Lithium-polymerová baterie: rozdíl od iontu, životnost, zařízení. Li-pol nebo Li-ion: což je lepší. Provoz, nabíjení, klady a zápory lithiových baterií
Moderní mobilní telefony, notebooky a tablety používají lithium-iontové baterie. Postupně nahradily alkalické baterie z trhu přenosné elektroniky. Dříve všechna tato zařízení používala nikl-kadmiové a nikl-metal hydridové baterie. Ale jejich dny jsou pryč, protože Li─Ion baterie mají lepší vlastnosti. Pravda, nemohou ve všech ohledech nahradit alkalické. Nedosažitelné jsou pro ně například proudy, které dokážou produkovat nikl-kadmiové baterie. To není rozhodující pro napájení smartphonů a tabletů. V oblasti přenosného elektrického nářadí, které odebírá velký proud, jsou však alkalické baterie stále správnou cestou. Práce na vývoji baterií s vysokými vybíjecími proudy bez kadmia však pokračují. Dnes si povíme něco o lithium-iontových bateriích, jejich konstrukci, provozu a perspektivách vývoje.
Úplně první bateriové články s lithiovou anodou byly uvedeny na trh v sedmdesátých letech minulého století. Měly vysokou měrnou energetickou náročnost, díky čemuž byly okamžitě žádané. Odborníci se dlouho snažili vyvinout zdroj na bázi alkalického kovu, který má vysokou aktivitu. Díky tomu bylo dosaženo vysokého napětí tohoto typu baterie a hustoty energie. Zároveň byl vývoj designu takových prvků dokončen poměrně rychle, ale jejich praktické použití způsobilo potíže.
Zabývaly se jimi až v 90. letech minulého století.
Během těchto 20 let vědci dospěli k závěru, že hlavním problémem je lithiová elektroda. Tento kov je velmi aktivní a během provozu došlo k řadě procesů, které nakonec vedly ke vznícení. Tomu se začalo říkat ventilace vytvářející plamen. Kvůli tomu byli výrobci na počátku 90. let nuceni stáhnout baterie vyrobené pro mobilní telefony.
Lithium metal je extrémně nestabilní, zvláště při nabíjení a vybíjení. Vědci proto začali vytvářet lithiovou baterii bez použití lithia. Začaly se používat ionty tohoto alkalického kovu. Odtud pochází jejich název.
Lithium-iontové baterie mají nižší hustotu energie než . Jsou však bezpečné, pokud jsou dodržovány normy nabíjení a vybíjení.
Reakce vyskytující se v Li─Ion baterii
Průlomem ve směru zavádění lithium-iontových baterií do spotřební elektroniky byl vývoj baterií, ve kterých byla záporná elektroda vyrobena z uhlíkového materiálu.
Krystalická mřížka uhlíku byla velmi vhodná jako matrice pro interkalaci iontů lithia. Pro zvýšení napětí baterie byla kladná elektroda vyrobena z oxidu kobaltu. Potenciál lehkého oxidu kobaltnatého je přibližně 4 volty.
Provozní napětí většiny lithium-iontových baterií je 3 volty nebo více. Během procesu vybíjení na záporné elektrodě je lithium deinterkalováno z uhlíku a interkalováno do oxidu kobaltu kladné elektrody. Během procesu nabíjení probíhají procesy obráceně. Ukazuje se, že v systému není žádné kovové lithium, ale jeho ionty fungují, pohybují se z jedné elektrody na druhou a vytvářejí elektrický proud.
Reakce na záporné elektrodě
Všechny moderní komerční modely lithium-iontových baterií mají zápornou elektrodu vyrobenou z materiálu obsahujícího uhlík. Složitý proces interkalace lithia na uhlík do značné míry závisí na povaze tohoto materiálu a také na látce elektrolytu. Uhlíková matrice na anodě má vrstvenou strukturu. Strukturu lze objednat (přírodní nebo syntetický grafit) nebo částečně objednat (koks, saze atd.).
Během interkalace ionty lithia oddělují uhlíkové vrstvy a vkládají se mezi ně. Získají se různé interkaláty. Při interkalaci a deinterkalaci se měrný objem uhlíkové matrice nevýznamně mění. Kromě uhlíkového materiálu lze v záporné elektrodě použít stříbro, cín a jejich slitiny. Snaží se také používat kompozitní materiály s křemíkem, sulfidy cínu, sloučeninami kobaltu atd.
Primární lithiové články (baterie) často používají k výrobě kladné elektrody různé materiály. V bateriích to nelze a výběr materiálu je omezený. Kladná elektroda Li─Ion baterie je proto vyrobena z lithiového oxidu niklu nebo kobaltu. Lze použít i lithium-manganové spinely.
V současné době probíhá výzkum směsných fosfátových nebo směsných oxidových materiálů pro katodu. Jak odborníci prokázali, takové materiály zlepšují elektrické vlastnosti lithium-iontových baterií. Vyvíjejí se také způsoby nanášení oxidů na povrch katody.
Reakce, ke kterým dochází v lithium-iontové baterii během nabíjení, lze popsat následujícími rovnicemi:
kladná elektroda
LiCoO 2 → Li 1-x CoO 2 + xLi + + xe -
záporná elektroda
С + xLi + + xe — → CLi x
Během procesu vybíjení probíhají reakce opačným směrem.
Níže uvedený obrázek schematicky znázorňuje procesy probíhající v lithium-iontové baterii během nabíjení a vybíjení.
Konstrukce lithium-iontové baterie
Li─Ion akumulátory jsou dle svého provedení vyráběny ve válcovém a hranolovém provedení. Válcový design představuje roli elektrod se separačním materiálem pro oddělení elektrod. Tato role je umístěna v pouzdře vyrobeném z hliníku nebo oceli. K ní je připojena záporná elektroda.
Kladný kontakt je vyveden ve formě kontaktní podložky na konci baterie.
Li-Ion baterie s prizmatickým designem se vyrábí naskládáním obdélníkových desek na sebe. Takové baterie umožňují, aby byl obal hustší. Obtíž spočívá v udržení tlakové síly na elektrody. Existují prizmatické baterie s válcovou sestavou elektrod stočených do spirály.
Konstrukce každé lithium-iontové baterie zahrnuje opatření k zajištění jejího bezpečného provozu. Týká se to především prevence zahřívání a vznícení. Pod krytem baterie je instalován mechanismus, který zvyšuje odpor baterie s rostoucím teplotním koeficientem. Když se tlak uvnitř baterie zvýší nad povolenou mez, mechanismus přeruší kladný pól a katodu.
Pro zvýšení provozní bezpečnosti musí navíc Li-Ion baterie používat elektronickou desku. Jeho účelem je řídit procesy nabíjení a vybíjení, aby se zabránilo přehřátí a zkratům.
V současné době se vyrábí mnoho prizmatických lithium-iontových baterií. Uplatnění najdou v chytrých telefonech a tabletech. Konstrukce prizmatických baterií se může u různých výrobců často lišit, protože nemají jedinou unifikaci. Elektrody opačné polarity jsou odděleny separátorem. K jeho výrobě se používá porézní polypropylen.
Provedení Li-Ion a dalších typů lithiových baterií je vždy zapečetěno. Toto je povinný požadavek, protože únik elektrolytu není povolen.
Pokud vyteče, dojde k poškození elektroniky. Utěsněný design navíc zabraňuje vnikání vody a kyslíku do baterie. Pokud se dostanou dovnitř, zničí baterii v důsledku reakce s elektrolytem a elektrodami. Výroba komponentů pro lithiové baterie a jejich montáž probíhá ve speciálních suchých boxech v argonové atmosféře. V tomto případě se používají složité techniky svařování, těsnění atd.
Pokud jde o množství aktivní hmoty Li-Ion baterie, výrobci vždy hledají kompromis. Potřebují dosáhnout maximální kapacity a zajistit bezpečný provoz. Jako základ se bere následující vztah:
Ao / A p = 1,1, kde
A o – aktivní hmotnost záporné elektrody;
A n je aktivní hmotnost kladné elektrody.
Tato rovnováha zabraňuje tvorbě lithia (čistého kovu) a zabraňuje požáru.
Parametry Li-Ion baterií
Dnes vyráběné lithium-iontové baterie mají vysokou měrnou energetickou kapacitu a provozní napětí. To druhé je ve většině případů mezi 3,5 a 3,7 volty. Energetická náročnost se pohybuje od 100 do 180 watthodin na kilogram nebo 250 až 400 na litr.
Samovybíjení tohoto typu baterie je 4-6 procent během prvního měsíce. Poté klesá a činí procento ročně. To je výrazně méně než u nikl-kadmiových a nikl-metal hydridových baterií. Životnost je přibližně 400-500 cyklů nabití-vybití.
Nyní si povíme něco o provozních vlastnostech lithium-iontových baterií.
Provoz lithium-iontových baterií
Nabíjení Li─Ion baterií
Nabíjení lithium-iontových baterií je obvykle kombinované. Nejprve se nabíjejí konstantním proudem 0,2-1C, dokud nedosáhnou napětí 4,1-4,2V. A pak se nabíjení provádí při konstantním napětí. První fáze trvá asi hodinu a druhá asi dvě. Pro rychlejší nabíjení baterie se používá pulzní režim. Zpočátku se vyráběly Li-Ion baterie s grafitem a byl pro ně stanoven limit napětí 4,1 voltu na článek. Faktem je, že při vyšším napětí v prvku začaly vedlejší reakce zkracující životnost těchto baterií.
Postupně byly tyto nevýhody odstraněny dopováním grafitu různými přísadami. Moderní lithium-iontové články se bez problémů nabíjejí až 4,2 V. Chyba je 0,05 voltu na prvek. Existují skupiny Li─Ion baterií pro vojenský a průmyslový sektor, kde je vyžadována zvýšená spolehlivost a dlouhá životnost. U takových baterií je maximální napětí na článek 3,90 voltů. Mají o něco nižší energetickou hustotu, ale zvýšenou životnost.
Pokud nabíjíte lithium-iontovou baterii proudem 1C, pak doba plného získání kapacity bude 2-3 hodiny. Baterie se považuje za plně nabitou, když se napětí zvýší na maximum a proud klesne na 3 procenta hodnoty na začátku procesu nabíjení. To je vidět na níže uvedeném grafu.
Níže uvedený graf ukazuje fáze nabíjení Li─Ion baterie.
Proces nabíjení se skládá z následujících kroků:
- Fáze 1. V této fázi protéká baterií maximální nabíjecí proud. Pokračuje, dokud není dosaženo prahového napětí;
- Stupeň 2. Při konstantním napětí na baterii nabíjecí proud postupně klesá. Tato fáze se zastaví, když proud klesne na 3 procenta počáteční hodnoty;
- Fáze 3. Pokud je baterie uložena, pak v této fázi dochází k periodickému nabíjení, které kompenzuje samovybíjení. To se provádí přibližně každých 500 hodin.
Z praxe je známo, že zvýšení nabíjecího proudu nezkrátí dobu nabíjení baterie. Jak se proud zvyšuje, napětí stoupá rychleji k prahové hodnotě. Pak ale druhá fáze nabíjení trvá déle. Některé nabíječky (nabíječky) dokážou nabít Li─Ion baterii za hodinu. V takových nabíječkách není druhý stupeň, ale ve skutečnosti je baterie v tomto okamžiku nabitá asi na 70 procent.
Pokud jde o tryskové nabíjení, není použitelné pro lithium-iontové baterie. To je vysvětleno skutečností, že tento typ baterie nemůže absorbovat přebytečnou energii při dobíjení. Tryskové nabíjení může vést k přechodu některých iontů lithia do kovového stavu (valence 0).
A krátké nabití dobře kompenzuje samovybíjení a ztrátu elektrické energie. Nabíjení ve třetím stupni lze provádět každých 500 hodin. Zpravidla se provádí, když napětí baterie klesne na 4,05 voltů na jednom prvku. Nabíjení se provádí, dokud napětí nestoupne na 4,2 V.
Za zmínku stojí špatná odolnost lithium-iontových baterií proti přebíjení. V důsledku dodání přebytečného náboje na uhlíkovou matrici (negativní elektroda) může začít usazování kovového lithia. Má velmi vysokou chemickou aktivitu a interaguje s elektrolytem. V důsledku toho začíná uvolňování kyslíku na katodě, což ohrožuje zvýšení tlaku v krytu a odtlakování.
Pokud tedy nabíjíte Li-Ion prvek, který obchází regulátor, nedovolte, aby nabíjecí napětí vzrostlo výše, než doporučuje výrobce baterie. Pokud budete baterii neustále dobíjet, zkrátí se její životnost.
Výrobci věnují bezpečnosti Li-Ion baterií velkou pozornost. Nabíjení se zastaví, když napětí vzroste nad povolenou úroveň. Je také instalován mechanismus pro vypnutí nabíjení, když teplota baterie stoupne nad 90 Celsia. Některé moderní modely baterií mají ve svém designu mechanický spínač. Spouští se při zvýšení tlaku uvnitř pouzdra baterie. Mechanismus regulace napětí elektronické desky odpojuje plechovku od okolního světa na základě minimálního a maximálního napětí.
Existují lithium-iontové baterie bez ochrany. Jedná se o modely obsahující mangan. Po dobití tento prvek pomáhá inhibovat metalizaci lithia a uvolňování kyslíku. Proto v takových bateriích již není potřeba ochrany.
Lithiové baterie se celkem dobře skladují a samovybíjení za rok je pouze 10-20% v závislosti na podmínkách skladování. Ale zároveň degradace článků baterie pokračuje, i když se nepoužívá. Obecně platí, že všechny elektrické parametry lithium-iontové baterie se mohou u každého konkrétního případu lišit.
Například napětí při vybíjení se mění v závislosti na stupni nabití, proudu, okolní teplotě atd. Životnost baterie je ovlivněna proudy a režimy cyklu vybíjení-nabíjení a teplotou. Jednou z hlavních nevýhod Li-Ion baterií je jejich citlivost na režim nabíjení-vybíjení, a proto poskytují mnoho různých typů ochrany.
Níže uvedené grafy ukazují vybíjecí charakteristiky lithium-iontových baterií. Zkoumají závislost napětí na vybíjecím proudu a okolní teplotě.
Jak vidíte, se zvyšujícím se vybíjecím proudem je pokles kapacity nevýznamný. Zároveň se ale znatelně snižuje provozní napětí. Podobný obrázek je pozorován při teplotách nižších než 10 stupňů Celsia. Za pozornost také stojí počáteční pokles napětí baterie.
Z tohoto článku pochopíte, jak správně nabíjet Li-Ion (lithium-iontovou) baterii, a také se naučíte její správnou obsluhu a údržbu. Tento druh znalostí prodlouží životnost vaší baterie.
Lithium-iontová baterie se tak rozšířila díky své snadné výrobě, nízké ceně a velkému počtu cyklů nabíjení a vybíjení. Abyste ale tyto výhody ocenili, musíte Li-Ion baterii používat správně.
Návod k obsluze se liší v závislosti na typu baterie. Například baterie Ni-MH a Ni-Cd musí být před nabíjením zcela vybity. V opačném případě se prvky zvětší a objem baterie se sníží. Pravidlo „koupil telefon – vybij ho na nulu a pak ho nabij a opakuj cyklus několikrát“ není univerzální a pro Li-Ion neplatí.
Před použitím níže uvedených doporučení se proto podívejte na svou baterii. Mělo by být uvedeno, že se jedná o lithium-iontové (Li-Ion). Pouze v tomto případě použijte následující provozní řád.
Nevybíjejte baterii na nulu příliš často.
Stále nebude možné zcela vybít baterii. Ochranná deska vypne zařízení, když je dosaženo určitého minima. Úplné vybití je možné pouze tehdy, pokud baterii rozeberete a sejmete ochrannou desku. Li-Ion a Li-Pol baterie nesnášejí časté úplné vybití. Proto se prodávají ze 2/3 nabité.
Umístěte zařízení k nabíjení, když v baterii zbývá 10–20 %.
Když nabití z nějakého důvodu dosáhne 10–20 %, zobrazí se zpráva jako „Připojte nabíječku“. Postupujte podle doporučení výrobce a připojte nabíječku.
Na takový pád ale čekat nemusíte. Pokud můžete nabíjet telefon nebo notebook, udělejte to. Pravidelné nabíjení není všelék, ale čím častěji Li-Ion nabíjíte, tím déle vydrží.
Pravidelně baterii kalibrujte
Kalibrace zahrnuje úplné vybití a následné nabití zařízení. Není zde žádný rozpor s prvním pravidlem: kalibrace se musí provádět přibližně jednou za tři měsíce.
Kalibrace přímo neprodlužuje životnost baterie, ale pouze pomáhá ovladači správně určit kapacitu baterie. Pokud ovladač nesprávně určí výši nabití, bude muset být zařízení nabíjeno častěji. Cykly nabíjení a vybíjení jsou zbytečné a baterie rychleji selhává.
Používejte originální nabíječku
Originalita v kontextu uvažovaného problému je nutná, abyste se ochránili před používáním nekvalitních produktů. Pokud jste si jisti, že technické vlastnosti zařízení třetí strany odpovídají vlastnostem původní nabíječky, nevzniknou žádné problémy.
Snažte se nepoužívat "žáby"
Pokud je to možné, vyhněte se nabíjení baterií pomocí žáby. Použití necertifikovaných zařízení je nebezpečné, existují případy, kdy se během nabíjení vznítí „žáby“.
Po dlouhou dobu byla kyselinová baterie jediným zařízením schopným dodávat elektrický proud autonomním objektům a mechanismům. I přes vysoký maximální proud a minimální vnitřní odpor měly takové baterie řadu nevýhod, které omezovaly jejich použití v zařízeních spotřebovávajících velké množství elektřiny nebo v uzavřených prostorách. V tomto ohledu lithium-iontové baterie postrádají mnoho negativních vlastností svých předchůdců, i když mají nevýhody.
Obsah
Co je lithium-iontová baterie
První lithiové baterie se objevily před 50 lety. Takovými výrobky byly běžná baterie, ve které byla instalována lithiová anoda pro zvýšení úrovně výkonu elektřiny. Takové produkty měly velmi vysoké výkonové charakteristiky, ale jednou z nejvážnějších nevýhod byla vysoká pravděpodobnost vznícení lithia při přehřátí katody. Vzhledem k této vlastnosti vědci nakonec nahradili čistý prvek kovovými ionty, v důsledku čehož se výrazně zvýšila bezpečnost.
Moderní li-ion baterie jsou velmi spolehlivé a vydrží velké množství cyklů nabíjení a vybíjení. Mají minimální paměťový efekt a relativně nízkou hmotnost. Díky těmto vlastnostem jsou lithiové baterie široce používány v mnoha zařízeních. Výrobek lze použít jako baterii, ve formě baterií pro domácí spotřebiče a také jako vysoce účinný trakční zdroj elektrické energie.
Dnes mají taková zařízení několik nevýhod:
- vysoké náklady;
- nemají rádi hluboké výboje;
- může zemřít při nízkých teplotách;
- při přehřátí ztrácí kapacitu.
Jak probíhá výroba li-ion baterie?
Lithium-iontové baterie se vyrábějí v několika fázích:
- Výroba elektrod.
- Sloučení elektrod do baterie.
- Instalace ochranné desky.
- Instalace baterie do pouzdra.
- Plnění elektrolytem.
- Testování a nabíjení.
Ve všech fázích výroby je třeba dodržovat technologická a bezpečnostní opatření, což nám v konečném důsledku umožňuje získat vysoce kvalitní produkt.
Lithium-iontové baterie používají jako katodu fólii s látkou obsahující lithium na jejím povrchu.
V závislosti na účelu baterie lze použít následující sloučeniny lithia:
- LiCo02;
- LiNi02;
- LiMn2O4.
Při výrobě válcových napájecích zdrojů velikosti AA a AAA je hlavní elektroda svinuta do role, která je od anody oddělena separátorem. S velkou katodovou plochou, jejíž film má minimální tloušťku, je možné dosáhnout vysoké energetické náročnosti produktu.
Princip činnosti a konstrukce li-ion baterie
Lithium-iontová baterie funguje následovně:
- Když se na kontakty baterie přivede stejnosměrný elektrický proud, kationty lithia se přesunou do materiálu anody.
- Během procesu vybíjení lithiové ionty opouštějí anodu a pronikají do dielektrika do hloubky 50 nm.
V „životě“ lithium-iontové baterie může být až 3 000 takových cyklů, přičemž baterie může dodat téměř veškerý elektrický proud akumulovaný během procesu nabíjení. Hluboké vybití nevede k oxidaci desek, díky čemuž tyto výrobky vynikají ve srovnání s kyselými bateriemi.
Ne všechny li-ion baterie dobře snášejí hluboké vybití. Pokud je taková baterie nainstalována v telefonu nebo fotoaparátu (typ AAA), pak pokud je hluboce vybitá, řídicí deska z bezpečnostních důvodů blokuje možnost nabíjení baterie, takže ji nebude možné nabít bez speciální nabíječky . Pokud se jedná o trakční lithiovou baterii pro lodní motor, nebude se vůbec bát hlubokého vybití.
Na rozdíl od AA baterií se složité baterie skládají z několika samostatných zdrojů elektřiny zapojených paralelně nebo sériově. Způsob připojení závisí na tom, jaký indikátor elektřiny je třeba zvýšit.
Velikosti a typy li-ion baterií
Lithium-iontové baterie se rozšířily. Takové zdroje elektrického proudu se používají v různých domácích zařízeních, gadgetech a dokonce i v autech. Kromě toho se vyrábí průmyslové lithium-iontové baterie s velkou kapacitou a vysokým napětím. Nejoblíbenější typy lithiových baterií jsou:
| Jméno | Průměr, mm | Délka, mm | Kapacita, mAh |
|---|---|---|---|
| 10180 | 10 | 18 | 90 |
| 10280 | 10 | 28 | 180 |
| 10440 (AAA) | 10 | 44 | 250 |
| 14250 (AA/2) | 14 | 25 | 250 |
| 14500 | 14 | 50 | 700 |
| 15270 (CR2) | 15 | 27 | 750-850 |
| 16340 (CR123A) | 17 | 34.5 | 750-1500 |
| 17 500 (A) | 17 | 50 | 1100 |
| 17670 | 17 | 67 | 1800 |
| 18500 | 18 | 50 | 1400 |
| 18650 (168A) | 18 | 65 | 2200-3400 |
| 22650 | 22 | 65 | 2500-4000 |
| 25500 (typ C) | 25 | 50 | 2500-5000 |
| 26650 | 26 | 50 | 2300-5000 |
| 32600 (typ D) | 34 | 61 | 3000-6000 |
První dvě číslice takových označení označují průměr výrobku, druhý pár - délku. Poslední „0“ je umístěno, pokud jsou baterie válcového tvaru.
Kromě cylindrických baterií průmysl vyrábí baterie typu "" s napětím 9V a výkonné průmyslové baterie s napětím 12V, 24V, 36V a 48V.
Baterie do zakladače V závislosti na prvcích, které jsou k produktu přidány, může mít pouzdro baterie následující označení:
- ICR – obsahující kobalt;
- IMR - - - - mangan;
- INR - - - - nikl a mangan;
- NCR - - - - nikl a kobalt.
Lithiové baterie se liší nejen velikostí a chemickými přísadami, ale především kapacitou a napětím. Tyto dva parametry určují možnost jejich použití v určitých typech elektrických zařízení.
Kde se používají li-ion baterie?
Lithium-iontové baterie nemají žádnou alternativu tam, kde je potřeba baterie, která dokáže dodat téměř veškerou elektřinu a provést velký počet cyklů nabití/vybití bez snížení kapacity. Výhodou takových zařízení je jejich relativně nízká hmotnost, protože v takových zařízeních není potřeba používat olověné mřížky.
Vzhledem k jejich vysokým výkonnostním vlastnostem lze použít tyto produkty:
- Jako startovací baterie. Lithiové baterie pro automobily jsou každým rokem levnější, a to díky novému vývoji, který snižuje výrobní náklady. Bohužel cena takových baterií může být velmi vysoká, takže mnoho majitelů automobilů si takovou baterii nemůže dovolit. Mezi nevýhody lithium-iontových baterií patří výrazný pokles výkonu při teplotách pod -20 stupňů, takže v severních oblastech bude provoz takových produktů nepraktický.
- Jako trakční zařízení. Vzhledem k tomu, že lithium-iontové baterie snadno odolávají hlubokému vybití, jsou často používány jako trakční baterie pro elektromotory lodí. Pokud výkon motoru není příliš vysoký, pak jedno nabití vystačí na 5 - 6 hodin nepřetržitého provozu, což je docela dost na rybaření nebo výlet lodí. Trakční lithium-iontové baterie jsou také instalovány na různých nakládacích zařízeních (elektrické zakladače, elektrické vysokozdvižné vozíky) pracujících v uzavřených prostorách.
- V domácích spotřebičích. Lithium-iontové baterie se používají v různých domácích zařízeních místo standardních baterií. Takové produkty mají napětí 3,6V - 3,7V, ale existují modely, které dokážou nahradit běžnou solnou nebo alkalickou baterii s 1,5V. Najdete zde také 3v baterie (15270, ), které lze nainstalovat místo 2 standardních baterií.
Takové produkty se používají především ve výkonných zařízeních, ve kterých se klasické solné baterie velmi rychle vybíjejí.
Trakční baterie Pravidla pro používání li-ion baterií
Životnost lithiové baterie je ovlivněna mnoha faktory, jejichž znalost výrazně zvýší zdroj. Při použití tohoto typu baterie musíte:
- Snažte se, aby se baterie úplně nevybila. I přes vysokou odolnost baterie vůči těmto vlivům je vhodné nevytlačit z ní všechny „šťávy“. Při provozu těchto baterií s UPS a vysokovýkonnými elektromotory je třeba věnovat zvláštní pozornost. Pokud je baterie zcela vybitá, je nutné ji okamžitě oživit, to znamená připojit ke speciální nabíječce. Baterii můžete nabít i po dlouhém pobytu ve stavu hlubokého vybití, ke kterému je potřeba provádět kvalitní nabíjení po dobu 12 hodin a poté baterii vybít.
- Vyvarujte se přebíjení. Přebíjení negativně ovlivňuje výkon produktu. Vestavěný ovladač není vždy schopen vypnout baterii včas, zejména při nabíjení v chladné místnosti.
Kromě přebíjení a nadměrného vybíjení by měla být baterie chráněna před nadměrným mechanickým namáháním, které může způsobit odtlakování pouzdra a požár vnitřních součástí baterie. Z tohoto důvodu je zakázáno zasílat poštou baterie obsahující více než 1 g čistého lithia.
Používá se jako baterie do šroubováků, notebooků a telefonů Jak skladovat lithium-iontové baterie
Pokud je potřeba dlouhodobé skladování lithium-iontových baterií, pak pro minimalizaci negativního dopadu na produkty musíte dodržovat následující doporučení:
- Výrobek skladujte pouze na suchém a chladném místě.
- Baterie musí být vyjmuta z elektrického zařízení.
- Před uskladněním je nutné baterii nabít. Minimální napětí, při kterém se nebudou tvořit vnitřní korozní procesy, je 2,5 V na 1 prvek.
Vzhledem k nízkému samovybíjení těchto baterií lze takto baterii skladovat několik let, ale během této doby se kapacita článku nevyhnutelně sníží.
Recyklace lithium-iontových baterií
Lithium-iontové baterie obsahují látky, které jsou zdraví nebezpečné a nikdy by se neměly doma rozebírat. Po skončení životnosti baterie je nutné ji vrátit k další recyklaci. Na specializovaných sběrných místech můžete obdržet peněžní náhradu za starou lithiovou baterii, protože takové výrobky obsahují drahé prvky, které lze znovu použít.
Provozní doba moderních smartphonů bez dobíjení je určena jejich baterií a jejími vlastnostmi.
Jaké typy baterií existují?
Nikl-kadmiové (Ni-Cd) a nikl-metal hydridové (Ni-MH) baterie již nejsou relevantní - fungovaly správně po dlouhou dobu, ale měly řadu nevýhod. Naše gadgety ve většině případů používají baterie na bázi lithia – lithium-iontové (Li-Ion) a lithium-polymerové (Li-Pol).
Jednou z hlavních charakteristik baterie je kapacita. Určuje, kolik elektřiny dokáže baterie uchovat a jak dlouho může zařízení fungovat autonomně. Nejběžnější jsou baterie s kapacitou 2000 až 3000 mAh (miliampér/hod). Rozměry lithium-iontových zdrojů zůstávají na rozdíl od jejich předchůdců velmi kompaktní.
Lithium-polymerové baterie se liší od lithium-iontových baterií v různých geometrických tvarech a, což je nyní obzvláště důležité, v jejich minimální tloušťce, která začíná od 1 mm. To umožňuje jejich použití ve velmi tenkých smartphonech.
Lithiové baterie mají při správném používání dlouhou životnost. Výrobci mnoha známých smartphonů zajistili výměnu baterie pouze v servisním středisku, díky čemuž je tělo zařízení monolitické a zadní kryt a baterie jsou neodnímatelné. Bez speciálního vybavení a znalostí nebude uživatel schopen tuto operaci provést sám.
Teplota během provozu. Kapacita baterie je přímo ovlivněna. Vysoké teploty podporují rychlejší skladování energie při nízkých teplotách výrazně klesá kapacita. Pokud použijete nedostatečně nabitý, rychle se vybije. Navíc existuje riziko poklesu nabití na nulu, což je krajně nežádoucí - lithiové baterie trpí úplným vybitím.
A opačná situace. 100% nabitý smartphone se používá na přímém slunci. Obrazně řečeno, v tomto případě se 100 % náboje promění na 110 % a akumulované elektřiny je přebytek, což může vést ke snížení kapacity.
Na základě toho stojí za to sledovat teplotní podmínky provozu gadgetu. Navíc nemluvíme o přirozeném zahřívání při aktivním používání - takové zvýšení teploty nepředstavuje pro baterii nebezpečí
Doba nabíjení a nabíječka. Každý lithiový zdroj je vybaven speciálním ovladačem, který by jej měl chránit před nadproudem. Po dosažení plného nabití se příchozí proud vypne.
Při provozu regulátoru jsou možné chyby a chyby, které vedou k přebíjení. Někdy je to způsobeno používáním neoriginálních nabíječek smartphonů. Po úplném nabití se nedoporučuje nechávat nabíjecí smartphone v zásuvce dlouhou dobu. Také je potřeba používat originální nabíječky nebo takové, jejichž parametry jsou .
Lithiové baterie je třeba nabíjet bez čekání na úplné vypnutí zařízení, například na 10-15 % zbývajícího nabití. Lze je dobíjet kdykoli je to během dne možné, například z USB portu pracovního počítače nebo v autě. Není nutné dosáhnout plného nabití.
Skladování. Pokud majitel smartphonu plánuje zařízení delší dobu nepoužívat, doporučená úroveň nabití baterie by v tomto případě měla být asi 50 %.
Počet nabíjecích cyklů pro lithiové baterie je přibližně 1200krát. Jednoduchá aritmetika naznačuje, že životnost baterie bude trvat nejméně 3 roky. Dodržováním výše uvedených doporučení můžete prodloužit životnost baterie.
Lithiové baterie
Lithiové nebo lithium-iontové (Li-ion) baterie se nacházejí hlavně v mobilních telefonech, laptopech a videokamerách. Produkty jsou drahé a baterie také, takže s nimi musíte zacházet ještě kompetentněji než s jinými bateriemi. Jaká je tedy síla Li-Ion? Fám a mýtů je zde pravděpodobně ještě více. Zaprvé se to začíná objevovat samo, už proto, že prodejci zařízení s Li-ion bateriemi nedávají žádné speciální pokyny s tím, že baterie je „chytrá“ a udělá vše, jak má. Ale ne ona sama. Koneckonců, existuje tolik případů, kdy majitelé nových notebooků znehodnotili baterii do měsíce a poté zaplatili nemalé peníze za novou baterii. Lithiové baterie jsou samozřejmě drahé, protože jsou nabité elektronikou, ale bohužel vás nezachrání před hlupákem.
Nadměrné vybití
Stejně jako u niklových baterií jsou i lithiové baterie velmi náchylné k přebíjení a nadměrnému vybíjení. Ale jelikož se tyto baterie používají v chytrých zařízeních a jsou dodávány s vlastními nabíječkami, jejich elektronika neumožňuje přebíjení – tzn. nemusíš se ho bát. Nadměrné vybití je ale obtížnější kontrolovat, a proto je nejčastější příčinou předčasného selhání baterie. Samozřejmě, že u drahých a složitých zařízení, jako jsou notebooky, dojde k vypnutí dříve, než napětí klesne na kritickou hodnotu. Avšak precedenty naznačují, že toto nouzové odstavení je nejlépe vnímat jako nouzové opatření, kterému je, pokud je to možné, nejlépe předejít. Nejdůležitějším pravidlem je zabránit úplnému vybití, protože nízké napětí může vypnout obvod nouzové ochrany. Stává se, že lidé „zabijí“ své baterie, když se nechají unést tréninkem. Trénink je dobrá věc, ale pro lithiové baterie stačí 2-3 plné cykly.
Lithiové baterie nemají paměťový efekt, takže je lze nabíjet, kdykoli chcete, proto je lepší baterie po tréninku úplně nevybíjet. Doporučená spodní hranice je 5–10 %. Kritická spodní hranice jsou 3 %.
Mnoho nedokončených cyklů nebo jeden dokončený
Lithiová baterie má životnost přibližně 300 cyklů. Za plný cyklus se považuje cyklus plného nabití a úplného (tj. přibližně do 3 % kapacity) vybití nebo naopak. Pokud baterii vybijete na 50 % a poté ji nabijete, bude to 1/2 cyklu, pokud na 75 % a nabijete, bude to 1/4 cyklu atd. Takže u telefonů a notebooků je rozdíl ve výhodách mezi plnými a neúplnými cykly odlišný. Na internetu se vytrvale uvádí, že spousta lidí nabíjela své telefony, když nebyly úplně vybité (tedy dobíjeli telefon každý den) a nakonec je zničili. U notebooků je přitom spolehlivě známo, že plné cykly opotřebovávají baterii rychleji než nekompletní. Situace se vyjasní při podrobném zkoumání struktury Li-ion baterií (viz doplňkové materiály). Ukazuje se, že hodně záleží na ovladači. Je to on, kdo řídí nabíjecí proud, sleduje stav baterie atd. Takže u notebooků je ovladač umístěn v samotné baterii a je upravován systémovými nástroji, jako je kalibrace. U mobilních telefonů je ovladač umístěn v samotném telefonu a nelze jej jednoduše nastavit. Přestože u lithiových baterií není žádný paměťový efekt, existuje zde takzvaný „digitální paměťový“ efekt. Faktem je, že elektronika pro řízení nabíjení-vybíjení umístěná v samotné baterii funguje nezávisle na zařízení využívající baterii. Vnitřní elektronika hlídá úroveň napětí prvku, přeruší nabíjení při dosažení nastavené maximální hodnoty (s přihlédnutím ke změně napětí vlivem nabíjecího proudu a teploty baterie), přeruší vybíjení při dosažení kritické hodnoty a oznámí to „proti proudu“ (pro tyto účely velká řada specializovaných mikroobvodů). Monitorovací systém baterie „nahoře“ vypočítává úroveň nabití na základě informací o okamžicích vypnutí nabíjení a vybíjení baterie a odečtů aktuálního měřicího systému. Pokud jsou však provozní podmínky takové, že nedojde k úplnému vybití před vypnutím hardwaru nebo plnému nabití, nemusí být tyto výpočty po několika cyklech zcela správné – kapacita baterie se časem snižuje a aktuální stav měřiče nemusí vždy odpovídat realita. Odchylky zpravidla nepřesahují jedno procento pro každý cyklus, pokud během provozu nenastanou závažné změny spojené například se selháním jednoho z článků baterie. Monitorovací systém má schopnost „učit se“, tedy přepočítat hodnotu plné kapacity baterie, k tomu je však nutné provést alespoň jeden cyklus úplného nabití a vybití, než dojde k vybití hardwarových obvodů samotné baterie. spuštěno. Ukazuje se tedy, že při velmi častých cyklech je regulátor zmatený, a proto nesprávně počítá nabití baterie a provádí nesprávné nabíjení, v důsledku čehož se baterie zhoršuje. Na rozdíl od notebooku nelze telefon překalibrovat. V tomto případě zbývá pouze provést několik úplných cyklů, aby se ovladač dal do pořádku. Doporučuji v ideálním případě kombinovat plné a neúplné cykly, držet se principu „zlatého středu“. Osobně jsem to udělal se svým mobilním telefonem - ve výsledku po 2 letech provozu pokles kapacity nebyl větší než 40%, což je norma. Částečně čas také není šetrný k lithiovým bateriím – časem se opotřebovávají bez ohledu na používání; Jejich životnost je krátká a je rozumné měnit baterie každé 2-3 roky.
Skladování
Když se baterie nepoužívá, doporučuje se ji skladovat na 40% kapacity na chladném místě. Spodní teplotní limit pro skladování a provoz je 00 C. Obecně se lithiové baterie rády nabíjejí, tzn. Je lepší je skladovat a uchovávat v nabitém stavu, na rozdíl od niklových. Při dlouhodobém skladování ale maximální nabití baterii stále více opotřebovává, takže za optimální stav se považuje 40% nabití.
Resuscitace baterie
Obecně platí, že pokud je baterie vybitá, je lepší koupit novou, je to nejlogičtější možnost, i když je to drahé. Neviděl jsem žádné spolehlivé recepty na resuscitaci baterií. Zejména o noteboocích se zde tradují skutečné legendy, že lidé oživili svou zničenou baterii notebooku a je s nimi vše v pořádku. Jeden z nich zní takto: „Musíte úplně vybít baterii, nechte notebook týden; poté baterii plně nabijte a také ji nechte týden; za dva měsíce by měla být kapacita obnovena.“
Pro mobilní telefony: kombinujte plné a neúplné cykly (v poměru „XZ“).
Pro notebooky: co nejméně úplných cyklů (po tréninku).
Pro všechny: doporučuje se udělat 80% cyklů; nedovolte úplné vybití (pod 3 %).
