Litij ionske baterije s vodovima. Litijska baterija: pregled, opis, vrste, proizvođači i recenzije

U modernim mobitelima, fotoaparatima i drugim uređajima najčešće se koriste litij-ionske baterije koje zamjenjuju alkalne i nikal-kadmijeve baterije koje po mnogo čemu nadmašuju. Po prvi put, baterije s litijskom anodom pojavile su se 70-ih godina prošlog stoljeća i odmah postale vrlo popularne zbog visokog napona i energetskog intenziteta.

Povijest izgleda

Razvoj je bio kratkotrajan, ali su se na praktičnoj razini pojavile poteškoće koje su riješene tek 90-ih godina prošlog stoljeća. Zbog visoke aktivnosti litija unutar elementa su se odvijali kemijski procesi koji su doveli do izgaranja.

Početkom 90-ih dogodio se niz nesreća - korisnici telefona su tijekom razgovora zadobili teške opekline uslijed spontanog zapaljenja elemenata, a potom i samih komunikacijskih uređaja. S tim u vezi, baterije su u potpunosti ukinute, a prethodno puštene baterije vraćene iz prodaje.

U modernim litij-ionskim baterijama ne koristi se čisti metal, već samo njegovi ionizirani spojevi, jer su stabilniji. Nažalost, znanstvenici su morali ići na značajno smanjenje sposobnosti baterije, ali su uspjeli postići glavno - ljudi više nisu imali opekline.

Utvrđeno je da je kristalna rešetka različitih ugljikovih spojeva prikladna za interkalaciju litijevih iona na negativnoj elektrodi. Tijekom punjenja prelaze s anode na katodu, a tijekom pražnjenja obrnuto.

Princip rada i sorte

U svakoj litij-ionskoj bateriji negativna elektroda temelji se na tvarima koje sadrže ugljik, čija se struktura može naručiti ili djelomično naručiti. Proces interkalacije Li u C mijenja se ovisno o materijalu. Pozitivna elektroda je uglavnom izrađena od oksida nikla ili kobalta.

Zbrajajući sve reakcije, one se mogu predstaviti u sljedećim jednadžbama:

1. LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi + + xe - za katodu.
2. S + xLi + + xe → CLix - za anodu.

Jednadžbe su prikazane za slučaj pražnjenja; kada su napunjene, one teku u suprotnom smjeru. Znanstvenici provode istraživanja na novim materijalima koji se sastoje od miješanih fosfata i oksida. Ovi materijali se planiraju koristiti za katodu.

Postoje dvije vrste Li-Ion baterija:

1. cilindričan;
2. prizmatičan.

Glavna razlika je raspored ploča (u prizmatičnim - jedna na drugu). O tome ovisi veličina litij baterije. Prizmatični su u pravilu gušći i kompaktniji.

Osim toga, unutra se nalazi sigurnosni sustav - mehanizam koji povećava otpor kada temperatura raste, a pri povećanom tlaku prekida anodno-katodni krug. Zahvaljujući elektroničkoj ploči postaje nemoguće doći do kratkog spoja, jer kontrolira procese unutar baterije.

Elektrode suprotnog polariteta razdvojene su separatorom. Kućište mora biti zapečaćeno, curenje elektrolita ili ulazak vode i kisika uništit će i bateriju i sam elektronički uređaj.

Različiti proizvođači imaju litijsku bateriju mogu izgledati potpuno drugačije, nema ujednačenog oblika proizvoda. Omjer aktivnih masa anode i katode trebao bi biti približno 1: 1, inače je moguće stvaranje metala litija, što će dovesti do požara.

Prednosti i nedostatci

Baterije imaju izvrsne performanse koje se razlikuju od proizvođača do proizvođača. Nominalni napon je 3,7-3,8 V s maksimalno 4,4 V. Gustoća energije (jedan od glavnih pokazatelja) je 110-230 W * h / kg.

Unutarnji otpor je 5 do 15 mΩ / 1 Ah. Vijek trajanja u smislu broja ciklusa (pražnjenje / punjenje) je 1000-5000 jedinica. Vrijeme za brzo punjenje je 15-60 minuta. Jedna od najznačajnijih prednosti je spor proces samopražnjenja (samo 10-20% godišnje, od čega 3-6% za prvi mjesec). Raspon radne temperature je 0 C - +65 C, na temperaturama ispod nule punjenje je nemoguće.

Punjenje se odvija u nekoliko faza:

1. do određene točke teče maksimalna struja punjenja;
2. nakon postizanja radnih parametara, struja se postupno smanjuje na 3% maksimalne vrijednosti.

Tijekom skladištenja otprilike svakih 500 sati potrebno je periodično punjenje kako bi se nadoknadilo samopražnjenje. Kada se prepuni, može se taložiti metalni litij, koji u interakciji s elektrolitom stvara kisik. To povećava rizik od curenja zbog povećanog unutarnjeg tlaka.

Često punjenje značajno će smanjiti vijek trajanja baterije. Osim toga, utječe na okoliš, temperatura, struja itd.

Element ima nedostatke, među kojima se razlikuju sljedeće:

Radni uvjeti

Najbolje je čuvati bateriju pod sljedećim uvjetima: Napunjenost treba biti najmanje 40%, a temperatura ne smije biti jako niska ili visoka. Najbolja opcija je raspon od 0C do + 10C. Obično se u 2 godine izgubi oko 4% kapaciteta, zbog čega se ne preporučuje kupnja baterija s ranijim datumima proizvodnje.

Znanstvenici su izmislili način kako produžiti rok trajanja. U elektrolit se dodaje odgovarajući konzervans. Međutim, takve baterije treba "obučiti" u obliku 2-3 puna ciklusa pražnjenja/punjenja kako bi naknadno mogle normalno raditi. Inače može doći do "efekta pamćenja" i naknadnog oticanja cijele strukture. Uz pravilnu uporabu i poštivanje svih standarda skladištenja, baterija može dugo služiti, a njen kapacitet ostaje na visokoj razini.

Litij zauzima posebno mjesto među najmodernijim baterijama. U kemiji, litij je najaktivniji metal.

Ima ogroman resurs za skladištenje energije. 1 kg litija može pohraniti 3860 amper-sati. Uvelike zaostaje dobro poznati cink. On ima ovu brojku od 820 amper-sati.

Litijeve ćelije mogu generirati napon do 3,7 V. Ali laboratorijski uzorci su sposobni proizvesti napon od oko 4,5 V.

Čisti litij se ne koristi u modernim litij baterijama.

U uobičajenoj upotrebi su 3 vrste litij baterija:

Litij-ionski ( Li-ion). Nazivni napon (U nom.) - 3,6V;

litij polimer ( Li-Po, Li-polimer ili "lipo"). U broj. - 3,7 V;

litij željezo fosfat ( Život ili LFP ). U broj. - 3,3 V.

Sve ove vrste litijevih baterija razlikuju se po materijalu katode ili elektrolita. Li-ion koristi katodu od litij kobaltata LiCoO 2, Li-Po koristi gel polimer elektrolit, a Li-Fe koristi litij-fero-fosfatnu katodu LiFePO 4.

Svaka litijeva baterija (ili uređaj u kojem radi) opremljena je malim elektroničkim krugom - regulatorom punjenja / pražnjenja. Budući da su litijeve baterije vrlo osjetljive na prekomjerno punjenje i duboko pražnjenje, to je neophodno. Ako "pokupite" bilo koju litijsku bateriju iz mobilnog telefona, tada u njoj možete pronaći mali elektronički sklop - ovo je zaštitni kontroler ( Zaštitni IC ).

Ako u litij bateriji nema ugrađenog kontrolera (ili nadzornika punjenja), tada se takva baterija naziva nezaštićenom. U tom je slučaju u uređaj ugrađen kontroler koji se napaja takvom baterijom, a punjenje je moguće samo iz uređaja ili iz posebnog punjača.

Fotografija prikazuje nezaštićenu Li-Po bateriju Turnigy 2200 mAh 3C 25C Lipo paket... Ova baterija se sastoji od 3 ćelije spojene u seriju (3C - 3 ćelije) svaka 3,7V i stoga ima konektor za balansiranje. Neprekidna struja pražnjenja može doseći 25C, t.j. 25 * 2200 mA = 55000 mA = 55 A! I kratkotrajna struja pražnjenja (10 sek.) - 35C!

Litij baterije, koje su više ćelija u seriji, zahtijevaju složen punjač opremljen balanserom. Takva je funkcionalnost implementirana, na primjer, u takvim univerzalnim punjačima kao što su Turnigy Accucell 6 i IMAX B6.

Balanser je potreban kako bi se izjednačio napon na pojedinačnim ćelijama tijekom punjenja kompozitne litijeve baterije. Zbog razlika između stanica, neke se mogu puniti brže, a druge sporije. Stoga se koristi poseban krug za ranžiranje struje punjenja.

Ovo je ožičenje koje ima kabel za balansiranje i napajanje 11.1V LiPo baterije.

Kao što znate, prekomjerno punjenje ćelije litijeve baterije (osobito Li-Polymer) preko 4,2 V može dovesti do eksplozije ili spontanog izgaranja. Stoga je tijekom punjenja potrebno kontrolirati napon na svakoj stanici složena baterija baterija!

Pravilno punjenje litij baterija.

Litij baterije (Li-ion, Li-Po, Li-Fe) se pune CC/CV metodom ("Konstantna struja / konstantni napon"). Metoda se sastoji u činjenici da se u početku, kada je napon na elementu nizak, nabijen konstantnom strujom određene vrijednosti. Kada se dosegne napon ćelije (na primjer, do 4,2 V - ovisno o vrsti baterije), regulator punjenja održava konstantan napon na njoj.

Prva razina punjenje litij baterije - CC- provodi se putem povratnih informacija. Regulator odabire napon na ćeliji tako da struja punjenja bude striktno konstantna.

Tijekom prve faze punjenja, litijeva baterija pohranjuje većinu energije (60 - 80%).

Druga faza naplatiti - životopis- počinje kada napon na elementu dosegne određenu razinu praga (na primjer, na 4,2V). Nakon toga, regulator jednostavno održava konstantan napon na elementu i daje mu struju koja mu je potrebna. Do kraja punjenja struja se smanjuje na vrijednost od 30 - 10 mA. S ovom strujom, stanica se smatra nabijenom.

Tijekom druge faze, baterija akumulira preostalih 40 - 20% snage.

Vrijedi napomenuti da je prekoračenje graničnog napona na litij bateriji ispunjeno prekomjernim pregrijavanjem, pa čak i eksplozijom!

Prilikom punjenja litij baterija preporuča se staviti u nezapaljivu vrećicu. To posebno vrijedi za baterije koje nemaju posebnu kutiju. Na primjer, oni koji se koriste u radio-upravljanim modelima (auto, modelarstvo zrakoplova).

Nedostaci litij-ionskih baterija

Glavni i najstrašniji nedostatak baterija na bazi litija, nazvao bih ih opasnošću od požara pri prekoračenju radnog napona, pregrijavanjem, nepravilnim punjenjem i nepismenim radom. Posebno je puno pritužbi na litij-polimer (Li-Polymer) baterije. Međutim, litij-željezo-fosfatne (Li-Fe) baterije nemaju takvu negativnu osobinu – one su vatrootporne.

Također, litij baterije se jako boje hladnoće – brzo gube kapacitet i prestaju se puniti. Ovo se odnosi na Li-ion i Li-Po baterije. Litij-željezo-fosfatne (Li-Fe) baterije su otpornije na mraz. Zapravo, ovo je jedna od pozitivnih osobina Li-Fe baterija.

Nedostatak litij baterija je što zahtijevaju poseban kontroler punjenja - elektronički sklop. I u slučaju kompozitne baterije i balansera.

S dubokim pražnjenjem, litijeve baterije gube svoja izvorna svojstva. Li-ion i Li-Po baterije se posebno boje dubokog pražnjenja. Čak i nakon obnove, takva baterija će imati manji kapacitet.

Ako litijeva baterija ne "radi" dulje vrijeme, tada će napon na njoj isprva pasti na razinu praga (obično 3,2-3,3V). Elektronički krug će potpuno odspojiti ćeliju baterije, a zatim će započeti duboko pražnjenje. Ako napon na ćeliji padne na 2,5 V, to može dovesti do njenog kvara.

Stoga se isplati s vremena na vrijeme napuniti baterije prijenosnih računala, mobitela, mp3 playera tijekom duljeg razdoblja neaktivnosti.

Tipično, vijek trajanja obične litijeve baterije je 3 do 5 godina. Nakon 3 godine, kapacitet baterije počinje prilično primjetno opadati.

Dugo je vremena kiselinska baterija bila jedini uređaj koji je mogao opskrbljivati ​​električnu struju autonomnim objektima i mehanizmima. Unatoč velikoj maksimalnoj struji i minimalnom unutarnjem otporu, takve su baterije imale niz nedostataka koji su ograničavali njihovu upotrebu u uređajima koji troše velike količine električne energije ili u zatvorenim prostorijama. U tom smislu, litij-ionske baterije su lišene mnogih negativnih kvaliteta svojih prethodnika, iako imaju nedostatke.

Obuzdavanje

Što je litij-ionska baterija

Prve litijeve baterije pojavile su se prije 50 godina. Takvi proizvodi bili su konvencionalna baterija u koju je ugrađena litijska anoda kako bi se povećala razina energetske učinkovitosti. Takvi proizvodi imali su vrlo visoke operativne karakteristike, ali jedan od najozbiljnijih nedostataka bila je velika vjerojatnost paljenja litija kada se katoda pregrije. S obzirom na ovu značajku, znanstvenici su s vremenom zamijenili čisti element metalnim ionima, zbog čega je sigurnost značajno povećana.

Moderne litij-ionske baterije vrlo su pouzdane i mogu izdržati veliki broj ciklusa punjenja-pražnjenja. Imaju minimalan memorijski učinak i relativno su male težine. Zbog ovih svojstava, litijeva baterija je našla široku primjenu u mnogim uređajima. Proizvod se može koristiti kao akumulator, u obliku baterija za kućanske aparate, a također i kao visoko učinkovit izvor vučne 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 li-ion baterija?

Litij-ionske baterije se proizvode u nekoliko faza:

1. Izrada elektroda.
2. Kombiniranje elektroda u bateriju.
3. Postavljanje zaštitne ploče.
4. Ugradnja baterije u kućište.
5. Punjenje elektrolitom.
6. Testiranje i punjenje.

U svim fazama proizvodnje moraju se poštivati ​​tehnološke i sigurnosne mjere, što u konačnici omogućuje dobivanje visokokvalitetnog proizvoda.

Kao katoda u litij-ionskim baterijama koristi se folija s tvari koja sadrži litij nanesena na njezinu površinu.

Ovisno o namjeni baterije, mogu se koristiti sljedeći litijevi spojevi:

• LiCoO2;
• LiNiO2;
• LiMn2O4.

U proizvodnji cilindričnih izvora napajanja standardnih veličina AA i AAA, glavna elektroda je uvijena u rolu, koja je odvojena od anode separatorom. S velikom katodnom površinom, čiji film ima minimalnu debljinu, moguće je postići visoku potrošnju energije proizvoda.

Princip rada i uređaj Li-ion baterija

Litij-ionska baterija radi na sljedeći način:

1. Kada se istosmjerna električna struja dovede na kontakte baterije, litijevi kationi prelaze u materijal anode.
2. Tijekom procesa pražnjenja, litijevi ioni napuštaju anodu i prodiru u dielektrik do dubine od 50 nm.

U "životnom vijeku" litij-ionske baterije takvih ciklusa može biti i do 3000, dok baterija može dati gotovo svu električnu struju nakupljenu tijekom procesa punjenja. Duboko pražnjenje ne dovodi do oksidacije ploča, što povoljno razlikuje takve proizvode u usporedbi s kiselim baterijama.

Ne podnose sve li-ion baterije dobro duboko pražnjenje. Ako je takva baterija ugrađena u telefon ili fotoaparat (tip AAA), tada kada je baterija duboko ispražnjena, iz sigurnosnih razloga, upravljačka ploča blokira mogućnost punjenja baterije, pa je neće biti moguće puniti bez poseban punjač. Ako se radi o vučnoj litij bateriji za brodski motor, tada joj duboko pražnjenje neće biti strašno.

Za razliku od baterija tipa prsta, složene baterije sastoje se od nekoliko odvojenih izvora električne energije povezanih paralelno ili u seriji. Način povezivanja ovisi o tome koji indikator električne energije treba povećati.

Veličine i vrste li-ion baterija

Litij-ionske baterije imaju široku primjenu. Takvi izvori električne struje koriste se u raznim kućanskim uređajima, napravama, pa čak i automobilima. Osim toga, industrijske litij-ionske baterije proizvode se velikog kapaciteta i visokog napona. Najpopularnije su sljedeće vrste litij baterija:

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. Posljednja "0" je postavljena ako su baterije cilindrične.

Osim cilindričnih baterija, industrija proizvodi baterije tipa "" napona od 9v i moćne industrijske baterije napona 12v, 24v, 36v i 48v.

Baterija za slagač

Ovisno o elementima koji se dodaju proizvodu, na kućištu baterije mogu biti sljedeće oznake:

• ICR - koji sadrži kobalt;
• IMR - - - - mangan;
• INR - - - - nikal i mangan;
• NCR - - - - nikal i kobalt.

Litij baterije se ne razlikuju 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 tamo gdje je potrebna baterija koja može ispuštati električnu energiju u gotovo punom volumenu, te obavljati veliki broj ciklusa punjenja/pražnjenja bez smanjenja kapaciteta. Prednost takvih uređaja je njihova relativno mala težina, jer u takvim uređajima nema potrebe za korištenjem olovnih rešetki.

S obzirom na karakteristike visokih performansi, takvi se proizvodi mogu koristiti:

1. Kao starterske baterije. Litijeve baterije za automobile svake su godine sve jeftinije zahvaljujući novim razvojima koji smanjuju troškove proizvodnje. Nažalost, cijena takvih baterija može biti vrlo visoka, pa si mnogi vlasnici automobila ne mogu priuštiti takvu bateriju. Nedostaci litij-ionskih baterija uključuju značajan pad snage na temperaturama ispod minus 20 stupnjeva, tako da će u sjevernim regijama rad takvih proizvoda biti nepraktičan.
2. Kao vučni uređaji. Zbog činjenice da litij-ionske baterije lako podnose duboko pražnjenje, često se koriste kao vučne baterije za brodske elektromotore. Ako snaga motora nije prevelika, tada je jedno punjenje dovoljno za 5 - 6 sati neprekidnog rada, što je sasvim dovoljno za ribolov ili izlet brodom. Vučne litij-ionske baterije također se ugrađuju na razne uređaje za utovar (električni viličari, električni viličari) koji rade u zatvorenim prostorijama.
3. 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 konvencionalnu solnu ili alkalnu bateriju od 1,5 V. Također možete pronaći baterije napona 3v (15270,) koje se mogu ugraditi umjesto 2 standardne baterije.

Takvi se proizvodi uglavnom koriste u snažnim uređajima, u kojima se obične solne baterije vrlo brzo prazne.

Vučna baterija

Pravila za korištenje litij-ionskih baterija

Na vijek trajanja litijeve baterije utječu mnogi čimbenici, čije će poznavanje značajno povećati resurs. Kada koristite ovu vrstu baterije, morate:

1. Pokušajte ne isprazniti bateriju do kraja. Unatoč visokoj otpornosti baterije na takve učinke, preporučljivo je ne cijediti sve "sokove" iz nje. Posebno treba biti oprezan pri rukovanju takvim baterijama s UPS-om i električnim motorima velike snage. Ako je baterija potpuno ispražnjena, potrebno ju je odmah oživjeti, odnosno spojiti na poseban punjač. Baterija se može protresti čak i nakon dugog boravka u stanju dubokog pražnjenja, za što je potrebno kvalitetno napuniti 12 sati, a zatim isprazniti bateriju.
2. Nemojte prenaplaćivati. Prekomjerno punjenje negativno utječe na performanse proizvoda. Ugrađeni kontroler nije uvijek u mogućnosti na vrijeme isključiti bateriju, osobito kada se punjenje vrši u hladnoj prostoriji.

Osim prekomjernog punjenja i prekomjernog pražnjenja, bateriju treba zaštititi od prekomjernog mehaničkog naprezanja, koji može uzrokovati curenje kućišta i zapaljenje unutarnjih komponenti baterije. Zbog toga je zabranjena poštarina baterija u kojima sadržaj čistog litija prelazi 1 g.

Koristi se kao baterija za odvijače, laptope i telefone

Kako pohraniti litij-ionske baterije

Ako postoji potreba za dugotrajnim skladištenjem litij-ionskih baterija, kako biste smanjili negativni utjecaj na proizvod, morate se pridržavati sljedećih preporuka:

1. Proizvod čuvajte samo na suhom i hladnom mjestu.
2. Bateriju je potrebno izvaditi iz električnog uređaja.
3. Baterija se mora napuniti prije skladištenja. Minimalni napon pri kojem neće nastati unutarnji procesi korozije je 2,5 Volta po ćeliji.

S obzirom na nisko samopražnjenje takvih baterija, moguće je bateriju na ovaj način pohraniti nekoliko godina, ali će se tijekom tog razdoblja kapacitet ćelije neminovno smanjiti.

Recikliranje litij-ionskih baterija

Litij-ionske baterije sadrže tvari opasne po zdravlje i nikada se ne smiju rastavljati kod kuće. Nakon što se baterija potroši, mora se predati na daljnju obradu. U specijaliziranim sabirnim mjestima možete dobiti novčanu naknadu za staru litijsku bateriju, jer takvi proizvodi sadrže skupe elemente koji se mogu ponovno koristiti.

Dopušteni temperaturni rasponi za punjenje i pražnjenje litij-ionskih baterija

Značajke testiranja

Testovi za broj ciklusa provedeni su sa strujom pražnjenja od 1C, za svaku bateriju, ciklusi pražnjenja/punjenja su provedeni dok se ne postigne 80% kapaciteta. Taj je broj odabran na temelju vremena izrade tijesta i za moguću usporedbu rezultata kasnije. Broj potpunih ekvivalentnih ciklusa je do 7500 u nekim testovima.
Provedena su ispitivanja životnog vijeka na različitim razinama napunjenosti i temperaturama, mjerenja napona svakih 40-50 dana radi praćenja pražnjenja, trajanje ispitivanja je bilo 400-500 dana.

Glavna poteškoća u pokusima je neslaganje u deklariranom i stvarnom kapacitetu. Sve baterije imaju kapacitet veći od navedenog, od 0,1% do 5%, što unosi dodatni element nepredvidljivosti.

Najčešće korištene baterije bile su NCA i NMC, ali su testirane i litij-kobaltne i litij-fosfatne baterije.

Nekoliko pojmova:
DoD - Depth of Discharge - dubina pražnjenja.
SoC - State of Charge - razina napunjenosti.

Korištenje baterije

Broj ciklusa

Trenutno postoji teorija da je ovisnost broja ciklusa koje baterija može izdržati o stupnju pražnjenja baterije u ciklusu sljedeća (plava označava cikluse pražnjenja, crna označava ekvivalentne pune cikluse):

Ova krivulja se zove Wöhlerova krivulja. Glavna ideja došla je od mehanike o ovisnosti broja rastezanja opruge o stupnju istezanja. Početna vrijednost od 3000 ciklusa pri 100% pražnjenju baterije je ponderirani prosjek pri pražnjenju od 0,1C. Neke baterije pokazuju bolje rezultate, neke lošije. Pri struji od 1C, broj kompletnih ciklusa pri 100% pražnjenju pada s 3000 na 1000-1500, ovisno o proizvođaču.

Općenito, ovaj omjer, prikazan na grafikonima, potvrđen je rezultatima eksperimenata, jer preporučljivo je puniti bateriju kad god je to moguće.

Izračunavanje superpozicije ciklusa

Kada koristite baterije, moguć je rad s dva istovremena ciklusa (na primjer, regenerativno kočenje u automobilu):


To rezultira sljedećim kombiniranim ciklusom:


Postavlja se pitanje, kako to utječe na rad baterije, da li se jako smanjuje vijek trajanja baterije?

Prema rezultatima pokusa, kombinirani ciklus je pokazao rezultate kao zbrajanje kompletnih ekvivalentnih ciklusa dvaju neovisnih ciklusa. Oni. relativni kapacitet baterije u kombiniranom ciklusu opao je prema zbroju pražnjenja u malom i velikom ciklusu (linearizirani graf je prikazan u nastavku).


Utjecaj velikih ciklusa pražnjenja je značajniji, što znači da se potvrđuje da se baterija najbolje puni u svakoj prilici.

Efekt memorije

Memorijski učinak litij-ionskih baterija nije uočen prema rezultatima eksperimenata. U različitim načinima rada ionako se njegov puni kapacitet ionako nije mijenjao. Istodobno, postoji niz studija koje potvrđuju prisutnost ovog učinka u litij-fosfatnim i litij-titanovim baterijama.

Skladištenje baterija

Temperature skladištenja

Ovdje nisu napravljena neobična otkrića. Temperature 20-25 °C optimalno je (u normalnom životu) za čuvanje baterije ako se ne koristi. Kada se baterija čuva na temperaturi od 50°C, degradacija kapaciteta je skoro 6 puta brža.
Naravno, niže temperature su bolje za skladištenje, ali u svakodnevnom životu to znači posebno hlađenje. Budući da je temperatura zraka u stanu, u pravilu, 20-25 ° C, tada će skladištenje najvjerojatnije biti na ovoj temperaturi.

Razina napunjenosti

Kao što su testovi pokazali, što je napunjenost manja, to je baterija sporije samopražnjenje. Izmjeren je kapacitet baterije, koliki bi bio da se dalje koristi nakon dugotrajnog skladištenja. Najbolji rezultati postignuti su s baterijama koje su bile pohranjene s napunjenošću blizu nule.
Općenito, baterije koje su bile pohranjene s ne više od 60% napunjenosti na početku skladištenja pokazale su dobre rezultate. Brojke se razlikuju od dolje navedenih za 100% napunjenost na gore (tj. baterija će postati neupotrebljiva prije nego što je prikazano na slici):

Crtež preuzet iz članka 5. praktični savjeti za korištenje litij-ionskih baterija
Istodobno, 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, budući da je vrijeme rada na ovoj razini vrlo kratko, pohranite baterije optimalno na 60% SOC, što će omogućiti njegovu primjenu 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% pouzdanim. Uzorak u pravilu ne prelazi nekoliko tisuća baterija od milijuna proizvedenih. Većina istraživača ne može dati pouzdane usporedne analize zbog nedovoljnog uzorkovanja. Također, rezultati ovih eksperimenata često su povjerljive informacije. Stoga se ove preporuke ne odnose nužno na vašu bateriju, ali se mogu smatrati optimalnim.

Rezultati eksperimenata

Optimalna učestalost punjenja - kad god je to moguće.
Optimalni uvjeti skladištenja su 20-25°C pri 60% napunjenosti baterije.

Izvori od

1. Tečaj "Sustavi za pohranu baterija", RWTH Aachen, Prof. dr. rer. nat. Dirk Uwe Sauer

Prvi eksperimenti za stvaranje litij galvanskih ćelija zabilježeni su već 1012. godine. Stvarno radni model uspio je stvoriti 1940. godine, prve proizvodne kopije (nepunjive!) pojavile su se 70-ih, a trijumfalna povorka ove vrste baterija započela je ranih 90-ih, kada je japanska tvrtka Sony uspjela svladati njihovu komercijalnu proizvodnju.

Trenutno se vjeruje da je ovo jedno od najperspektivnijih područja za stvaranje autonomnih izvora električne energije, unatoč njihovoj prilično visokoj (na trenutnoj razini) cijeni.

Glavna prednost ove vrste baterija je velika gustoća energije (oko 100 W/h po 1 kg težine) i mogućnost izvođenja velikog ciklusa punjenja/pražnjenja.

Novostvorene baterije također karakterizira tako izvrstan pokazatelj kao niska stopa samopražnjenja (samo od 3 do 5% u prvom mjesecu, s naknadnim smanjenjem ovog pokazatelja). To omogućuje

I to nije sve - u usporedbi s raširenim Ni-Cd, novi sklop istih dimenzija pruža tri puta više performansi bez praktički nikakvog negativnog memorijskog učinka.

Negativne karakteristike

litij-ionske baterije.

Prije svega - visoka cijena, potreba da se baterija drži u napunjenom stanju i takozvani "efekt starenja", koji se očituje čak iu slučaju kada galvanska ćelija nije bila u pogonu. Posljednje neugodno svojstvo očituje se u stalnom smanjenju kapaciteta, što nakon dvije godine može dovesti do potpunog kvara proizvoda.