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, što se smatra rezultatom 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.

Gotovo svi moderni elektronski uređaji opremljeni su litijum-polimerskim baterijama. Široko se koriste na letećim radio-kontrolisanim modelima, kvadrokopterima, helikopterima i avionima. Litijum-polimerske baterije imaju mnoge prednosti, uključujući visoku gustoću energije, nisko samopražnjenje i odsustvo takozvanog “memorijskog efekta”.

Kao rezultat toga, za modele s Li Pol jedinicama napajanja praktički ne postoji dostojna alternativa bateriji. Očekuje se da će se sve više koristiti, posebno u oblastima kao što su bespilotne letjelice, električna vozila itd.

Unatoč svim prednostima, LiPol baterije imaju reputaciju hirovitih, opasnih i kratkotrajnih izvora napajanja. U stvari, ovi nedostaci su pomalo preuveličani. Ako se pravilno koristi, problemi će biti svedeni na minimum.

Pravila punjenja

Kako biste osigurali da nema problema u radu izvora napajanja, potrebno je pravilno napuniti LiPo baterije. U suprotnom postoji veliki rizik od oštećenja, pa čak i od spontanog izgaranja. Pogledajmo kako pravilno napuniti litij-polimersku bateriju kako biste izbjegli moguće probleme:

• LiPo bateriju nije moguće puniti nikakvim punjačem, za to su potrebni posebni punjači. To je zbog karakteristika dvofaznog procesa punjenja.

• Punjenje Li Pol baterija se odvija u dvije faze (CC-CV metoda). U prvoj fazi, napon na svim baterijama se povećava. Do kraja faze dostiže 4,2 volta. Zapravo, u ovom trenutku napunjenost Li Pol baterija dostiže 95%. Zatim počinje druga faza. Kako bi se spriječilo prekomjerno punjenje, koje je štetno za litijum-polimersku bateriju, struja se smanjuje. Ako napon prelazi 4,25 volti, povećava se rizik od spontanog izgaranja.
• Nije preporučljivo dopustiti da se napajanje potpuno isprazni; prije ponovnog punjenja u njemu bi trebalo ostati oko 10-20%, inače će brzo otkazati.
• Važno je osigurati da napon ne padne ispod 3 volta na svakoj banci. S takvim smanjenjem napona postoji veliki rizik da se baterija nabubri. U tom slučaju, natečena LiPo baterija će izgubiti više od 50% svog kapaciteta. Ako je LiPo baterija natečena, sve što trebate učiniti je baciti je - gubitak kapaciteta je nepovratan.

Činjenica da litijum-polimerni izvori napajanja bubre jedan je od ozbiljnih problema u njihovom radu. Sve banke treba ravnomjerno puniti i prazniti. U ovom slučaju, punjač za litijum-polimerske baterije prati samo ukupni napon, ali s velikim rasutom indikatora, vjerovatnoća da je LiPo baterija natečena značajno se povećava. To također dovodi do prepunjavanja pojedinačnih limenki, povećavajući rizik od spontanog izgaranja.

Da bi se riješio ovaj problem, punjenje Li Pol baterija se mora obaviti pomoću balansera koji može pratiti napon na svakoj banci, ili punjača sa ugrađenim balanserom. Nemojte puniti napajanje punjača sa tajmerom. Ako je struja nedovoljna, punjač će se isključiti bez potpunog punjenja. Struja punjenja ne bi trebala prelaziti 1 C i biti manja od 0,5 C. Također morate imati na umu da što je veći kapacitet LiPo baterije, to će joj duže trebati za punjenje.

Eksploatacija

Kako bismo produžili vijek trajanja Li Pol uređaja, ili ga barem ne skratili, važna je i pravilna upotreba baterija. Kada punimo izvor napajanja, ne smijemo dozvoliti da se zagrije iznad 60 stepeni. Ako dođe do zagrijavanja, potrebno je ostaviti bateriju da se ohladi prije upotrebe. Takođe ne biste trebali puniti pregrijani pogon.

Potpuno ispražnjenu bateriju ne treba ostavljati za skladištenje. Obavezno ga napunite. Najoptimalniji pokazatelji su 60%. Općenito, ako se poštuju ova jednostavna pravila, nema problema s korištenjem litijum-polimerskih baterija.

Značajke litijum-polimerskih baterija i pravila njihovog rada

Litijum-polimerska baterija je modifikovana verzija litijum-jonskih baterija. Glavna razlika je upotreba polimernog materijala koji djeluje kao elektrolit. Ovom polimeru se dodaju provodne inkluzije sa jedinjenjima litijuma. Takve baterije se aktivno razvijaju posljednjih godina i koriste se u mobilnim telefonima, tabletima, prijenosnim računalima, radio-kontroliranim modelima i drugoj opremi. Iako litijumske baterije nisu sposobne da isporuče velike struje pražnjenja, neke posebne vrste polimernih baterija mogu da isporuče struje koje znatno premašuju njihov kapacitet. Budući da se litijum-polimerske baterije brzo šire na tržištu, morate razumjeti njihov dizajn, pravila rada i sigurnosne mjere pri rukovanju njima. O tome će se raspravljati u našem materijalu danas.

Prednost zamjene tekućeg organskog elektrolita polimernim je povećanje sigurnosti rada baterije. Ovo je veoma važno za litijumske baterije. Upravo je sigurno korištenje u komercijalne svrhe kočilo njihov razvoj od samog početka. Osim toga, polimerni elektrolit daje mnogo više slobode pri odabiru oblika baterije.

Dizajn Li─Pol baterija zasnivao se na procesu prelaska određenog broja polimera u poluvodičko stanje kada se u njih uvode joni elektrolita. U ovom slučaju, provodljivost se povećava nekoliko puta. Istraživači su uglavnom bili zauzeti odabirom polimernog elektrolita za baterije sa metalnim litijumskim i Li─Ion modelima. U teoriji, gustoća energije polimernih baterija može se povećati nekoliko puta u odnosu na litijum-jonske. Danas se može razlikovati nekoliko grupa Li─Pol baterija koje se razlikuju po sastavu elektrolita:

• Sa homogenim elektrolitom u obliku gela. Dobiva se kao rezultat uvođenja litijevih soli u polimernu strukturu;
• Sa suhim polimernim elektrolitom. Ovaj tip je napravljen od polietilen oksida sa različitim solima litijuma;
• Elektrolit u obliku mikroporozne polimerne matrice u kojoj se sorbiraju nevodene otopine litijevih soli.

Ako uporedimo polimerne i tekuće elektrolite, vrijedi napomenuti nižu ionsku provodljivost prvih. Značajno se smanjuje na temperaturama ispod nule. Dakle, jedan je problem bio odabrati sastav za elektrolit visoke provodljivosti. A drugi važan zadatak bio je proširiti raspon radnih temperatura polimernih baterija. Modeli litijum-polimerskih baterija koji se koriste u modernoj tehnologiji po svojim karakteristikama nisu inferiorni od Li-Ion.

Budući da u polimernoj bateriji nema tekućeg elektrolita, njihova radna sigurnost je mnogo veća. Osim toga, mogu se izraditi u gotovo bilo kojem obliku i konfiguraciji.

Kontejneri nekih modela, koji sadrže samu teglu, napravljeni su od metaliziranog polimera. Zbog kristalizacije polimernog elektrolita, parametri ovih baterija su značajno smanjeni na niskim temperaturama.

Postoje razvoji polimernih baterija sa metalnom anodom. Naučnici su uspjeli postići visoku gustinu struje i značajno proširenje opsega radne temperature. Ove vrste baterija se također mogu koristiti u raznim prijenosnim elektronicima i kućnim aparatima. Mnoge vodeće kompanije već proizvode takve baterije.

Štoviše, različiti proizvođači mogu imati različite materijale elektroda, sastav elektrolita i samu tehnologiju montaže. Iz tog razloga, parametri ovih baterija su veoma različiti. Međutim, svi proizvođači se slažu da na stabilnost rada Li─Pol snažno utiče homogenost polimernog elektrolita. A to ovisi o temperaturi polimerizacije i omjeru komponenti.

Sada su provedeni brojni eksperimenti koji dokazuju viši nivo sigurnosti polimernih baterija u odnosu na ionske. Ovo se odnosi na prekomjerno punjenje, ubrzano pražnjenje, vibracije, kompresiju, kratki spoj, bušenje litijum-polimer baterija. Dakle, ova vrsta baterija ima najbolje izglede za razvoj. U nastavku su rezultati testova za siguran rad Li─Pol baterija.

Vrsta testa
Vrsta testa	Baterija sa gel polimer elektrolitom	Baterija sa tečnim elektrolitom
Punkcija iglom	Nije bilo promjena	Eksplozija, dim, curenje elektrolita, porast temperature do 250°C
Zagrijavanje do 200°C	Nije bilo promjena	Eksplozija, curenje elektrolita
Struja kratkog spoja	Nije bilo promjena	Curenje elektrolita, porast temperature za 100°C
Napunite (600%)	Nadimanje	Eksplozija, curenje elektrolita, porast temperature za 100°C

Postoje primjeri litijum-polimerskih baterija debljine 1 milimetar. Takvi modeli omogućavaju dizajnerima mobilnih uređaja da naprave vrlo kompaktnu opremu. Ovo otvara nove mogućnosti za smanjenje veličine elektronskih uređaja. Da bi se smanjio unutrašnji otpor Li-Pol baterija, dodaje se gel elektrolit. Baterije koje se koriste u mobilnim telefonima koriste ovu vrstu elektrolita. Kombiniraju karakteristike polimernih i jonskih baterija.

Koja je razlika između Li─Ion i Li─Pol baterija. Oni su povezani i bliski su po svojim električnim karakteristikama. Ali polimerni modeli koriste čvrsti elektrolit. Komponenta gela se dodaje u elektrolit kako bi se smanjio unutrašnji otpor baterije i stimulirali procesi ionske izmjene.

U pogledu svog energetskog intenziteta, litijum-polimerske baterije imaju specifičan energetski intenzitet koji je 4-5 puta veći i 3-4 puta veći. Obje ove vrste pripadaju . Usporedba je napravljena s njima, budući da su litijumske baterije u velikoj mjeri zamijenile alkalne baterije u mobilnoj elektronici.

Li-Pol baterije imaju resurs od 500-600 ciklusa punjenja-pražnjenja (pri struji pražnjenja od 2C). Prema ovom pokazatelju, oni su inferiorni u odnosu na kadmijum (1 hiljada ciklusa) i približno odgovaraju metal-hidridnim. Tehnologija proizvodnje i dizajn se stalno poboljšavaju i u budućnosti će se možda poboljšati karakteristike. Također je vrijedno napomenuti da za 1-2 godine polimerna baterija gubi otprilike 20% svog kapaciteta. Po ovom parametru odgovaraju jonskim baterijama.

Treba napomenuti da među polimernim baterijama za komercijalnu upotrebu postoje 2 velike kategorije. To su redovno i brzo pražnjenje. Potonji se često nazivaju Hi pražnjenjem. Razlika između ovih grupa je maksimalna dozvoljena struja pražnjenja. Može se naznačiti u apsolutnoj vrijednosti ili kao umnožak nominalnog kapaciteta.

Na primjer, 3C. Za konvencionalne baterije, maksimalna struja pražnjenja nije veća od 3-5C. Modeli sa brzim pražnjenjem imaju maksimalnu struju pražnjenja od 8─10C. Težina baterija sa brzim pražnjenjem je otprilike 20 posto veća od težine standardnih modela. Označavanje takvih baterija sadrži simbole HC ili HD.

KKM2500 označava običan model kapaciteta 2500 mAh, a oznaka KKM2000HD označava brzo pražnjenu bateriju kapaciteta 2000 mAh. Modeli s brzim pražnjenjem ne koriste se u kućanskim aparatima i potrošačkoj elektronici. Baterije mobilnih telefona i tableta ne mogu izdržati velike struje pražnjenja, te su stoga opremljene zaštitom od takvih načina rada.

Područja primjene litijum-polimer baterija proizilaze iz zadataka koji su se postavljali prilikom njihovog razvoja. To povećava vrijeme rada uređaja i smanjuje njegovu težinu. Standardni Li─Pol modeli rade u raznim elektronicima sa malom potrošnjom struje. To su laptopovi, pametni telefoni, e-čitači, tableti.

Modeli koji omogućavaju brzo pražnjenje nazivaju se i "snaga". Koriste se u uređajima gdje je potrebna velika potrošnja struje. Najpoznatije područje primjene "snažnih" baterija su radio-kontrolirani modeli. Ovo tržište je najatraktivnije za proizvođače polimernih baterija. U području rada uređaja s vrlo visokim strujama pražnjenja (do 50 C), litijum-polimerske baterije su inferiorne od alkalnih. Možda će u budućnosti litijumski modeli prevazići ovo ograničenje. Što se tiče cijene, oni su približno isti kao nikl-metal hidrid.

Rad litijum-polimerskih baterija

Sigurnost

Litijumske baterije uopšte, a posebno polimerne baterije, zahtevaju prilično delikatno rukovanje tokom rada. Šta treba da zapamtite kada koristite Li─Pol baterije:

• Prekomjerno punjenje baterije je štetno (iznad 4,2 volta po ćeliji baterije);
• Kratki spojevi ne smiju biti dozvoljeni;
• Neprihvatljivo je pražnjenje strujama koje dovode do zagrijavanja baterije za više od 60 stepeni Celzijusa;
• Baterija ne može biti pod pritiskom;
• Nemojte prazniti bateriju ispod 3 volta;
• Zagrijavanje iznad 60 stepeni je neprihvatljivo;
• Ispunjeno skladištenje nije dozvoljeno.

Nepoštivanje ovih pravila može dovesti do požara u najgorem slučaju, a u najboljem slučaju do značajnog gubitka kapaciteta.

S tim u vezi, možemo dati nekoliko preporuka za sigurnu upotrebu litijum-polimerskih baterija. Prvo, trebate kupiti visokokvalitetan punjač i postaviti ispravne postavke na njemu. Osim toga, preporučuje se korištenje konektora koji ne dopuštaju kratke spojeve. Obavezno pratite struju koju troši uređaj.

Također je vrijedno napomenuti da morate pratiti temperaturni režim i spriječiti pregrijavanje polimerne baterije. Ovo je slaba tačka svih litijumskih baterija. Ako se baterija zagrije do 70 stupnjeva, tada u njoj počinje spontana reakcija koja pretvara energiju u toplinu. Rezultat je paljenje, a ponekad i eksplozija. Ako je moguće kontrolisati napon akumulatora, onda ga treba posebno pažljivo pratiti na kraju pražnjenja.

Drugi razlog zašto litijumske baterije ne rade je smanjenje pritiska. Vazduh ni u kom slučaju ne smije prodirati u polimernu bateriju. U početku, kućište je zapečaćeno i ne treba ga izlagati udarcima ili ispuštati. Ako lemite vodove, to morate učiniti izuzetno pažljivo.

Prije skladištenja polimerne baterije, preporučuje se da je napunite do pola. Bateriju treba čuvati na hladnom mestu dalje od direktne sunčeve svetlosti. Kao i sve baterije, litijum-polimerske baterije imaju samopražnjenje, ali ono je manje nego kod olovnih ili alkalnih baterija.

Napredak ide naprijed, a za zamjenu tradicionalno korištenih NiCd (nikl-kadmijum) i NiMh (nikl-metal hidrid) imamo priliku koristiti litijumske baterije. Uz uporedivu težinu jednog elementa, imaju veći kapacitet u odnosu na NiCd i NiMH, osim toga, napon njihovog elementa je tri puta veći - 3,6V/element umjesto 1,2V. Dakle, za većinu modela dovoljna je baterija od dvije ili tri ćelije.

Među litijumskim baterijama postoje dva glavna tipa - litijum-jonska (Li-Ion) i litijum-polimerna (LiPo, Li-Po ili Li-Pol). Razlika između njih je vrsta elektrolita koji se koristi. U slučaju LiIon, ovo je gel elektrolit, u slučaju LiPo je poseban polimer zasićen otopinom koja sadrži litij. Ali za upotrebu u elektranama modela, litijum-polimerske baterije se najčešće koriste, pa ćemo u budućnosti govoriti o njima. Međutim, striktna podjela ovdje je vrlo proizvoljna, budući da se oba tipa razlikuju uglavnom po korištenom elektrolitu, a sve što će se reći o litijum-polimernim baterijama gotovo u potpunosti vrijedi i za litijum-jonske baterije (punjenje, pražnjenje, radne karakteristike, sigurnosne mjere) . Sa praktične tačke gledišta, naša jedina briga je da litijum-polimerske baterije trenutno daju veće struje pražnjenja. Stoga se na modelnom tržištu uglavnom nude kao izvor energije za elektrane.

Glavne karakteristike

Litijum-polimerske baterije iste težine premašuju energetski intenzitet NiCd 4-5 puta, NiMH 3-4 puta. Broj radnih ciklusa je 500-600, sa strujama pražnjenja od 2C do gubitka kapaciteta od 20% (za poređenje - za NiCd - 1000 ciklusa, za NiMH - 500). Uopšteno govoreći, još uvijek postoji vrlo malo podataka o broju radnih ciklusa, a njihove karakteristike date u ovom slučaju moraju se uzeti kritički. Osim toga, njihova tehnologija proizvodnje se poboljšava, a moguće je da su u ovom trenutku brojke za ovu vrstu baterija već različite. Kao i sve baterije, litijumske baterije su podložne starenju. Nakon 2 godine, baterija gubi oko 20% svog kapaciteta.

Od raznolikosti litijum-polimerskih baterija dostupnih za prodaju, mogu se razlikovati dvije glavne grupe - visokog pražnjenja (Hi discharge) i konvencionalne. Međusobno se razlikuju po maksimalnoj struji pražnjenja - naznačena je ili u amperima ili u jedinicama kapaciteta baterije, označena slovom "C". Na primjer, ako je struja pražnjenja 3C, a kapacitet baterije 1 Ah, tada će struja biti 3 A.

Maksimalna struja pražnjenja konvencionalnih baterija u pravilu ne prelazi 3C; neki proizvođači navode 5C. Brzo pražnjene baterije omogućavaju struju pražnjenja do 8-10C. Takve baterije su nešto teže od niskostrujnih (za oko 20%), a njihovi nazivi sadrže slova HD ili HC iza brojeva kapaciteta, na primjer, KKM1500 je obična baterija kapaciteta 1500 mAh, a KKM1500HD je baterija koja se brzo prazni. Želio bih odmah napraviti malu napomenu za one koji vole eksperimentirati. Baterije brzog pražnjenja se ne koriste u kućanskim aparatima. Stoga, ako dobijete ideju da jeftino nabavite bateriju iz mobilnog telefona ili video kamere, teško je računati na dobar rezultat. Najvjerojatnije će takva baterija vrlo brzo umrijeti zbog kršenja predviđenih načina rada.

Prijave i troškovi

Upotreba litijum-polimerskih baterija omogućuje rješavanje dva važna problema - povećanje vremena rada motora i smanjenje težine baterije.

Prilikom zamjene 8,4 V NiMH 650 mAh baterije sa dvije obične litijumske baterije koje se ne brzo prazne, kapaciteta 2 Ah, dobijamo bateriju 3 puta većeg kapaciteta, 11 g lakšu i nešto nižeg napona (7,2 volta) ! A ako koristite baterije koje se brzo prazne, onda veliki avioni mogu letjeti bez da su inferiorni u snazi ​​od motora s unutarnjim sagorijevanjem. Da bi to potvrdili, 7. mjesto na F3A Svjetskom akrobatskom prvenstvu zauzeo je Amerikanac u električnoj letjelici. Štaviše, to nije bila mala zujalica, već običan avion od dva metra, poput ostalih učesnika koji su imali modele sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem!

Litijum-polimerske baterije su se vrlo dobro pokazale u malim helikopterima kao što su Piccolo ili Hummingbird - na primjer, čak i kada se koristi standardni brušeni motor, vrijeme leta na dvije baterije od 1 Ah je više od 25 minuta! A kod zamjene motora bez četkica - više od 45 minuta!

I, naravno, litijumske baterije su jednostavno nezamjenjive kada su u pitanju avioni u zatvorenom prostoru težine 4-20 g. U ovoj oblasti NiCd se ne može porediti s njima - takvih baterija jednostavno nema (npr. limenka od 45 mAh teži 1 g, 150 mAh - 3,2 d), što bi sa tako malom težinom dalo potrebnu snagu - čak i za 1 minut!

Jedina oblast u kojoj su litijum-polimerske baterije i dalje inferiorne u odnosu na Ni-Cd je oblast super-visokih (40-50C) struja pražnjenja. Ali napredak ide naprijed, a možda ćemo za par godina čuti o novim uspjesima u ovoj oblasti - uostalom, prije 2 godine niko nije čuo ni za litijumske baterije brzog pražnjenja...

Evo, na primjer, glavnih karakteristika Kokam LiPo baterija:

Ime	Kapacitet, mAh	Dimenzije, mm	Težina, g	Maksimalna struja
Kokam 145	145	27,5x20,4x4,3	3.5	0,7A, 5C
Kokam 340SHC	340	52x33x2.8	9	7A, 20C
Kokam 1020	1020	61x33x5.5	20.5	3A, 3C
Kokam 1500HC	1500	76x40x6.5	35	12A, 8C
Kokam 1575	1575	74x41x5.5	32	7A, 5C

Što se tiče cijene, što se tiče kapaciteta, litijum-polimerske baterije koštaju otprilike isto kao NiMH.

Proizvođači

Trenutno postoji nekoliko proizvođača litijum-polimerskih baterija. Lider po broju proizvedenih baterija i jedan od prvih po kvaliteti je Kokam. Takođe su poznati Thunder Power, I-Rate, E-Tec i Tanic (verovatno je ovo drugo ime za Thunder Power ili je jedan od Thunder Power prodavaca pod svojim imenom). Kokam tipove možete pogledati na web stranici www.fmadirect.com, baterije različitih proizvođača su u ponudi na web stranicama www.b-p-p.com i www.lightflightrc.com.

Tu je i platinasti polimer, koji se nudi na web stranici www.batteriesamerica.com, vjerovatno drugi naziv za I-Rate.

Raspon kapaciteta baterija je veoma širok – od 50 do 3000 mAh. Za postizanje velikih kapaciteta koristi se paralelno povezivanje baterija.

Sve baterije su prazne. Njihova debljina je u pravilu više od 3 puta manja od najkraće strane, a zaključci se izvode na kratkoj strani u obliku ravnih ploča.

I-Rate, koliko ja znam, još ne proizvodi baterije brzog pražnjenja, a njihove baterije imaju jednu osobinu: jedna od elektroda je aluminijska, a lemljenje je problematično. To ih čini nezgodnim za samostalno sastavljanje baterije.

E-Tec baterije su nešto između, nisu deklarirane kao brzopražnjene, ali im je struja pražnjenja veća od one kod konvencionalnih - 5-7C.

Lideri u popularnosti su Kokam i Thunder Power, pri čemu se Kokam uglavnom koristi u lakim i srednjim modelima, a Thunder Power u srednjim, velikim i džinovskim (više od 10 kg!). Očito je to zbog cijene i dostupnosti moćnih sklopova u rasponu - do 30 volti i kapaciteta 8 Ah. Slijede Tanic i E-tec, ali se malo pominje I-rate. Iz nekog razloga, platinasti polimer je popularan samo u Americi, i koristi se gotovo isključivo na sporim letačima.

Punjenje litijum-polimerskih baterija

Baterije se pune prema prilično jednostavnom algoritmu - punjenje iz izvora konstantnog napona od 4,20 volti po ćeliji sa ograničenjem struje od 1C. Punjenje se smatra završenim kada struja padne na 0,1-0,2C. Nakon prelaska u režim stabilizacije napona pri struji od 1C, baterija dobija otprilike 70-80% svog kapaciteta. Za potpuno punjenje potrebno je oko 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 razlikujemo glavne vrste - jednostavne, ne "kompjuterske" punjače, u cjenovnoj kategoriji od 10-40 USD, namijenjene samo za litijumske baterije, i univerzalne - u cjenovnoj kategoriji od 120-400 USD , namijenjen za različite tipove baterija, uključujući LiPo i Li-Ion.

Prvi, u pravilu, imaju samo LED indikaciju napunjenosti, broj limenki i struja u njima postavljaju skakači. Prednost ovakvih punjača je njihova niska cijena. Glavni nedostatak je što neki od njih ne znaju kako ispravno označiti kraj punjenja. Oni pokazuju samo trenutak prelaska iz režima stabilizacije struje u režim stabilizacije napona, što je otprilike 70-80% kapaciteta. Da biste dovršili punjenje, morate pričekati još 30-40 minuta.

Druga grupa punjača ima mnogo šire mogućnosti; u pravilu svi pokazuju napon, struju i kapacitet (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. Struja punjenja je obično 1C.

Rad i mjere opreza

Sa sigurnošću se može reći da su litij-polimerske baterije „najosjetljivije“ baterije koje postoje, odnosno zahtijevaju obavezno poštivanje nekoliko jednostavnih, ali obaveznih pravila, zbog nepoštivanja kojih ili dolazi do požara ili baterija „umre“. ”.

Navodimo ih u opadajućem redoslijedu opasnosti:

1. Punite do napona većeg od 4,20 volti po ćeliji.
2. Kratki spoj baterije.
3. Pražnjenje strujama koje prelaze kapacitet opterećenja ili zagrijavanje baterije iznad 60°C.
4. Pražnjenje ispod napona 3,00 volti po ćeliji.
5. Zagrijavanje baterije iznad 60°C.
6. Depresurizacija baterije.
7. Skladištenje 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. Takođe je potrebno koristiti konektore koji eliminišu mogućnost kratkog spoja baterije (zbog toga je moj prijatelj imao sto na kojem su se punile baterije i gorela zavesa) i kontrolisati struju koju troši motor pri „punom gasu“ ”. Osim toga, nije preporučljivo prekrivati ​​baterije sa svih strana od protoka zraka na modelu, a ako to nije moguće, onda treba predvidjeti posebne kanale za hlađenje.

U slučajevima kada je struja koju troši motor veća od 2C, a baterija na modelu zatvorena sa svih strana, nakon 5-6 minuta rada motora treba ga zaustaviti, a zatim izvući i dodirnuti bateriju da vidim da li je prevruće. Činjenica je da se nakon zagrijavanja iznad određene temperature (oko 70 stupnjeva) u bateriji počinje događati "lančana reakcija", pretvarajući energiju pohranjenu u njoj u toplinu, baterija se doslovno širi, pali sve što može izgorjeti.

Ako kratko spojite skoro ispražnjenu bateriju, neće doći do požara, ona će tiho i mirno umrijeti zbog prekomjernog pražnjenja... To dovodi do drugog važnog pravila: pratite napon na kraju pražnjenja baterije i obavezno odspojite bateriju nakon upotrebe!

Neki regulatori brzine (Jeti je posebno kriv za ovo) ne prestaju da troše struju nakon isključivanja standardnog prekidača. Ne znam šta je navelo Čehe na tako čudnu odluku. Ali ostaje činjenica da gotovo svi modeli kontrolera za Jetti motore bez četkica (uključujući novu seriju "Advanced"), koji imaju BEC, odnosno stabilizator napajanja za prijemnik i strojeve iz napajanja, ne pružaju potpunu isključivanje strujnog kola sa standardnim prekidačem. Isključuju se samo prijemnik i servo, a kontroler nastavlja da troši struju od oko 20 mA. Ovo je posebno opasno, jer se ne vidi da je struja uključena, automobili miruju, motor ćuti... A ako zaboravite na priključenu bateriju na dan-dva, ispada da možete recite zbogom - ne voli litijum dubokog pražnjenja.

Naravno, treba imati na umu da kontroler motora mora biti u stanju raditi s litijumskim baterijama, odnosno imati podesivi napon isključivanja motora. I ne smijemo zaboraviti programirati kontroler za potreban broj limenki. Međutim, sada se pojavila nova generacija kontrolera koji automatski određuju broj povezanih limenki.

Smanjenje pritiska je još jedan razlog za kvar litijumskih baterija, jer vazduh ne bi trebalo da uđe u ćeliju. To se može dogoditi ako je vanjsko zaštitno pakiranje oštećeno (baterija je zapečaćena u pakovanju kao što je termoskupljajuća cijev), kao rezultat 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 20°C. Čuvanje u ispražnjenom stanju negativno utječe na vijek trajanja - kao i sve baterije, litijum-polimerske baterije imaju malo samopražnjenje.

Sklop 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" znači bateriju spojenu u seriju od 3 para baterija, a svaki par čine 2 paralelno povezane baterije kapaciteta 1500 mAh, odnosno kapacitet baterije će biti 3000 mAh (kada spojen paralelno, kapacitet se povećava), a napon – 3,7*3 = 11,1V..

Ako baterije kupujete odvojeno, prije spajanja u bateriju morate izjednačiti njihove potencijale. Ovo posebno vrijedi za opciju paralelne veze, jer će u ovom slučaju jedna banka početi puniti drugu, a struja punjenja može premašiti 1C. Preporučljivo je da sve kupljene limenke ispraznite na 3 volta sa strujom od 0,1C - 0,2C pre povezivanja. 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 morate biti oprezni; ne smijete dozvoliti da se terminali pregrijavaju, jer to može pokvariti brtvu i trajno ubiti bateriju koja još nije stigla da poleti. Neki tipovi Kokam baterija dolaze s dijelovima pločice već zalemljenim na terminale radi lakšeg ožičenja. Ovo dodaje dodatnu težinu - oko 1g 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 slučajno ne bi otkinuli terminal u korijenu.

Nijanse primjene

Dakle, da još jednom naglasimo najvažnije tačke vezane za upotrebu litijum-polimerskih baterija.

• Koristite normalan punjač.
• Koristite konektore koji sprečavaju kratak spoj baterije.
• Nemojte prekoračiti dozvoljene struje pražnjenja.
• Pratite temperaturu baterije kada nema hlađenja.
• Nemojte prazniti bateriju ispod napona od 3 V po ćeliji (ne zaboravite da isključite bateriju nakon leta!).
• Ne izlažite bateriju udarima.

Navedimo još nekoliko korisnih primjera koji slijede iz prethodno rečenog, ali nisu očigledni na prvi pogled.

Kada koristite komutatorske motore, potrebno je izbjegavati situacije u kojima je motor zaustavljen (na primjer, model leži na tlu) i predajniku se daje pun gas. Struja je previsoka i rizikujemo da eksplodiramo bateriju (ako motor ili regulator prvo ne izgore). O ovom pitanju se raspravljalo više puta na forumima RC grupa. Većina regulatora za brušene motore isključuje motor kada se izgubi signal sa predajnika, a ako vaš regulator to može, savjetovao bih da isključite predajnik ako je model pao npr. u travu daleko od vas - postoji manji rizik od dodirivanja visećeg gasa kada tražite model na remenu odašiljača i da ga ne primijetite.

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 - ponekad je potrebno kontrolirati kapacitet svakog elementa baterije posebno. Da biste to učinili, možete izmjeriti njegov napon na kraju punjenja. Koliko često? To je još uvijek teško utvrditi – akumulirano je premalo operativnog iskustva. U pravilu se preporučuje da otprilike 40-50 ciklusa nakon početka rada, svakih 10-20 ciklusa, provjerite napon ćelija baterije tokom punjenja kako biste identificirali "loše ćelije".

Ne preporučuje se „nuliranje“ baterije tako što ćete pogoniti motor sve dok potpuno ne prestane da se okreće. Takav tretman neće naštetiti novoj bateriji, ali za malo neuravnoteženu, ovo je dodatni rizik od pražnjenja "najgore banke" ispod 3 volta, zbog čega će još više izgubiti kapacitet.

Kada se kapaciteti razlikuju za više od 20%, takva baterija se ne može u potpunosti napuniti bez posebnih mjera!

Za automatsko balansiranje ćelija baterije prilikom punjenja koriste se takozvani balanseri. Ovo je mala ploča spojena na svaku banku, koja sadrži otpornike opterećenja, kontrolni krug i LED koja pokazuje da je napon na toj banci dostigao nivo od 4,17 - 4,19 volti. Kada napon na pojedinom elementu pređe prag od 4,17 volti, balanser zatvara dio struje "za sebe", sprečavajući da napon pređe kritični prag. Istovremenim paljenjem LED dioda možete vidjeti koje banke imaju manji kapacitet - prva će zasvijetliti LED na njihovom balanseru. Balanseri imaju jedan važan dodatni zahtjev: struja koju troše iz baterije u “standby” modu mora biti mala, obično 5-10 µA.

Treba dodati da balanser ne sprečava prekomerno pražnjenje nekih ćelija u neuravnoteženoj bateriji, već služi samo za zaštitu od oštećenja ćelija tokom punjenja i kao sredstvo za ukazivanje na „loše“ ćelije u bateriji. Navedeno se odnosi na baterije sastavljene od 3 ili više elemenata; balanseri se po pravilu ne koriste za baterije sa 2 limenke.

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). Ali ipak, možete ih letjeti na temperaturama oko –10...-15 °C. Poenta je da ne morate da zamrzavate bateriju prije leta - stavite je u džep gdje je toplo. A tokom leta, 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 pripada litijum-polimerskim baterijama - ako ih gorivne ćelije ne sustignu. Kako se potražnja za baterijama povećava i obim proizvodnje povećava, cijena će neminovno pasti, a onda će litijum konačno postati uobičajen kao NiMH. Na Zapadu je ovo vrijeme već stiglo za šest mjeseci, barem u Americi. Popularnost električnih aviona s litijum-polimerskim baterijama raste. Nadam se da će i motori bez četkica i kontroleri za njih pojeftiniti, ali u ovoj oblasti napredak sniženja cijena ide sve sporije. Uostalom, prije samo dvije godine na forumu je postavljeno pitanje: "Da li neko zaista leti bez četkica?" A o litijumskim baterijama tada uopšte nije bilo reči...

Generalno, sačekaćemo i videti.

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 trostruke 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 napomenuti 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 tokom punjenja i sprečava 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 izaberu 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 gornje 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% napunjenosti, 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 napunjena na sobnoj temperaturi do 100%, kada se malo zagrije, napuniće se recimo do 105%, a to je za nju vrlo, vrlo nepovoljno. 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 od 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