Iz ovog članka ćete razumjeti kako pravilno napuniti Li-Ion (litij-ionsku) bateriju, kao i naučiti njezin pravilan rad i održavanje. Ovakvo znanje produžit će vijek trajanja baterije.
Litij-ionska baterija postala je toliko raširena zbog jednostavnosti proizvodnje, niske cijene i velikog broja ciklusa punjenja i pražnjenja. Ali da biste cijenili ove prednosti, potrebno je pravilno koristiti Li-Ion bateriju.
Upute za uporabu razlikuju se ovisno o vrsti baterije. Na primjer, Ni-MH i Ni-Cd baterije moraju biti potpuno ispražnjene prije punjenja. U suprotnom, elementi postaju veći i volumen baterije se smanjuje. Međutim, pravilo "kupio telefon - isprazni ga do nule, a zatim ga napuni i ponovi ciklus nekoliko puta" nije univerzalno i ne odnosi se na Li-Ion.
Stoga, prije primjene dolje navedenih preporuka, pogledajte svoju bateriju. Treba reći da je litij-ionski (Li-Ion). Samo u ovom slučaju koristiti sljedeća pravila operacija.
Nemojte prečesto prazniti bateriju do nule.
Još uvijek neće biti moguće potpuno isprazniti bateriju. Zaštitna ploča isključuje uređaj kada se dosegne određeni minimum. Potpuno pražnjenje moguće je samo ako rastavite bateriju i uklonite zaštitnu ploču. Li-Ion i Li-Pol baterije ne može tolerirati često potpuno pražnjenje. Zato se prodaju 2/3 napunjene.
Stavite uređaj na punjenje kada baterija ima 10-20% preostalih
Poruka poput "Priključite punjač" pojavljuje se kada napunjenost dosegne 10-20% s razlogom. Slijedite preporuke proizvođača i priključite punjač.
Ali ne morate čekati takav pad. Ako možete napuniti svoj telefon ili laptop, učinite to. Redovito punjenje nije lijek, ali što češće punite svoj Li-Ion, to će dulje trajati.
Povremeno kalibrirajte bateriju
Kalibracija podrazumijeva potpuno pražnjenje i naknadno punjenje uređaja. Nema proturječja s prvim pravilom: kalibracija se mora obaviti otprilike jednom svaka tri mjeseca.
Kalibracija ne produljuje izravno trajanje baterije, već samo pomaže kontroleru da ispravno odredi kapacitet baterije. Ako kontroler netočno odredi količinu punjenja, uređaj će se morati puniti češće. Ciklusi punjenja i pražnjenja su uzaludni i baterija se brže kvari.
Koristite originalni punjač
Originalnost u kontekstu problema koji se razmatra potrebna je kako biste se zaštitili od korištenja proizvoda niske kvalitete. Ako ste sigurni da tehnički podaci uređaj treće strane odgovaraju karakteristikama originalnog punjača, tada neće biti problema.
Pokušajte ne koristiti "žabe"
Ako je moguće, izbjegavajte punjenje baterija pomoću žabe. Korištenje necertificiranih uređaja nije sigurno, postoje slučajevi kada se "žabe" zapale tijekom punjenja.
Godine 1991.
Enciklopedijski YouTube
-
1 / 5
Karakteristike litij-ionske baterije ovise o kemijskom sastavu sastavnih komponenti i variraju unutar sljedećih granica:
- napon jednog elementa:
- nominalno: 3,7 (za baterije s maksimalnim naponom od 4,35, nazivni napon je 3,8) (kada se isprazni do sredine kapaciteta strujom jednakom petini kapaciteta baterije);
- maksimalno: 4,23 ili 4,4 (za baterije 4,35);
- minimalno: 2,5-2,75-3,0 (ovisno o kapacitetu i maksimalnom naponu);
- specifični energetski intenzitet: 110 ... 243 W / kg;
- unutarnji otpor: 5 ... 15 Ohm / ;
- broj ciklusa punjenja/pražnjenja do 80% kapaciteta: 600;
- vrijeme brzo punjenje: 15 min…1 sat;
- samopražnjenje na sobnoj temperaturi: 3% mjesečno;
- struja opterećenja u odnosu na kapacitet S predstavljeno u:
- trajno: do 65 S;
- puls: do 500 S;
- optimalno: do 1 S;
- raspon radne temperature: od −20 °C do +60 °C (najoptimalnije je +20 °C);
Zbog previsokog napona tijekom punjenja baterija se može zapaliti, pa je u kućište baterije ugrađen regulator punjenja baterije koji štiti bateriju od prekoračenja napona punjenja. Ovaj regulator također može po želji kontrolirati temperaturu baterije, isključiti je kada se pregrije, te ograničiti dubinu pražnjenja i potrošnju struje. Međutim, mora se uzeti u obzir da nisu sve baterije opremljene zaštitom. Kako bi smanjili troškove ili povećali kapacitet, proizvođači ga možda neće instalirati.
Litijske baterije imaju posebne zahtjeve kod spajanja nekoliko limenki u seriju. Punjači za takve višećelijske baterije su isporučeni shema uravnoteženja Stanice Poanta balansiranja je da se električna svojstva limenki mogu malo razlikovati, a neke će limenke doseći potpuno punjenje prije drugih. U tom slučaju potrebno je prekinuti punjenje ove limenke, a nastaviti puniti ostale. Ovu funkciju obavlja posebna jedinica za balansiranje baterije. On šuntira nabijenu posudu tako da struja naboja teče pokraj nje.
Punjači mogu održavati konačni napon punjenja u rasponu od 4,05-4,2 kako bi otkrili prisutnost baterije.
Uređaj
Litij-ionska baterija sastoji se od elektroda (katodni materijal na aluminijskoj foliji i anodni materijal na bakrenoj foliji) odvojenih poroznim separatorom impregniranim elektrolitom. Paket elektroda se nalazi u zatvorenom kućištu, katode i anode su spojene na priključke kolektora struje. Kućište je ponekad opremljeno sigurnosnim ventilom koji smanjuje unutarnji tlak kada hitne situacije ili kršenja radnih uvjeta. Litij- ionske baterije razlikuju u vrsti korištenog katodnog materijala. Nositelj naboja u litij-ionskoj bateriji je pozitivno nabijen litij-ion, koji ima sposobnost prodiranja (interkaliranja) u kristalnu rešetku drugih materijala (na primjer, u grafit, metalne okside i soli) kako bi stvorio kemijsku vezu, na primjer: u grafit uz stvaranje LiC 6, oksida (LiMnO 2) i soli (LiMn R O N) metala.
U početku se kao negativne ploče koristio metalni litij, a zatim ugljeni koks. Kasnije se počeo koristiti grafit. Korištenje kobaltnih oksida omogućuje baterijama rad na znatno nižim temperaturama i povećava broj ciklusa pražnjenja/punjenja jedne baterije. Proliferacija litij željezo fosfatnih baterija je zbog njihove relativno niske cijene. Litij-ionske baterije koriste se zajedno sa sustavom za nadzor i upravljanje - SKU ili BMS (baterija sustav upravljanja), - i poseban uređaj za punjenje/pražnjenje.
Trenutno postoje tri klase katodnih materijala koji se koriste u masovnoj proizvodnji litij-ionskih baterija:
- litij kobaltat LiCoO 2 i krute otopine temeljene na njegovom izostrukturnom litijevom niklatu
- litij mangan spinel LiMn 2 O 4
- litij ferofosfat LiFePO 4.
Elektrokemijski krugovi litij-ionskih baterija:
- litij-kobalt LiCoO 2 + 6C → Li 1-x CoO 2 + LiC 6
- litij ferofosfat LiFePO 4 + 6C → Li 1-x FePO 4 + LiC 6
Zbog niskog samopražnjenja i velikog broja ciklusa punjenja/pražnjenja, Li-ion baterije su najpoželjnije za korištenje u alternativnoj energiji. Istovremeno, osim I&C sustava, opremljeni su inverterima (pretvarači napona).
Prednosti
- Visoka gustoća energije (kapacitet).
- Nisko samopražnjenje.
- Nije potrebno održavanje.
Mane
1. Prva generacija Li-ion baterija bila je izložena eksplozivnim učincima. To je objašnjeno činjenicom da su koristili litijevu metalnu anodu, na kojoj su tijekom višestrukih ciklusa punjenja/pražnjenja nastajale prostorne formacije (dendriti), što je dovodilo do kratkog spoja elektroda i, kao rezultat, požara ili eksplozije. Taj je nedostatak konačno otklonjen zamjenom anodnog materijala grafitom. Slični procesi dogodili su se na katodama litij-ionskih baterija na bazi kobalt oksida kada su radni uvjeti prekršeni (pretjerano punjenje). Litij-ferofosfatne baterije potpuno su oslobođene ovih nedostataka. Osim toga, svi moderni punjači litij-ionskih baterija sprječavaju prekomjerno punjenje i pregrijavanje uslijed prekomjernog punjenja.
Gubitak kapaciteta tijekom skladištenja:
Temperatura, ⁰C Uz 40% naknade, % godišnje Uz 100% naplatu, % godišnje 0 2 6 25 4 20 40 15 35 60 25 40% za tri mjeseca Pražnjenje na niskim temperaturama rezultira smanjenjem izlazne energije, posebno na temperaturama ispod 0 ⁰C. Dakle, smanjenje opskrbe oslobođenom energijom kada temperatura padne s +20 ⁰C na +4 ⁰C dovodi do smanjenja oslobođene energije za ~5-7%; daljnje smanjenje temperature pražnjenja ispod 0 ⁰C dovodi do gubitak oslobođene energije za desetke posto i može dovesti do preranog iscrpljivanja resursa. Kemija litij-ionskih baterija je osjetljivija na temperature punjenja, a punjenje je optimalno na temperaturama od ~ +20 ⁰C, a ne preporučuje se na temperaturama ispod +5 ⁰C.
Efekt pamćenja
Prema rezultatima istraživanja znanstvenika s instituta Paul Scherer (Švicarska) otkriveno je da litij-ionske baterije imaju učinak pamćenja. Kao što autori studije napominju, za Li-Ion baterije:
...u stvari, učinak je malen: relativno odstupanje u naponu je samo nekoliko jedinica na tisuću.
Izvorni tekst (engleski)
Učinak je zapravo malen: relativno odstupanje u naponu je samo nekoliko promila.
Govorimo isključivo o fundamentalnoj prisutnosti efekta, a ne o njegovom ikakvom značajnijem utjecaju na rad baterije.
Ključna ideja studije bila je potraga za samim učinkom.
Izvorni tekst (engleski)
Ali ključna je bila ideja da ga se uopće traži.
Kao što je studija pokazala, česti ciklusi nepotpunog punjenja i naknadnog pražnjenja dovode do pojave pojedinačnih "mikromemorijskih učinaka", koji se zatim zbrajaju. To je zato što je osnova rada baterije otpuštanje i ponovno hvatanje litijevih iona, čija se dinamika pogoršava u slučaju nepotpunog punjenja.
Tijekom punjenja litijevi ioni napuštaju jednu za drugom čestice litijeva ferofosfata veličine desetaka mikrometara. Katodni materijal se počinje razdvajati na čestice s različitim sadržajem litija. Punjenje baterije događa se u pozadini povećanja elektrokemijskog potencijala. U određenom trenutku doseže granična vrijednost. To dovodi do ubrzanog oslobađanja preostalih litijevih iona iz materijala katode, ali oni više ne mijenjaju ukupni napon baterije.
Ako baterija nije do kraja napunjena, tada će na katodi ostati određeni broj čestica blizu graničnog stanja. Skoro su dosegli barijeru otpuštanja litij iona, ali nisu je imali vremena prevladati. Tijekom pražnjenja slobodni ioni litija nastoje se vratiti na svoje mjesto i rekombinirati s ionima ferofosfata. Međutim, na površini katode susreću ih i čestice u graničnom stanju koje već sadrže litij. Ponovno hvatanje postaje teže i mikrostruktura elektrode je poremećena.
Trenutačno se istražuju dva načina rješavanja problema: izmjena algoritama sustava upravljanja baterijama i razvoj katoda s povećanom površinom.
Njegov rad igra veliku ulogu u trajnosti i ispravnom radu baterije. Mnogi stručnjaci identificiraju dva jednostavna pravila koji će pomoći produžiti vijek trajanja baterije:
Starenje
Temperatura punjenja litij-polimerskih i litij-ionskih baterija utječe na njihov kapacitet: kapacitet se smanjuje prilikom punjenja po hladnom ili vrućem vremenu. Duboko pražnjenje potpuno uništava litij-ionsku bateriju. Također uključeno životni ciklus na baterije utječe dubina njihovog pražnjenja prije sljedećeg punjenja i punjenje strujama većim od onih koje je odredio proizvođač. Također su izuzetno osjetljivi na napon punjenja. Ako se poveća za samo 4%, tada će baterije iz ciklusa u ciklus dvostruko brže gubiti kapacitet. Struja punjenja ovisi o razlici napona između baterije i punjača te o otporu same baterije i žica spojenih na nju. Stoga povećanje napona punjenja za 4% može dovesti do povećanja struje punjenja za faktor 10. To ima negativan utjecaj na bateriju. Može se pregrijati i razgraditi. Optimalni uvjeti skladištenja Li-ion baterija postižu se pri 40% napunjenosti kapaciteta baterije i temperaturi od 0...10 °C. Litijeve baterije stare čak i kada se ne koriste. Nakon 2 godine baterija gubi oko 20% svog kapaciteta. U skladu s tim, nema potrebe kupovati bateriju "u rezervi" ili se previše zanositi "štedom" njenog resursa. Prilikom kupnje treba pogledati datum proizvodnje da biste znali koliko ovaj izvor Hrana je već bila u skladištu. Ako je prošlo više od dvije godine od datuma proizvodnje, bolje je suzdržati se od kupnje.
Smanjenje kapaciteta pri niskim temperaturama
Kada temperatura okoline padne ispod 0 °C, snaga litij-ionske baterije smanjuje se na 40-50%. Vlasnici nosive elektronike najmanje su osjetljivi na negativne posljedice korištenja opreme u uvjetima niskih temperatura, a segmenti industrije koji se bave proizvodnjom bespilotnih letjelica, robotskih sustava i svemirske tehnologije prijeko trebaju nove grijane baterije. Kako bi se riješio ovaj problem, stvoreni su dizajni baterija s unutarnjim grijanjem.
Opasnost od eksplozije
Litijske baterije povremeno pokazuju tendenciju spontanog eksplozivnog zapaljenja. Intenzitet izgaranja čak i iz minijaturnih baterija je takav da može dovesti do ozbiljnih posljedica. Zračni prijevoznici i međunarodne organizacije poduzimaju mjere za ograničavanje prijevoza litijskih baterija i uređaja koji ih sadrže u zračnom prijevozu.
Samozapaljenje litijske baterije vrlo je teško ugasiti tradicionalnim sredstvima. Tijekom procesa toplinskog ubrzanja neispravne ili oštećene baterije, ne samo oslobađanje pohranjene električna energija, ali i niz kemijskih reakcija koje oslobađaju energiju za samozagrijavanje, kisik i zapaljive plinove. Stoga zapaljena baterija može gorjeti bez pristupa zraka, a sredstva za izolaciju od atmosferskog kisika nisu prikladna za njeno gašenje. Štoviše, metalni litij aktivno reagira s vodom stvarajući zapaljivi plin vodik, pa je gašenje litijskih baterija vodom učinkovito samo za one tipove baterija kod kojih je masa litijeve elektrode mala. Općenito, gašenje požara litijske baterije je neučinkovito. Svrha gašenja je smanjiti temperaturu baterije i spriječiti širenje požara
Kada govore o litijske baterije ili baterije, najčešće niti ne shvaćaju da ih se u zadnjih par godina pojavilo gotovo desetak, od kojih je svaka litijeva s raznim dodacima drugih kemijskih elemenata, koji se u konačnici međusobno bitno razlikuju.
Pogledajmo njihove vrste i započnimo s klasicima:
Litij-ionske baterije su klasične punjive baterije u kojima se litijevi ioni kreću od negativne elektrode do pozitivna elektroda tijekom pražnjenja i natrag tijekom punjenja. Litij-ionske baterije imaju široku primjenu u potrošačke elektronike. One su jedna od najpopularnijih vrsta baterije Za prijenosna elektronika, s jednom od najboljih gustoća energije, bez efekta pamćenja i sporim gubitkom napunjenosti kada se ne koristi (nisko samopražnjenje).
Ova serija pokriva cilindrične i prizmatične veličine baterija. Li-ion ima najveću gustoću snage od svih starih baterija. Vrlo mala težina i dug životni ciklus čine ga idealnim proizvodom za mnoga rješenja.
Litijev titanat (litijev titanat) je relativno nova klasa litij-ionske baterije - (detaljnije). Karakterizira ga vrlo dug životni ciklus, koji se mjeri u tisućama ciklusa. Litij olovo titanat je također vrlo siguran i usporediv u tom pogledu sa željeznim fosfatom. Gustoća energije niža je od ostalih litij-ionskih izvora energije, a nazivni napon je 2,4 V.
Ova tehnologija je vrlo različita brzo punjenje, nizak unutarnji otpor, vrlo dug životni ciklus i izvrsna izdržljivost (također sigurnost). LTO je svoju primjenu našao uglavnom u električnim vozilima i ručnim satovima. U U zadnje vrijeme počinje pronalaziti primjenu u mobilnim medicinskim uređajima zbog svoje visoke sigurnosti. Jedna od značajki tehnologije je da se na anodi koriste nanokristali umjesto ugljika, što daje puno više učinkovito područje površine. Nažalost, ova baterija ima više Niski napon nego druge vrste litijevih baterija.
Osobitosti:
- Specifična energija: oko 30-110Wh/kg
- Gustoća energije: 177 W * h/l
- Specifična snaga: 3.000-5.100 W/kg
- Učinkovitost pražnjenja: približno 85%; učinkovitost punjenja više od 95%
- Cijena energije: 0,5 W/dolar
- Rok trajanja: >10 godina
- Samopražnjenje: 2-5%/mjesečno
- Trajnost: 6000 ciklusa do 90% kapaciteta
- Nazivni napon: 1,9 do 2,4 V
- Temperatura: -40 do +55°C
- Metoda punjenja: pomoću stabilne konstantne struje, dakle stalni pritisak dok ne dođe do praga.
Kemijska formula: Li4Ti5O12 + 6LiCoO2< >Li7Ti5O12 + 6Li0,5CoO2(E=2,1 V)
Litij-polimer ima veću gustoću energije u smislu težine od litij-ionskih baterija. U vrlo tankim ćelijama (do 5 mm), litij polimer osigurava visoku volumetrijsku gustoću energije. Izvrsna stabilnost na prenapon i visoke temperature.
Ova serija baterija može se proizvoditi u rasponu od 30 do 23000 mAh, prizmatičnog i cilindričnog tipa kućišta. Litij polimer baterije imaju brojne prednosti: veću gustoću energije po volumenu, fleksibilnost u veličinama ćelija i veću sigurnosnu granicu, s izvrsnom stabilnošću napona čak i pri visoka temperatura. Glavne primjene: prijenosni playeri,Bluetooth, bežični uređaji, PDA i digitalne kamere, električni bicikli, GPS navigatori, prijenosna računala, e-knjige.
Osobitosti:
- Nazivni napon: 3,7V
- Napon punjenja: 4,2±0,05 V
- Struja punjenja, brzina: 0,2-10C
- Granica napona pražnjenja: 2,5 V
- Brzina pražnjenja: do 50C
- Izdržljivost ciklusa: 400 ciklusa
Litij željezo fosfat ima dobre karakteristike sigurnost, dugoročno usluga (do 2000 ciklusa), te niske proizvodne troškove. LiFePO4 baterije su prikladne za velike struje pražnjenja, kao što su vojna oprema, električni alati, električni bicikli, mobilna računala, UPS i solarni sustavi.
Kao novi anodni materijal za litij-ionske baterije, lifepo4 je prvi put predstavljen 1997. godine i do danas se neprestano poboljšavao. Privukao je pozornost stručnjaka zbog svoje pouzdane sigurnosti, trajnosti, malog utjecaja na okoliš tijekom odlaganja i prikladne karakteristike punjenja i pražnjenja. Mnogi stručnjaci tvrde da su lifepo4 baterije današnjice najbolja opcija za autonomno napajanje elektronike.
Litij sumpor dioksid (Li i SO2 baterija) - ove baterije imaju visoku gustoću energije i dobru otpornost na pražnjenje visoka snaga, visoki napon. Takvi se elementi koriste uglavnom u vojnoj znanosti, meteorologiji i astronautici.
Litijeve sumpor dioksidne baterije s litijevom metalnom anodom (najlakšom od svih metala) i tekućom katodom koja sadrži porozni ugljični kolektor struje ispunjen sumpornim dioksidom (SO2) proizvode napon od 2,9 V i cilindričnog su oblika.
Osobitosti:
- Visok radni napon, stabilan tijekom većeg dijela pražnjenja
- Izuzetno nisko samopražnjenje
- Izvedba u ekstremnim uvjetima
- Širok raspon radnih temperatura (-55°C do +65°C)
Litij-mangan dioksid (Li-MnO2 baterija) - ove baterije imaju laganu litij metalnu anodu i čvrstu katodu mangan dioksida, uronjenu u nekorozivni, netoksični organski elektrolit. Ova vrsta baterije u skladu je s EU RoHS i odlikuje se veliki kapacitet, visok kapacitet pražnjenja i dug životni vijek.
Li-MnO2 naširoko se koristi u rezervnim izvorima napajanja, svjetionicima za hitne slučajeve, požarnim alarmima, elektronički sustavi kontrola pristupa, digitalne kamere, medicinska oprema.
Osobitosti:
- Visoka gustoća energije
- Vrlo stabilan napon pražnjenja
- Rok trajanja više od 10 godina
- Radna temperatura: -40 do +60°S
Litij tionil klorid (litij-SOCl2) baterije imaju laganu litijevu metalnu anodu i tekuću katodu koja sadrži porozni ugljični kolektor struje ispunjen tionil kloridom (SOCl2). Li-SOCL2 baterija je idealna za automobilski uređaji, medicinske opreme te vojnih i zrakoplovnih uređaja. Imaju najviše širok raspon radne temperature od -60 do + 150°C.
Osobitosti:
- Visoka gustoća energije
- Dugoročno vijek trajanja
- Širok temperaturni raspon
- Dobro brtvljenje
- Stabilan napon pražnjenja
Li-FeS2 baterije
Li-FeS2 baterije i baterije označavaju litij željezo disulfid. Podaci o njima bit će naknadno dodani.
Dopušteni temperaturni rasponi za punjenje i pražnjenje litij-ionskih baterijaZnačajke testiranja
Ispitivanja broja ciklusa provedena su sa strujom pražnjenja od 1C; za svaku bateriju ciklusi pražnjenja/punjenja su provedeni dok se ne postigne 80% kapaciteta. Ovaj broj je odabran na temelju vremena testa i za moguću usporedbu rezultata kasnije. Broj punih ekvivalentnih ciklusa je do 7500 u nekim testovima.
Provedena su ispitivanja životnog vijeka pri različitim razinama punjenja i temperaturama, mjerenje napona vršeno je svakih 40-50 dana za praćenje pražnjenja, trajanje ispitivanja je bilo 400-500 dana.Glavna poteškoća u eksperimentima je neslaganje između deklariranog kapaciteta i stvarnog. Sve baterije imaju kapacitet veći od navedenog, u rasponu od 0,1% do 5%, što unosi dodatni element nepredvidivosti.
Najčešće su korištene NCA i NMC baterije, no testirane su i litij kobaltne i litij fosfatne baterije.
Nekoliko termina:
DoD - Depth of Discharge - dubina pražnjenja.
SoC - State of Charge - razina napunjenosti.Korištenje baterija
Broj ciklusa
Na ovaj trenutak postoji teorija da ovisnost broja ciklusa koje baterija može izdržati o stupnju pražnjenja baterije u ciklusu ima sljedeći oblik (plavo označava cikluse pražnjenja, crno označava ekvivalentne pune cikluse):Ova krivulja se naziva Wöhlerova krivulja. Glavna ideja dolazi iz mehanike o ovisnosti broja rastezanja opruge o stupnju rastezanja. Početna vrijednost od 3000 ciklusa pri 100% pražnjenju baterije je ponderirani prosjek pri pražnjenju od 0,1 C. Neke baterije pokazuju bolje rezultate, neke lošije. Pri struji od 1C, broj punih ciklusa pri 100% pražnjenju pada s 3000 na 1000-1500, ovisno o proizvođaču.
općenito, ovaj omjer, predstavljen u grafikonima, potvrđen je rezultatima pokusa, jer Preporučljivo je puniti bateriju kad god je to moguće.
Izračun superpozicije ciklusa
Pri korištenju baterija moguće je raditi s dva ciklusa istovremeno (primjerice, regenerativno kočenje u automobilu):
To rezultira sljedećim kombiniranim ciklusom:
Postavlja se pitanje, kako to utječe na rad baterije, je li vijek trajanja baterije značajno smanjen?Prema rezultatima pokusa, kombinirani ciklus pokazao je rezultate slične zbrajanju potpunih ekvivalentnih ciklusa dva neovisna ciklusa. Oni. Relativni kapacitet baterije u kombiniranom ciklusu pao je prema zbroju pražnjenja u malim i velikim ciklusima (linearizirani graf prikazan je u nastavku).
Učinak velikih ciklusa pražnjenja je značajniji, što znači da je bateriju bolje puniti u svakoj prilici.Efekt pamćenja
Učinak memorije litij-ionskih baterija nije uočen prema eksperimentalnim rezultatima. Na razni modovi njegov ukupni kapacitet se kasnije ionako nije mijenjao. Istodobno, postoji niz studija koje potvrđuju prisutnost ovog učinka u litij fosfatnim i litij titan baterijama.Skladištenje baterije
Temperature skladištenja
Ovdje nisu napravljena nikakva neobična otkrića. Temperature 20-25°C su optimalne (in uobicajen život) za skladištenje baterije, ako se ne koristi. Prilikom skladištenja baterije na temperaturi od 50°C, degradacija kapaciteta događa se gotovo 6 puta brže.
Naravno više niske temperature bolje za skladištenje, ali u svakodnevnom životu to znači posebno hlađenje. Budući da je temperatura zraka u stanu obično 20-25°C, skladištenje će najvjerojatnije biti na ovoj temperaturi.Razina napunjenosti
Kako su testovi pokazali, što je napunjenost niža, to je sporije samopražnjenje baterije. Mjeren je kapacitet baterije koliki će biti u daljnjem korištenju nakon dugotrajnog skladištenja. Najbolji rezultat pokazao baterije koje su bile pohranjene s napunjenošću blizu nule.
Općenito, dobre rezultate pokazale su baterije koje su bile pohranjene s ne višom od 60% razine napunjenosti na početku skladištenja. Brojevi se razlikuju od onih ispod za 100% napunjenost najgora strana(tj. baterija će postati neupotrebljiva ranije nego što je prikazano na slici):
Slika preuzeta iz članka 5 praktičnih savjeta za korištenje litij-ionskih baterija
U isto vrijeme, brojke za malo punjenje su optimističnije (94% nakon godinu dana na 40°C za skladištenje na 40% SOC).
Budući da je punjenje od 10% nepraktično, jer je vrijeme rada na ovoj razini vrlo kratko, Optimalno je čuvati baterije na SOC 60%, što će vam omogućiti da ga koristite u bilo kojem trenutku i neće kritično utjecati na njegov vijek trajanja.Glavni problemi eksperimentalnih rezultata
Nitko nije proveo testove koji se mogu smatrati 100% pouzdanima. Uzorak, u pravilu, ne prelazi nekoliko tisuća baterija od milijuna proizvedenih. Većina istraživača ne može pružiti pouzdane komparativne analize zbog razloga nedovoljnog uzorkovanja. Također, rezultati ovih eksperimenata često su povjerljive informacije. Stoga se ove preporuke ne moraju nužno odnositi na vašu bateriju, ali se mogu smatrati optimalnima.Rezultati pokusa
Optimalna učestalost punjenja - u svakoj prilici.
Optimalni uvjeti skladištenja su 20-25°C sa 60% napunjenosti baterije.Izvori
1. Tečaj “Battery Storage Systems”, RWTH Aachen, Prof. Dr. rer. nat. Dirk Uwe SauerDugo je vremena kiselinska baterija bila jedini uređaj koji je mogao opskrbljivati električnom strujom autonomne objekte i mehanizme. Unatoč visokoj maksimalnoj struji i minimalnom unutarnjem otporu, takve baterije imale su niz nedostataka koji su ograničavali njihovu upotrebu u potrošnim uređajima. veliki broj struju ili u zatvorenom prostoru. U tom smislu, litij-ionskim baterijama nedostaju mnoge negativne kvalitete njihovih prethodnika, iako imaju nedostatke.
Sadržaj
Što je litij-ionska baterija
Prve litijeve baterije pojavile su se prije 50 godina. Takvi su proizvodi bili obična baterija, u koji je ugrađena litijeva anoda za povećanje razine izlazne električne energije. Takvi proizvodi imali su vrlo visoke karakteristike performansi, ali jedan od najozbiljnijih nedostataka bila je velika vjerojatnost paljenja litija kada se katoda pregrije. S obzirom na ovu značajku, znanstvenici su na kraju čisti element zamijenili metalnim ionima, zbog čega se sigurnost značajno povećala.
Moderne li-ion baterije su vrlo pouzdane i mogu izdržati veliki broj ciklusa punjenja i pražnjenja. Imaju minimalan memorijski učinak i relativno malu težinu. Zahvaljujući ovim svojstvima, litijska baterija našao je široku primjenu u mnogim uređajima. Proizvod se može koristiti kao baterija, u obliku baterija za Kućanski aparati, a također i kao visoko učinkovit vučni izvor električne energije.
Danas takvi uređaji imaju nekoliko nedostataka:
- visoka cijena;
- ne vole duboka pražnjenja;
- može umrijeti na niskim temperaturama;
- gubi kapacitet kada se pregrije.
Kako se odvija proizvodnja litij-ionskih baterija?
Litij-ionske baterije se proizvode u nekoliko faza:
- Proizvodnja elektroda.
- Spajanje elektroda u bateriju.
- Ugradnja zaštitne ploče.
- Ugradnja baterije u kućište.
- Punjenje elektrolitom.
- Testiranje i punjenje.
U svim fazama proizvodnje moraju se poštivati tehnološke i sigurnosne mjere, što u konačnici omogućuje dobivanje visokokvalitetnog proizvoda.
Litij-ionske baterije koriste foliju kao katodu na čijoj je površini taložena tvar koja sadrži litij.
Ovisno o namjeni baterije, mogu se koristiti sljedeći litijevi spojevi:
- LiCoO2;
- LiNiO2;
- LiMn2O4.
Kod proizvodnje cilindričnih izvora struje veličine AA i AAA, glavna elektroda se smota u valjak, koji je od anode odvojen separatorom. S velikom površinom katode, čiji film ima minimalna debljina, moguće je postići visoku energetsku intenzivnost proizvoda.
Princip rada i dizajn li-ionske baterije
Litij-ionska baterija radi na sljedeći način:
- Pri dovođenju konstantnog napona na kontakte baterije električna struja litijevi kationi prelaze u materijal anode.
- Tijekom procesa pražnjenja litijevi ioni napuštaju anodu i prodiru u dielektrik do dubine od 50 nm.
U “životu” litij-ionske baterije može biti do 3000 takvih ciklusa, dok baterija može isporučiti gotovo svu električnu struju akumuliranu tijekom procesa punjenja. Duboko pražnjenje ne dovodi do oksidacije ploča, po čemu se takvi proizvodi ističu u odnosu na kiselinske akumulatore.
Ne podnose sve litij-ionske baterije dobro duboko pražnjenje. Ako je takva baterija ugrađena u telefon ili fotoaparat ( tip AAA), tada tijekom dubokog pražnjenja upravljačka ploča blokira mogućnost punjenja baterije iz sigurnosnih razloga, tako da je neće biti moguće napuniti bez posebnog punjača. Ako je ovo vučna litijska baterija za brodski motor, tada se uopće neće bojati dubokog pražnjenja.
Za razliku od AA baterije složene baterije sastoje se od nekoliko zasebnih izvora električne energije spojenih paralelno ili serijski. Način povezivanja ovisi o tome koji pokazatelj električne energije treba povećati.
Veličine i vrste Li-ion baterija
Litij-ionske baterije postale su široko rasprostranjene. Takvi izvori električne struje koriste se u raznim kućanskih uređaja, naprava, pa čak i automobila. Osim toga, proizvode se industrijske litij-ionske baterije velikog kapaciteta i visokog napona. Najpopularnije vrste litijevih baterija su:
Ime Promjer, mm Duljina, mm Kapacitet, mAh 10180 10 18 90 10280 10 28 180 10440 (AAA) 10 44 250 14250 (AA/2) 14 25 250 14500 14 50 700 15270 (CR2) 15 27 750-850 16340 (CR123A) 17 34.5 750-1500 17500 (A) 17 50 1100 17670 17 67 1800 18500 18 50 1400 18650 (168A) 18 65 2200-3400 22650 22 65 2500-4000 25500 (tip C) 25 50 2500-5000 26650 26 50 2300-5000 32600 (tip D) 34 61 3000-6000 Prve dvije znamenke takvih oznaka označavaju promjer proizvoda, drugi par - duljinu. Zadnja "0" se stavlja ako su baterije cilindričnog oblika.
Osim cilindričnih baterija, industrija proizvodi baterije tipa "" s naponom od 9v i snažne industrijske baterije s naponom od 12v, 24v, 36v i 48v.
Baterija za slagač Ovisno o elementima koji se dodaju proizvodu, kućište baterije može imati sljedeće oznake:
- ICR – koji sadrži kobalt;
- IMR - - - - mangan;
- INR - - - - nikal i mangan;
- NCR - - - - nikal i kobalt.
Litijske baterije razlikuju se ne samo po veličini i kemijskim dodacima, već prvenstveno po kapacitetu i naponu. Ova dva parametra određuju mogućnost njihove uporabe u određenim vrstama električnih uređaja.
Gdje se koriste li-ion baterije?
Litij-ionske baterije nemaju alternativu u odnosu na bateriju koja može isporučiti električnu energiju u cijelosti, te obavljaju veliki broj ciklusa punjenja/pražnjenja bez smanjenja kapaciteta. Prednost takvih uređaja je njihova relativno mala težina, jer u takvim uređajima nema potrebe za upotrebom olovnih rešetki.
S obzirom na karakteristike visokih performansi, takvi se proizvodi mogu koristiti:
- Kao starter baterije. Litijske baterije za automobile svake su godine sve jeftinije, zahvaljujući novim dostignućima koja smanjuju troškove proizvodnje. Nažalost, cijena takvih baterija može biti vrlo visoka, pa si mnogi vlasnici automobila ne mogu priuštiti takvu bateriju. Na nedostatke litij-ionske baterije značajan pad snage može se pripisati temperaturama ispod minus 20 stupnjeva, tako da će u sjevernim regijama rad takvih proizvoda biti nepraktičan.
- Kao uređaji za vuču. Zbog činjenice da litij-ionske baterije lako podnose duboko pražnjenje, često se koriste kao vučne baterije za elektromotore brodova. Ako snaga motora nije prevelika, tada je jedno punjenje dovoljno za 5 – 6 sati neprekidnog rada, što je sasvim dovoljno za ribolov ili put brodom. Vučne litij-ionske baterije također se ugrađuju na različitu utovarnu opremu (električni viličari, električni viličari) koja radi u zatvorenim prostorima.
- U kućanskim aparatima. Litij-ionske baterije koriste se u raznim kućanskim uređajima umjesto standardnih baterija. Takvi proizvodi imaju napon od 3,6 V - 3,7 V, ali postoje modeli koji mogu zamijeniti običnu solnu ili alkalnu bateriju s 1,5 V. Također možete pronaći 3v baterije (15270, ), koje se mogu ugraditi umjesto 2 standardne baterije.
Takvi se proizvodi koriste uglavnom u snažnim uređajima u kojima su konvencionalni solne baterije isprazni vrlo brzo.
Vučna baterija Pravila za korištenje litij-ionskih baterija
Na životni vijek litijske baterije utječu mnogi čimbenici, čije će poznavanje značajno povećati resurs. Kada koristite ovu vrstu baterije morate:
- Pokušajte ne dopustiti da se baterija potpuno isprazni. Unatoč visokoj otpornosti baterije na takve utjecaje, preporučljivo je ne iscijediti sve "sokove" iz nje. Treba obratiti posebnu pažnju kada ove baterije koristite s UPS-om i električnim motorima velike snage. Ako je baterija potpuno ispražnjena, potrebno ju je odmah regenerirati, odnosno spojiti na poseban punjač. Bateriju možete pojačati čak i nakon dužeg boravka u stanju dubokog pražnjenja, za što je potrebno izvršiti kvalitetno punjenje 12 sati, a zatim isprazniti bateriju.
- Izbjegavajte prekomjerno punjenje. Pretjerano punjenje negativno utječe na performanse proizvoda. Ugrađeni kontroler nije uvijek u mogućnosti isključiti bateriju na vrijeme, posebno kada se punjenje provodi u hladnoj sobi.
Osim prekomjernog punjenja i prekomjernog pražnjenja, bateriju treba zaštititi od prekomjernog mehaničkog naprezanja, što može uzrokovati pad tlaka u kućištu i požar unutarnje komponente baterija Iz tog razloga je zabranjeno slanje poštom baterija koje sadrže više od 1 g čistog litija.
Koristi se kao baterija za odvijače, laptope i telefone Kako čuvati litij-ionske baterije
Ako postoji potreba za dugotrajnim skladištenjem litij-ionskih baterija, onda ih svedite na minimum negativan utjecaj proizvoda, morate se pridržavati sljedećih preporuka:
- Proizvod čuvajte samo na suhom i hladnom mjestu.
- Baterija mora biti uklonjena iz električnog uređaja.
- Baterija se mora napuniti prije skladištenja. Minimalni napon pri kojem se neće formirati unutarnji procesi korozije je 2,5 volta po 1 elementu.
S obzirom na nisko samopražnjenje takvih baterija, baterija se na ovaj način može skladištiti nekoliko godina, ali će tijekom tog razdoblja kapacitet ćelije neizbježno opasti.
Recikliranje litij-ionskih baterija
Litij-ionske baterije sadrže tvari koje su opasne po zdravlje i nikada se ne smiju rastavljati kod kuće. Nakon što baterija istekne svoj vijek trajanja, mora se vratiti na daljnje recikliranje. Na specijaliziranim sabirnim mjestima možete dobiti novčanu naknadu za staru litijevu bateriju, jer takvi proizvodi sadrže skupe elemente koji se mogu ponovno upotrijebiti.
- napon jednog elementa:
