Tehnologije proizvodnje baterija ne miruju i postepeno se Ni-Cd (nikl-kadmijum) i Ni-MH (nikl-metal hidrid) baterije na tržištu zamenjuju baterijama zasnovanim na litijumskoj tehnologiji. Litijum-polimerske (Li-Po) i litijum-jonske (Li-ion) baterije se sve više koriste kao izvor napajanja u raznim elektronskim uređajima

Lithium- srebrno-bijeli, meki i duktilni metal, tvrđi od natrijuma, ali mekši od olova. Litijum je najlakši metal na svetu! Gustina mu je 0,543 g/cm3. Može se obraditi presovanjem i valjanjem. Nalazišta litijuma nalaze se u Rusiji, Argentini, Meksiku, Avganistanu, Čileu, SAD-u, Kanadi, Brazilu, Španiji, Švedskoj, Kini, Australiji, Zimbabveu i Kongu

Izlet u istoriju

Prvi eksperimenti na stvaranju litijumskih baterija počeli su 1912. godine, ali su tek šest decenija kasnije, početkom 70-ih, prvi put uvedene u kućne uređaje. Štaviše, da naglasim, to su bile samo baterije. Naknadni pokušaji razvoja litijumskih baterija (punjivih baterija) su propali zbog sigurnosnih razloga. Litijum, najlakši od svih metala, ima najveći elektrohemijski potencijal i pruža najveću gustoću energije. Baterije koje koriste litijumske metalne elektrode odlikuju se visokim naponom i odličnim kapacitetom. No, kao rezultat brojnih studija 80-ih, otkriveno je da ciklički rad (punjenje - pražnjenje) litijumskih baterija dovodi do promjena u litij elektrodi, zbog čega se smanjuje termička stabilnost i postoji opasnost od termičkog stanja. izmaknuti kontroli. Kada se to dogodi, temperatura elementa brzo se približava tački topljenja litijuma - i počinje burna reakcija, koja zapaljuje oslobođene plinove. Na primjer, veliki broj litijumskih baterija za mobilne telefone isporučenih u Japan 1991. godine povučen je nakon nekoliko požara.

Zbog inherentne nestabilnosti litijuma, istraživači su skrenuli pažnju na nemetalne litijumske baterije zasnovane na litijum-jonima. Poigravajući se malo gustinom energije i poduzimajući neke mjere opreza prilikom punjenja i pražnjenja, došli su do sigurnijih takozvanih litijum-jonskih (Li-ion) baterija.

Gustoća energije Li-ion baterija je obično nekoliko puta veća od one kod standardnih NiCd i NiMH baterija. Zahvaljujući upotrebi novih aktivnih materijala, ova superiornost se povećava svake godine. Osim velikog kapaciteta, Li-ion baterije se ponašaju slično kao i nikl baterije kada su prazne (njihove karakteristike pražnjenja su slične i razlikuju se samo po naponu).

Danas postoji mnogo varijanti Li-ion baterija, a možete dugo pričati o prednostima i nedostacima jedne ili druge vrste, ali ih je nemoguće razlikovati po izgledu. Stoga ćemo navesti samo one prednosti i nedostatke koji su karakteristični za sve vrste ovih uređaja, te razmotriti razloge koji su doveli do rođenja litijum-polimerskih (Li-Po) baterija.

Li-ion baterija je bila dobra za sve, ali problemi sa osiguranjem sigurnosti njenog rada i visoka cijena doveli su naučnike do stvaranja litijum-polimerske baterije (Li-pol ili Li-po).

Njihova glavna razlika od Li-iona ogleda se u nazivu i leži u vrsti elektrolita koji se koristi. U početku, 70-ih godina, korišten je suhi čvrsti polimerni elektrolit, sličan plastičnoj foliji i koji ne provodi električnu energiju, ali omogućava razmjenu iona (električno nabijenih atoma ili grupa atoma). Polimerni elektrolit u suštini zamjenjuje tradicionalni porozni separator impregniran elektrolitom, tako da imaju fleksibilnu plastičnu školjku, lakši su, imaju veću izlaznu struju i mogu se koristiti kao baterije za uređaje sa snažnim elektromotorima.

Ovaj dizajn pojednostavljuje proizvodni proces, odlikuje se većom sigurnošću i omogućava proizvodnju tankih baterija bilo kojeg oblika. Minimalna debljina elementa je oko jedan milimetar, tako da programeri opreme mogu slobodno odabrati oblik, oblik i veličinu, uključujući i njegovu implementaciju u fragmente odjeće.

Glavne prednosti

• Litijum-jonske i litijum-polimerske baterije iste težine su superiornije u energetskom intenzitetu od nikl (NiCd i Ni-MH) baterija
• Nisko samopražnjenje
• Visok napon po ćeliji (3,6-3,7V naspram 1,2V-1,4 za NiCd i NiMH), što pojednostavljuje dizajn - često se baterija sastoji od samo jedne ćelije. Mnogi proizvođači koriste upravo takvu jednoćelijsku bateriju u raznim kompaktnim elektroničkim uređajima (mobilni telefoni, komunikatori, navigatori itd.)
• Debljina elementa od 1 mm
• Mogućnost dobijanja veoma fleksibilnih formi

Nedostaci

• Baterija je podložna starenju, čak i ako se ne koristi i samo stoji na polici. Iz očiglednih razloga, proizvođači šute o ovom problemu. Sat počinje da otkucava od trenutka kada su baterije proizvedene u fabrici, a smanjenje kapaciteta je rezultat povećanja unutrašnjeg otpora, koji zauzvrat nastaje oksidacijom elektrolita. Na kraju će unutrašnji otpor dostići nivo da baterija više ne može da isporučuje uskladištenu energiju, iako ima dovoljno energije u bateriji, a nakon dve ili tri godine često postaje neupotrebljiva.
• Veća cijena u odnosu na NiCd i Ni-MH baterije
• Kada koristite litijum-polimerske baterije, uvijek postoji opasnost od paljenja, do kojeg može doći zbog kratkog spoja kontakata, nepravilnog punjenja ili mehaničkog oštećenja baterije. Pošto je temperatura sagorevanja litijuma veoma visoka (nekoliko hiljada stepeni), on može zapaliti obližnje predmete i izazvati požar.

Glavne karakteristike Li-Po baterija

Kao što je već spomenuto, litijum-polimerske baterije iste težine imaju nekoliko puta veći energetski intenzitet od NiCd i Ni-MH baterija. Vijek trajanja modernih Li-Po baterija u pravilu ne prelazi 400-500 ciklusa punjenja-pražnjenja. Za usporedbu, vijek trajanja modernih Ni-MH baterija sa niskim samopražnjenjem je 1000-1500 ciklusa.

Tehnologije za proizvodnju litijumskih baterija ne miruju i gore navedene brojke mogu izgubiti na važnosti u svakom trenutku, jer Proizvođači baterija svakog mjeseca povećavaju svoje karakteristike uvođenjem novih tehnoloških procesa za njihovu proizvodnju.

Od raznolikosti litijum-polimerskih baterija dostupnih za prodaju, mogu se razlikovati dvije glavne grupe: brzo pražnjenje(Bok otpust) i običan. Međusobno se razlikuju po maksimalnoj struji pražnjenja - naznačena je ili u amperima ili u jedinicama kapaciteta baterije, označena slovom "C".

Područja primjene Li-Po baterija

Upotreba Li-Po baterija omogućava rješavanje dva važna problema - povećanje vremena rada uređaja i smanjenje težine baterije

Regular Li-Po baterije se koriste kao izvori napajanja u elektronskim uređajima sa relativno malom potrošnjom struje (mobilni telefoni, komunikatori, laptopi, itd.).

Brzo pražnjenje Litijum-polimerske baterije se često nazivaju " silom"- takve se baterije koriste za napajanje uređaja s velikom potrošnjom struje. Upečatljiv primjer korištenja "snažnih" Li-Po baterija su radio-upravljani modeli s električnim motorima i moderni hibridni automobili. Upravo u ovom segmentu tržišta se odvija glavna konkurencija između različitih proizvođača Li-Po baterija.

Jedina oblast u kojoj su litijum-polimerske baterije još inferiorne u odnosu na niklove je područje super visokih (40-50C) struja pražnjenja. Što se tiče cijene, što se tiče kapaciteta, litijum-polimerske baterije koštaju otprilike isto kao NiMH. Ali konkurenti su se već pojavili u ovom segmentu tržišta - (Li-Fe), čija se proizvodna tehnologija svakodnevno razvija.

Punjenje Li-Po baterija

Većina Li-Po baterija se puni pomoću prilično jednostavnog algoritma - iz izvora konstantnog napona od 4,20V po ćeliji sa ograničenjem struje od 1C (neki modeli modernih Li-Po baterija omogućavaju njihovo punjenje strujom od 5C) . Punjenje se smatra završenim kada struja padne na 0,1-0,2C. Prije prelaska u režim stabilizacije napona pri struji od 1C, baterija dobiva otprilike 70-80% svog kapaciteta. Za potpuno punjenje potrebno je oko 1-2 sata. Punjač podliježe prilično strogim zahtjevima za tačnost održavanja napona na kraju punjenja - ne gori od 0,01 V po ćeliji.
Od punjača na tržištu mogu se razlikovati dvije glavne vrste - jednostavni, ne-kompjuterski punjači u cjenovnoj kategoriji od 10-40 USD, dizajnirani samo za litijumske baterije, i univerzalni punjači u cjenovnoj kategoriji od 80-400 USD, dizajnirani za opsluživanje raznih tipova baterija.

Prvi, u pravilu, imaju samo LED indikaciju punjenja, broj limenki i struja u njima se postavljaju pomoću skakača ili spajanjem baterije na različite konektore na punjaču. Prednost ovakvih punjača je njihova niska cijena. Glavni nedostatak je što neki od ovih uređaja ne mogu ispravno otkriti kraj punjenja. Oni određuju samo trenutak prijelaza iz režima trenutne stabilizacije u režim stabilizacije napona, što je otprilike 70-80% kapaciteta.

Druga grupa punjača ima mnogo šire mogućnosti; u pravilu svi pokazuju napon, struju i kapacitet u mAh koje je baterija "prihvatila" tokom procesa punjenja, što vam omogućava da preciznije odredite koliko je baterija napunjena. Kada koristite punjač, ​​najvažnije je pravilno postaviti potreban broj limenki u bateriji i struju punjenja na punjaču, koja je obično 1C.

Rad sa Li-Po baterijom i mjere opreza

Sa sigurnošću se može reći da su litijum-polimerske baterije „najosjetljivije“ koje postoje, tj. zahtijevaju obavezno poštivanje nekoliko jednostavnih pravila. Navodimo ih u opadajućem redoslijedu opasnosti:

1. Punjenje baterije - punjenje do napona većeg od 4,20V po ćeliji
2. Kratki spoj baterije
3. Pražnjenje strujama koje prelaze kapacitet opterećenja ili dovode do zagrijavanja Li-Po baterije iznad 60°C
4. Pražnjenje ispod 3V napona po posudi
5. Grejanje baterije iznad 60ºS
6. Smanjenje pritiska baterije
7. Čuvanje u ispražnjenom stanju

Nepoštivanje prve tri tačke dovodi do požara, sve ostale - do potpunog ili djelomičnog gubitka kapaciteta

Iz svega rečenog mogu se izvući sljedeći zaključci:

• Da biste izbjegli požar, morate imati normalan punjač i pravilno podesiti broj limenki koje se na njemu pune.
• Također je potrebno koristiti konektore koji isključuju mogućnost kratkog spoja baterije i kontroliraju struju koju troši uređaj u koji je ugrađena Li-Po baterija
• Morate biti sigurni da se vaš elektronski uređaj u koji je ugrađena baterija ne pregrije. Na +70ºS počinje "lančana reakcija" u bateriji, pretvarajući energiju pohranjenu u njoj u toplinu, baterija se bukvalno širi, paleći sve što može izgorjeti
• Ako kratko spojite skoro ispražnjenu bateriju, neće doći do požara, ona će tiho i mirno "umrijeti" zbog preopterećenja
• Pratite napon na kraju pražnjenja baterije i obavezno ga isključite nakon upotrebe
• Smanjenje pritiska je takođe razlog kvara litijumskih baterija. Vazduh ne smije ući u element. To se može dogoditi ako se vanjski zaštitni paket (baterija je zapečaćena u pakovanju kao što je termoskupljajuća cijev) ošteti uslijed udarca ili oštećenja oštrim predmetom, ili ako se terminal baterije jako pregrije tijekom lemljenja. Zaključak - nemojte pasti sa velike visine i pažljivo lemiti
• Na osnovu preporuka proizvođača, baterije treba čuvati u 50-70% napunjenom stanju, najbolje na hladnom mestu, na temperaturi ne višoj od 30°C. Čuvanje u ispražnjenom stanju ima negativan utjecaj na vijek trajanja. Kao i sve baterije, litijum-polimerske baterije imaju blago samopražnjenje.

Sklop Li-Po baterije

Za dobijanje baterija sa velikom izlaznom strujom ili velikim kapacitetom koristi se paralelno povezivanje baterija. Ako kupite gotovu bateriju, tada po oznaci možete saznati koliko limenki sadrži i kako su spojene. Slovo P (paralelno) iza broja označava broj limenki povezanih paralelno, a S (serijski) - u seriji. Na primjer, "Kokam 1500 3S2P" označava bateriju povezanu serijski sa tri para baterija, a svaki par čine dvije paralelno povezane baterije kapaciteta 1500 mAh, tj. Kapacitet baterije će biti 3000 mAh (kada se poveže paralelno, kapacitet se povećava), a napon će biti 3,7V x 3 = 11,1V.

Ako baterije kupujete odvojeno, prije nego što ih spojite u bateriju morate izjednačiti njihove potencijale, posebno za opciju paralelnog povezivanja, jer će u tom slučaju jedna banka početi puniti drugu, a struja punjenja može premašiti 1C. Pre povezivanja je preporučljivo isprazniti sve kupljene banke na 3V sa strujom od oko 0,1-0,2C. Napon se mora pratiti digitalnim voltmetrom sa tačnošću od najmanje 0,5%. To će osigurati pouzdane performanse baterije u budućnosti.

Također je preporučljivo izvršiti izjednačavanje potencijala (balansiranje) čak i na već sastavljenim brendiranim baterijama prije njihovog prvog punjenja, jer mnoge kompanije koje sklapaju ćelije u bateriju ih ne balansiraju prije sklapanja.

Zbog smanjenja kapaciteta kao rezultat rada, ni u kom slučaju ne smijete dodavati nove banke u seriju sa starima - baterija će biti neuravnotežena.

Naravno, također ne možete kombinirati baterije različitih, čak i sličnih kapaciteta u bateriju - na primjer, 1800 i 2000 mAh, kao i koristiti baterije različitih proizvođača u jednoj bateriji, jer će različiti unutarnji otpori dovesti do neuravnoteženosti baterije.

Prilikom lemljenja treba biti oprezan; ne smijete dopustiti da se terminali pregriju - to može slomiti brtvu i trajno "ubiti" bateriju koja još nije korištena. Neke Li-Po baterije dolaze s komadićima tekstolitne štampane ploče već zalemljene na terminale radi lakšeg ožičenja. Ovo dodaje dodatnu težinu - oko 1 g po elementu, ali je potrebno mnogo duže da se zagreju mesta za lemljenje žica - fiberglas ne provodi dobro toplotu. Žice sa konektorima treba pričvrstiti za kućište baterije, barem trakom, kako ih slučajno ne bi otkinuli prilikom višestrukog povezivanja na punjač

Nijanse korištenja Li-Po baterija

Navest ću još nekoliko korisnih primjera koji proizlaze iz prethodno rečenog, ali nisu očigledni na prvi pogled...

Tokom dugog vijeka trajanja baterije, njeni elementi, zbog početne male disperzije kapaciteta, postaju neuravnoteženi - neke banke "stare" ranije od drugih i brže gube kapacitet. Sa većim brojem limenki u bateriji, proces ide brže. To dovodi do sljedećeg pravila: potrebno je pratiti kapacitet svakog elementa baterije.

Ako se u sklopu nađe baterija čiji se kapacitet razlikuje od ostalih elemenata za više od 15-20%, preporučljivo je odbiti korištenje cijelog sklopa, odnosno lemiti bateriju s manje elemenata iz preostalih baterija.

Moderni punjači imaju ugrađene balansere, koji vam omogućavaju da punite sve elemente u bateriji odvojeno pod strogom kontrolom. Ako punjač nije opremljen balanserom, onda ga morate kupiti zasebno i preporučljivo je puniti baterije pomoću njega.

Eksterni balanser je mala ploča spojena na svaku banku, koja sadrži otpornike opterećenja, kontrolni krug i LED koja pokazuje da je napon na datoj banci dostigao nivo od 4,17-4,19V. Kada napon na zasebnom elementu pređe prag od 4,17V, balanser zatvara dio struje „za sebe“, sprečavajući da napon pređe kritični prag.

Treba dodati da balanser ne sprečava prekomerno pražnjenje nekih ćelija u neuravnoteženoj bateriji, već služi samo za zaštitu od oštećenja elemenata tokom punjenja i kao sredstvo za identifikaciju „loših“ elemenata u bateriji.

Navedeno se odnosi na baterije sastavljene od tri ili više elemenata; za baterije sa dvije limenke balanseri se u pravilu ne koriste

Prema brojnim recenzijama, pražnjenje litijumskih baterija na napon od 2,7-2,8V ima štetniji učinak na kapacitet nego, na primjer, punjenje na napon od 4,4V. Posebno je štetno čuvati bateriju u previše ispražnjenom stanju.

Postoji mišljenje da se litijum-polimerske baterije ne mogu koristiti na temperaturama ispod nule. Zaista, tehničke specifikacije za baterije ukazuju na radni opseg od 0-50°C (na 0°C se zadržava 80% kapaciteta baterije). Ali ipak, moguće je koristiti Li-Po baterije na temperaturama ispod nule, oko -10...-15°C. Poenta je da ne morate da zamrznete bateriju prije upotrebe - stavite je u džep gdje je topla. A tokom upotrebe, unutarnje stvaranje topline u bateriji pokazuje se kao korisno svojstvo u ovom trenutku, sprječavajući zamrzavanje baterije. Naravno, performanse baterije će biti nešto niže nego na normalnim temperaturama.

Zaključak

S obzirom na tempo kojim se kreće tehnički napredak u oblasti elektrohemije, može se pretpostaviti da budućnost leži u tehnologijama skladištenja energije litijuma ako ih gorive ćelije ne sustignu. Sačekaj i vidi…

U članku se koriste materijali iz članaka Sergeja Potupčika i Vladimira Vasiljeva

Električna baterija je hemijski izvor električne struje za višekratnu upotrebu. U baterijama ovog tipa javljaju se reverzibilni unutrašnji hemijski procesi koji obezbeđuju njihovu ponovljeno ciklično korišćenje (punjenje/pražnjenje) za skladištenje električne energije i napajanje različite električne opreme u nedostatku pristupa kućnoj električnoj mreži.

Princip rada baterija zasniva se na reverzibilnosti hemijskih reakcija koje se u njima odvijaju. Akumulacija napunjenosti baterije vrši se njenim punjenjem, odnosno propuštanjem električne struje u suprotnom smjeru u odnosu na kretanje struje kada se baterija prazni.

Baterija je nekoliko baterija povezanih zajedno u jedan električni krug.

Glavna karakteristika baterije je njen kapacitet. Kapacitet baterije je maksimalno moguće upotrebljivo punjenje baterije. Ili drugim riječima, kapacitet baterije je količina energije koju potpuno napunjena baterija isporučuje kada se isprazni do najnižeg dozvoljenog napona. U SI sistemu kapacitet baterije se mjeri u kulonima, ali se obično koristi nesistemska jedinica - amper-sat. 1 A/h = 3600 C. Takođe, kapacitet baterije može biti prikazan u vat satima. Još jedna glavna karakteristika električnih baterija je izlazni napon baterije. Znajući izlazni napon baterije, možete lako pretvoriti kapacitet baterije naznačen u vat-satima u uobičajeni amper-sat.

Električne karakteristike baterija zavise od materijala elektroda i sastava elektrolita. Donja tabela prikazuje najčešće korištene vrste električnih baterija.

Tip baterije	Izlazni napon (V)	Područje primjene
Olovna kiselina		trolejbusi, tramvaji, automobili, motocikli, električni viljuškari, viličari, električni traktori, hitno napajanje, besprekidna napajanja
nikl-kadmijum (NiCd)		građevinski električni alati, trolejbusi, kućni električni aparati
nikl metal hidrid (NiMH)		kućni električni aparati, električni automobili
litijum-jonski (Li‑ion)	3,7 (3.6)	mobilni uređaji, građevinski električni alati, električna vozila
litijum polimer (Li‑pol)	3,7 (3.6)	mobilnih uređaja, električnih vozila
nikl-cink (NiZn)		kućni električni aparati

Kako se baterija koristi, njen izlazni napon i struja padaju. Kada se potpuno potroši, baterija prestaje da radi. Punite baterije iz bilo kojeg izvora istosmjerne struje sa višim naponom uz ograničavanje struje. Tipično, struja punjenja, mjerena u amperima, iznosi 1/10 nazivnog kapaciteta baterije (u amper satima). Neki tipovi baterija imaju različita ograničenja koja se moraju uzeti u obzir prilikom punjenja baterije i prilikom njenog korištenja. Na primjer, NiMH baterije su osjetljive na prekomjerno punjenje, dok su litijumske baterije osjetljive na prekomjerno pražnjenje, napon i temperaturu okoline. NiCd i NiMH baterije imaju „memorijski efekat“. Izražava se u smanjenju kapaciteta baterije pri punjenju nepotpuno ispražnjene baterije. Takođe, ove vrste baterija imaju značajno samopražnjenje, odnosno postepeno gube napunjenost čak i kada nisu priključene na opterećenje. Punjenje kap po kap pomaže u borbi protiv ovog efekta.

Litijum-jonska baterija (Li-ion)- vrsta električne baterije koja se najviše koristi u modernim potrošačkim elektroničkim uređajima. Sada se takve baterije koriste u mobilnim telefonima, laptopima, tabletima, električnim automobilima, digitalnim fotoaparatima, video kamerama itd.

Po prvi put, G.N. se bavio razvojem litijumskih baterija. Lewis 1912. Ali tek 1970-ih počeli su se pojavljivati ​​prvi komercijalni primjeri primarnih litijumskih ćelija.

Osamdesetih godina prošlog stoljeća proveden je veliki broj eksperimenata tokom kojih je utvrđeno da se pri cikliranju izvora struje metalnom litijumskom elektrodom stvaraju dendriti na površini litijuma. Kao rezultat, dendriti rastu do pozitivne elektrode i dolazi do kratkog spoja unutar litijumske ćelije. Ovo je isključilo takve izvore napajanja. Temperatura unutar baterije dostiže tačku topljenja litijuma. To uzrokuje eksploziju baterije.

U nastojanju da razviju siguran litijumski izvor napajanja, inženjeri su doveli do zamjene ciklusno nestabilnog litijumskog metala u bateriji s litijumskim intersticijskim spojevima u ugljiku i oksidima prijelaznih metala. Najčešći materijali za izradu litijumskih baterija su grafit i litijum kobalt oksid (LiCoO2). U takvoj bateriji, tokom punjenja-pražnjenja, litijum joni se kreću od jedne implantacione elektrode do druge i nazad. Iako takvi elektrodni materijali imaju specifičnu električnu energiju koja je nekoliko puta manja od one u litijuma, baterije zasnovane na njima su mnogo sigurnije. Prve litijum-jonske baterije razvio je Sony 1991. godine. Trenutno je Sony najveći proizvođač litijumskih baterija.

karakteristike:

Gustina energije: od 110 do 200 W*h/kg

Unutrašnji otpor: 150 do 250 mOhm (za bateriju od 7,2 V)

Broj ciklusa punjenja/pražnjenja dok se ne izgubi 20% kapaciteta: od 500 do 1000

Brzo vrijeme punjenja: 2-4 sata

Dozvoljena prekomjerna naplata: vrlo niska

Samopražnjenje na sobnoj temperaturi: oko 7% godišnje

Maksimalni napon ćelije: oko 4,2 V (baterija potpuno napunjena)

Minimalni napon: oko 2,5 V (baterija potpuno ispražnjena)

Struja opterećenja u odnosu na kapacitet (C):

Najviša: više od 2C

Najprihvatljivije: ne više od 1C

Raspon radne temperature: -20 °C do +60 °C

Uređaj .

U početku se koks koristio kao anode, ali je kasnije korišten grafit. Kao katoda koriste se litijum oksidi sa kobaltom ili manganom.

Kada se litijum-jonske baterije pune, dolazi do sledeće hemijske reakcije:

na katodama: LiCoO 2 → Li 1-x CoO 2 + xLi + + xe −

na anodama: S + xLi + + xe − → CLi x

Prilikom punjenja baterije dolazi do obrnute reakcije.

Prednosti litijumskih baterija.

1. Visoka gustoća energije.

2. Nisko samopražnjenje.

3. Nema “memorijskog efekta”.

4. Jednostavnost upotrebe.

Nedostaci litijumskih baterija.

1. Litijum-jonske baterije su podložne eksplozivnom uništenju kada su prenapunjene ili pregrijane. Kako bi se izbjegao ovaj efekat, sve litijumske baterije u domaćinstvu opremljene su ugrađenim elektronskim krugom koji kontroliše punjenje baterije, sprečavajući njeno prekomerno punjenje i pregrijavanje.

2. Ako se ne koriste pažljivo, baterije mogu imati kraći životni vijek od drugih vrsta baterija. Duboko pražnjenje baterije potpuno uništava litijum-jonske ćelije.

3. Optimalni uslovi skladištenja za litijum-jonske baterije se postižu pri 40-50% napunjenosti kapaciteta baterije i na temperaturi okoline od oko 5 °C. Niska temperatura je važniji faktor za mali gubitak kapaciteta tokom dugotrajnog skladištenja.

4. Strogi uslovi punjenja litijum-jonskih baterija čine njihovu upotrebu u alternativnoj energiji izuzetno nezgodnom. To se događa zato što vjetroturbine i solarni paneli ne mogu osigurati konstantnu struju tokom ciklusa punjenja.

Starenje.

Čak i ako se litijumska baterija ne koristi, ona počinje da stari odmah nakon proizvodnje.

Litijum-polimerske i litijum-jonske baterije gube svoj kapacitet kada se pune, za razliku od nikl i nikl-metal-hidridnih baterija. Što je veća napunjenost baterije i temperatura tokom njenog skladištenja, kraći je njen životni vek. Litijumske baterije je bolje čuvati napunjene na 40-50% i na temperaturi od 0 do 10 °C. Prekomjerno punjenje, kao i prekomjerno pražnjenje, smanjuje kapacitet takvih baterija.

Litijum polimerska baterija (Li-pol ili Li-polimer)- Ovo je najnapredniji dizajn litijum-jonske baterije. Kao elektrolit koristi polimerni materijal sa inkluzijama gelastog litijum provodnog punila. Široko se koriste u pametnim telefonima, mobilnim telefonima i drugoj digitalnoj opremi.

Obične litijum-polimerske baterije za domaćinstvo ne mogu da isporuče veliku struju, ali su razvijene litijum-polimerske baterije posebne snage koje mogu da isporuče struju 10 ili više puta veću od numeričke vrednosti kapaciteta. Takve baterije se široko koriste u modelima s radio upravljanjem, kao iu električnim alatima i nekim modernim električnim vozilima. Slične baterije se koriste u novoj tehnologiji konverzije energije kočenja - KERS.

Prednosti litijum-polimer baterija.

1. Visoka gustina energije po jedinici zapremine i mase.

2. Nisko samopražnjenje.

3. Mala debljina elemenata - od 1 mm.

4. Sposobnost dobijanja veoma fleksibilnih formi;

5. Nije veliki pad napona kako pražnjenje napreduje.

6. Broj radnih ciklusa je od 300 do 500, sa strujama pražnjenja od 2C do gubitka kapaciteta od 20%.

Nedostaci litijum-polimerskih baterija.

1. Baterije predstavljaju opasnost od požara ako su prenapunjene ili pregrijane. Kako bi se izbjegao ovaj efekat, sve litijumske baterije u domaćinstvu opremljene su ugrađenim elektronskim krugom koji kontroliše punjenje baterije, sprečavajući njeno prekomerno punjenje i pregrijavanje. Takođe su potrebni posebni algoritmi punjača.

2. Opseg radne temperature litijum-polimerskih baterija je ograničen. Ovi elementi ne rade dobro na hladnoći.

Baš kao i litijum-jonske baterije, litijum-polimerske baterije su podložne starenju.

Pažnja! Kada koristite materijale sajta, obavezna je veza na.

Litijum-polimerska baterija je poboljšana verzija tradicionalne litijum-jonske baterije. Njegova glavna razlika je upotreba posebnog polimernog materijala, u kojem se kao punjenje koriste inkluzije koje provode litij u obliku gela. Ova vrsta baterije se koristi u mnogim modelima mobilnih uređaja, telefona, digitalnih uređaja, radio-kontroliranih automobila itd.

Tradicionalna litijum-polimerska baterija za kućnu upotrebu ne može da obezbedi previše struje. Međutim, danas postoje posebne varijante snage takvih uređaja koji mogu isporučiti struju koja je mnogo puta veća od njenog kapaciteta u amper-satima.

Dizajn litijum polimer baterije

Razlika između litijum polimera i litij-ionskog skladištenja energije je vrsta elektrolita koji se koristi. Polimerne baterije koriste poseban polimer s otopinom koja sadrži litij, dok jonske baterije koriste običan gel elektrolit. Sistemi napajanja većine modernih modela koriste litijum-polimersku bateriju. To je zbog činjenice da daje snažnije struje pražnjenja. Međutim, ne postoji prestroga podjela između ovih tipova baterija, jer se razlikuju samo po prirodi elektrolita. Ovo se odnosi na funkcije punjenja i pražnjenja, pravila rada i sigurnosne mjere.

Glavne karakteristike

Moderna litijum-polimerska baterija iste mase znatno je energetski intenzivnija od nikl-kadmijum (NiCd) i nikl-metal hidridnih (NiMH) baterija. Imaju broj radnih ciklusa od otprilike 500-600. Podsjetimo, za NiCd je to 1000 ciklusa, a za NiMH oko 500. Kao i litijum-jonski, polimerni nosači također stare s vremenom. Stoga će nakon 2 godine takva baterija izgubiti do 20% svog kapaciteta.

Vrste energetskih litijum-polimerskih baterija

Danas postoje dvije glavne vrste takvih baterija - standardne i brzo pražnjene. Razlikuju se po nivou maksimalne struje pražnjenja. Ovaj indikator je prikazan ili u jedinicama kapaciteta baterije ili u amperima. U većini slučajeva, maksimalni nivo struje pražnjenja ne prelazi 3C. Međutim, neki modeli mogu proizvesti struju od 5C. U uređajima za brzo pražnjenje dozvoljena je struja pražnjenja do 8-10C. Međutim, modeli s brzim pražnjenjem se ne koriste za kućanske aparate.

Karakteristike primjene

Upotreba litij-polimerske baterije može značajno povećati vrijeme rada elektromotora uz smanjenje težine same baterije. Stoga, ako zamenite običnu NiMH bateriju od 650 mAh sa dve obične litijum-polimerske baterije, možete dobiti 3 puta više energije. Štaviše, takva baterija će biti više od 10 g lakša. Ako uzmete baterije koje se brzo prazne, tada možete postići još veće performanse. Takav sistem će biti odlična opcija ne samo za male modele aviona ili helikoptera, već i za impresivne radio-upravljane uređaje.

Litijum-polimerske baterije, za razliku od litijum-jonskih baterija, dobro su se pokazale u malim helikopterima kao što su Hummingbird i Piccolo. Slični modeli s konvencionalnim komutatorskim motorima mogu letjeti na dvije polimerne baterije pola sata. Kada koristite motor bez četkica, ovo vrijeme se povećava na 50 minuta. Ova vrsta baterije smatra se idealnom opcijom za male zatvorene avione. Njihova efikasnost u ovom slučaju je određena njihovom znatno manjom težinom u odnosu na NiCd baterije.

Jedina oblast u kojoj je litijum-polimerska baterija inferiornija od NiCd je njena upotreba u uređajima sa ultravisokim strujama pražnjenja do 50 C. Međutim, sasvim je moguće da će se za nekoliko godina pojaviti snažnije baterije ovog tipa. . Istovremeno, cijene litijum-polimerskih, litijum-jonskih i NiCd baterija su približno iste za istu masu uređaja.

Karakteristike rada

Pravila rada za litijum-polimerske i litijum-jonske baterije su uglavnom slična. Kada koristite polimersku bateriju, morate izbjegavati određene opasne situacije koje joj mogu uzrokovati nepopravljivu štetu:

• punjenje uređaja naponom od 4,2 volta po tegli;
• pražnjenje strujama čija nosivost prelazi odgovarajuću;
• pražnjenje sa naponom ispod 3 volta po ćeliji;
• smanjenje pritiska baterije;
• zagrijavanje uređaja iznad 60 stepeni;
• dugotrajno skladištenje u potpuno ispražnjenom stanju.

Litijum-polimerske i litijum-jonske baterije su opasne od požara kada su pregrejane i previše ispražnjene. Za borbu protiv ove pojave, sve moderne baterije opremljene su ugrađenim elektronskim sistemom koji sprečava prekomjerno pražnjenje ili pregrijavanje. Zbog toga litijum-polimerska baterija zahteva posebne algoritme punjenja.

Punjač

Proces punjenja litijum-polimerskih baterija se praktički ne razlikuje od punjenja litijum-jonskih baterija. Punjenje većine litijum-polimerskih baterija sa početnom strujom punjenja od 1C postiže se za otprilike 3 sata. Za postizanje potpunog punjenja potrebno je da napon baterije odgovara gornjoj granici. Osim toga, neophodan uslov je smanjenje struje punjenja na 3% nominalne vrijednosti. Štaviše, tokom takvog punjenja takva baterija uvijek ostaje hladna. Ako želite da baterija bude stalno napunjena, preporučljivo je da je punite otprilike jednom svakih 500 sati, što odgovara 20 dana. U pravilu se punjenje obično vrši kada napon na terminalima baterije padne na 4,05V. Punjenje se zaustavlja nakon što napon na terminalima dostigne 4,2V.

Temperatura punjenja

Većina litijum-polimerskih baterija može se puniti na temperaturi od 5-45 stepeni pri struji od 1C. Ako je temperatura u rasponu od 0 do 5 stepeni, onda se preporučuje prelazak na struju od 0,1C. Punjenje na temperaturama ispod nule je u ovom slučaju potpuno zabranjeno. Tradicionalno se smatra da su najpovoljniji uslovi za punjenje 15-25 stepeni. Budući da su svi procesi punjenja u litijum-polimerskim i litijum-jonskim baterijama gotovo identični, za njih se mogu koristiti isti punjači.

Uslovi pražnjenja

Tradicionalno, ovaj tip baterije se prazni na naponu od 3,0V po bateriji. Međutim, neke vrste uređaja moraju se isprazniti na minimalnom pragu od 2,5 V. Proizvođači mobilnih uređaja daju prag isključivanja od 3,0 V, koji će odgovarati bilo kojoj vrsti baterije. Odnosno, kako se baterija prazni dok je mobilni uređaj uključen, napon postepeno opada i, kada dostigne 3.0V, uređaj vas automatski upozorava i isključuje. Međutim, uređaj i dalje troši dio energije iz baterije. Ovo je potrebno za otkrivanje kada se pritisne dugme za napajanje ili za druge slične funkcije. Također, ovdje se energija može koristiti za vlastiti zaštitni i upravljački krug. Štaviše, nizak nivo samopražnjenja i dalje je karakterističan za litijum-polimerne nosače. Stoga, ako ostavite takve baterije na duže vrijeme, napon u njima može pasti ispod 2,5V, što je vrlo štetno. Svi unutrašnji sistemi zaštite i kontrole mogu biti onemogućeni. Kao rezultat toga, takve baterije se više ne mogu puniti konvencionalnim punjačima. Osim toga, potpuno pražnjenje je vrlo štetno za unutrašnju strukturu baterije. Stoga se potpuno ispražnjena baterija mora napuniti u prvoj fazi sa minimalnom strujom od 0,1C.

Temperatura tokom pražnjenja

Litijum-polimerska baterija najbolje radi na sobnoj temperaturi. Ako koristite uređaj u toplijim okruženjima, vijek trajanja baterije može se značajno smanjiti. Što se tiče litijum-jonske baterije, ova baterija najbolje radi na visokim temperaturama. U početku sprečava povećanje unutrašnjeg otpora baterije, za koji se smatra da je rezultat starenja. Međutim, kasnije se smanjuje izlaz energije, a povećanje temperature ubrzava proces starenja zbog povećanja unutrašnjeg otpora.

Litijum-polimerska baterija ima malo drugačije uslove rada, jer ima suvi i čvrsti elektrolit. Idealna temperatura za njegov rad je 60-100 stepeni. Stoga je takav nosač energije postao idealna opcija za rezervne izvore energije u regijama s vrućom klimom. Posebno se postavljaju u termoizolacijsko kućište s ugrađenim grijaćim elementima koji se napajaju iz vanjske mreže.

• Litijum-polimerska baterija ima superiorni kapacitet i izdržljivost od litijum-jonske baterije.
• Jednostavna upotreba u poljskim uslovima kada ne postoji način da se kontroliše temperatura.
• Visoka gustina energije po jedinici težine i zapremine.
• Nisko samopražnjenje.
• Tanki elementi ne više od 1 mm.
• Fleksibilnost forme.
• Nema efekta memorije.
• Širok raspon radnih temperatura od -20 do +40 °C.
• Beznačajan pad napona tokom pražnjenja.

Nedostaci litijum-polimerskih baterija:

• Niska efikasnost na temperaturama od -20 stepeni i niže.
• Visoka cijena.

Baterije: Li-ion, Li-Pol, Li-ion-pol i pravila njihovog rada

Malo istorije i teorije:

Prvi eksperimenti na stvaranju litijumskih baterija počeo u 1912 godine, ali samo šest decenija kasnije, početkom 70-ih, prvi put su se pojavili u kućnim uređajima. Štaviše, da naglasim, to su bile samo baterije. Kasniji pokušaji razvoja litijumskih baterija (punjivih baterija) su propali zbog problema nastalih u osiguravanju njihovog sigurnog rada.

Litijum je najlakši od svih metala, ima najveći elektrohemijski potencijal i pruža najveću gustoću energije. Baterije koje koriste litijumske metalne elektrode mogu da obezbede i visok napon i odličan kapacitet. Ali kao rezultat brojnih studija 80-ih godina, otkriveno je da ciklični rad (punjenje - pražnjenje) litijumskih baterija dovodi do promjena na litijumskoj elektrodi, smanjujući termičku stabilnost i uzrokujući mogućnost da termičko stanje izmakne kontroli. Kada se to dogodi, temperatura elementa brzo se približava tački topljenja litijuma i dolazi do burne reakcije, koja pali oslobođene plinove. Na primjer, veliki broj litijumskih baterija za mobilne telefone isporučenih u Japan 1991. godine povučen je nakon nekoliko slučajeva u kojima su se zapalile i izazvale opekotine kod ljudi.

Zbog inherentne nestabilnosti litijuma, istraživači su skrenuli pažnju na nemetalne litijumske baterije zasnovane na litijum-jonima. Pošto su malo izgubili u gustoći energije i poduzeli neke mjere opreza pri punjenju i pražnjenju, dobili su sigurnije takozvane Li-ion baterije.

Gustoća energije Li-ion baterija je obično dvostruko veća od gustine standardnog NiCd, a u budućnosti se, uz korištenje novih aktivnih materijala, očekuje dalje povećanje i postizanje tri puta superiornosti u odnosu na NiCd. Osim velikog kapaciteta, Li-ion baterije se ponašaju slično kao NiCds kada su prazne (njihove karakteristike pražnjenja su slične, razlikuju se samo po naponu).

Danas postoji mnogo vrsta Li-ion baterija, i možete dugo pričati o prednostima i nedostacima jedne ili druge vrste, ali sa stanovišta potrošača, nije ih moguće razlikovati po izgledu. Stoga ćemo zabilježiti samo one prednosti i nedostatke koji su karakteristični za sve vrste i razmotriti razloge koji su doveli do rođenja litijum-polimerskih baterija.

Glavne prednosti:

• Velika gustoća energije i, kao rezultat, veliki kapacitet sa istim dimenzijama u poređenju sa baterijama na bazi nikla.
• Nisko samopražnjenje.
• Visok napon po ćeliji (3,6 V naspram 1,2 V za NiCd i NiMH), što pojednostavljuje dizajn, a često se baterija sastoji od samo jedne ćelije. Mnogi proizvođači danas se fokusiraju na korištenje upravo takve jednoćelijske baterije za mobilne telefone (sjetite se Nokie). Međutim, da bi se obezbijedila ista snaga, mora se isporučiti veća struja. A to zahtijeva osiguranje niskog unutrašnjeg otpora elementa.
• Niski troškovi održavanja (operativnog) jer nema efekta memorije i periodični ciklusi pražnjenja nisu potrebni za obnavljanje kapaciteta.

I nedostaci:

• Baterija zahtijeva ugrađeno zaštitno kolo (što dodatno povećava njenu cijenu) koje ograničava maksimalni napon na svakoj baterijskoj ćeliji tijekom punjenja i sprječava da napon ćelije padne prenizak prilikom pražnjenja. Osim toga, ograničava maksimalne struje punjenja i pražnjenja i kontrolira temperaturu elementa. Kao rezultat toga, mogućnost metalizacije litijuma je praktično isključena.
• Baterija je podložna starenju, čak i ako se ne koristi i samo stoji na polici. Proces starenja tipičan je za većinu Li-ion baterija. Iz očiglednih razloga, proizvođači šute o ovom problemu. Lagano smanjenje kapaciteta primjetno je nakon godinu dana, bez obzira da li je baterija bila u upotrebi ili ne. Nakon dvije ili tri godine često postaje neupotrebljiv. Međutim, baterije drugih elektrohemijskih sistema takođe doživljavaju promene vezane za starenje sa pogoršanjem njihovih parametara (ovo posebno važi za NiMH izložene visokim temperaturama okoline). Da biste smanjili proces starenja, čuvajte bateriju, napunjenu do približno 40% njenog nominalnog kapaciteta, na hladnom mjestu dalje od telefona.
• Veća cijena u odnosu na NiCd baterije.

Tehnologija proizvodnje Li-ion baterija stalno se poboljšava. Ažurira se otprilike svakih šest mjeseci i postaje teško procijeniti koliko dobro rade nove baterije nakon dugotrajnog skladištenja.

Jednom rečju, svi su dobri Li-ion baterija, ali postoje problemi u osiguravanju sigurnosti rada i visokim troškovima. Pokušaji rješavanja ovih problema doveli su do pojave litijum-polimera (Li-pol ili Li-polimer) baterije.

Njihova glavna razlika od Li-ion je svojstveno samom nazivu i leži u vrsti upotrijebljenog elektrolita. Koristili su suhi čvrsti polimerni elektrolit, sličan plastičnoj foliji i koji ne provodi električnu energiju, ali omogućava razmjenu jona (električno nabijenih atoma ili grupa atoma). Polimerni elektrolit učinkovito zamjenjuje tradicionalni porozni separator impregniran elektrolitom koji se koristi u litijum-jonskim baterijama.

Ovaj dizajn pojednostavljuje proces proizvodnje, sigurniji je i omogućava proizvodnju tankih baterija slobodnog oblika. Osim toga, ne postoji opasnost od požara jer nema tečnog ili gel elektrolita. Sa debljinom elementa od oko jednog milimetra, programeri opreme slobodni su da biraju oblik, oblik i veličinu, uključujući i njegovu implementaciju u fragmente odjeće.

Ali do sada, nažalost, suhe Li-polimer baterije imaju nedovoljnu električnu provodljivost na sobnoj temperaturi. Njihov unutrašnji otpor je previsok i ne može da obezbedi količinu struje koja je potrebna za moderne komunikacione uređaje i napajanje čvrstih diskova laptop računara. U isto vrijeme, kada se zagrije na 60 °C ili više, električna provodljivost se povećava na prihvatljivu razinu, ali to nije prikladno za masovnu upotrebu.

Pitate se kako je to moguće? Li-polimer baterije se dosta prodaju na tržištu, proizvođači njima opremaju telefone i računare, ali mi ovdje kažemo da još nisu spremne za komercijalnu upotrebu. Sve je vrlo jednostavno. U ovom slučaju govorimo o baterijama koje nisu sa suvim čvrstim elektrolitom. Kako bi se povećala električna provodljivost malih Li-polimer baterija, u njih se dodaje određena količina gelastog elektrolita. Većina Li-polimer baterija koje se danas koriste za mobilne telefone su zapravo hibridi jer sadrže elektrolit sličan gelu. Zovu se litijum-jonski polimeri. Ali većina proizvođača, u reklamne svrhe i za promociju na tržištu, označava ih jednostavno kao Li-polimer.

Prije svega, koja je razlika između Li-ion i Li-polimer baterija s dodatkom gel elektrolita? Iako su karakteristike i efikasnost oba sistema vrlo slične, jedinstvenost Li-ion polimerne (možete je tako nazvati) baterije je u tome što i dalje koristi čvrsti elektrolit, koji zamjenjuje porozni separator. Gel elektrolit se dodaje samo radi povećanja jonske provodljivosti.

Svi moderni telefoni, pametni telefoni i PDA uređaji opremljeni su litijumskim baterijama: litijum-jonskim ili litijum-polimerskim, tako da ćemo u budućnosti govoriti o njima. Takve baterije imaju odličan kapacitet i vijek trajanja, ali zahtijevaju vrlo striktno pridržavanje određenih pravila rada.

Ova pravila se mogu podijeliti u dvije grupe:

• Neovisno o korisniku
• Zavisan od korisnika.

IN prvo U ovu grupu spadaju osnovna pravila za punjenje i pražnjenje baterija, kojima upravlja uređaj (kontroler) ugrađen u bateriju, a ponekad i dodatni kontroler koji se nalazi u samom uređaju. Ova pravila su jednostavna:

• Baterija mora ostati u stanju tokom cijelog svog vijeka trajanja u kojem njen napon ne prelazi 4,2 volta i ne pada ispod 2,7 volta. Ovi naponi su indikatori maksimalnog (100%) i minimalnog (0%) punjenja, respektivno. Gornji minimalni napon se odnosi na baterije sa koksnim elektrodama, međutim većina modernih baterija ima grafitne elektrode. Za njih je minimalni napon 3 volta.
• Količina energije koju daje baterija kada se njeno punjenje promijeni sa 100% na 0% je njen kapacitet. Neki proizvođači ograničavaju maksimalni napon na 4,1 volta, dok baterija traje duže, ali je njen kapacitet smanjen za oko 10%. Takođe, ponekad se donji prag podigne na 3,0-3,3 volta, u zavisnosti od materijala elektroda, sa istim posledicama.
• Trajanje baterije je najbolje pri približno 45 posto napunjenosti, a kako se nivo napunjenosti povećava ili smanjuje, trajanje baterije se smanjuje. Ako je punjenje u granicama koje daje kontroler baterije (vidi gore), promjena u trajnosti nije značajna.
• Ako, zbog okolnosti, napon na bateriji prekorači gore navedene granice, čak i za kratko vrijeme, njen vijek trajanja se dramatično smanjuje. Takva stanja se nazivaju prekomjerno punjenje i prekomjerno pražnjenje i vrlo su opasna za bateriju.

Kontroleri baterija dizajnirani za različite uređaje, ako su napravljeni odgovarajućeg kvaliteta, nikada neće dozvoliti da napon baterije pređe 4,2 volta tokom punjenja, ali, ovisno o namjeni baterije, mogu ograničiti minimalni napon tokom pražnjenja na različite načine. Dakle, u bateriji namenjenoj, recimo, odvijaču ili motoru nekog modela automobila, minimalni napon će najverovatnije biti zaista minimalno dozvoljen, ali za PDA ili pametni telefon će biti veći, jer je minimalni napon 2,7-3,0 volta možda jednostavno neće biti dovoljno za rad sa elektronskim uređajem Stoga, u složenim uređajima kao što su telefoni, PDA uređaji itd. Rad kontrolera ugrađenog u samu bateriju upotpunjen je kontrolerom u samom uređaju.

Hajde da razgovaramo o procesu punjenja litijumskih baterija. Punjač bilo koje litijumske baterije je izvor konstantnog napona od 5 volti, sposoban da isporuči struju jednaku približno 0,5-1,0 kapaciteta baterije za punjenje. Dakle, ako je kapacitet baterije 1000 mA h, punjač mora osigurati struju punjenja od najmanje 500 mA, a nominalno 1 amper.

Postoji nekoliko načina punjenja za litijumske baterije.

Počnimo s načinom rada koji je standardan u Sonyju. Ovaj način rada zahtijeva dugo vrijeme punjenja i složen kontroler, ali pruža najpotpunije punjenje baterije.

Tokom prve faze punjenja, koja traje otprilike 1 sat, baterija se puni konstantnom strujom sve dok napon baterije ne dostigne 4,2 volta. Nakon toga počinje druga faza, također u trajanju od oko sat vremena, tokom koje kontroler, održavajući napon baterije na točno 4,2 volta, postupno smanjuje struju punjenja. Kada se struja punjenja smanji na određenu vrijednost (oko 0,2 kapaciteta baterije), počinje treća faza punjenja tokom koje se struja punjenja nastavlja smanjivati, a napon na terminalima baterije ostaje na istom nivou - 4,2 volta. Treća faza, za razliku od prve dvije, ima strogo definirano trajanje, određeno timerom ugrađenim u kontroler - 1 sat. Nakon treće faze, kontroler potpuno odvaja bateriju od punjača.

Nivo napunjenosti baterije na kraju prve faze je 70%, na kraju druge - 90%, a na kraju treće - 100%.

Mnoge kompanije, u nastojanju da smanje troškove svojih uređaja, koriste pojednostavljene načine punjenja baterije, na primjer, zaustavljanje punjenja kada napon baterije dosegne 4,2 volta, odnosno koristeći samo prvu fazu punjenja. U ovom slučaju baterija se brzo puni, ali, nažalost, samo do 70% svog stvarnog kapaciteta. Nije teško utvrditi da vaš uređaj ima upravo tako pojednostavljeni kontroler - potrebno je oko 3 sata, ni manje ni više, da se potpuno napuni.

U drugu grupu uključuje pravila rada na koja vi i ja možemo utjecati, čime se značajno povećava ili smanjuje vijek trajanja baterije. Ova pravila su sljedeća:

• morate pokušati da ne dovedete bateriju do minimalnog napunjenosti i, posebno, do stanja u kojem se mašina sama isključuje, pa, ako se to dogodi, tada morate napuniti bateriju što je prije moguće.
• Nema potrebe da se plašite čestih punjenja, uključujući i delimična, kada se ne postigne potpuno punjenje - to ne šteti bateriji.

Suprotno mišljenju mnogih korisnika, prekomjerno punjenje litijskim baterijama šteti ništa manje, a čak i više od dubokog pražnjenja. Kontroler, naravno, ograničava maksimalnu razinu punjenja, ali postoji jedna suptilnost. Poznato je da kapacitet baterije zavisi od temperature. Dakle, ako smo, na primjer, napunili bateriju na sobnoj temperaturi i dobili 100% napunjenost, onda kada izađemo na hladno i mašina se ohladi, nivo napunjenosti baterije može pasti na 80% ili niže. Ali suprotna situacija takođe može biti istinita. Baterija koja je na sobnoj temperaturi napunjena do 100%, kada se malo zagreje, napuniće se na, recimo, 105%, a to je vrlo, veoma nepovoljno za nju. Takve situacije se dešavaju kada se radi sa mašinom koja je dugo bila u ležištu. Tokom rada, temperatura uređaja i zajedno sa njom baterije raste, ali je punjenje već puno...

S tim u vezi, pravilo kaže: ako trebate raditi u postolju, prvo odspojite mašinu sa punjača, poradite na njoj, a kada dođe do "borbenog" temperaturnog režima, priključite punjač.

Inače, ovo pravilo važi i za vlasnike laptopa i drugih naprava.

Idealni uslovi za dugotrajno skladištenje baterija- ovo je boravak izvan uređaja sa napunjenošću od približno 50%. Radna baterija ne zahtijeva njegu mjesecima (oko šest mjeseci).

I za kraj, još neke informacije.

• - Suprotno uvriježenom mišljenju, litijumske baterije, za razliku od niklovanih, nemaju gotovo nikakav "memorijski efekat", pa takozvano "trening" nove litijumske baterije praktično nema smisla. Za vaš vlastiti mir, dovoljno je jednom ili dvaput potpuno napuniti i isprazniti novu bateriju. Ovo je potrebno za kalibraciju dodatnog kontrolera.
• - Vlasnici uređaja znaju da bateriju možete puniti i sa punjača i sa USB-a. Istovremeno, nemogućnost punjenja s USB-a često izaziva zbunjenost. Činjenica je da, prema "zakonu", USB kontroler mora napajati struju od oko 500 mA perifernim uređajima koji su na njega povezani. Međutim, postoje situacije kada ili sam kontroler ne može osigurati takvu struju, ili je uređaj spojen na USB kontroler na kojem već visi neka vrsta periferije koja troši dio energije. Dakle, nema dovoljno struje za punjenje, posebno ako je baterija previše ispražnjena.
• - Baterije koje sadrže litijum ZAISTA NE VOLE SMRZAVANJE. Uvek pokušajte da izbegnete korišćenje mašine na jakoj hladnoći - zanosićete se i bateriju ćete morati da promenite. Naravno, ako izvadite mašinu iz toplog unutrašnjeg džepa jakne i napravite par bilješki ili poziva, a zatim vratite životinjicu, neće biti problema.
• - Praksa pokazuje da litijumske baterije (ne samo baterije) smanjuju svoj kapacitet kada se smanji atmosferski pritisak (na velikim visinama, u avionu). Ovo ne šteti baterijama, ali toga morate biti svjesni.
• - Dešava se da nakon kupovine baterije povećanog kapaciteta (recimo 2200 mAh umjesto standardnih 1100 mAh), nakon par dana korištenja nove baterije, mašina počne čudno da se ponaša: visi, gasi se, baterija čini se da se puni, ali nekako čudno, i tako dalje. Moguće je da vaš punjač, ​​koji uspješno radi na "nativnoj" bateriji, jednostavno nije u stanju osigurati dovoljnu struju punjenja za bateriju velikog kapaciteta. Rješenje je kupovina punjača sa velikom izlaznom strujom (recimo, 2 ampera umjesto dosadašnjih 1 amper).

Objava se svidjela 6 osoba

Koja je razlika između litijum-polimerske baterije i jonske baterije?

Ogromna većina stanovnika razvijenih zemalja ima mobilne telefone, tablete i laptope. Kada kupite gadget u trgovini, najvjerovatnije ne razmišljate o vrsti baterije koju sadrži. I to nije iznenađujuće. Tehnologije se brzo razvijaju, uključujući i oblast baterija. Ne tako davno, Ni─Cd baterije su korištene u mobilnoj elektronici, koje su kasnije zamijenjene Ni─MH. Zatim se pojavio litijum-jonski koji je brzo osvojio tržište prenosivih uređaja. A sada ih istiskuju litijum-polimerske baterije. U nekom trenutku korisnik počinje razmišljati o tome kakvu bateriju ima. Koje su njegove prednosti i mane? U ovom članku pokušat ćemo razumjeti koja je razlika između litijum-polimerske baterije i litijum-jonske baterije.

Rad na stvaranju baterija pomoću litijuma traje već duže vrijeme. Ali prve izvodljive kopije za kućanske aparate pojavile su se tek 70-ih godina prošlog stoljeća. Ali tada su to bili nesavršeni modeli s elektrodama od metalnog litijuma. A rad takvih baterija je problematičan u smislu sigurnosti. Bilo je mnogo neriješenih problema sa procesom punjenja i pražnjenja takvih baterija.

Činjenica je da je metalni litijum vrlo aktivan i da ima visok elektrohemijski potencijal. Njegova upotreba u baterijama može značajno povećati gustinu energije. Baterije sa Li metalnim elektrodama, koje su prve razvijene, imaju visok napon i veliki kapacitet. Međutim, stalni rad takve baterije u načinu punjenja i pražnjenja dovodi do činjenice da se litijumska elektroda mijenja.

To dovodi do toga da je stabilnost rada narušena i postoji opasnost od paljenja zbog nekontrolirane reakcije u bateriji. Ćelija baterije se brzo zagreva i, kada temperatura poraste do tačke gde se litij topi, dolazi do burne reakcije sa paljenjem. To je bilo povezano s povlačenjem prvih litijumskih baterija u potrošačkoj elektronici početkom 90-ih.

Kao rezultat toga, naučnici su počeli da razvijaju baterije na bazi Li jona. Zbog činjenice da smo morali odustati od upotrebe metalnog litijuma, gustoća energije se donekle smanjila. Ali s druge strane, riješeni su sigurnosni problemi tokom rada baterije. Ove nove baterije se zovu litijum-jonske baterije.

Gustoća energije litijum-jonskih baterija je 2-3 puta (ovisno o korištenim materijalima) veća od one kod . Kada se isprazne, Li─Ion baterije pokazuju karakteristike slične Ni─Cd. Jedina stvar u čemu su inferiorni od njih je rad na ultra-visokim strujama pražnjenja (više od 10C). Do danas je već objavljeno mnogo različitih modifikacija litijum-jonskih baterija.

Razlikuju se po materijalu koji se koristi kao katoda, faktoru forme i nekim drugim parametrima. Jedinstveno ih karakterizira dizajn koji uključuje elektrode uronjene u tekući elektrolit koji sadrži litijum ione. Ova baterija je smještena u zapečaćenom metalnom omotaču (čelik, aluminij). Za kontrolu procesa punjenja i pražnjenja u litijum-jonskim baterijama postoji štampana ploča koja se zove kontroler.

Da bi slika Li─Ion baterija bila potpuna, razmotrimo njihove prednosti i nedostatke.

Prednosti Li─Ion

• Blago samopražnjenje;
• Visoka gustoća energije i kapacitet u poređenju sa alkalnim;
• Jedna baterija baterije ima napon od oko 3,7 volti. Za kadmijum i metal hidrid, ova vrijednost je 1,2 volta. To omogućava značajno pojednostavljenje dizajna. Telefoni, na primjer, koriste baterije koje sadrže samo jednu ćeliju;
• Nema efekta memorije, što znači da je održavanje baterije pojednostavljeno.

Nedostaci Li─Ion

• Potreban je kontroler. Ovo je štampana ploča koja kontrolira napon baterije baterije ili ćelija, ako ih ima nekoliko. Ploča također kontrolira maksimalnu struju pražnjenja, au nekim slučajevima i temperaturu limenke. Bez kontrolera, siguran rad litijum-jonske baterije je nemoguć;
• Degradacija Li─Ion sistema se dešava čak i tokom skladištenja. Odnosno, nakon godinu dana, kapacitet baterije se značajno smanjuje, čak i ako se ne koristi. Baterije drugih tipova (alkalne, olovno-kiseline) takođe postepeno degradiraju tokom skladištenja, ali kod njih je to manje izraženo;
• Cijena litijum jona je viša od kadmijuma ili .

Mogućnosti litijum-jonske tehnologije nisu u potpunosti razvijene. Stoga se stalno pojavljuju nove baterije gdje se rješavaju određeni problemi ove vrste baterija. Za više informacija o tome šta je to, pročitajte članak na navedenom linku.

Li-Pol baterija

Zbog problema sa osiguranjem sigurnosti pri punjenju i pražnjenju Li─Ion baterija, započeo je dalji razvoj modifikacija ovih baterija. Kao rezultat toga, razvijene su litijum-polimerske baterije. Njihova razlika od ionskih je u korištenom elektrolitu. Vrijedi reći da su prvi razvoji u ovom smjeru izvedeni istovremeno s Li─Ion tehnologijom. Još u prošlom stoljeću prvi put je korišten suhi elektrolit napravljen od čvrstog polimera. Po izgledu izgleda kao plastična folija. Ovaj polimer ne provodi struju, ali ne ometa razmjenu jona, što uključuje kretanje nabijenih atoma ili njihovih grupa. Osim što sadrži elektrolit, polimer djeluje i kao porozni separator između elektroda.

Novi dizajn je poboljšao sigurnost i pojednostavio proizvodnju baterija. I još važnije je da se litijum-polimerske baterije mogu proizvoditi u gotovo bilo kojem obliku i vrlo male debljine (do 1 milimetar). Ovo omogućava da različite uređaje napajaju Li─Pol baterije tanke, kompaktne i elegantne. Neke litijum-polimerske baterije mogu se čak ušiti u odeću.

Naravno, postoje i nedostaci. Konkretno, Li─Pol baterije sa suvim elektrolitom imaju nisku električnu provodljivost na sobnoj temperaturi. To je zato što je na ovoj temperaturi njihov unutrašnji otpor visok, što ih sprečava da isporuče struju pražnjenja koja je potrebna za rad prijenosne elektronike.

Ako zagrijete litijum-polimersku bateriju na 60 stepeni Celzijusa, provodljivost se povećava. Očigledno, ovo nije prikladno za korištenje na telefonima ili tabletima. Međutim, suhe polimerne baterije našle su svoju nišu na tržištu. Koriste se kao rezervni izvori napajanja u uslovima povišenih temperatura. Postoje opcije kada se ugrađuju grijaći elementi koji osiguravaju temperaturu potrebnu za normalan rad baterije.

Ovdje vrijedi razjasniti još jednu važnu tačku. Sigurno su svi vidjeli da se baterije s oznakom Li─Pol već duže vrijeme koriste u pametnim telefonima, tabletima i laptopima. To su litijum-polimer hibridne baterije, da tako kažem. Oni su križ između Li-Ion i suhih polimernih baterija. Proizvođači koji proizvode litijum-polimerske baterije koriste supstancu nalik gelu sa litij-ionima kao elektrolitom.

Dakle, gotovo sve litijum-polimerske baterije u modernim mobilnim uređajima koriste elektrolit sličan gelu. Po dizajnu su hibrid jonskih i polimernih baterija. Koja je razlika između jonskih i polimernih baterija sa gel elektrolitom? Njihovi osnovni elektrohemijski parametri su približno isti. Razlika između ovakvih hibridnih baterija je u tome što koriste čvrsti elektrolit umjesto poroznog separatora. Kao što je gore spomenuto, djeluje i kao porozni separator. A elektrolit u stanju gela koristi se za povećanje električne provodljivosti iona.

Litijum-polimerske baterije postaju sve raširenije na tržištu i one su budućnost. Barem u segmentu kućanskih aparata i potrošačke elektronike. Ali do sada njihova implementacija nije vrlo aktivna. Neki tržišni stručnjaci to objašnjavaju time da je previše novca uloženo u razvoj Li-Ion baterija. A investitori jednostavno žele da „povrate” svoj uloženi novac. pročitajte link.