Iz ovog članka ćete razumjeti kako pravilno napuniti Li-Ion (litijum-jonsku) bateriju, kao i naučiti kako je pravilno koristiti i održavati. Ovo znanje će produžiti vijek trajanja vaše baterije.
Litijum-jonska baterija je postala toliko rasprostranjena zbog svoje lakoće proizvodnje, niske cene i velikog broja ciklusa punjenja-pražnjenja. Ali da biste cijenili ove prednosti, potrebno je pravilno koristiti Li-Ion bateriju.
Pravila rada se razlikuju ovisno o vrsti baterije. Na primjer, Ni-MH i Ni-Cd baterije moraju biti potpuno ispražnjene prije ponovnog punjenja. U suprotnom, elementi se povećavaju, a volumen baterije se smanjuje. Međutim, pravilo "kupili telefon - ispraznite ga do nule, a zatim ga napunite i ponovite ciklus nekoliko puta" nije univerzalno i ne odnosi se na Li-Ion.
Stoga, prije primjene dolje navedenih preporuka, pogledajte bateriju. Treba reći da je litijum-jonski (Li-Ion). Samo u tom slučaju koristite sljedeća pravila rada.
Nemojte previše često prazniti bateriju na nulu.
I dalje neće uspjeti potpuno isprazniti bateriju. Zaštitna ploča isključuje uređaj kada se dostigne određeni minimum. Potpuno pražnjenje je moguće samo ako rastavite bateriju i uklonite zaštitnu ploču. Li-Ion i Li-Pol baterije ne podnose česta puna pražnjenja. Stoga se prodaju 2/3 naplaćene.
Stavite uređaj da se puni kada baterija ima 10-20%
Poruka poput "Molimo priključite punjač" pojavljuje se kada napunjenost dostigne 10-20% s razlogom. Slijedite preporuke proizvođača i priključite punjač.
Ali ne morate čekati takav pad. Ako možete da napunite svoj telefon ili laptop, uradite to. Redovno punjenje nije panaceja, ali što češće punite Li-Ion, duže će trajati.
Povremeno kalibrirajte bateriju
Kalibracija uključuje potpuno pražnjenje, a zatim ponovno punjenje uređaja. Nema kontradiktornosti sa prvim pravilom: kalibraciju treba obaviti otprilike jednom u tri mjeseca.
Kalibracija ne produžuje direktno vijek trajanja baterije, već samo pomaže kontroleru da ispravno odredi kapacitet baterije. Ako kontroler pogrešno detektuje količinu napunjenosti, uređaj se mora puniti češće. Ciklusi punjenja-pražnjenja se troše, baterija se brže kvari.
Koristite originalni punjač
Originalnost u kontekstu problema koji se razmatra potrebna je kako bi se zaštitili od upotrebe nekvalitetnih proizvoda. Ako ste sigurni da tehničke karakteristike uređaja treće strane odgovaraju karakteristikama originalnog punjača, onda neće biti problema.
Pokušajte ne koristiti "žabe"
Ako je moguće, izbjegavajte punjenje baterija žabom. Nebezbedno je koristiti necertificirane uređaje, ima trenutaka kada se "žabe" zapale tokom procesa punjenja.
Godine 1991.
Collegiate YouTube
-
1 / 5
Karakteristike litijum-jonskih baterija zavise od hemijskog sastava sastavnih komponenti i variraju u sledećim granicama:
- napon jedinične ćelije:
- nominalni: 3,7 (za baterije sa maksimalnim naponom od 4,35, nazivni napon je 3,8) (pri pražnjenju do sredine kapaciteta strujom koja je po veličini jednaka petini kapaciteta baterije);
- maksimalno: 4,23 ili 4,4 (za 4,35 baterije);
- minimalno: 2,5-2,75-3,0 (u zavisnosti od kapaciteta i maksimalnog napona);
- specifična potrošnja energije: 110 ... 243 W / kg;
- unutrašnji otpor: 5 ... 15 Ohm /;
- broj ciklusa punjenja/pražnjenja do dostizanja kapaciteta od 80%: 600;
- brzo vrijeme punjenja: 15 min ... 1 sat;
- samopražnjenje na sobnoj temperaturi: 3% mjesečno;
- struja opterećenja u odnosu na kapacitet WITH predstavljeno u:
- trajno: do 65 WITH;
- puls: do 500 WITH;
- optimalno: do 1 WITH;
- raspon radne temperature: od -20 ° C do +60 ° C (najoptimalniji je +20 ° C);
Zbog prenapona tokom punjenja, baterija se može zapaliti, stoga je u kućište baterije ugrađen kontroler punjenja koji štiti bateriju od prenaponskog punjenja. Takođe, ovaj kontroler može opciono kontrolisati temperaturu baterije, isključiti je u slučaju pregrevanja, ograničiti dubinu pražnjenja i potrošnju struje. Međutim, treba imati na umu da nisu sve baterije zaštićene. Kako bi smanjili troškove ili povećali kapacitet, proizvođači ga možda neće instalirati.
Litijumske baterije imaju posebne zahtjeve pri povezivanju više ćelija u seriju. Isporučuju se punjači za takve multibank baterije šema za balansiranjećelije. Poenta balansiranja je da se električna svojstva limenki mogu neznatno razlikovati, a jedna može postići puno punjenje prije drugih. U tom slučaju, potrebno je prekinuti punjenje ove limenke, dok nastavite puniti ostatak. Ovu funkciju obavlja posebna jedinica za balansiranje baterije. On šantira napunjenu posudu tako da struja punjenja teče pored nje.
Punjači mogu održavati konačni napon punjenja u rasponu od 4,05-4,2 kako bi otkrili prisustvo baterije.
Uređaj
Litijum-jonska baterija se sastoji od elektroda (katodni materijal na aluminijskoj foliji i anodni materijal na bakrenoj foliji) razdvojenih poroznim separatorom impregniranim elektrolitom. Paket elektroda je smješten u zatvorenom kućištu, katode i anode su spojene na terminale strujnog kolektora. Telo je ponekad opremljeno sigurnosnim ventilom koji smanjuje unutrašnji pritisak u slučaju nužde ili kršenja radnih uslova. Litijum-jonske baterije se razlikuju po vrsti katodnog materijala koji se koristi. Nosač naboja u litijum-jonskoj bateriji je pozitivno nabijeni litijum ion, koji ima sposobnost da se ugradi (interkalira) u kristalnu rešetku drugih materijala (na primjer, grafita, oksida i metalnih soli) uz formiranje kemikalije vezu, na primjer: u grafit sa stvaranjem LiC 6, metalnih oksida (LiMnO 2) i soli (LiMn RON).
U početku se kao negativne ploče koristio metalni litijum, zatim ugljeni koks. U budućnosti se počeo koristiti grafit. Upotreba kobalt oksida omogućava baterijama da rade na znatno nižim temperaturama, povećava broj ciklusa pražnjenja/punjenja po bateriji. Proliferacija litijum-željezo-fosfatnih baterija je zbog njihove relativno niske cene. Litijum-jonske baterije se koriste u kompletu sa sistemom kontrole i upravljanja - SKU ili BMS (sustav upravljanja baterijama) - i posebnim uređajem za punjenje/pražnjenje.
Trenutno se u masovnoj proizvodnji litijum-jonskih baterija koriste tri klase katodnih materijala:
- litijum kobaltat LiCoO 2 i čvrste otopine na bazi izostrukturnog litijum nikelata
- litijum-mangan spinel LiMn 2 O 4
- litijum ferofosfat LiFePO 4.
Elektrohemijske šeme litijum-jonskih baterija:
- litijum-kobalt LiCoO 2 + 6C → Li 1-x CoO 2 + LiC 6
- litijum fero-fosfat LiFePO 4 + 6C → Li 1-x FePO 4 + LiC 6
Zbog niskog samopražnjenja i velikog broja ciklusa punjenja/pražnjenja, Li-ion baterije su najpoželjnije za korištenje u alternativnoj energiji. Štaviše, pored I&C sistema, opremljeni su inverterima (konverterima napona).
Prednosti
- Visoka gustoća energije (kapacitet).
- Nisko samopražnjenje.
- Bez održavanja.
Nedostaci
1. Li-jonske baterije prve generacije bile su izložene eksplozivnom dejstvu. To je bilo zbog činjenice da su koristili litij metalnu anodu, na kojoj su se u procesu višestrukih ciklusa punjenja / pražnjenja pojavile prostorne formacije (dendriti), što je dovelo do zatvaranja elektroda i, kao rezultat, požara ili eksplozije. . Ovaj nedostatak je konačno otklonjen zamjenom materijala anode grafitom. Slični procesi su se odvijali i na katodama litijum-jonskih baterija na bazi kobalt oksida kada su narušeni uslovi rada (prepunjenje). Litijum-fero-fosfatne baterije su potpuno lišene ovih nedostataka. Osim toga, svi moderni punjači litijum-jonskih baterija sprječavaju prepunjavanje i pregrijavanje zbog prepunjavanja.
Gubitak skladišnog kapaciteta:
Temperatura, ⁰C Sa 40% naknade,% godišnje Sa 100% naplatom,% godišnje 0 2 6 25 4 20 40 15 35 60 25 40% za tri mjeseca Pražnjenje na niskim temperaturama će smanjiti izlaznu energiju, posebno na temperaturama ispod 0 ⁰C. Dakle, smanjenje isporuke energije sa smanjenjem temperature sa +20 ⁰C na +4 ⁰C dovodi do smanjenja isporučene energije za ~ 5-7%, dalje smanjenje temperature pražnjenja ispod 0 ⁰C dovodi do gubitak isporučene energije za desetine posto i može dovesti do prijevremenog iscrpljivanja resursa. Hemija litijum-jonskih baterija je osetljivija na temperature punjenja i optimalna je na temperaturama od ~ +20 ⁰C, a na temperaturama ispod +5 ⁰C se ne preporučuje.
Efekt memorije
Prema rezultatima istraživanja naučnika sa Instituta Paul Scherer (Švajcarska), ustanovljeno je da litijum-jonske baterije imaju efekat pamćenja. Kako su primijetili autori studije, za Li-Ion baterije:
... efekat je zapravo mali: relativno odstupanje napona je samo nekoliko jedinica na hiljadu.
Originalni tekst (eng.)
Efekat je zapravo mali: relativno odstupanje napona je samo nekoliko promila.
Govorimo isključivo o fundamentalnom prisustvu efekta, a ne o njegovom bilo kakvom značajnijem uticaju na rad baterije.
Ključna ideja studije bila je pronaći efekat kao takav.
Originalni tekst (eng.)
Ali ključna je bila ideja da se to uopšte traži.
Studija je pokazala da česti ciklusi nepotpunog punjenja i naknadnog pražnjenja dovode do pojave pojedinačnih "memorijskih mikroefekata", koji se potom sumiraju. To je zato što su procesi oslobađanja i ponovnog hvatanja litijum jona u srcu performansi baterije, a dinamika ovih procesa se pogoršava u slučaju nepotpunog punjenja.
Tokom punjenja, litijum ioni jedan po jedan napuštaju čestice litijum ferofosfata, čija je veličina desetine mikrometara. Materijal katode počinje da se razdvaja na čestice sa različitim sadržajem litijuma. Baterija se puni u pozadini povećanja elektrohemijskog potencijala. U određenom trenutku dostiže svoju graničnu vrijednost. Ovo ubrzava oslobađanje preostalih litijum jona iz materijala katode, ali oni više ne menjaju ukupan napon baterije.
Ako baterija nije potpuno napunjena, tada će određeni broj čestica blizu graničnog stanja ostati na katodi. Skoro su stigli do barijere za oslobađanje litijum jona, ali nisu imali vremena da je savladaju. Tokom pražnjenja, slobodni litijum joni imaju tendenciju da se vrate na svoje mesto i rekombinuju se sa ferofosfatnim jonima. Međutim, na površini katode na njih se susreću i čestice u graničnom stanju koje već sadrže litijum. Ponovno hvatanje je teško i mikrostruktura elektrode je poremećena.
Trenutno postoje dva načina za rješavanje problema: promjena algoritama sistema upravljanja baterijama i razvoj katoda sa povećanom površinom.
Važnu ulogu u trajnosti i pravilnom radu baterije igra njen rad. Mnogi stručnjaci identificiraju dva jednostavna pravila koja će produžiti vijek trajanja baterije:
Starenje
Temperaturni režim punjenja litijum-polimerskih i litijum-jonskih baterija utiče na njihov kapacitet: kapacitet se smanjuje prilikom punjenja po hladnom ili vrućem vremenu. Duboko pražnjenje potpuno uništava litijum-jonsku bateriju. Takođe, na životni ciklus baterije utiče i dubina njenog pražnjenja pre sledećeg punjenja i punjenja strujama većim od onih koje je odredio proizvođač. Takođe su izuzetno osetljivi na napon punjenja. Ako se poveća za samo 4%, tada će baterije gubiti kapacitet dvostruko brže iz ciklusa u ciklus. Struja punjenja ovisi o razlici napona između baterije i punjača te o otporu i same baterije i žica koje se na nju napajaju. Stoga povećanje napona punjenja za 4% može dovesti do povećanja struje punjenja za faktor 10. To će negativno utjecati na bateriju. Može se pregrijati i degradirati. Optimalni uslovi skladištenja za Li-ion baterije postižu se pri 40% napunjenosti kapaciteta baterije i temperaturi od 0...10°C. Litijumske baterije stare čak i kada se ne koriste. Nakon 2 godine baterija gubi oko 20% svog kapaciteta. Shodno tome, nema potrebe kupovati bateriju "u rezervi" ili se previše zanositi "štedenjem" njenog resursa. Prilikom kupovine vrijedi pogledati datum proizvodnje kako biste znali koliko dugo je određeni izvor napajanja već na zalihama. Ako je prošlo više od dvije godine od datuma proizvodnje, bolje je suzdržati se od kupovine.
Smanjenje kapaciteta na niskim temperaturama
Kada temperatura okoline padne ispod 0°C, snaga litijum-jonske baterije se smanjuje na 40-50%. Vlasnici nosive elektronike najmanje su izloženi negativnim efektima tehnologije po hladnom vremenu, a segmentima industrije koji se bave proizvodnjom bespilotnih letjelica, robotskih sistema i svemirske tehnologije prijeko su potrebne nove grijane baterije. Da bi se riješio ovaj problem, razvijeni su dizajni baterija s unutarnjim grijanjem.
Opasnost od eksplozije
Litijumske baterije se rijetko zapale eksplozivno. Intenzitet sagorijevanja čak i iz minijaturnih baterija je takav da može dovesti do ozbiljnih posljedica. Avio kompanije i međunarodne organizacije poduzimaju mjere za ograničavanje nošenja litijumskih baterija i uređaja sa njima u vazdušnom saobraćaju.
Spontano izgaranje litijumske baterije vrlo je teško ugasiti tradicionalnim sredstvima. U procesu termičkog ubrzanja neispravne ili oštećene baterije ne dolazi samo do oslobađanja pohranjene električne energije, već i do niza kemijskih reakcija koje oslobađaju energiju za samozagrijavanje, kisik i zapaljive plinove. Dakle, bljeskala baterija može gorjeti bez pristupa zraku i sredstva za izolaciju od atmosferskog kisika nisu pogodna za gašenje. Štaviše, metal litijum aktivno reaguje sa vodom da formira zapaljivi vodonik, pa je gašenje litijumskih baterija vodom efikasno samo za one tipove baterija kod kojih je masa litijumske elektrode mala. Općenito, gašenje litijumske baterije koja se zapalila je neefikasno. Svrha gašenja je da se smanji temperatura baterije i spriječi širenje plamena
Kada pričaju o litijumskim baterijama ili akumulatorima, često i ne shvaćaju da ih se u zadnjih par godina pojavilo gotovo desetak, od kojih je svaka litijum sa raznim aditivima drugih hemijskih elemenata, koji se u konačnici bitno razlikuju jedni od drugih. .
Razumijemo njihove vrste i počnimo s klasicima:
Litijum-jonske baterije su klasične punjive baterije kod kojih se litijum joni kreću od negativne elektrode do pozitivne elektrode tokom pražnjenja i nazad prilikom punjenja. Litijum-jonske baterije se široko koriste u potrošačkoj elektronici. One su jedna od najpopularnijih vrsta punjivih baterija za prijenosnu elektroniku, s jednom od najboljih gustoća energije, bez efekta memorije i sporim gubitkom punjenja kada se ne koriste (nisko samopražnjenje).
Ova serija pokriva cilindrične i prizmatične veličine baterija. Li-ion ima najveću gustoću snage od svih starih baterija. Njegova vrlo mala težina i dug životni vijek čine ga idealnim proizvodom za mnoge primjene.
Litijum titanat (litijum titanat) je relativno nova klasa litijum-jonskih baterija - (više). Karakteriše ga veoma dug životni ciklus, koji se meri hiljadama ciklusa. Litijum olovo titanat je takođe veoma siguran i uporediv sa gvožđem fosfatom u ovom pogledu. Gustoća energije mu je niža od ostalih litijum-jonskih izvora napajanja, a nazivni napon je 2,4 V.
Ova tehnologija karakteriše veoma brzo punjenje, nizak unutrašnji otpor, veoma dug životni vek i odličnu izdržljivost (također sigurnost). LTO se uglavnom koristi u električnim vozilima i ručnim satovima. Nedavno je počeo da pronalazi primjenu u mobilnim medicinskim uređajima zbog svoje visoke sigurnosti. Jedna od karakteristika tehnologije je da koristi nanokristale na anodi umjesto ugljika, što osigurava mnogo efikasniju površinu. Nažalost, ova baterija ima niži napon od ostalih tipova litijumskih baterija.
Posebnosti:
- Specifična energija: oko 30-110Wh/kg
- Gustoća energije: 177 W * h / l
- Specifična snaga: 3.000-5.100 W/kg
- Efikasnost pražnjenja: oko 85%; efikasnost punjenja preko 95%
- Cijena energije: 0,5 W / USD
- Rok trajanja:> 10 godina
- Samopražnjenje: 2-5% / mjesec
- Trajnost: 6000 ciklusa do 90% kapaciteta
- Nazivni napon: 1,9 do 2,4 V
- Temperatura: -40 do + 55 °C
- Način punjenja: koristite stabilnu konstantnu struju, zatim konstantan napon dok ne dostigne prag.
Hemijska formula: Li4Ti5O12 + 6LiCoO2< >Li7Ti5O12 + 6Li0,5CoO2(E = 2,1V)
Litijum polimer ima veću gustinu energije u smislu težine nego Li-ion baterije. U veoma tankim ćelijama (do 5 mm), litijum polimer obezbeđuje visoku zapreminsku gustoću energije. Odlična prenaponska i visoka temperaturna stabilnost.
Ova serija baterija može se proizvoditi u rasponu od 30 do 23000 mAh, u prizmatičnim i cilindričnim tipovima. Litijum-polimerske baterije imaju niz prednosti: veću gustoću energije po zapremini, fleksibilnost u veličinama ćelija i širu granicu sigurnosti, uz odličnu stabilnost napona čak i na visokim temperaturama. Glavne aplikacije: prenosivi plejeri, Bluetooth, bežični uređaji, PDA i digitalni fotoaparati, električni bicikli, GPS navigatori, laptopi, e-knjige.
Posebnosti:
- Nazivni napon: 3.7V
- Napon punjenja: 4,2 ± 0,05 V
- Struja punjenja, brzina: 0,2-10C
- Granični napon pražnjenja: 2.5V
- Brzina pražnjenja: do 50C
- Izdržljivost u ciklusima: 400 ciklusa
Litijum gvožđe fosfat ima dobre bezbednosne karakteristike, dug radni vek (do 2000 ciklusa) i niske troškove proizvodnje. LiFePO4 baterije su pogodne za velike struje pražnjenja kao što su vojna oprema, električni alati, e-bicikli, mobilni računari, UPS i solarni sistemi.
Kao novi anodni materijal za litijum-jonske baterije, lifepo4 je prvi put predstavljen 1997. godine i do danas je kontinuirano unapređivan. Privukao je pažnju stručnjaka zbog svoje robusne sigurnosti, izdržljivosti, malog utjecaja na okoliš pri odlaganju i praktičnih karakteristika punjenja i pražnjenja. Mnogi stručnjaci tvrde da su lifepo4 baterije daleko najbolja opcija za autonomno napajanje elektronike.
Litijum sumpor dioksid (Li i SO2 baterija) - Ove baterije imaju visoku gustinu energije i dobru otpornost na pražnjenje velike snage. Takvi elementi se uglavnom koriste u vojnoj službi, meteorologiji i astronautici.
Litijum-sumpor-dioksidne baterije sa litijum-metalnom anodom (najlakša od svih metala) i tečnom katodom koja sadrži porozni ugljični kolektor napunjen sumpor-dioksidom (SO2) isporučuju 2,9 V i cilindričnog su oblika.
Posebnosti:
- Visok radni napon, stabilan za većinu pražnjenja
- Izuzetno nisko samopražnjenje
- Performanse u ekstremnim uslovima
- Širok raspon radne temperature (-55°C do +65°C)
Litijum-mangan-dioksid (Li-MnO2 baterija) - ove baterije imaju litijumsku anodu od lakih metala i čvrstu katodu od mangan-dioksida, uronjene u ne-korozivni, netoksični organski elektrolit. Ova vrsta baterije je usklađena sa EU RoHS i odlikuje se velikim kapacitetom, velikim kapacitetom pražnjenja i dugim vijekom trajanja.
Li-MnO2 se široko koristi u rezervnim izvorima napajanja, farovima za hitne slučajeve, požarnim alarmima, elektronskim sistemima kontrole pristupa, digitalnim kamerama, medicinskoj opremi.
Posebnosti:
- Visoka gustina energije
- Vrlo stabilan napon pražnjenja
- Više od 10 godina trajanja
- Radna temperatura: -40 do +60°C
Litijum tionil hloridne (litijum-SOCl2) baterije imaju litijumsku anodu od lakog metala i tečnu katodu koja sadrži porozni kolektor ugljenika napunjen tionil hloridom (SOCl2). Li-SOCL2 baterija je idealna za automobilske, medicinske, vojne i svemirske aplikacije. Imaju najširi raspon radnih temperatura od -60 do +150°C.
Posebnosti:
- Visoka gustina energije
- Dug rok trajanja
- Širok raspon temperatura
- Dobro zaptivanje
- Stabilan napon pražnjenja
Li-FeS2 baterije
Akumulatori i baterije Li-FeS2 je skraćenica za litijum-gvožđe disulfid. Informacije o njima će biti naknadno dodane.
Dozvoljeni temperaturni rasponi za punjenje i pražnjenje litijum-jonskih baterijaKarakteristike testiranja
Testovi za broj ciklusa su sprovedeni sa strujom pražnjenja od 1C, za svaku bateriju, ciklusi pražnjenja/punjenja su vršeni do dostizanja 80% kapaciteta. Ovaj broj je odabran na osnovu vremena pripreme tijesta i za moguće kasnije poređenje rezultata. Broj kompletnih ekvivalentnih ciklusa je i do 7500 u nekim testovima.
Ispitivanja životnog vijeka su vršena na različitim nivoima punjenja i temperaturama, mjerenja napona su vršena svakih 40-50 dana radi praćenja pražnjenja, trajanje testova je bilo 400-500 dana.Glavna poteškoća u eksperimentima je neslaganje u deklariranom kapacitetu i stvarnom. Sve baterije imaju kapacitet veći od navedenog, od 0,1% do 5%, što unosi dodatni element nepredvidivosti.
Najčešće korištene baterije bile su NCA i NMC, ali su testirane i litijum-kobaltne i litijum-fosfatne baterije.
nekoliko pojmova:
DoD - Depth of Discharge - dubina pražnjenja.
SoC - State of Charge - nivo napunjenosti.Upotreba baterije
Broj ciklusa
Trenutno postoji teorija da je ovisnost broja ciklusa koje baterija može izdržati od stepena pražnjenja baterije u ciklusu sljedeća (plava označava cikluse pražnjenja, crna označava ekvivalentne pune cikluse):Ova kriva se zove Wöhlerova kriva. Glavna ideja je došla od mehanike o zavisnosti broja istezanja opruge od stepena istezanja. Početna vrijednost od 3000 ciklusa pri 100% pražnjenju baterije je ponderisani prosjek pri pražnjenju od 0,1C. Neke baterije pokazuju bolje rezultate, neke lošije. Pri struji od 1C, broj kompletnih ciklusa pri 100% pražnjenju pada sa 3000 na 1000-1500, ovisno o proizvođaču.
Generalno, ovaj omjer, prikazan na grafikonima, potvrđen je rezultatima eksperimenata, jer preporučljivo je puniti bateriju kad god je to moguće.
Izračunavanje superpozicije ciklusa
Kada koristite baterije, moguć je rad sa dva istovremena ciklusa (na primjer, regenerativno kočenje u automobilu):
To rezultira sljedećim kombinovanim ciklusom:
Postavlja se pitanje, kako to utječe na rad baterije, da li se vijek trajanja baterije jako smanjuje?Prema rezultatima eksperimenata, kombinovani ciklus je pokazao rezultate kao sabiranje kompletnih ekvivalentnih ciklusa dva nezavisna ciklusa. One. relativni kapacitet baterije u kombinovanom ciklusu je opao u skladu sa zbirom pražnjenja u malom i velikom ciklusu (linearizovani grafikon je prikazan ispod).
Uticaj velikih ciklusa pražnjenja je značajniji, što znači da se potvrđuje da se baterija najbolje puni u svakoj prilici.Efekt memorije
Memorijski efekat litijum-jonskih baterija nije uočen prema rezultatima eksperimenata. U različitim modovima njegov puni kapacitet se ionako nije mijenjao nakon toga. Istovremeno, postoji niz studija koje potvrđuju prisustvo ovog efekta u litijum-fosfatnim i litijum-titanijum baterijama.Skladištenje baterija
Temperature skladištenja
Ovdje nisu napravljena neobična otkrića. Temperature 20-25°C je optimalno (u normalnom životu) za čuvanje baterije ako se ne koristi. Kada se baterija čuva na temperaturi od 50°C, degradacija kapaciteta je skoro 6 puta brža.
Naravno, niže temperature su bolje za skladištenje, ali u svakodnevnom životu to znači posebno hlađenje. Budući da je temperatura zraka u stanu, u pravilu, 20-25 ° C, onda će skladištenje najvjerovatnije biti na ovoj temperaturi.Nivo napunjenosti
Kao što su testovi pokazali, što je manje punjenje, to je sporije samopražnjenje baterije. Izmjeren je kapacitet baterije, koliki bi bio da se dalje koristi nakon dugotrajnog skladištenja. Najbolji rezultati su postignuti s baterijama koje su bile pohranjene s napunjenošću blizu nule.
Općenito, baterije koje su bile pohranjene s ne više od 60% napunjenosti u vrijeme skladištenja pokazale su dobre rezultate. Brojke se razlikuju od dole navedenih za 100% napunjenost na gore (tj. baterija će postati neupotrebljiva prije nego što je prikazano na slici):
Crtež preuzet iz članka 5 praktičnih savjeta za korištenje litijum-jonskih baterija
U isto vrijeme, brojke za malo punjenje su optimističnije (94% nakon godinu dana na 40°C za skladištenje na 40% SOC).
Budući da je punjenje od 10% nepraktično, jer je vrijeme rada na ovom nivou vrlo kratko, čuvajte baterije optimalno na 60% SOC, što će omogućiti primenu u bilo kom trenutku i neće kritično uticati na njegov radni vek.Glavni problemi eksperimentalnih rezultata
Niko nije sproveo testove koji se mogu smatrati 100% pouzdanim. Uzorak, po pravilu, ne prelazi nekoliko hiljada baterija od miliona proizvedenih. Većina istraživača nije u mogućnosti pružiti pouzdane komparativne analize zbog nedovoljnog uzorkovanja. Također, rezultati ovih eksperimenata su često povjerljive informacije. Stoga se ove preporuke ne odnose nužno na vašu bateriju, ali se mogu smatrati optimalnim.Rezultati eksperimenata
Optimalna frekvencija punjenja - kad god je to moguće.
Optimalni uslovi skladištenja su 20-25°C pri 60% napunjenosti baterije.Izvori od
1. Kurs "Sistemi za skladištenje baterija", RWTH Aachen, Prof. dr. rer. nat. Dirk Uwe SauerDugo vremena je kiselinska baterija bila jedini uređaj koji je mogao osigurati električnu struju autonomnim objektima i mehanizmima. Uprkos velikoj maksimalnoj struji i minimalnom unutrašnjem otporu, takve baterije su imale niz nedostataka koji su ograničavali njihovu upotrebu u uređajima koji troše velike količine električne energije ili u zatvorenim prostorijama. U tom smislu, litijum-jonske baterije su lišene mnogih negativnih kvaliteta svojih prethodnika, iako imaju nedostatke.
Obuzdavanje
Šta je litijum-jonska baterija
Prve litijumske baterije pojavile su se prije 50 godina. Takvi proizvodi bili su konvencionalna baterija u koju je ugrađena litijumska anoda kako bi se povećao nivo energetske efikasnosti. Takvi proizvodi su imali vrlo visoke operativne karakteristike, ali jedan od najozbiljnijih nedostataka bila je velika vjerovatnoća paljenja litijuma kada se katoda pregrije. S obzirom na ovu osobinu, naučnici su vremenom zamijenili čisti element ionima metala, zbog čega je sigurnost značajno povećana.
Moderne litij-ionske baterije su vrlo pouzdane i mogu izdržati veliki broj ciklusa punjenja-pražnjenja. Imaju minimalan memorijski efekat i relativno su male težine. Zbog ovih svojstava, litijumska baterija je našla široku primenu u mnogim uređajima. Proizvod se može koristiti kao baterija za skladištenje, u obliku baterija za kućne aparate, ali i kao visoko efikasan vučni izvor energije.
Danas takvi uređaji imaju nekoliko nedostataka:
- visoka cijena;
- ne vole duboka pražnjenja;
- može umrijeti na niskim temperaturama;
- gubi kapacitet kada se pregrije.
Kako se odvija proizvodnja litijum-jonskih baterija?
Litijum-jonske baterije se proizvode u nekoliko faza:
- Proizvodnja elektroda.
- Kombinovanje elektroda u bateriju.
- Postavljanje zaštitne ploče.
- Ugradnja baterije u kućište.
- Punjenje elektrolitom.
- Testiranje i punjenje.
U svim fazama proizvodnje moraju se poštovati tehnološke i sigurnosne mjere, što u konačnici omogućava da dobijete visokokvalitetan proizvod.
Kao katoda u litijum-jonskim baterijama koristi se folija na kojoj je nanesena supstanca koja sadrži litijum.
Ovisno o namjeni baterije, mogu se koristiti sljedeća jedinjenja litijuma:
- LiCoO2;
- LiNiO2;
- LiMn2O4.
U proizvodnji cilindričnih izvora napajanja standardnih veličina AA i AAA, glavna elektroda se uvija u rolnu, koja je odvojena od anode separatorom. Uz veliku katodnu površinu, čiji film ima minimalnu debljinu, moguće je postići visoku potrošnju energije proizvoda.
Princip rada i uređaj Li-ion baterija
Litijum-jonska baterija radi na sledeći način:
- Kada se DC električna struja dovede na kontakte baterije, litijum kationi se kreću u materijal anode.
- Tokom procesa pražnjenja, litijum joni napuštaju anodu i prodiru u dielektrik do dubine od 50 nm.
U "životnom vijeku" litijum-jonske baterije, ovakvih ciklusa može biti i do 3.000, dok baterija može dati gotovo svu električnu struju akumuliranu tokom procesa punjenja. Duboko pražnjenje ne dovodi do oksidacije ploča, što povoljno razlikuje takve proizvode u usporedbi s kiselim baterijama.
Ne podnose sve litijum-jonske baterije dobro duboko pražnjenje. Ako je takva baterija ugrađena u telefon ili kameru (tip AAA), onda kada je baterija duboko ispražnjena, iz sigurnosnih razloga, upravljačka ploča blokira mogućnost punjenja baterije, pa je neće biti moguće puniti bez specijalni punjač. Ako je ovo vučna litijumska baterija za brodski motor, onda duboko pražnjenje neće biti nimalo strašno za njega.
Za razliku od baterija tipa prstiju, složene baterije se sastoje od nekoliko odvojenih izvora električne energije povezanih paralelno ili serijski. Način povezivanja ovisi o tome koji indikator električne energije treba povećati.
Veličine i vrste litijum-jonskih baterija
Litijum-jonske baterije su u širokoj upotrebi. Takvi izvori električne struje koriste se u raznim kućanskim uređajima, napravama, pa čak i automobilima. Osim toga, industrijske litijum-jonske baterije se proizvode velikog kapaciteta i visokog napona. Najpopularnije su sljedeće vrste litijumskih baterija:
Ime Prečnik, mm Dužina, mm Kapacitet, 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 17500 (A) 17 50 1100 17670 17 67 1800 18500 18 50 1400 18650 (168A) 18 65 2200-3400 22650 22 65 2500-4000 25500 (tip C) 25 50 2500-5000 26650 26 50 2300-5000 32600 (tip D) 34 61 3000-6000 Prve dvije znamenke takvih oznaka označavaju promjer proizvoda, drugi par - dužinu. Posljednja "0" je postavljena ako su baterije cilindrične.
Pored cilindričnih baterija, industrija proizvodi baterije tipa "" napona 9v i moćne industrijske baterije napona 12v, 24v, 36v i 48v.
Baterija za slagač Ovisno o elementima koji se dodaju proizvodu, na kućištu baterije mogu biti sljedeće oznake:
- ICR - koji sadrži kobalt;
- IMR - - - - mangan;
- INR - - - - nikl i mangan;
- NCR - - - - nikl i kobalt.
Litijumske baterije se ne razlikuju samo po veličini i hemijskim aditivima, već prvenstveno po kapacitetu i naponu. Ova dva parametra određuju mogućnost njihove upotrebe u određenim vrstama električnih uređaja.
Gdje se koriste litijum-jonske baterije?
Litijum-jonske baterije nemaju alternativu tamo gde je potrebna baterija koja može da odaje električnu energiju u gotovo punom volumenu, te obavlja veliki broj ciklusa punjenja/pražnjenja bez smanjenja kapaciteta. Prednost ovakvih uređaja je njihova relativno mala težina, jer u takvim uređajima nema potrebe za korištenjem olovnih rešetki.
S obzirom na karakteristike visokih performansi, takvi proizvodi se mogu koristiti:
- Kao starterske baterije. Litijumske baterije za automobile svake godine su sve jeftinije zahvaljujući novim razvojima koji smanjuju troškove proizvodnje. Nažalost, cijena takvih baterija može biti vrlo visoka, pa mnogi vlasnici automobila ne mogu priuštiti takvu bateriju. Nedostaci litijum-jonskih baterija uključuju značajan pad snage na temperaturama ispod minus 20 stepeni, tako da će u sjevernim regijama rad takvih proizvoda biti nepraktičan.
- Kao vučni uređaji. Zbog činjenice da litij-ionske baterije lako podnose duboko pražnjenje, često se koriste kao vučne baterije za brodske elektromotore. Ako snaga motora nije prevelika, onda je jedno punjenje dovoljno za 5 - 6 sati neprekidnog rada, što je sasvim dovoljno za ribolov ili izlet brodom. Vučne litijum-jonske baterije se takođe ugrađuju na različite opreme za utovar (električni viličari, električni viljuškari) koji rade u zatvorenim prostorijama.
- U kućnim aparatima. Litijum-jonske baterije se koriste u raznim kućnim uređajima umesto standardnih baterija. Takvi proizvodi imaju napon od 3,6 V - 3,7 V, ali postoje modeli koji mogu zamijeniti konvencionalnu solnu ili alkalnu bateriju od 1,5 V. Takođe možete pronaći baterije napona 3v (15270,) koje se mogu ugraditi umjesto 2 standardne baterije.
Takvi proizvodi se uglavnom koriste u moćnim uređajima, u kojima se obične slane baterije vrlo brzo prazne.
Trakciona baterija Pravila za upotrebu litijum-jonskih baterija
Na vijek trajanja litijumske baterije utječu mnogi faktori, čije će poznavanje značajno povećati resurs. Kada koristite ovu vrstu baterije, morate:
- Pokušajte da ne ispraznite bateriju u potpunosti. Unatoč visokoj otpornosti baterije na takve efekte, preporučljivo je ne iscijediti sve "sokove" iz nje. Posebnu pažnju treba posvetiti rukovanju takvim baterijama sa UPS-om i električnim motorima velike snage. Ako je baterija potpuno ispražnjena, potrebno ju je odmah oživjeti, odnosno spojiti na poseban punjač. Baterija se može protresti čak i nakon dužeg boravka u stanju dubokog pražnjenja, za što je potrebno izvršiti visokokvalitetno punjenje 12 sati, a zatim isprazniti bateriju.
- Nemojte prenaplaćivati. Prekomjerno punjenje negativno utječe na performanse proizvoda. Ugrađeni kontroler nije uvijek u mogućnosti na vrijeme isključiti bateriju, posebno kada se punjenje vrši u hladnoj prostoriji.
Osim prekomjernog punjenja i prekomjernog pražnjenja, bateriju treba zaštititi od prekomjernog mehaničkog naprezanja, koji može uzrokovati curenje kućišta i zapaljenje unutrašnjih komponenti baterije. Iz tog razloga je zabranjena poštarina baterija u kojima sadržaj čistog litijuma prelazi 1 g.
Koristi se kao baterija za šrafcigere, laptope i telefone Kako čuvati litijum-jonske baterije
Ako postoji potreba za dugotrajnim skladištenjem litij-ionskih baterija, tada da biste smanjili negativan utjecaj na proizvod, morate se pridržavati sljedećih preporuka:
- Proizvod čuvajte samo na suvom i hladnom mestu.
- Akumulator se mora ukloniti iz električnog uređaja.
- Baterija se mora napuniti prije skladištenja. Minimalni napon pri kojem se neće formirati unutrašnji procesi korozije je 2,5 volti po ćeliji.
S obzirom na nisko samopražnjenje ovakvih baterija, moguće je bateriju na ovaj način čuvati nekoliko godina, ali u tom periodu kapacitet ćelije će se neizbježno smanjiti.
Recikliranje litijum-jonskih baterija
Litijum-jonske baterije sadrže supstance opasne po zdravlje i nikada se ne smeju rastavljati kod kuće. Nakon što se baterija istroši, mora se predati na dalju obradu. U specijaliziranim sabirnim mjestima možete dobiti novčanu naknadu za staru litijumsku bateriju, jer takvi proizvodi sadrže skupe elemente koji se mogu ponovo koristiti.
- napon jedinične ćelije:
