Baterii litiu-ion cu cabluri. Baterie cu litiu: recenzie, descriere, tipuri, producători și recenzii

În telefoanele mobile moderne, camerele și alte dispozitive, bateriile litiu-ion sunt cel mai des folosite, înlocuind bateriile alcaline și nichel-cadmiu, pe care le depășesc în multe privințe. Pentru prima dată, bateriile cu anod de litiu au apărut în anii 70 ai secolului precedent și au devenit imediat foarte populare datorită tensiunii ridicate și intensității energetice.

Istoria apariției

Evoluțiile au fost de scurtă durată, dar la nivel practic au apărut dificultăți care au fost rezolvate abia în anii 90 ai secolului trecut. Datorită activității ridicate a litiului, în interiorul elementului au avut loc procese chimice, care au dus la ardere.

La începutul anilor 90, au avut loc o serie de accidente - utilizatorii de telefon, în timp ce vorbeau, au primit arsuri grave ca urmare a aprinderii spontane a elementelor, iar apoi dispozitivele de comunicare în sine. În acest sens, bateriile au fost complet întrerupte, iar bateriile eliberate anterior au fost returnate de la vânzare.

În bateriile moderne litiu-ion nu se utilizează metalul pur, ci doar compușii săi ionizați, deoarece sunt mai stabili. Din păcate, oamenii de știință au trebuit să caute o reducere semnificativă a capacităților bateriei, dar au reușit să realizeze principalul lucru - oamenii nu mai sufereau de arsuri.

Rețeaua cristalină a diferiților compuși de carbon s-a dovedit a fi potrivită pentru intercalarea ionilor de litiu la electrodul negativ. În timpul încărcării, trec de la anod la catod, iar în timpul descărcării, invers.

Principiul de funcționare și soiuri

În fiecare baterie litiu-ion, electrodul negativ se bazează pe substanțe care conțin carbon, a căror structură poate fi comandată sau parțial ordonată. Procesul de intercalare a Li în C se modifică în funcție de material. Electrodul pozitiv este realizat în principal din oxid de nichel sau cobalt lated.

Însumând toate reacțiile, acestea pot fi reprezentate în următoarele ecuații:

1. LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi + + xe - pentru catod.
2. С + xLi + + xe → CLix - pentru anod.

Ecuațiile sunt prezentate pentru cazul unei descărcări; atunci când sunt încărcate, acestea curg în direcția opusă. Oamenii de știință efectuează cercetări asupra materialelor noi care constau din fosfați și oxizi amestecați. Aceste materiale sunt planificate pentru a fi utilizate pentru catod.

Există două tipuri de baterii Li-Ion:

1. cilindric;
2. prismatic.

Principala diferență este dispunerea plăcilor (în prismatică - una peste alta). Mărimea bateriei cu litiu depinde de aceasta. De regulă, cele prismatice sunt mai dense și mai compacte.

În plus, în interior există un sistem de siguranță - un mecanism care crește rezistența atunci când temperatura crește și rupe circuitul anod-catod la presiune crescută. Datorită plăcii electronice, devine imposibilă scurtcircuitarea, deoarece controlează procesele din interiorul bateriei.

Electrozii cu polaritate opusă sunt separați printr-un separator. Carcasa trebuie sigilată, scurgerile de electrolit sau pătrunderea apei și a oxigenului vor distruge atât bateria, cât și dispozitivul electronic în sine.

Diferiți producători au o baterie cu litiu poate arăta complet diferit, nu există o formă uniformă a produsului. Raportul dintre masele active ale anodului și catodului ar trebui să fie de aproximativ 1: 1, altfel este posibilă formarea de litiu metalic, care va duce la incendiu.

Avantaje și dezavantaje

Bateriile au performanțe excelente, care variază de la producător la producător. Tensiunea nominală este de 3,7-3,8 V cu un maxim de 4,4 V. Densitatea de energie (unul dintre indicatorii principali) este de 110-230 W * h / kg.

Rezistența internă este de 5 până la 15 mΩ / 1Ah. Durata de viață în ceea ce privește numărul de cicluri (descărcare/încărcare) este de 1000-5000 de unități. Timpul pentru încărcare rapidă este de 15-60 de minute. Unul dintre cele mai semnificative avantaje este procesul lent de autodescărcare (doar 10-20% pe an, din care 3-6% pentru prima lună). Intervalul de temperatură de funcționare este 0 C - +65 C, la temperaturi sub zero, încărcarea este imposibilă.

Încărcarea are loc în mai multe etape:

1. până la un anumit punct, curge curentul maxim de încărcare;
2. la atingerea parametrilor de functionare, curentul scade treptat la 3% din valoarea maxima.

În timpul depozitării, aproximativ la fiecare 500 de ore, este necesară reîncărcarea periodică pentru a compensa autodescărcarea. Când este supraîncărcat, se poate depune litiu metalic care, interacționând cu electrolitul, formează oxigen. Acest lucru crește riscul de scurgere din cauza presiunii interne crescute.

Reîncărcarea frecventă va reduce semnificativ durata de viață a bateriei. În plus, sunt afectate mediul, temperatura, curentul etc.

Elementul are dezavantaje, printre care se disting următoarele:

Conditii de operare

Cel mai bine este să depozitați bateria în următoarele condiții: Încărcarea ar trebui să fie de cel puțin 40%, iar temperatura să nu fie foarte scăzută sau ridicată. Cea mai bună opțiune este intervalul de la 0C la + 10C. De obicei, aproximativ 4% din capacitate se pierde în 2 ani, motiv pentru care nu este recomandat să cumpărați baterii cu date de fabricație anterioare.

Oamenii de știință au inventat o modalitate de a prelungi perioada de valabilitate. La electrolit se adaugă un conservant adecvat. Cu toate acestea, astfel de baterii ar trebui „antrenate” sub forma a 2-3 cicluri complete de descărcare/încărcare, astfel încât să poată funcționa ulterior normal. În caz contrar, poate apărea un „efect de memorie” și umflarea ulterioară a întregii structuri. Cu utilizarea corectă și respectarea tuturor standardelor de stocare, bateria poate funcționa mult timp, în timp ce capacitatea sa rămâne la un nivel ridicat.

Litiul ocupă un loc aparte printre cele mai moderne baterii. În chimie, litiul este cel mai activ metal.

Are o resursă uriașă de stocare a energiei. 1 kg de litiu este capabil să stocheze 3860 amperi-oră. Cunoscutul zinc rămâne cu mult în urmă. El are această cifră este de 820 amperi-oră.

Celulele cu litiu pot genera tensiuni de până la 3,7 V. Dar probele de laborator sunt capabile să producă o tensiune de aproximativ 4,5 V.

Litiul pur nu este utilizat în bateriile moderne cu litiu.

Există 3 tipuri de baterii cu litiu de uz comun:

Litiu-ion ( Li-ion). Tensiune nominală (U nom.) - 3,6V;

polimer de litiu ( Li-Po, Li-polimer sau „lipo”). numărul U. - 3,7V;

Fosfat de fier de litiu ( Viaţă sau LFP ). numărul U. - 3,3 V.

Toate aceste tipuri de baterii cu litiu diferă în ceea ce privește materialul catodului sau electrolitului. Li-ion folosește un catod de cobaltat de litiu LiCoO 2, Li-Po folosește un electrolit polimer gel, iar Li-Fe folosește un catod de ferofosfat de litiu LiFePO 4.

Orice baterie cu litiu (sau dispozitivul în care funcționează) este echipată cu un mic circuit electronic - un controler de încărcare / descărcare. Deoarece bateriile cu litiu sunt foarte sensibile la supraîncărcare și descărcare profundă, acest lucru este necesar. Dacă „alegeți” orice baterie cu litiu dintr-un telefon mobil, atunci puteți găsi un mic circuit electronic în ea - acesta este controlerul de protecție ( IC de protecție ).

Dacă nu există controler încorporat (sau supraveghetor de încărcare) în bateria cu litiu, atunci o astfel de baterie se numește neprotejată. În acest caz, controlerul este încorporat în dispozitiv, care este alimentat de o astfel de baterie, iar încărcarea este posibilă numai de la dispozitiv sau de la un încărcător special.

Fotografia arată o baterie Li-Po neprotejată Turnigy 2200 mAh 3C 25C Lipo Pack... Această baterie este formată din 3 celule conectate în serie (3C - 3 celule) fiecare 3.7V și, prin urmare, are un conector de echilibrare. Curentul de descărcare continuă poate ajunge la 25C, adică 25 * 2200 mA = 55000 mA = 55 A! Și curentul de descărcare pe termen scurt (10 sec.) - 35C!

Bateriile cu litiu, care sunt mai multe celule în serie, necesită un încărcător complex echipat cu un echilibrator. O astfel de funcționalitate este implementată, de exemplu, în încărcătoare universale precum Turnigy Accucell 6 și IMAX B6.

Echilibratorul este necesar pentru a egaliza tensiunea pe celulele individuale în timpul încărcării bateriei cu litiu compozit. Datorită diferențelor dintre celule, unele se pot încărca mai repede, iar altele mai lent. Prin urmare, se utilizează un circuit special pentru derivarea curentului de încărcare.

Acesta este cablajul pe care îl au cablul de echilibrare și alimentare al bateriei LiPo de 11,1V.

După cum știți, supraîncărcarea unei celule a unei baterii cu litiu (în special Li-Polymer) peste 4,2 V poate duce la o explozie sau ardere spontană. Prin urmare, în timpul încărcării, este necesar să se controleze tensiunea pe fiecare celulă acumulator compus!

Încărcarea corectă a bateriilor cu litiu.

Bateriile cu litiu (Li-ion, Li-Po, Li-Fe) sunt încărcate prin metoda CC/CV ("Curent constant / tensiune constantă"). Metoda constă în faptul că la început, când tensiunea pe element este scăzută, acesta este încărcat cu un curent constant de o anumită valoare. Când se atinge tensiunea celulei (de exemplu, până la 4,2 V - în funcție de tipul de baterie), controlerul de încărcare menține o tensiune constantă pe el.

Primul stagiuîncărcarea bateriei cu litiu - CC- implementat prin feedback. Controlerul selectează tensiunea pe celulă astfel încât curentul de încărcare să fie strict constant.

În prima etapă de încărcare, bateria cu litiu stochează cea mai mare parte a energiei (60 - 80%).

A doua faza taxa - CV- pornește atunci când tensiunea pe element atinge un anumit nivel de prag (de exemplu, la 4,2 V). După aceea, controlerul pur și simplu menține o tensiune constantă pe element și îi oferă curentul de care are nevoie. Până la sfârșitul încărcării, curentul scade la o valoare de 30 - 10 mA. Cu acest curent, celula este considerată încărcată.

În a doua etapă, bateria acumulează restul de 40 - 20% din putere.

Este de remarcat faptul că depășirea tensiunii de prag pe o baterie cu litiu este plină de supraîncălzire excesivă și chiar de o explozie!

Când încărcați bateriile cu litiu, se recomandă să le puneți într-o pungă neinflamabilă. Acest lucru este valabil mai ales pentru bateriile care nu au o cutie specială. De exemplu, cele care sunt utilizate în modelele radiocontrolate (auto, modelare aeronave).

Dezavantajele bateriilor litiu-ion

Principalul și cel mai înfricoșător dezavantaj al bateriilor pe bază de litiu, le-aș numi pericol de incendiu atunci când tensiunea de funcționare este depășită, supraîncălzire, încărcare necorespunzătoare și funcționare analfabetă. În special, există o mulțime de plângeri cu privire la bateriile cu litiu-polimer (Li-Polymer). Cu toate acestea, bateriile cu litiu fier fosfat (Li-Fe) nu au o astfel de caracteristică negativă - sunt ignifuge.

De asemenea, bateriile cu litiu se tem foarte mult de frig - își pierd rapid capacitatea și se opresc din încărcare. Acest lucru se aplică bateriilor Li-ion și Li-Po. Bateriile cu litiu fier fosfat (Li-Fe) sunt mai rezistente la îngheț. De fapt, aceasta este una dintre calitățile pozitive ale bateriilor Li-Fe.

Dezavantajul bateriilor cu litiu este că necesită un regulator de încărcare special - un circuit electronic. Și în cazul unei baterii compozite și al echilibrului.

Odată cu descărcarea profundă, bateriile cu litiu își pierd proprietățile originale. Bateriile Li-ion și Li-Po se tem în special de descărcarea profundă. Chiar și după restaurare, o astfel de baterie va avea o capacitate mai mică.

Dacă bateria cu litiu nu „funcționează” pentru o lungă perioadă de timp, atunci la început tensiunea de pe ea va scădea la nivelul de prag (de obicei 3,2-3,3V). Un circuit electronic va deconecta complet celula bateriei și apoi va începe o descărcare profundă. Dacă tensiunea de pe celulă scade la 2,5 V, atunci acest lucru poate duce la defecțiunea acesteia.

Prin urmare, merită să reîncărcați din când în când bateriile laptopurilor, telefoanelor mobile, mp3 playerelor în perioade lungi de inactivitate.

De obicei, durata de viață a unei baterii obișnuite cu litiu este de 3 până la 5 ani. După 3 ani, capacitatea bateriei începe să scadă destul de vizibil.

Multă vreme, o baterie cu acid a fost singurul dispozitiv capabil să furnizeze curent electric obiectelor și mecanismelor autonome. În ciuda curentului maxim mare și a rezistenței interne minime, astfel de baterii aveau o serie de dezavantaje care limitau utilizarea lor în dispozitivele care consumau cantități mari de energie electrică sau în încăperi închise. În acest sens, bateriile litiu-ion sunt lipsite de multe dintre calitățile negative ale predecesorilor lor, deși au dezavantaje.

frânare

Ce este o baterie litiu-ion

Primele baterii cu litiu au apărut acum 50 de ani. Astfel de produse erau o baterie convențională în care era instalat un anod de litiu pentru a crește nivelul de eficiență energetică. Astfel de produse aveau caracteristici operaționale foarte înalte, dar unul dintre cele mai grave dezavantaje a fost probabilitatea mare de aprindere a litiului atunci când catodul s-a supraîncălzit. Având în vedere această caracteristică, oamenii de știință au înlocuit de-a lungul timpului elementul pur cu ioni metalici, drept urmare siguranța a crescut semnificativ.

Bateriile moderne li-ion sunt foarte fiabile și pot rezista la un număr mare de cicluri de încărcare-descărcare. Au efect de memorie minim și au o greutate relativ redusă. Datorită acestor proprietăți, bateria cu litiu și-a găsit o aplicație largă în multe dispozitive. Produsul poate fi folosit ca acumulator, sub formă de baterii pentru electrocasnice, dar și ca sursă de energie de tracțiune foarte eficientă.

Astăzi, astfel de dispozitive au mai multe dezavantaje:

• cost ridicat;
• nu-ți plac descărcările profunde;
• poate muri la temperaturi scăzute;
• pierde capacitatea la supraîncălzire.

Cum se desfășoară producția de baterii Li-ion?

Bateriile litiu-ion sunt fabricate în mai multe etape:

1. Fabricarea electrozilor.
2. Combinarea electrozilor într-o baterie.
3. Instalarea plăcii de protecție.
4. Instalarea bateriei în carcasă.
5. Umplerea cu electrolit.
6. Testare și încărcare.

În toate etapele producției, trebuie respectate tehnologia și măsurile de siguranță, ceea ce vă permite în cele din urmă să obțineți un produs de înaltă calitate.

Ca catod în bateriile litiu-ion se folosește o folie cu o substanță care conține litiu depusă pe suprafața sa.

În funcție de scopul bateriei, pot fi utilizați următorii compuși de litiu:

• LiCoO2;
• LiNiO2;
• LiMn2O4.

La fabricarea surselor de alimentare cilindrice de dimensiuni standard AA și AAA, electrodul principal este răsucit într-o rolă, care este separată de anod printr-un separator. Cu o suprafață catodică mare, a cărei peliculă are o grosime minimă, este posibil să se realizeze un consum mare de energie al produsului.

Principiul de funcționare și baterie li-ion a dispozitivului

O baterie litiu-ion funcționează după cum urmează:

1. Când un curent electric continuu este aplicat contactelor bateriei, cationii de litiu se deplasează în materialul anodului.
2. În timpul procesului de descărcare, ionii de litiu părăsesc anodul și pătrund în dielectric la o adâncime de 50 nm.

În „durata de viață” a unei baterii litiu-ion, astfel de cicluri pot fi de până la 3.000, în timp ce bateria poate da aproape tot curentul electric acumulat în timpul procesului de încărcare. O descărcare profundă nu duce la oxidarea plăcilor, ceea ce distinge favorabil astfel de produse în comparație cu bateriile acide.

Nu toate bateriile li-ion tolerează bine descărcările profunde. Dacă o astfel de baterie este instalată într-un telefon sau cameră (tip AAA), atunci când bateria este profund descărcată, din motive de siguranță, placa de control blochează posibilitatea încărcării bateriei, astfel încât nu va fi posibilă încărcarea acesteia fără un încărcător special. Dacă aceasta este o baterie cu litiu de tracțiune pentru un motor de barcă, atunci o descărcare profundă nu va fi deloc teribilă pentru ea.

Spre deosebire de bateriile de tip deget, bateriile complexe constau din mai multe surse separate de energie electrică conectate în paralel sau în serie. Metoda de conectare depinde de ce indicator de energie electrică trebuie mărit.

Dimensiuni și tipuri de baterii li-ion

Bateriile litiu-ion sunt utilizate pe scară largă. Astfel de surse de curent electric sunt folosite în diverse dispozitive de uz casnic, gadgeturi și chiar mașini. În plus, bateriile industriale litiu-ion sunt fabricate cu o capacitate mare și tensiune înaltă. Cele mai populare sunt următoarele tipuri de baterii cu litiu:

Nume	Diametru, mm	Lungime, mm	Capacitate, 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

Primele două cifre ale unor astfel de denumiri indică diametrul produsului, a doua pereche - lungimea. Ultimul „0” este setat dacă bateriile sunt cilindrice.

Pe lângă bateriile cilindrice, industria produce baterii de tip "" cu o tensiune de 9v și baterii industriale puternice cu o tensiune de 12v, 24v, 36v și 48v.

Bateria de stivuitor

În funcție de elementele adăugate produsului, pe carcasa bateriei pot apărea următoarele marcaje:

• ICR - care contine cobalt;
• IMR - - - - mangan;
• INR - - - - nichel și mangan;
• NCR - - - - nichel și cobalt.

Bateriile cu litiu diferă nu numai prin dimensiune și aditivi chimici, ci în primul rând prin capacitate și tensiune. Acești doi parametri determină posibilitatea utilizării lor în anumite tipuri de dispozitive electrice.

Unde se folosesc bateriile li-ion?

Bateriile litiu-ion nu au nicio alternativă acolo unde este nevoie de o baterie care să poată degaja energie electrică în volum aproape complet și să efectueze un număr mare de cicluri de încărcare/descărcare fără a scădea capacitatea. Avantajul unor astfel de dispozitive este greutatea lor relativ mică, deoarece nu este nevoie să folosiți grile de plumb în astfel de dispozitive.

Având în vedere caracteristicile de înaltă performanță, astfel de produse pot fi utilizate:

1. Ca baterii de pornire. Bateriile cu litiu pentru mașini devin din ce în ce mai ieftine în fiecare an datorită noilor dezvoltări care reduc costurile de producție. Din păcate, prețul unor astfel de baterii poate fi foarte mare, așa că mulți proprietari de mașini nu își pot permite o astfel de baterie. Dezavantajele bateriilor litiu-ion includ o scădere semnificativă a puterii la temperaturi sub minus 20 de grade, astfel încât în ​​regiunile nordice funcționarea unor astfel de produse va fi nepractică.
2. Ca dispozitive de tracțiune. Datorită faptului că bateriile litiu-ion pot tolera cu ușurință o descărcare profundă, acestea sunt adesea folosite ca baterii de tracțiune pentru motoarele electrice de bărci. Dacă puterea motorului nu este prea mare, atunci o încărcare este suficientă pentru 5 - 6 ore de funcționare continuă, ceea ce este suficient pentru pescuit sau pentru o excursie cu barca. Bateriile de tracțiune litiu-ion sunt instalate și pe diferite echipamente de încărcare (stivuitoare electrice, stivuitoare electrice) care funcționează în încăperi închise.
3. În aparatele de uz casnic. Bateriile litiu-ion sunt folosite în diferite dispozitive de uz casnic în locul bateriilor standard. Astfel de produse au o tensiune de 3,6v - 3,7v, dar există modele care pot înlocui o baterie convențională de sare sau alcalină de 1,5 volți. Puteți găsi și baterii cu o tensiune de 3v (15270,), care pot fi instalate în loc de 2 baterii standard.

Astfel de produse sunt utilizate în principal în dispozitive puternice, în care bateriile obișnuite cu sare sunt descărcate foarte rapid.

Baterie de tracțiune

Reguli de utilizare a bateriilor li-ion

Durata de viață a unei baterii cu litiu este influențată de mulți factori, cunoașterea cărora va crește semnificativ resursa. Când utilizați acest tip de baterie, trebuie să:

1. Încercați să nu descărcați complet bateria.În ciuda rezistenței mari a bateriei la astfel de efecte, este indicat să nu stoarceți toate „sucurile” din ea. O atenție deosebită trebuie acordată atunci când manipulați astfel de baterii cu UPS și motoare electrice de mare putere. Dacă bateria este complet descărcată, este necesar să o reînviați imediat, adică să o conectați la un încărcător special. Bateria poate fi agitată chiar și după o ședere lungă într-o stare de descărcare profundă, pentru care este necesar să se efectueze o încărcare de înaltă calitate timp de 12 ore, apoi să se descarce bateria.
2. Nu supraîncărcați. Supraîncărcarea afectează negativ performanța produsului. Controlerul încorporat nu este întotdeauna capabil să oprească bateria la timp, mai ales atunci când încărcarea se efectuează într-o cameră rece.

Pe lângă supraîncărcare și supra-descărcare, bateria trebuie protejată de solicitările mecanice excesive, care pot cauza scurgeri ale carcasei și pot aprinde componentele interne ale bateriei. Din acest motiv, există o interdicție privind expedierea bateriilor în care conținutul de litiu pur depășește 1 g.

Este folosit ca baterie pentru șurubelnițe, laptopuri și telefoane

Cum se depozitează bateriile litiu-ion

Dacă este nevoie de stocarea pe termen lung a bateriilor litiu-ion, atunci pentru a minimiza impactul negativ asupra produsului, trebuie să respectați următoarele recomandări:

1. Depozitați produsul numai într-un loc uscat și răcoros.
2. Bateria trebuie scoasă din dispozitivul electric.
3. Bateria trebuie încărcată înainte de depozitare. Tensiunea minimă la care nu se vor forma procese de coroziune internă este de 2,5 volți pe celulă.

Având în vedere auto-descărcarea scăzută a unor astfel de baterii, este posibil să păstrați bateria în acest fel timp de câțiva ani, dar în această perioadă, capacitatea celulei va scădea inevitabil.

Reciclarea bateriilor litiu-ion

Bateriile litiu-ion conțin substanțe periculoase pentru sănătate și nu trebuie niciodată dezasamblate acasă. După ce bateria este epuizată, aceasta trebuie predată pentru procesare ulterioară. În punctele de colectare specializate, puteți obține compensații bănești pentru o baterie cu litiu veche, deoarece astfel de produse conțin elemente scumpe care pot fi refolosite.

Intervalele de temperatură permise pentru încărcarea și descărcarea bateriilor litiu-ion

Funcții de testare

Testele pentru numărul de cicluri au fost efectuate cu un curent de descărcare de 1C, pentru fiecare baterie s-au efectuat cicluri de descărcare/încărcare până la atingerea capacității de 80%. Acest număr a fost ales pe baza momentului aluatului și pentru o posibilă comparație a rezultatelor ulterioară. Numărul de cicluri echivalente complete este de până la 7500 în unele teste.
Testele de viață au fost efectuate la diferite niveluri de încărcare și temperaturi, s-au făcut măsurători de tensiune la fiecare 40-50 de zile pentru a monitoriza descărcarea, durata testelor a fost de 400-500 de zile.

Principala dificultate în experimente este discrepanța dintre capacitatea declarată și cea reală. Toate bateriile au o capacitate mai mare decât cea declarată, de la 0,1% la 5%, ceea ce introduce un element suplimentar de imprevizibilitate.

Bateriile cele mai utilizate au fost NCA și NMC, dar au fost testate și baterii cu litiu cobalt și litiu fosfat.

Câțiva termeni:
DoD - Depth of Discharge - adâncimea de descărcare.
SoC - Stare de încărcare - nivel de încărcare.

Utilizarea bateriei

Numărul de cicluri

În prezent, există o teorie conform căreia dependența numărului de cicluri pe care bateria le poate rezista de gradul de descărcare al bateriei într-un ciclu este următoarea (albastrul indică ciclurile de descărcare, negrul indică cicluri complete echivalente):

Această curbă se numește curba Wöhler. Ideea principală a venit de la mecanică despre dependența numărului de întinderi ale unui arc de gradul de întindere. O valoare inițială de 3000 de cicluri la descărcarea 100% a bateriei este o medie ponderată la o descărcare de 0,1C. Unele baterii arată rezultate mai bune, altele mai proaste. La un curent de 1C, numărul de cicluri complete la descărcare 100% scade de la 3000 la 1000-1500, în funcție de producător.

În general, acest raport, prezentat în grafice, a fost confirmat de rezultatele experimentelor, deoarece este indicat să încărcați bateria ori de câte ori este posibil.

Calcularea suprapunerii ciclurilor

Când utilizați baterii, este posibil să lucrați cu două cicluri simultane (de exemplu, frânare regenerativă într-o mașină):


Rezultă următorul ciclu combinat:


Apare întrebarea, cum afectează acest lucru funcționarea bateriei, durata de viață a bateriei scade foarte mult?

Conform rezultatelor experimentelor, ciclul combinat a arătat rezultate ca urmare a adunării ciclurilor complete echivalente a două cicluri independente. Acestea. capacitatea relativă a bateriei în ciclul combinat a scăzut în funcție de suma descărcărilor din ciclurile mici și mari (graficul liniarizat este prezentat mai jos).


Impactul ciclurilor mari de descărcare este mai semnificativ, ceea ce înseamnă că se confirmă că bateria este cel mai bine încărcată cu fiecare ocazie.

Efect de memorie

Efectul de memorie al bateriilor litiu-ion nu a fost observat conform rezultatelor experimentelor. În diferite moduri, capacitatea sa completă nu s-a schimbat oricum ulterior. În același timp, există o serie de studii care confirmă prezența acestui efect în bateriile cu litiu-fosfat și litiu-titan.

Stocare baterie

Temperaturi de depozitare

Aici nu s-au făcut descoperiri neobișnuite. Temperaturile 20-25°C sunt optime (în viața normală) pentru depozitarea bateriei dacă nu este folosit. Când bateria este depozitată la o temperatură de 50 ° C, degradarea capacității este de aproape 6 ori mai rapidă.
Desigur, temperaturile mai scăzute sunt mai bune pentru depozitare, dar în viața de zi cu zi aceasta înseamnă o răcire specială. Deoarece temperatura aerului din apartament, de regulă, este de 20-25 ° C, atunci depozitarea va fi cel mai probabil la această temperatură.

Nivel de încărcare

După cum au arătat testele, cu cât încărcarea este mai mică, cu atât descărcarea automată a bateriei este mai lentă. S-a măsurat capacitatea bateriei, ce ar fi dacă ar fi folosită în continuare după depozitare pe termen lung. Cele mai bune rezultate au fost obținute cu bateriile care au fost stocate cu o încărcare apropiată de zero.
În general, bateriile care au fost depozitate cu o încărcare de cel mult 60% în momentul depozitării au prezentat rezultate bune. Cifrele diferă de cele de mai jos pentru încărcare de 100% în rau (adică, bateria va deveni inutilizabilă mai devreme decât este indicat în figură):

Desen preluat din articolul 5 sfaturi practice pentru utilizarea bateriilor litiu-ion
În același timp, cifrele pentru o încărcare mică sunt mai optimiste (94% după un an la 40 ° C pentru stocare la 40% SOC).
Deoarece o încărcare de 10% nu este practică, deoarece timpul de funcționare la acest nivel este foarte scurt, depozitați bateriile în mod optim la 60% SOC, care îi va permite să fie aplicat în orice moment și nu îi va afecta în mod critic durata de viață.

Principalele probleme ale rezultatelor experimentale

Nimeni nu a efectuat teste care pot fi considerate 100% fiabile. Eșantionul, de regulă, nu depășește câteva mii de baterii din milioanele de baterii fabricate. Majoritatea cercetătorilor nu sunt în măsură să ofere analize comparative fiabile din cauza eșantionării insuficiente. De asemenea, rezultatele acestor experimente sunt adesea informații confidențiale. Deci aceste recomandări nu se aplică neapărat bateriei dvs., dar pot fi considerate optime.

Rezultatele experimentelor

Frecvența optimă de încărcare - ori de câte ori este posibil.
Condițiile optime de depozitare sunt 20-25 ° C la 60% încărcare a bateriei.

Surse de

1. Curs „Sisteme de stocare a bateriilor”, RWTH Aachen, Prof. Dr. rer. nat. Dirk Uwe Sauer

Primele experimente de creare a celulelor galvanice cu litiu au fost înregistrate încă din 1012. Un model cu adevărat funcțional a reușit să creeze în 1940, primele copii de producție (nereîncărcabile!) Au apărut în anii 70, iar procesiunea triumfală a acestui tip de baterii a început la începutul anilor 90, când compania japoneză Sony a reușit să stăpânească. producția lor comercială.

În prezent, se crede că aceasta este una dintre cele mai promițătoare domenii pentru crearea surselor de energie electrică autonome, în ciuda costului lor destul de ridicat (la nivelul actual).

Principalul avantaj al acestui tip de baterie este densitatea sa mare de energie (aproximativ 100 W/h la 1 kg de greutate) și capacitatea de a efectua un ciclu mare de încărcare/descărcare.

Bateriile nou create sunt, de asemenea, caracterizate de un indicator atât de excelent ca o rată scăzută de auto-descărcare (doar de la 3 la 5% pentru prima lună, cu o scădere ulterioară a acestui indicator). Acest lucru permite

Și asta nu este tot - în comparație cu Ni-Cd-ul răspândit, noul circuit cu aceleași dimensiuni oferă performanță de trei ori mai mare, practic fără efect negativ de memorie.

Caracteristici negative

baterii litiu-ion.

În primul rând - costul ridicat, necesitatea de a menține bateria în stare încărcată și așa-numitul „efect de îmbătrânire”, care se manifestă chiar și în cazul în care celula galvanică nu a fost în funcțiune. Ultima proprietate neplăcută se manifestă printr-o scădere constantă a capacității, care după doi ani poate duce la o defecțiune completă a produsului.