау кезінде зарядтау уақыты 2-3 сағатты құрайды.Ли-ионды аккумулятор толық зарядталған күйге ондағы кернеу өшіру кернеуіне тең болғанда жетеді және ток айтарлықтай төмендейді және бастапқы заряд тоғының шамамен 3% құрайды (Cурет 3).
3-сурет. Литий-ионды (Li-ion) аккумуляторды зарядтау кезіндегі кернеу мен токтың уақытқа қарсы
Егер 3-суретте литий-ионды аккумуляторлардың бір түрі үшін типтік заряд графигі көрсетілген болса, 4-суретте зарядтау процесі айқынырақ көрсетілген. Ли-ионды аккумулятордың зарядтау тогының жоғарылауымен зарядтау уақыты айтарлықтай азаймайды. Зарядтау тогы жоғары болған кезде батарея кернеуі тезірек көтерілсе де, зарядтау циклінің бірінші кезеңі аяқталғаннан кейін қайта зарядтау кезеңі ұзағырақ болады.
Зарядтағыштардың кейбір түрлеріне литий-ионды батареяны зарядтау үшін 1 сағат немесе одан аз уақыт қажет. Мұндай зарядтағыштарда 2-кезең өткізілмейді және батарея 1-кезең аяқталғаннан кейін бірден дайын күйге өтеді. Бұл кезде литий-ионды батарея шамамен 70% зарядталады, одан кейін қосымша қайта зарядтау мүмкін болады.
4-сурет. Ли-ионды аккумуляторды зарядтау кезінде кернеу мен токтың уақытқа тәуелділігі.
- 1-КЕЗЕҢ - максималды рұқсат етілген заряд тогы аккумулятор арқылы ондағы кернеу шекті мәнге жеткенше өтеді.
- 2-ҚАДАМ - Максималды кернеубатареяның заряды толық зарядталғанша зарядтау тогы біртіндеп азаяды. Зарядтың аяқталу сәті заряд тоғының мәні бастапқы мәннің 3% мәніне дейін төмендеген кезде пайда болады.
- 3-ҚАДАМ - Батареяны сақтау кезінде, шамамен әрбір 500 сағат сайын зарядтау.
Ли-ионды аккумуляторлар үшін ағынды зарядтау кезеңі қолданылмайды, себебі олар шамадан тыс зарядталған кезде энергияны сіңіре алмайды. Сонымен қатар, ағынды зарядтау литиймен қаптауды тудыруы мүмкін, бұл батареяны тұрақсыз етеді. Керісінше, тұрақты токтың қысқа зарядталуы литий-ионды аккумулятордың шағын өздігінен разрядының орнын толтыруға және оның қорғаныс құрылғысының жұмысынан туындаған энергия шығындарын өтеуге қабілетті. Зарядтау құрылғысының түріне және литий-ионды аккумулятордың өздігінен зарядсыздану дәрежесіне байланысты мұндай қайта зарядтау әр 500 сағат сайын немесе 20 күн сайын орындалуы мүмкін. Әдетте бұл ашық тізбектің кернеуі 4,05 В/ұяшыққа дейін төмендегенде жасалуы керек және ол 4,20 В/ұяшыққа жеткенде тоқтатылады.
Сонымен, литий-ионды батареялардың шамадан тыс зарядтауға төзімділігі төмен. Көміртекті матрицаның бетіндегі теріс электродта айтарлықтай артық зарядтау кезінде электролитке жоғары реактивтілікке ие металл литийді (ұсақ ұнтақталған мүк шөгіндісі түрінде) тұндыру мүмкін болады және белсенді оттегінің бөлінуі басталады. катод. Термиялық қашу, қысымның жоғарылауы және қысымның төмендеуі қаупі бар. Сондықтан литий-ионды батареяларды өндіруші ұсынған кернеуге дейін ғана зарядтауға болады. Зарядтау кернеуінің жоғарылауымен батареяның қызмет ету мерзімі қысқарады.
Ли-ионды аккумуляторлардың қауіпсіз жұмысы мұқият қарастырылуы керек. Коммерциялық литий-ионды аккумуляторларда заряд кернеуінің белгілі бір шекті мәннен асып кетуіне жол бермейтін арнайы қорғаныс құрылғылары бар. Қосымша элементқорғаныс батарея температурасы 90 °C жеткенде зарядтаудың аяқталуын қамтамасыз етеді. Ең жетілдірілген батареяларда тағы бір қорғаныс элементі бар - аккумулятордың ішкі қысымының жоғарылауымен іске қосылатын механикалық қосқыш. Кіріктірілген кернеуді басқару жүйесі екі ажырату кернеуі үшін конфигурацияланған - жоғары және төмен.
Ерекшеліктер бар - литий-ионды батареялар, оларда қорғаныс құрылғылары мүлдем жоқ. Бұл марганеці бар батареялар. Оның болуына байланысты қайта зарядтау кезінде анодты металдану реакциялары және катодта оттегінің бөлінуі соншалықты баяу жүреді, сондықтан қорғаныс құралдарын пайдаланудан бас тартуға болады.
Ли-ионды батареялардың қауіпсіздігі.
Барлық литий батареялары өте жақсы қауіпсіздікпен сипатталады. Жылына 5-10% өздігінен разрядқа байланысты қуаттың жоғалуы.
Берілген көрсеткіштерді кейбір номиналды тірек нүктелері ретінде қарастырған жөн. Әрбір нақты аккумулятор үшін, мысалы, разряд кернеуі разрядтық токқа, разряд деңгейіне, температураға байланысты; ресурс разряд пен зарядтың режимдеріне (токтарына), температураға, разрядтың тереңдігіне байланысты; жұмыс температурасының диапазоны ресурстардың сарқылу деңгейіне, рұқсат етілген жұмыс кернеулеріне және т.б.
Ли-ионды аккумуляторлардың кемшіліктері шамадан тыс зарядтауға және артық зарядтауға сезімталдықты қамтиды, сондықтан оларда зарядтау және разрядты шектегіштер болуы керек.
Ли-ионды батареялардың зарядсыздану сипаттамаларының типтік көрінісі күріш. 5 және 6. Суреттерден разрядтық токтың жоғарылауымен аккумулятордың разрядтылығы аздап төмендейтінін, бірақ жұмыс кернеуінің төмендейтінін көруге болады. Дәл осындай әсер 10 °C төмен температурада разрядтау кезінде пайда болады. Сонымен қатар, төмен температурада бастапқы кернеудің төмендеуі байқалады.
5-сурет. Ли-ионды аккумулятордың әртүрлі токтардағы зарядсыздану сипаттамалары.
6-сурет. Ли-ионды аккумулятордың әртүрлі температурадағы зарядсыздану сипаттамалары.
Ли-ионды батареялардың жалпы жұмысына келетін болсақ, онда барлық конструктивті және химиялық әдістербатареяларды қызып кетуден қорғау және батареяларды шамадан тыс зарядтау мен шамадан тыс зарядтаудан сыртқы электрондық қорғау қажеттілігі туралы бұрыннан қалыптасқан идея, біз Li-ion батареяларын қауіпсіз пайдалану мәселесін шешуге болады. Ал жаңа катодты материалдар көбінесе литий-ионды батареялар үшін одан да жоғары термиялық тұрақтылықты қамтамасыз етеді.
Ли-ионды батарея қауіпсіздігі.
Литий және литий-иондық аккумуляторларды жасауда, бастапқы литий жасушаларын жасау кезіндегідей, сақтау және пайдалану қауіпсіздігіне ерекше назар аударылды. Барлық батареялар ішкі қысқа тұйықталудан (кейбір жағдайларда - сыртқы қысқа тұйықталудан) қорғалған. Тиімді жолМұндай қорғаныс екі қабатты сепараторды пайдалану болып табылады, оның қабаттарының бірі полипропиленнен емес, полиэтиленге ұқсас материалдан жасалған. Қысқа тұйықталу жағдайында (мысалы, литий дендриттерінің оң электродқа өсуіне байланысты) жергілікті қыздырудың әсерінен бұл сепаратор қабаты еріп, су өткізбейтін болады, осылайша дендриттердің одан әрі өсуіне жол бермейді.
Ли-ионды батареяларды қорғау құрылғылары.
Коммерциялық литий-ионды батареялар барлық батарея түрлерінің ең жетілдірілген қорғанысына ие. Әдетте, литий-ионды аккумуляторлардың қорғаныс тізбегінде өрістік транзисторлық кілт қолданылады, ол батарея ұяшығында 4,30 В кернеуге жеткенде ашылады және осылайша зарядтау процесін тоқтатады. Сонымен қатар, қолданыстағы термиялық сақтандырғыш, батарея 90 ° C дейін қызған кезде, оның жүктеме тізбегін ажыратады, осылайша оның термиялық қорғанысын қамтамасыз етеді. Бірақ бұл бәрі емес. Кейбір батареяларда корпус ішіндегі шекті қысым 1034 кПа (10,5 кг/м2) жеткенде және жүктеме тізбегін бұзған кезде іске қосылатын ажыратқыш бар. Сондай-ақ, батареяның кернеуін бақылайтын және кернеу бір ұяшыққа 2,5 В дейін төмендесе, жүктеме тізбегін үзетін терең разрядтан қорғау схемасы бар.
Ұялы телефон батареясын қорғау тізбегінің ішкі кедергісі қосулы күйде 0,05-0,1 Ом құрайды. Құрылымдық жағынан ол тізбектей қосылған екі кілттен тұрады. Олардың біреуі жоғарғы, ал екіншісі - батареядағы төменгі кернеу шегіне жеткенде іске қосылады. Бұл қосқыштардың жалпы кедергісі іс жүзінде оның ішкі кедергісін екі есе арттырады, әсіресе аккумулятор тек бір батареядан тұрса. Ұялы телефонның аккумуляторлары жоғары жүктеме токтарын қамтамасыз етуі керек, бұл ең төменгі ішкі батарея кедергісі кезінде мүмкін. Осылайша, қорғаныс тізбегі Li-ion батареясының жұмыс тогын шектейтін кедергі болып табылады.
Ли-ионды батареялардың кейбір түрлерінде оларда қолданылады химиялық құрамымарганец және 1-2 элементтен тұратын қорғаныс схемасы қолданылмайды. Оның орнына оларда бір ғана сақтандырғыш орнатылған. Ал мұндай аккумуляторлар шағын өлшемді және шағын сыйымдылығымен қауіпсіз. Сонымен қатар, марганец литий-ионды батареяларды теріс пайдалануына өте төзімді. Қорғаныс тізбегінің болмауы литий-ионды аккумулятордың құнын төмендетеді, бірақ жаңа проблемаларды тудырады.
Атап айтқанда, ұялы телефон пайдаланушылары батареяларын зарядтау үшін стандартты емес зарядтағыштарды пайдалана алады. Электр желісінен немесе көліктің борттық желісінен қайта зарядтауға арналған қымбат емес зарядтағыштарды пайдаланған кезде, батареяда қорғаныс тізбегі бар болса, зарядтау кернеуінің соңына жеткенде оны өшіретініне сенімді бола аласыз. Егер қорғаныс тізбегі болмаса, батарея шамадан тыс зарядталады және нәтижесінде оның қайтымсыз істен шығуы мүмкін. Бұл процесс әдетте батарея корпусының қызуының жоғарылауымен және ісінуімен бірге жүреді.
Ли-ионды батареялардың сыйымдылығының төмендеуіне әкелетін механизмдер
Ли-ионды аккумуляторларды айналдыру кезінде сыйымдылықты азайтудың ықтимал механизмдерінің арасында келесілер жиі қарастырылады:
- қирау кристалдық құрылымкатодты материал (әсіресе LiMn2O4);
- графит қабыршақтану;
- электродтардың белсенді бетінің төмендеуіне және ұсақ саңылаулардың бітелуіне әкелетін екі электродта пассивтеуші пленканың түзілуі;
- металдық литийдің шөгуі;
- цикл кезінде белсенді материалдың көлемдік тербелісі нәтижесінде электрод құрылымындағы механикалық өзгерістер.
Зерттеушілер электродтардың қайсысы велосипедпен жүру кезінде ең көп өзгерістерге ұшырайтыны туралы келіспейді. Бұл таңдалған электрод материалдарының табиғатына да, олардың тазалығына да байланысты. Сондықтан литий-ионды аккумуляторлар үшін жұмыс кезінде олардың электрлік және пайдалану параметрлерінің сапалы өзгеруін ғана сипаттауға болады.
Әдетте, коммерциялық литий-ионды аккумуляторлардың ресурсы разряд сыйымдылығы 20% төмендегенге дейін 500-1000 циклды құрайды, бірақ ол айтарлықтай шекті зарядтау кернеуінің мәніне байланысты (7-сурет). Цикл тереңдігі азайған сайын ресурс артады. Қызмет ету мерзімінің байқалатын артуы олардың заряд дәрежесіне байланысты интерстициалды электродтардың көлемінің өзгеруінен туындаған механикалық кернеудің төмендеуімен байланысты.
7-сурет. Әртүрлі шекті заряд кернеулерінде литий-ионды аккумулятордың сыйымдылығын өзгерту
Жұмыс температурасының жоғарылауы (жұмыс диапазонында) электрод-электролит интерфейсіне әсер ететін бүйірлік процестердің жылдамдығын арттыруы және циклдармен разрядтық қуаттың төмендеу жылдамдығын аздап арттыруы мүмкін.
Қорытынды.
Іздеулердің нәтижесінде ең жақсы материалкатод үшін қазіргі заманғы литий-ионды батареялар бір-бірінен энергияны тұтынуда да, зарядтау/разряд режимдерінің параметрлерінде де айтарлықтай ерекшеленетін химиялық ток көздерінің тұтас тобына айналады. Бұл, өз кезегінде, қазіргі уақытта батареялар мен қуаттағы құрылғылардың ажырамас бөлігіне айналған басқару схемаларының интеллектінің айтарлықтай өсуін талап етеді - әйтпесе, батареялар мен құрылғылардың зақымдалуы (соның ішінде қалпына келтірілмейтін зақымдалуы) мүмкін. Тапсырманы одан әрі қиындатады, өйткені әзірлеушілер батареялардың энергиясын барынша пайдалануға тырысады, батареяның қызмет ету мерзімін қуат көзі алатын ең аз көлем мен салмақпен ұзартуға тырысады. Бұл айтарлықтай бәсекелестік артықшылықтарға қол жеткізуге мүмкіндік береді. Texas Instruments компаниясының мобильді жүйелерге арналған қуат компоненттері жөніндегі вице-президенті Д.Хикоктың айтуынша, жаңа материалдардан жасалған катодтарды пайдаланған кезде аккумулятор жасаушылар дәстүрлі катодтардағыдай дизайн мен өнімділік сипаттамаларына бірден қол жеткізе алмайды. Нәтижесінде, жаңа батареялар жиі жұмыс ауқымында айтарлықтай шектеулерге ие. Сонымен қатар, соңғы жылдары сақтау ұяшықтары мен аккумуляторларының дәстүрлі өндірушілерінен басқа - Sanyo, Panasonic және Sony - жаңа өндірушілер, негізінен Қытайдан, нарыққа өте белсенді түрде жол ашуда. Дәстүрлі өндірушілерден айырмашылығы, олар бір технология немесе тіпті бір партия ішінде айтарлықтай кеңірек параметрлері бар өнімдерді жеткізеді. Бұл олардың негізінен өнімнің төмен бағасы негізінде бәсекелесуге ұмтылуымен түсіндіріледі, бұл көбінесе процестің сәйкестігін үнемдеуге әкеледі.
Сонымен, қазіргі уақытта деп аталатын ақпараттың маңыздылығы. «ақылды батареялар»: аккумуляторды анықтау, батарея температурасы, қалдық заряд және рұқсат етілген асқын кернеу. Хикоктың айтуынша, егер әзірлеушілер дайын құрылғыларжұмыс жағдайларын да, ұяшық параметрлерін де ескеретін қуат ішкі жүйесін жобалайды, бұл батарея параметрлеріндегі айырмашылықтарды теңестіреді және соңғы пайдаланушылар үшін еркіндік дәрежесін арттырады, бұл оларға өндіруші ұсынған құрылғыларды ғана емес таңдауға мүмкіндік береді. , сонымен қатар басқа компаниялардың аккумуляторлары.
18650 соңғы уақытта көбірек танымал болды. Техникалық сипаттамалары бойынша олар белгілі саусақ типті батареялардан алда. Дұрыс терминология тұрғысынан белгілі болған «саусақ» және «кішкентай саусақ» ұғымдары дұрыс емес. Барлық батареялардың өлшеміне қарамастан, олардың мөлшерін көрсететін өз кодтары бар. Сонымен, 18650 - бұл код. Бүкіл құпия осында.
Батарея мөлшері 18650
Бұл бес таңбалы код батареяның ені мен ұзындығын білдіреді, мұнда алғашқы екі сан ені (диаметрі) мм, ал соңғы үшеуі оннан бір бөлігімен мм ұзындығы. Бұл кодтың соңындағы нөл батареяның цилиндрлік пішінін көрсетеді деген қате пікір бар (батареялар бар). әртүрлі пішіндер). Батареяның ұзындығын мұндай нақты белгілеу қажет емес. Оның өлшемін көрсету кезінде ол көбінесе алғашқы төрт цифрмен шектеледі (1865). Айтпақшы, саусақ және кішкентай саусақ батареяларының да өз коды бар - 14500 және 10440. Сандық кодтан басқа өлшемді әріптермен де көрсетуге болады. Мысалы, жоғарыда аталған екі батарея өлшемінде балама әріп кодтары бар - AA (саусақ түрі) және AAA (кішкентай саусақ түрі). Әртүрлі батареялардың өлшемдерін көрсететін көптеген алфавиттік және сандық кодтар бар: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670) және т.б.
18650 батареялары үшін бұл өлшем белгілеу дұрыс емес. Басқа параметрлерді де ескеру қажет. 18650 батареясының өлшеміне, мысалы, кірістірілген арнайы тақтаның (зарядтау контроллері) болуы әсер етуі мүмкін. Бұл жағдайда кейбір батареялардың ұзындығы сәл ұзағырақ болуы мүмкін. Бұл құрылғы (мысалы, электронды темекінің аккумуляторлық пакеті) осы құрылғының батареяларымен жұмыс істеуге арналғанына қарамастан, батарея құрылғының оны пайдаланғысы келетін бөлігіне жай ғана сыймайтын жағдайлар жиі кездеседі. түрі.
Li-ion 18650 батареясының қызмет ету мерзімі
Берілген батареяның жұмыс істеу уақыты «сағатына миллиампер» (мАч) сияқты нәрсеге байланысты. Автокөліктер сияқты үлкен аккумуляторлар үшін «сағатына ампер» термині қолданылады. 18650 мАч батарея үшін бұл алынған мән. Бір ампер 1000 миллиамперге тең. Миллиампер сағатына - бұл әдеттегі пайдалану сағатында батарея шығара алатын ток. Басқаша айтқанда, бұл мәнді белгілі бір сағат санына бөлсеңіз, батареяның қызмет ету мерзімін білуге болады. Мысалы, аккумулятордың сыйымдылығы 3000 мАч. Бұл екі сағат жұмыс істегенде ол 1500 миллиампер шығарады дегенді білдіреді. Төрт - 750. Жоғарыдағы мысалдағы аккумулятор 10 сағат жұмыс істегеннен кейін оның сыйымдылығы 300 миллиамперге (терең разряд шегі) жеткенде толығымен зарядсызданады.
Мұндай есептеулер батареяның қызмет ету мерзімі туралы тек шамалы түсінік береді. Оның нақты жұмыс уақыты оның қандай жүктемемен күресуге тура келетініне, яғни қуат беруі керек құрылғыға байланысты.
Ток, кернеу және қуат
Тоқтамас бұрын жалпы сипаттама спецификациялар 18650 литий-иондық аккумуляторлар және олармен жұмыс істеу кезіндегі сақтық шаралары, біз жоғарыда келтірілген ұғымдарға қысқаша анықтама береміз. Ток (максималды разряд тогы, ток шығысы) ампермен көрсетіледі және аккумуляторда «А» әрпімен белгіленеді. Кернеу вольтпен көрсетіледі және «V» әрпімен белгіленеді. Көптеген батареяларда сіз осындай белгілерді таба аласыз. Литий-ионды аккумулятор үшін кернеу әрқашан 3,7 вольтты құрайды, ал ток әртүрлі болуы мүмкін. Батарея қуаты оның күшінің басым параметрі ретінде кернеу мен токтың өнімі ретінде көрсетіледі (вольтты амперге көбейту керек).
Литий-ионды аккумулятордың жақсы және жағымсыз жақтарының сипаттамасы
Литий-ионды технологиямен жасалған 18650 аккумулятордың негізгі кемшілігі олардың жұмыс температурасының аз диапазонында болуы. Литий-ионды аккумулятордың қалыпты жұмысы -20-дан +20 градус Цельсий аралығында ғана мүмкін болады. Егер ол көрсетілгеннен төмен немесе жоғары температурада пайдаланылса немесе зарядталса, ол оны бұзады. Салыстыру үшін, никель-кадмий және никель-металл гидридті батареялар кеңірек температура диапазонына ие - -40-тан +40-қа дейін. Бірақ, соңғысынан айырмашылығы, литий-иондық батареялардың номиналды кернеуі жоғары - никельді батареялар үшін 1,2 вольтке қарсы 3,7 вольт.
Сондай-ақ, литий-ионды батареялар іс жүзінде батареялардың көптеген түрлерінде жиі кездесетін өздігінен зарядсыздану және жад әсерлеріне ұшырамайды. Өздігінен разряд - бұл бос жұмыс кезінде зарядталған энергияның жоғалуы. Жад әсері батареялардың кейбір түрлерінде толық зарядсызданғаннан кейін жүйелі зарядтау нәтижесінде пайда болады. Яғни, ол толығымен зарядсызданбаған батареяларда дамиды.
Жад эффектісімен батарея зарядтала бастаған разряд дәрежесін «есте сақтайды» және келесі циклде осы шекке жеткеннен кейін зарядсызданады. Оның сол кездегі шынайы сыйымдылығы шын мәнінде үлкенірек. Егер дисплей тақтасы болса, онда ол разрядты да көрсетеді. Бұл әсербірден дамымайды, бірте-бірте. Ол сондай-ақ аккумулятор үнемі желіден қуат алатын жағдайларда дами алады, яғни ол үздіксіз зарядталады.
Литий-ионды аккумуляторларда өздігінен зарядсыздану және жад әсері өте мардымсыз.
Назар аударатын тағы бір мәселе бар: мұндай батареяларды зарядсызданған күйде сақтауға болмайды, әйтпесе олар тез істен шығады.
Ли-ионды батареяларға қатысты сақтық шаралары
Көбісі өрт пен жарылысқа бейім. Бұл батареяның ішкі құрылымының химиялық құрамына байланысты. 18650 литий-иондық батареялар үшін бұл мәселе өте өткір. Электрондық темекіні пайдаланушылардың қолдары мен беттері қатты күйіп қалуы немесе одан да ауыр жарақат алуы сирек емес. Литий-ионды батареялар ноутбуктерде, планшеттерде және ұялы телефондарда кездесетіндіктен, олардың тұтануы сирек емес.
Мұндай оқиғалардың себептерінің арасында бірінші орында, әрине, төмен сапалы (арзан) аккумулятор жинағы. Дегенмен, электронды темекі жағдайында литий-ионды аккумулятордың жарылуын өз бетімен қоздыру оңай, тіпті егер батарея арзан болмаса да. Мұны істеу үшін сіз электрлік кедергінің не екенін аздап түсінуіңіз керек.
Бұл ұғымды барынша түсіндіретін болсақ қарапайым тіл, онда бұл өткізгіштің аккумуляторға қойылатын талаптарын анықтайтын параметр. Өткізгіштің кедергісі неғұрлым төмен болса, батарея соғұрлым көп ток (ампер) беруі керек. Егер қарсылық өте төмен болса, онда батарея мұндай өткізгішпен үлкен жүктемеге дейін жұмыс істейді. Қарсылық соншалықты төмен болуы мүмкін, ол аккумуляторға шамадан тыс жүктемені және оның кейінгі жарылыс немесе тұтануын тудырады. Басқаша айтқанда, бұл қысқа тұйықталу болады. Электрондық темекі булану принципі бойынша жұмыс істейтіндіктен, ол қыздыру элементін (жіпті катушка) қажет етеді, ұқыпсыз пайдаланушылар қателесіп батареяны жұмыс істеуге мәжбүрлей алады. қыздыру элементіөте төмен қарсылықпен. Белгілі бір аккумулятордың ток шығысын және өткізгіштің кедергісін біле отырып, Ом заңының формуласын қолдана отырып, қарапайым есептеулерді қолдана отырып, сіз бұл батареяның белгілі бір өткізгішпен жұмыс істей алатындығын анықтауға болады.
Бұл қауіптер барлық жағдайларда әрқашан бола бермейді. Батареяны қорғау технологиялары үнемі дамып келеді. Көптеген аккумуляторлардың ішінде қысқа тұйықталу орын алған кезде батареяны зарядсыздандыратын арнайы заряд реттегіші бар. Бұл қорғалған батареялар.
Ли-ионды батарея құрылғысы
18650 батареясы электролитке негізделген - химиялық реакциялар жүретін арнайы сұйықтық.
Бұл химиялық реакциялар қайтымды. Бұл кез келген аккумулятордың жұмыс принципі. Қарапайым тілмен айтқанда, мұндай реакциялардың формуласы солдан оңға (разряд) және оңнан солға (заряд) жүруі мүмкін. Мұндай реакциялар жасушаның катоды мен анодының арасында жүреді. Катод - теріс электрод (минус), анод - қуат көзінің оң электроды (плюс). Олардың арасында реакция кезінде пайда болады электр тоғы. химиялық реакцияларКатод пен анод арасындағы разряд пен заряд тотығу және тотықсыздану процестері болып табылады, бірақ бұл мүлдем басқа әңгіме. Біз электролиз процесіне тереңірек үңілмейміз. Ток катод пен анод өзара әрекеттесе бастаған сәтте пайда болады, яғни батареяның плюс және минусына бір нәрсе қосылған. Катод пен анод электр өткізгіш болуы керек.
Жұмыс жағдайларын бұзу кезінде электролитте молекулалар пайда болады химиялық элементтер, ол катодты және анодты жабады, бұл ішкі қысқа тұйықталуларға әкеледі. Осының нәтижесінде батареяның температурасы артады және плюс пен минусты жабатын молекулалар пайда болады. Бұл бүкіл процесс, қар кесегі сияқты, жылдамдықты экспоненциалды түрде алады. Электролитті шығару мүмкіндігінсіз (батарея корпусы тығыздалған), ішкі қысымның жоғарылауы пайда болады. Бұдан әрі не болатынын түсініктемесіз түсінуге болады.
Литий-ионды батареяны зарядтау
18650 батареясына арналған зарядтағыш ретінде осы пішімдегі батареяларға арналған кез келген құрылғы қолайлы. Ең бастысы - зарядтау кезінде дұрыс полярлықты өзгертпеу. Батареяларды ұяшықтарға плюс және минус таңбаларына сәйкес дәл орналастырыңыз. 18650 батарея зарядтағышын пайдаланудың басқа сақтық шараларын оқып шыққаныңыз жөн, олар әрқашан аккумулятор қорабында көрсетілген.
Литий-ионды аккумуляторларды зарядтаудың ең жақсы нұсқасы - дәл реттелген зарядтау процесі бар қымбатырақ зарядтағыштарды пайдалану. Олардың көпшілігінде тұрақты ток, тұрақты кернеуді білдіретін CC / CV әдісін пайдаланып батареяларды зарядтау функциясы бар. Бұл әдіс жақсы, себебі ол кәдімгі зарядтағыштарға қарағанда аккумуляторды көбірек зарядтай алады. Бұл қайта жүктеу сияқты тұжырымдамаға байланысты.
Аккумуляторды зарядтау немесе зарядсыздандыру кезінде оның кернеуі өзгереді. Зарядтау кезінде артады, зарядтау кезінде азаяды. Номиналды 3,7 вольт орташа мән болып табылады.
Батареяға теріс әсер ететін екі әсер бар - шамадан тыс зарядтау және артық зарядтау. Батареяны зарядтау және зарядсыздандыру үшін шектер бар. Егер аккумулятордың кернеуі осы шектен асып кетсе, оның зарядталып жатқанына немесе разрядталуына байланысты батарея шамадан тыс зарядталады немесе шамадан тыс зарядталады. 18650 Li-ion үшін қалыпты зарядтау режимінде батареяның ішіндегі зарядтағыш пен заряд контроллері (бар болса) батареяның кернеуін оқиды және шамадан тыс зарядталуды болдырмау үшін шекті мәнге жеткенде зарядты өшіреді. Бұл жағдайда батарея шынымен толық зарядталмаған. Оның сыйымдылығы оны көбірек зарядтауға мүмкіндік беруі мүмкін, бірақ табалдырық оған кедергі жасайды.
CC / CV әдісімен зарядтау принципі зарядқа берілетін ток үзілмейтін, бірақ күрт төмендейтін етіп жасалған, ішкі кернеубатарея шекті деңгейден асып кетеді. Осылайша, батарея шамадан тыс зарядталмай толық зарядталған.
Литий-ионды батареялардың түрлері
18650 литий-ионды батареялардың түрлері:
- литий темір фосфаты (LFP);
- литий-марганец (IMR);
- литий-кобальт (ICR);
- литий полимері (LiPo).
Соңғысынан басқа барлық түрлері цилиндрлік және 18650 форматында жасалуы мүмкін.Литий-полимерлі аккумуляторлар белгілі бір пішіннің болмауымен ерекшеленеді. Бұл олардың қатты электролитке (полимер) ие болуына байланысты. Электролиттің ерекше қасиетіне байланысты бұл аккумуляторлар планшеттер мен ұялы телефондарда жиі қолданылады.
Литий-иондық аккумуляторларды қолдану
Жоғарыда айтылғандай, 18650 литий-иондық батареялар кеңінен қолданылады электронды темекі. Оларды батарея жинағына салуға немесе алынбалы, яғни оған бөлек орнатуға болады. Сондай-ақ олардың параллель немесе тізбектей қосылған бірнешеуі болуы мүмкін.
Литий-ионды батареялар ұзақ уақыт бойы әртүрлі батареяларды, мысалы, ноутбук батареяларын жасауда қолданылған. Мұндай батареялар бір корпустың ішіндегі бірнеше өзара байланысты 18650 батареялардың тізбегі болып табылады. Мұндай батареяларды сыйымды қуат банктері - портативті зарядтағыштар ретінде де табуға болады.
Батареялардың қолданылу аясы өте кең: аталған зарядтағыштардан қазіргі заманғы ірі механизмдердің (автомобиль немесе авиация) құрамдас элементтеріне дейін. Сонымен қатар, бір аккумуляторды құрайтын 18650 литий-иондық аккумуляторлардың саны бірнешеден жүздегенге дейін өзгеруі мүмкін. Литий-полимерлі батареяларды атап өткен жөн. Олар 18650 Li-ion пішімінде қол жетімді болмаса да, олар планшеттер мен ұялы телефондарда қолданылатындықтан, ең кең таралған.
Форумдардағы аккумуляторлардың «пайдалану кеңестерін» оқып отырып, адамдар мектепте физика мен химияны өткізіп жіберді ме, әлде қорғасын мен иондық батареяларды пайдалану ережелері бірдей деп ойлайсыз ба деп еріксіз таң қаласың.
Li-Ion батареясының принциптерінен бастайық. Саусақтарда бәрі өте қарапайым - теріс электрод бар (әдетте мыстан жасалған), оң электрод бар (алюминийден жасалған), олардың арасында электролитпен қаныққан кеуекті зат (сепаратор) бар (ол рұқсат етілмеген « литий иондарының электродтар арасында ауысуы):
Жұмыс принципі литий иондарының кристалдық торға қосылу қабілетіне негізделген. әртүрлі материалдар- әдетте графит немесе кремний оксиді - химиялық байланыстардың пайда болуымен: тиісінше зарядтау кезінде иондар кристалдық торға салынып, сол арқылы бір электродта заряд жиналады, разрядтау кезінде олар басқа электродқа қайта оралып, бас тартады. бізге қажет электрон (болып жатқан процестерді дәлірек түсіндіруге мүдделі - google интеркалациясы). Электролит ретінде құрамында бос протоны жоқ және кең кернеу диапазонында тұрақты суы бар ерітінділер қолданылады. Көріп отырғаныңыздай, қазіргі заманғы аккумуляторларда бәрі қауіпсіз орындалады - металл литий жоқ, жарылып кететін ештеңе жоқ, тек иондар сепаратор арқылы өтеді.
Енді жұмыс принципімен бәрі азды-көпті түсінікті болды, литий-ионды батареялар туралы ең көп таралған мифтерге көшейік:
- Миф бірінші. Құрылғыдағы литий-ионды батареяны нөл пайызға дейін зарядтау мүмкін емес.
Шындығында, бәрі дұрыс естіледі және физикаға сәйкес келеді - ~2,5 В Li-Ion дейін зарядсыздандырғанда, батарея өте тез бұзыла бастайды, тіпті осындай бір разряд оның сыйымдылығын айтарлықтай (10% дейін!) төмендетуі мүмкін. Сонымен қатар, мұндай кернеуге дейін зарядсызданған кезде оны стандартты зарядтағышпен зарядтау бұдан былай мүмкін болмайды - егер батарея ұяшығының кернеуі ~ 3 В-тан төмен түссе, «ақылды» контроллер оны зақымдалған деп өшіреді, ал егер бар болса барлық осындай ұяшықтар болса, батареяны қоқысқа тастауға болады.
Бірақ өте маңызды, бірақ бәрі ұмытып кететін бір нәрсе бар: телефондарда, планшеттерде және басқа мобильді құрылғыларда батареядағы жұмыс кернеуінің диапазоны 3,5-4,2 В. Кернеу 3,5 В-тан төмен түссе, индикатор зарядтың нөл пайызын көрсетеді және құрылғы өшеді, бірақ " сыни "2,5 В дейін әлі өте алыс. Егер сіз осындай «разряды біткен» аккумуляторға жарықдиодты қоссаңыз, ол ұзақ уақыт жанып кетуі мүмкін (мүмкін біреудің есінде болса, бұрын шамдары бар телефондар сатылған, олар түйме арқылы қосылды. Осылайша, разрядтағаннан кейін жарық жанып, телефонды өшірді). Яғни, көріп отырғаныңыздай, қалыпты пайдалану кезінде 2,5 В-қа дейін разряд болмайды, бұл Акумды нөлге дейін разрядтауға әбден болады дегенді білдіреді. - Екінші миф. Ли-ионды батареялар зақымдалған жағдайда жарылып кетеді.
«Жарылғыш» Samsung Galaxy Note 7 бәріміздің есімізде. Дегенмен, бұл ережеден ерекшелік - иә, литий өте белсенді металл, және оны ауада жарып жіберу қиын емес (және ол өте жарқырап жанады). суда). Дегенмен, қазіргі заманғы аккумуляторлар литийді емес, оның иондарын пайдаланады, олар әлдеқайда аз белсенді. Жарылыс болуы үшін сіз көп әрекет етуіңіз керек - зарядтау батареясын физикалық зақымдаңыз (қысқа тұйықталуды ұйымдастырыңыз) немесе оны өте жоғары кернеумен зарядтаңыз (одан кейін ол зақымдалады, бірақ контроллер жай ғана өзі күйіп кетеді және батареяны зарядтауға мүмкіндік бермейді). Сондықтан, кенеттен қолыңызда бүлінген немесе темекі шегетін батарея болса – оны үстелдің үстіне лақтырмаңыз және «бәріміз өлеміз» деп айқайлап бөлмеден қашпаңыз – оны металл ыдысқа салып, балконға шығарыңыз. (химиямен тыныс алмау үшін) - батарея біраз уақытқа жанып, содан кейін сөнеді. Ең бастысы, оны сумен толтырмау, иондар литийден гөрі белсенді емес, бірақ сумен әрекеттескенде сутегінің біраз мөлшері де бөлінеді (және ол жарылғанды ұнатады). - Үшінші миф. Li-Ion батареясы 300 (500/700/1000/100500) циклге жеткенде, ол қауіпті болады және оны шұғыл өзгерту қажет болады.
Миф, бақытымызға орай, форумдарда азырақ серуендеу және физикалық немесе химиялық түсініктемелер мүлдем жоқ. Иә, жұмыс кезінде электродтар тотығады және коррозияға ұшырайды, бұл батареяның сыйымдылығын азайтады, бірақ бұл сізге батареяның қызмет ету мерзімінің қысқаруынан және зарядтың 10-20% тұрақсыз әрекетінен басқа ештеңемен қорқытпайды. - Төрт миф. Li-Ion батареяларымен сіз суықта жұмыс істей алмайсыз.
Бұл тыйым салудан гөрі ұсыныс. Көптеген өндірушілер телефондарды теріс температурада пайдалануға тыйым салады, ал олардың көпшілігі суықта тез зарядсызданды және телефондарды әдетте өшіреді. Мұның түсіндірмесі өте қарапайым: электролит құрамында суы бар гель және сумен не болады? теріс температураларбәрі біледі (иә, ол бірдеңе болса қатып қалады), осылайша батареяның кейбір аймағын жұмыстан шығарады. Бұл кернеудің төмендеуіне әкеледі, ал контроллер мұны разряд деп санай бастайды. Бұл батарея үшін пайдалы емес, бірақ ол да өлімге әкелмейді (қыздырудан кейін сыйымдылық қайта оралады), сондықтан телефонды суықта пайдалану қажет болса (оны пайдалану үшін ғана - оны жылы қалтадан шығарыңыз, уақытты қараңыз және оны артқа жасырыңыз), содан кейін оны 100% зарядтап, процессорды жүктейтін кез келген процесті қосқан дұрыс - сондықтан салқындату баяу болады. - Бесінші миф. Ісінген литий-ионды батарея қауіпті және оны дереу лақтырып тастау керек.
Бұл мүлдем миф емес, керісінше сақтық шарасы - ісінген батарея жай жарылып кетуі мүмкін. Химиялық тұрғыдан алғанда, бәрі қарапайым: интеркалация процесінде электродтар мен электролит ыдырайды, нәтижесінде газ бөлінеді (оны қайта зарядтау кезінде де босатылуы мүмкін, бірақ төменде толығырақ). Бірақ ол өте аз ерекшеленеді және батарея ісінген болып көрінуі үшін бірнеше жүздеген (мыңдаған болмаса) қайта зарядтау циклдары өтуі керек (әрине, ол ақаулы болса). Газдан құтылу қиын емес - жай ғана клапанды тесіп (кейбір батареяларда ол артық қысыммен өздігінен ашылады) және оны ағызыңыз (мен оны тыныс алуды ұсынбаймын), содан кейін тесікті жабуға болады. эпоксидті шайыр. Әрине, бұл батареяны бұрынғы қуатына қайтармайды, бірақ кем дегенде қазір ол міндетті түрде жарылып кетпейді. - Алтыншы миф. Ли-ионды батареялар шамадан тыс зарядтауға зиянды.
Бірақ бұл енді миф емес, қатал шындық - зарядтау кезінде батареяның ісінуі, жарылуы және өртену ықтималдығы жоғары - маған сеніңіз, қайнаған электролит шашыраған кезде рахат жоқ. Сондықтан барлық батареяларда батареяны белгілі бір кернеуден жоғары зарядтауға мүмкіндік бермейтін контроллерлер бар. Бірақ мұнда аккумуляторды таңдауда өте сақ болу керек - қытайлық қолөнер контроллері жиі сәтсіздікке ұшырауы мүмкін және менің ойымша, таңғы сағат 3-те телефоннан отшашулар сізді қуантпайды. Әрине, дәл осындай мәселе фирмалық аккумуляторларда бар, бірақ біріншіден, бұл жерде бұл әлдеқайда аз болады, екіншіден, бүкіл телефон кепілдік бойынша ауыстырылады. Әдетте бұл миф келесілерді тудырады: - Жеті миф. 100% жеткенде телефонды зарядтаудан алып тастау керек.
Алтыншы мифтен бұл ақылға қонымды болып көрінеді, бірақ іс жүзінде түн ортасында тұрып, құрылғыны зарядтаудан алып тастаудың мағынасы жоқ: біріншіден, контроллердің ақаулары өте сирек кездеседі, екіншіден, индикаторда 100% болса да. жеткенде, батарея біраз уақытқа төмен токтармен өте, өте максимумға дейін қайта зарядталады, бұл тағы 1-3% сыйымдылықты қосады. Сондықтан бұл шынымен де көп созылмауы керек. - Миф сегіз. Құрылғыны тек түпнұсқа зарядтағышпен зарядтауға болады.
Миф қытай зарядтағыштарының сапасыздығына байланысты орын алады - бар қалыпты кернеу 5 + - 5% вольтта олар 6 да, 7 де шығара алады - контроллер, әрине, біраз уақытқа мұндай кернеуді тегістейді, бірақ болашақта бұл контроллердің ең жақсы күйіп кетуіне әкеледі, ең нашар жағдайда - жарылыс және (немесе) аналық платаның істен шығуы. Керісінше орын алады - жүктеме кезінде қытайлық зарядтағыш 3-4 вольт шығарады: бұл батареяны толық зарядтауға болмайды.
Көптеген заманауи планшеттерде, смартфондарда және ноутбуктерде қолданылатын литий-ионды (Li-ion) батареялар пайдаланылатын никель-кадмий (Ni-Cd) және никель-металл гидридті (Ni-MH) батареяларымен салыстырғанда әртүрлі техникалық қызмет көрсету және пайдалану процедураларын қажет етеді. бұрынғы құрылғыларда.
Ақиқатында, дұрыс күтімлитий-ионды аккумулятор үшін оның қызмет ету мерзімін дұрыс пайдаланбаған жағдайлармен салыстырғанда 15 есе арттыруға болады. Бұл мақалада біз максималды көбейту туралы кеңестер береміз өміршеңдік кезеңбарлық портативті құрылғыларыңыздағы қымбат литий-ионды батареялар.
Жақында Windows құпиялары интернет-порталының журналисі Фред Ланга зақымдалған смартфонды ауыстыруға мәжбүр болды - бұл оның қателігі болды.
Негізгі симптом жақсы нәтиже бермеді - телефон корпусы деформацияланған, себебі құрылғының денесінің өзі майыса бастады.
Талдау және егжей-тегжейлі тексеру кезінде смартфонның батареясы ісінгені анықталды.
Бастапқыда Фред ешқандай өзгерістерді байқамады: батареяны бетке қараған кезде азды-көпті қалыпты болып көрінді (1-сурет). Алайда, аккумуляторды тегіс жерге қойғанда, оның үстіңгі және астыңғы беттері енді тегіс емес және бір-біріне параллель емес екені белгілі болды. Батареяның бір жағында қатты дөңес пайда болды (2-сурет). Бұл дөңес телефонның майысып, деформациялануына себеп болды.
Батареяның дөңес болуы күрделі мәселенің белгісі болды: батареяның ішінде жоғары қысымды улы газдардың жиналуы.
Батарея корпусы керемет жұмыс жасады, бірақ улы газдар батареяны жарылуды күтіп тұрған кішкентай қысымды пештегі бомбаға ұқсатты.
Фред жағдайында телефон да, батарея да зақымдалған - жаңа смартфон сатып алу уақыты келді.
Ең өкініштісі, бұл мәселенің алдын алуға болатын еді. Мақаланың соңғы бөлімінде Фредтің қателері беріледі.
Жаңа смартфонмен және планшеттер, ноутбуктер сияқты басқа литий-ионды құрылғылармен өткен қателіктерді қайталамау үшін Фред литий-ионды батареялардың дұрыс жұмыс істеуі мен техникалық қызмет көрсетуін мұқият зерттей бастады.
Фред батареяның қызмет ету мерзімін ұзартуға мүдделі емес - бұл әдістер жақсы белгілі. Көптеген құрылғылар қолмен немесе автоматты түрде қуат үнемдеу режимдері мен экран жарықтығын реттеу, процессор жұмысын баяулату және іске қосылған қолданбалар санын азайту әдістерін ұсынады.
Фред батареяның қызмет ету мерзімін ұзартуға көбірек көңіл бөлді - батареяны жақсы жұмыс жағдайында ұстау және батареяның қызмет ету мерзімін ұзарту жолдары.
Бұл мақалада Фредтің зерттеулеріне негізделген қысқаша тезис қорытындылары бар. Осы ұсынылған бес кеңесті орындаңыз, сонда сіздің литий-ионды батареяларыңыз барлық портативті құрылғыларда толық, ұзақ және қауіпсіз жұмыс істейді.
1-кеңес: Температураны қадағалаңыз және батареяны қатты қыздырмаңыз
Бір қызығы, жылу литий-иондық батареялардың басты жауларының бірі болып табылады. Батареяны зарядтау және зарядсыздандыру циклдарының жылдамдығы мен ұзақтығы сияқты факторларды теріс пайдалану батареяның қызып кетуіне әкелуі мүмкін.
Сыртқы физикалық орта да маңызды. Литий-ионды аккумуляторды күн астында немесе жабық көлікте қалдыру батареяның зарядты қабылдау және ұстау қабілетін айтарлықтай төмендетеді.
Идеал температуралық жағдайларлитий-ионды батареялар үшін бөлме температурасы 20 градус Цельсий болып табылады. Құрылғыны 30С дейін қыздырса, оның зарядты тасымалдау қабілеті 20 пайызға төмендейді. Егер құрылғы күн астында оңай қол жеткізуге болатын 45С температурада пайдаланылса немесе құрылғы ресурстарды көп қажет ететін қолданбалармен қарқынды пайдаланылса, батарея сыйымдылығы шамамен екі есе азаяды.
Осылайша, құрылғы немесе батарея пайдалану кезінде айтарлықтай қызып кетсе, салқынырақ жерге көшіп көріңіз. Бұл мүмкін болмаса, қажетсіз қолданбаларды, қызметтерді және мүмкіндіктерді өшіру, экран жарықтығын төмендету немесе құрылғының қуатты үнемдеу режимін қосу арқылы құрылғы тұтынатын қуат мөлшерін азайтуға тырысыңыз.
Бұл әлі де көмектеспесе, температура қалыпты жағдайға келгенше құрылғыны толығымен өшіріңіз. Одан да жылдамырақ салқындату үшін батареяны алып тастаңыз (әрине, егер құрылғының дизайны рұқсат берсе) - осылайша құрылғы қуат көзінен физикалық бөлінуіне байланысты тезірек суытады.
Айтпақшы, соған қарамастан жоғары температуралар- Бұл Басты мәселелитий-ионды батареялармен төмен температурада жұмыс істеу маңызды мәселе емес. Төмен температура батареяның ұзақ мерзімді зақымдалуына әкелмейді, дегенмен салқын батарея оңтайлы температурада жеткізе алатын барлық қуатты жеткізе алмайды. Қуаттың төмендеуі 4С төмен температурада өте байқалады. Тұтынушыға арналған литий-ионды батареялардың көпшілігі мұздату нүктесіне жақын немесе одан төмен температурада жарамсыз болып қалады.
Литий-ионды қуат көзі бар құрылғы қандай да бір себептермен шамадан тыс суып кетсе, оны пайдалануға әрекеттенбеңіз. Құрылғы қалыпты температураға оралғанша оны желіден ажыратып, жылы жерге (қалтаға немесе жылытылатын бөлмеге) апарыңыз. Сондай-ақ, қызып кету сияқты, батареяны физикалық түрде алып тастаңыз және бөлек қыздыру қыздыру процесін жылдамдатады. Батарея қалыпты температураға дейін қызғаннан кейін оның электролиттік қасиеттері қалпына келтіріледі.
2-кеңес: батареяны үнемдеу үшін зарядтағышты ажыратыңыз
Қайта жүктеу - яғни. Батареяны жоғары вольтты қуат көзіне тым ұзақ жалғау батареяның зарядты ұстап тұру қабілетін азайтуы, оның қызмет ету мерзімін қысқарту немесе оны толығымен өлтіруі мүмкін.
Тұтынушыға арналған литий-ионды батареялардың көпшілігі бір ұяшыққа 3,6 В жұмыс істеуге арналған, бірақ зарядтау кезінде 4,2 В жоғарырақ жұмыс істейді. Егер зарядтағыш болса ұзақ уақытшамадан тыс кернеу болса, ішкі батарея зақымдалуы мүмкін.
Ауыр жағдайларда шамадан тыс зарядтау инженерлер «апатты» салдарға әкелуі мүмкін. Тіпті орташа жағдайларда, қайта зарядтау нәтижесінде пайда болатын артық жылу бірінші кеңесте сипатталған теріс жылу әсерін тудырады.
Жоғары сапалы зарядтағыштар қазіргі заманғы литий-ионды батарея схемасымен үйлесімді жұмыс істей алады, бұл зарядтау тогын аккумулятор зарядына пропорционалды түрде азайту арқылы шамадан тыс зарядтау қаупін азайтады.
Бұл қасиеттер батареяда қолданылатын технология түріне байланысты айтарлықтай ерекшеленеді. Мысалы, никель-кадмий (Ni-Cd) және никель-металл гидридті (Ni-MH) батареяларын пайдаланған кезде, оларды зарядтағышқа мүмкіндігінше ұзақ қосулы күйде қалдырыңыз. Себебі, батареялардың ескі түрлері бар жоғары деңгейөздігінен разряд, яғни. олар зарядтағыштан ажыратылғаннан кейін, тіпті портативті құрылғының өзі өшірілген болса да, жинақталған энергияның айтарлықтай мөлшерін жоғалта бастайды.
Шын мәнінде, никель-кадмий батареясы зарядталғаннан кейін алғашқы 24 сағат ішінде зарядының 10 пайызын жоғалтуы мүмкін. Осы уақыт кезеңінен кейін өзін-өзі разрядтау қисығы теңестіре бастайды, бірақ никель-кадмий батареясыайына 10-20 пайыз жоғалтуды жалғастыруда.
Никель-металл гидридті аккумуляторлардың жағдайы одан да нашар. Олардың өздігінен разряд жылдамдығы никель-кадмий аналогтарына қарағанда 30 пайызға жылдамырақ.
Дегенмен, литий-иондық батареялар өте жақсы төмен деңгейөздігінен разряд. Жақсы жұмыс істейтін аккумулятор зарядталғаннан кейін алғашқы 24 сағат ішінде зарядының тек 5 пайызын және одан кейінгі бірінші айда тағы 2 пайызын жоғалтады.
Осылайша, зарядтағышқа қосылған литий-ионды аккумуляторы бар құрылғыны соңғы сәтке дейін қалдырудың қажеті жоқ. Ең жақсы нәтижелер мен батареяның қызмет ету мерзімі үшін толық заряд көрсетілгенде зарядтағышты ажыратыңыз.
Жаңа литий-ионды батарея құрылғыларын бірінші рет пайдаланбас бұрын толық зарядтау қажет емес (никель-кадмий және никель-металл гидридті құрылғылар 8-ден 24 сағатқа дейін зарядтауға кеңес береді). Литий-ионды батареялар 100 пайыз зарядты көрсеткенде максималды сыйымдылыққа жетеді. Ұзартылған зарядтаудың қажеті жоқ.
Барлық зарядсыздандыру циклдері батареяның күйіне бірдей әсер етпейді. Ұзақ және қарқынды пайдалану батареяны қатты күйзелтетін жылуды арттырады, ал қысқа, жиі зарядсыздану циклдары, керісінше, батареяның қызмет ету мерзімін ұзартады.
Шамадан тыс шағын зарядтау/разряд циклдері қуат көзінің қызмет ету мерзімін айтарлықтай қысқартуы мүмкін деп ойлауыңыз мүмкін. Бұл тек ескірген технологиялар үшін табиғи болды, бірақ қазіргі заманғы литий-иондық батареяларға қолданылмайды.
Батареяның сипаттамалары жаңылыстыруы мүмкін, себебі Көптеген өндірушілер зарядтау циклін 100 пайыз зарядқа жету үшін қажет уақыт деп санайды. Мысалы, 50-ден 100 пайызға дейінгі екі заряд бір толық зарядтау цикліне тең. Сол сияқты, 33 пайыздық үш цикл немесе 20 пайыздық 5 цикл де бір толық циклге тең.
Қысқаша айтқанда, шағын зарядтау-разряд циклдарының көп саны циклдердің жалпы көлемін азайтпайды. толық зарядлитий батареясы.
Қайтадан, қатты разрядтардан болатын жылу және жоғары кернеу батареяның қызмет ету мерзімін қысқартады. Осылайша, терең разрядтардың санын барынша азайтуға тырысыңыз. Батарея деңгейінің нөлге жақын мәндерге түсуіне жол бермеңіз (құрылғы өздігінен өшкенде). Оның орнына, батареяңыздың қызмет ету мерзімінің төменгі 15-20 пайызын төтенше жағдай резерві ретінде қарастырыңыз - тек төтенше жағдайлар үшін. Мүмкіндігінше батареяны ауыстыруды немесе батарея толығымен таусылғанша құрылғыны сыртқы қуат көзіне қосуды әдетке айналдырыңыз.
Өздеріңіз білетіндей, жылдам зарядтау және жылдам зарядтау артық жылуды шығарумен бірге жүреді және батареяның қызмет ету мерзіміне теріс әсер етеді.
Құрылғыны жоғары жүктемелерде қарқынды пайдаланған болсаңыз, батареяларды суытыңыз бөлме температурасызарядтағышқа қосу алдында. Батарея жылы болса, толық зарядтай алмайды.
Құрылғыны зарядтау кезінде батареяның температурасын бақылаңыз - ол қатты қызып кетпеуі керек. Зарядтау кезінде батареяның қызуы әдетте тым көп токтың жылдам ағып жатқанын көрсетеді.
Шамадан тыс зарядтау, ең алдымен, схемаларды пайдаланатын арзан жалпы зарядтағыштарда болуы мүмкін жылдам зарядтаунемесе сымсыз (индуктивті) зарядтағыштармен.
Арзан зарядтағыш оған сымдар қосылған қарапайым трансформатор болуы мүмкін. Мұндай «үнсіз зарядтар» жай ғана токты таратады және зарядталып жатқан құрылғыдан іс жүзінде кері байланыс алмайды. Бұл зарядтағыштарды пайдалану кезінде қызып кету және шамадан тыс кернеу өте жиі кездеседі, бұл батареяны баяу бұзады.
«Жылдам» зарядтар сағаттық зарядты емес, бір минуттық зарядты қамтамасыз етуге арналған. Жылдам зарядтау технологиясының әртүрлі тәсілдері бар және олардың барлығы литий-ионды батареялармен үйлесімді емес. Зарядтағыш пен батарея бірге жұмыс істеуге арналмаған болса, жылдам зарядтау шамадан тыс кернеу мен қызып кетуді тудыруы мүмкін. Жалпы айтқанда, басқа брендтің портативті құрылғысын зарядтау үшін бір брендтің зарядтағышын пайдаланбаған дұрыс.
Сымсыз (индуктивті) зарядтағыштар батареяны қайта зарядтау үшін арнайы зарядтау бетін пайдаланады. Бір қарағанда, бұл өте ыңғайлы, бірақ факт, мұндай зарядтар қалыпты жұмыс кезінде де артық жылуды тудырады (Кейбір пештер кәстрөлдер мен табаларды жылыту үшін индукция құбылысын пайдаланады).
Литий батареялары тек жылудан зардап шегеді, сонымен қатар сымсыз зарядтау кезінде энергияны ысырап етеді. Табиғаты бойынша индуктивті зарядтағыштың тиімділігі әдеттегі зарядтағышқа қарағанда әрқашан төмен. Мұнда әркім өз таңдауын жасай алады, бірақ Фред үшін жоғары жылу және төмен тиімділік мұндай құрылғылардан бас тартуға жеткілікті факторлар болып табылады.
Кез келген жағдайда, ең қауіпсіз әдіс - өндіруші ұсынған зарядтағышты пайдалану. Бұл температура мен кернеуді қалыпты шектерде ұстаудың жалғыз кепілді жолы.
OEM зарядтағыш жоқ болса, жоғары қуаттың тез жеткізілуіне байланысты батареяның зақымдану мүмкіндігін азайту үшін шығыс тогы төмен құрылғыны пайдаланыңыз.
Төмен токтың бір қуат көзі әдеттегі компьютердегі USB порты болып табылады. Стандартты USB 2.0 порты әр портқа 500 мА (0,5А) береді, ал USB 3.0 бір портқа 900 мА (0,9А) береді. Салыстыру үшін, кейбір арнайы зарядтағыштар 3000-4000 мА (3-4А) жеткізе алады. USB порттарының төмен ток күші әдетте қалыпты зарядтаумен қауіпсіз зарядтауға кепілдік береді температуралық режимкөптеген заманауи литий-иондық батареялар үшін.
5-кеңес: Мүмкін болса, қосалқы батареяны пайдаланыңыз
Құрылғы батареяны жылдам ауыстыруға мүмкіндік берсе, қосалқы аккумулятордың болуы тамаша сақтандыру полисі болып табылады. Бұл батареяның қызмет ету мерзімін екі есе ұзартып қана қоймайды, сонымен қатар батареяны толығымен босату немесе жылдам зарядтауды пайдалану қажеттілігін болдырмайды. Батарея 15-20 пайыздық белгіге жеткенде, таусылған аккумуляторды қосалқы батареяға ауыстырыңыз, сонда сіз қызып кету мәселесінсіз толық заряд аласыз.
Қосалқы батареяның басқа да артықшылықтары бар. Мысалы, орнатылған батарея шамадан тыс қызып кеткен жағдайда (мысалы, құрылғыны қарқынды пайдалану немесе қоршаған ортаның жоғары температурасына байланысты) құрылғыны пайдалану кезінде оны тезірек салқындату үшін ыстық батареяны өзгертуге болады.
Екі батареяның болуы жылдам зарядтауды пайдалану қажеттілігін болдырмайды - батарея қауіпсіз қуат көзінен баяу зарядталып жатқанда құрылғыны қауіпсіз пайдалануға болады.
Фредтің өлімге әкелетін қателіктері
Фред сапар кезінде смартфонның батареясын зақымдаған болуы мүмкін деп болжады. Ол құрылғының GPS функциясын ашық күнді шарлау үшін пайдаланған. Смартфон автокөліктің бақылау тақтасының жанындағы ұстағышта ұзақ уақыт күн астында болды, картаны жарқын адамдардан ажырату үшін смартфонның жарықтығы максималды деңгейге дейін қосылды. күн сәулелері.
Сонымен қатар, барлық стандартты фондық қолданбалар - электрондық пошта, жедел хабар алмасу және т.б. іске қосылды. Құрылғы музыкалық тректерді жүктеп алу үшін 4G модулін және автомобильдің бас аудио блогына дыбысты жіберу үшін Bluetooth сымсыз модулін пайдаланды. Әрине, телефон күйзеліске ұшырады.
Телефон қуат алу үшін ол төмен баға және дұрыс қосқыштың болуы критерийлері бойынша сатып алынған 12 В адаптеріне қосылды.
Тікелей күн сәулесінің, процессордың жоғары жүктемесінің, экранның максималды жарықтығының және адаптердің күмәнді сапасының үйлесімі смартфонның шамадан тыс қызып кетуіне әкелді. Фред құрылғыны ұстағышынан суырып алғанда оның қаншалықты ыстық болғанын қорқынышпен еске алады. Бұл қатты қызып кету батареяның өлімінің катализаторы болды.
Мәселе түнде нашарлағандай болды, Фред түні бойы үшінші тарап зарядтағышын пайдаланып құрылғыны розеткаға қосулы қалдырып, батареяның толық зарядталғанын бақылаусыз қалдырды.
Фред өзінің жаңа смартфонымен тек кірістірілген зарядтағыш пен қосалқы батареяны пайдаланады. Фред батареяның да, телефонның да ұзақ және қауіпсіз өмір сүруіне үміттенеді, ол осы кеңестермен қол жеткізгісі келеді.
Қате таптыңыз ба? Таңдап, Ctrl + Enter пернелерін басыңыз
Осы уақытта ли-ионды аккумуляторлар мен Li-pol (литий-полимер) батареялары кең тараған.
Олардың арасындағы айырмашылық электролитте. Бірінші нұсқада гелий ретінде пайдаланылады, екіншісінде литий бар ерітіндімен қаныққан полимер. Бүгінгі таңда электр қозғалтқыштары бар автомобильдердің танымалдылығына байланысты мұндай көлік үшін оңтайлы ли-иондық аккумулятордың идеалды түрін табу мәселесі өткір тұр.
Ол басқа батареялар сияқты анодтан (кеуекті көміртек) және катодтан (литий), оларды бөлетін сепаратордан және электролит өткізгіштен тұрады. Разряд процесі сепаратор және электролит арқылы «анод» иондарының катодқа өтуімен бірге жүреді. Зарядтау кезінде олардың бағыты өзгереді (төмендегі сурет).
Иондар қарама-қарсы зарядталған электродтар арасында ұяшықты разрядтау және зарядтау процесінде айналады.
Иондық батареяларда әртүрлі металдардан жасалған катод бар, бұл олардың негізгі айырмашылығы. Электродтар үшін пайдаланатын өндірушілер әртүрлі материалдарбатарея өнімділігін жақсарту.
Бірақ кейбір сипаттамалардың жақсаруы басқаларының күрт нашарлауына әкеледі. Мысалы, саяхат уақытын ұлғайту үшін қажетті сыйымдылықты оңтайландыру арқылы сіз қуатты, қауіпсіздікті арттыруға, жағымсыз әсерді азайтуға болады қоршаған орта. Сонымен қатар, сіз жүктеме тогын азайта аласыз, батареяның құнын немесе көлемін ұлғайта аласыз.
Негізгі параметрлермен танысыңыз әртүрлі түрлерілитий батареялары (литий-марганец, литий - кобальт, литий - фосфат және никель-марганец - кобальт) кестеде болуы мүмкін:
Электр көлігін пайдаланушыларға арналған ережелер
Мұндай батареялардың сыйымдылығы ұзақ сақтау кезінде іс жүзінде төмендемейді. Ли-ионды батареялар 15 жыл бойы 60 градус температурада сақталса, тек 23% зарядсызданады. Дәл осы қасиеттеріне байланысты олар электрлік көлік технологияларында кеңінен қолданылады.
Литий-ионды аккумуляторлар корпуста толық басқару жүйесі бар электр көліктері үшін жарамды.
Осы себепті пайдаланушылар жұмыс кезінде олардың қызмет ету мерзімін ұзартатын негізгі ережелерді ұмытады:
- аккумуляторды дүкенде сатып алғаннан кейін бірден толық зарядтау керек, өйткені электродтар өндіріс процесінде 50% зарядталады. Демек, қолда бар қуат азаяды, яғни. бастапқы төлем болмаған жағдайда жұмыс уақыты;
- оның ресурсын үнемдеу үшін батареяның толық зарядсыздануына жол бермеу керек;
- заряд әлі қалса да, әрбір кеткеннен кейін батареяны зарядтау қажет;
- Батареяларды қыздырмаңыз, өйткені жоғары температура қартаю процесіне ықпал етеді. Ресурсты максималды пайдалану үшін операцияны орындау қажет оңтайлы температура, бұл 20-25 градус. Сондықтан батареяны жылу көзінің жанында сақтауға болмайды;
- суық мезгілде аккумуляторды 3-4 градуста сақтау үшін вакуумдық құлыппен пластикалық пакетке орау ұсынылады, яғни. жылытылмаған бөлмеде. Төлем толық соманың кемінде 50% болуы керек;
- батарея төмен температурада жұмыс істегеннен кейін оны бөлме температурасында біраз уақыт ұстамай зарядтау мүмкін емес, яғни оны жылыту керек;
- Аккумуляторды жинақпен бірге берілген зарядтағышпен зарядтау керек.
Бұл аккумуляторлардың PU бірнеше кіші түрі бар - литий - LiFePO4 (темір - фосфат), темір фосфатты катодты пайдаланады. Олардың сипаттамалары батареяларды өндіруде қолданылатын технологияның шыңы ретінде батареялар туралы айтуға мүмкіндік береді.
Олардың негізгі артықшылықтары:
- сыйымдылық 20%-ға төмендеген сәтке дейін 5000-ға жететін зарядтау-разряд циклдерінің саны;
- ұзақ қызмет ету мерзімі;
- «жад эффектісі» жоқ;
- өзгермеген өнімділікпен кең температура диапазоны (300-700 градус Цельсий);
- қауіпсіздікті арттыратын химиялық тұрақтылық пен термиялық.
Ең көп қолданылатын батареялар
Олардың ішінде ең көп таралғаны бес компания шығарған 18650 ли-ионды батареялар: LG, Sony, Panasonic, Samsung, Sanyo, олардың зауыттары Жапонияда, Қытайда, Малайзияда және Оңтүстік Кореяда орналасқан. li ion 18650 батареялары ноутбуктерде қолданылады деп жоспарланған болатын. Дегенмен, сәтті форматқа байланысты олар радиомен басқарылатын модельдерде, электрлік көліктерде, шамдарда және т.б.
Кез келген сапалы өнім сияқты, мұндай аккумуляторлардың көптеген жалғандықтары бар, сондықтан құрылғының қызмет ету мерзімін ұзарту үшін сізге тек танымал брендтерден батареяларды сатып алу қажет.
Қорғалған және қорғалмаған литий-ионды батареялар
Сондай-ақ литий батареялары үшін олардың қорғалғаны немесе қорғалмағаны маңызды. Біріншісінің жұмыс диапазоны 4,2-2,5 В (литий-иондық көздермен жұмыс істеуге арналған құрылғыларда қолданылады): жарықдиодты шамдар, аз қуатты тұрмыстық техника және т.б.
Электр аспаптарында, электр қозғалтқыштары бар велосипедтерде, ноутбуктерде, бейне және фотоаппаратурада, контроллермен басқарылатын қорғалмаған батареялар қолданылады.
Литий-иондық батареялар туралы не білуіңіз керек?
Ең алдымен, жұмыс кезінде сақталуы керек шектеулер:
- қайта зарядтау кернеуі (максималды) 4,35 В жоғары болмауы керек;
- оның ең төменгі мәні 2,3 В төмен болмауы керек;
- разряд тогы сыйымдылық мәнінен екі еседен аспауы керек. Соңғысының мәні 2200 мАч болса, максималды ток 4400 мА құрайды.
Контроллер орындайтын функциялар
Неліктен сізге ли-ионды батарея зарядын реттегіш қажет? Ол бірнеше функцияларды орындайды:
- өздігінен разрядтың орнын толтыратын ток береді. Оның мәні максималды заряд тоғынан аз, бірақ өздігінен разрядтық токтан көп;
- нақты батарея үшін тиімді зарядтау/разряд циклінің алгоритмін жүзеге асырады;
- зарядтау және тұтынушыны энергиямен қамтамасыз ету кезінде энергия ағындарының айырмашылығын өтейді. Мысалы, ноутбукты зарядтау және қуаттандыру кезінде;
- батареяның зақымдалуын болдырмайтын қызып кету немесе гипотермия кезінде температураны өлшейді.
Ли-ионды аккумуляторды зарядтау реттегіші аккумуляторға орнатылған микросхема түрінде немесе бөлек құрылғы ретінде жасалады.
Батареяларды зарядтау үшін жинақта берілген 18650 ли-ионды батареяларға арналған стандартты зарядтағышты пайдаланған дұрыс. 18650 литий батареяларына арналған зарядтау құрылғысында әдетте заряд деңгейінің көрсеткіші болады. Көбінесе бұл зарядтың жүріп жатқанын және оның аяқталуын көрсететін жарық диоды.
Неғұрлым жетілдірілген құрылғыларда зарядтың аяқталуына дейін қалған уақытты, дисплейдегі ток кернеуін бақылауға болады. Сыйымдылығы 2200 мА болатын 18650 батареясы үшін зарядтау уақыты 2 сағатты құрайды.
Бірақ, li-ion 18650 аккумуляторын қандай токпен зарядтауды білу маңызды.Ол номиналды сыйымдылықтың жартысы болуы керек, яғни 2000 мАч болса, онда оңтайлы ток 1А болады. Батареяны жоғары токпен зарядтау арқылы оның тозуы тез басталады. Төмен токты пайдаланған кезде бұл көп уақытты алады.
Бейне: Li-ионды зарядтағышты өз қолыңызбен қалай зарядтауға болады
Батареяларды зарядтауға арналған құрылғының схемасы
Бұл келесідей көрінеді:
Схема сенімділігімен және қайталанушылығымен ерекшеленеді, ал кіріс бөліктері арзан және оңай қол жетімді. Батареяның қызмет ету мерзімін ұзарту үшін ли-иондық аккумуляторларды сауатты зарядтау қажет: зарядтау аяқталғаннан кейін кернеу төмендеуі керек.
Ол аяқталғаннан кейін, яғни. ток нөлге жеткенде, ли-ионды батареяны зарядтау тоқтатылуы керек. Жоғарыдағы схема осы талаптарды қанағаттандырады: зарядтағышқа қосылған заряды біткен батарея (VD3 жанады) 300 мА токты пайдаланады.
Ағымдағы процесс жанып тұрған жарық диодты VD1 арқылы көрсетіледі.Токтың біртіндеп 30 мА дейін азаюы батареяның зарядталып жатқанын көрсетеді. Процестің аяқталуы VD2 жанып тұрған жарық диоды арқылы сигнал береді.
Схемада LM358N операциялық күшейткішті (сіз оны KR1040UD1 немесе KR574UD2 аналогымен ауыстыруға болады, ол басқа түйреуіш орналасуымен), сондай-ақ VT1 S8550 транзисторы 9 сары, қызыл және жасыл жарықдиодты (1,5 В) пайдаланады.
Батареяны қалпына келтіруге бола ма?
Бірнеше жыл белсенді пайдаланудан кейін батареялар қуаттылықты жоғалтады, бұл сүйікті құрылғыны пайдалану кезінде қиындықтар тудырады. Пайдаланушы ауыстыруды іздеген кезде литий-ионды батареяны қалпына келтіру мүмкін бе және қалай?
Ли-ионды батареяны уақытша қалпына келтіру бірнеше жолмен мүмкін болады.
Батарея ісінген болса, яғни. зарядты ұстауды тоқтатты, яғни ішінде газдар жиналды.
Содан кейін келесі әрекеттерді орындаңыз:
- батарея корпусы сенсордан мұқият ажыратылған;
- электрондық сенсорды бөлу;
- астынан басқару электроникасы бар қақпақты тауып, оны инемен мұқият тесіңіз;
- содан кейін олар пресс ретінде пайдаланылатын аккумулятордың ауданынан үлкенірек ауыр жалпақ затты табады (вицесті және ұқсас құрылғыларды пайдаланбаңыз);
- батареяны көлденең жазықтыққа қойыңыз да, батареяның шамадан тыс күш қолдану арқылы зақымдалуы мүмкін екенін есте сақтай отырып, басыңыз. Егер ол жеткіліксіз болса, нәтижеге қол жеткізілмеуі мүмкін. Бұл ең шешуші сәт;
- тесікке эпоксидті тамшылатып, сенсорды дәнекерлеу қалады.
Басқа жолдар бар, олар туралы Интернетте оқи аласыз.
Сайтта зарядтағышты таңдауға болады http://18650.in.ua/chargers/.
Бейне: литий-ионды батареялар, ли-ионды батареяларды пайдалану бойынша кеңестер
