Bateria cu litiu polimer este o versiune îmbunătățită a bateriei tradiționale cu litiu-ion. Principala sa diferență este utilizarea unui material polimeric special, în care incluziunile conductoare de litiu asemănătoare gelului sunt folosite ca umplutură. Acest tip de baterie este folosit în multe modele de dispozitive mobile, telefoane, dispozitive digitale, mașini controlate radio și așa mai departe.

O baterie tradițională cu polimer de litiu pentru uz casnic nu poate furniza prea mult curent. Cu toate acestea, astăzi există varietăți speciale de astfel de dispozitive care pot furniza un curent de multe ori mai mare decât capacitatea sa în amperi-ore.

Design baterie cu litiu polimer

Diferența dintre polimerul de litiu și stocarea energiei cu ioni de litiu este tipul de electrolit utilizat. Bateriile polimerice folosesc un polimer special cu o soluție care conține litiu, în timp ce bateriile cu ioni folosesc un electrolit de gel obișnuit. Sistemele de alimentare ale majorității modelelor moderne folosesc o baterie cu litiu polimer. Acest lucru se datorează faptului că oferă curenți de descărcare mai puternici. Cu toate acestea, nu există o divizare prea strictă între aceste tipuri de baterii, deoarece diferă doar prin natura electrolitului. Acest lucru se aplică caracteristicilor de încărcare și descărcare, regulilor de funcționare și măsurilor de siguranță.

Principalele caracteristici

O baterie modernă litiu-polimer cu aceeași masă este mult mai consumatoare de energie decât bateriile cu nichel-cadmiu (NiCd) și nichel-hidrură metalică (NiMH). Au un număr de cicluri de funcționare de aproximativ 500-600. Să reamintim că pentru NiCd este de 1000 de cicluri, iar pentru NiMH este de aproximativ 500. La fel ca litiu-ionul, purtătorii polimerici, de asemenea, îmbătrânesc în timp. Prin urmare, după 2 ani, o astfel de baterie își va pierde până la 20% din capacitatea sa.

Tipuri de baterii cu litiu polimer de putere

Astăzi există două tipuri principale de astfel de baterii - standard și cu descărcare rapidă. Ele diferă prin nivelul curentului maxim de descărcare. Acest indicator este indicat fie în unități de capacitate a bateriei, fie în amperi. În cele mai multe cazuri, nivelul maxim al curentului de descărcare nu depășește 3C. Cu toate acestea, unele modele pot produce un curent de 5C. În dispozitivele cu descărcare rapidă, este permis un curent de descărcare de până la 8-10C. Cu toate acestea, modelele cu descărcare rapidă nu sunt folosite pentru aparatele de uz casnic.

Caracteristicile aplicației

Utilizarea unei baterii litiu-polimer poate crește semnificativ durata de funcționare a motorului electric, reducând în același timp greutatea bateriei în sine. Prin urmare, dacă înlocuiți o baterie obișnuită NiMH de 650 mAh cu două baterii obișnuite cu litiu-polimer, puteți obține de 3 ori mai multă energie energetică. Mai mult, o astfel de baterie va fi cu peste 10 g mai ușoară. Dacă luați baterii cu descărcare rapidă, atunci puteți obține performanțe și mai mari. Un astfel de sistem va fi o opțiune excelentă nu numai pentru modelele mici de avioane sau elicoptere, ci și pentru dispozitive radiocontrolate impresionante.

Bateriile cu polimer litiu, spre deosebire de bateriile litiu-ion, au funcționat bine în elicopterele mici, cum ar fi Hummingbird și Piccolo. Modelele similare cu motoare cu comutator convenționale pot zbura cu două baterii polimerice timp de o jumătate de oră. Când utilizați un motor fără perii, acest timp crește la 50 de minute. Acest tip de baterie este considerată o opțiune ideală pentru aeronavele ușoare de interior. Eficiența lor în acest caz este determinată de greutatea lor mult mai ușoară în comparație cu bateriile NiCd.

Singurul domeniu în care o baterie litiu-polimer este inferioară NiCd-ului este utilizarea sa în dispozitive cu curenți de descărcare ultra-înalți de până la 50 C. Cu toate acestea, este foarte posibil ca în câțiva ani să apară baterii mai puternice de acest tip. . În același timp, prețurile pentru bateriile litiu-polimer, litiu-ion și NiCd sunt aproximativ aceleași pentru aceeași masă de dispozitive.

Caracteristici de funcționare

Regulile de funcționare pentru bateriile litiu-polimer și litiu-ion sunt în mare măsură similare. Când utilizați o baterie polimerică, trebuie să evitați anumite situații periculoase care îi pot provoca daune ireparabile:

• încărcarea dispozitivului cu o tensiune de 4,2 volți pe borcan;
• descărcare cu curenți cu o capacitate de sarcină care o depășește pe cea corespunzătoare;
• descărcare cu o tensiune sub 3 volți pe celulă;
• depresurizarea bateriei;
• încălzirea dispozitivului peste 60 de grade;
• depozitare pe termen lung într-o stare complet descărcată.

Bateriile cu litiu polimer și litiu-ion prezintă pericol de incendiu atunci când sunt supraîncălzite și supradescărcate. Pentru a combate acest fenomen, toate bateriile moderne sunt echipate cu un sistem electronic încorporat care previne supradescărcarea sau supraîncălzirea. Acesta este motivul pentru care o baterie cu litiu polimer necesită algoritmi speciali de încărcare.

Încărcător

Procesul de încărcare a bateriilor litiu-polimer nu este practic diferit de încărcarea bateriilor litiu-ion. Încărcarea majorității bateriilor litiu-polimer cu un curent de încărcare de pornire de 1C se realizează în aproximativ 3 ore. Pentru a obține o încărcare completă, este necesar să aveți tensiunea bateriei corespunzătoare pragului superior. În plus, o condiție necesară este reducerea curentului de încărcare la 3% din valoarea nominală. Mai mult, în timpul unei astfel de încărcări, o astfel de baterie rămâne întotdeauna rece. Dacă doriți să păstrați bateria în permanență încărcată, atunci este indicat să reîncărcați aproximativ o dată la 500 de ore, ceea ce corespunde la 20 de zile. De regulă, încărcarea se efectuează de obicei atunci când tensiunea la bornele bateriei scade la 4,05 V. Încărcarea este oprită după ce tensiunea la borne atinge 4,2 V.

Temperatura de încărcare

Majoritatea bateriilor litiu-polimer pot fi încărcate la o temperatură de 5-45 de grade la un curent de 1C. Dacă temperatura este în intervalul de la 0 la 5 grade, atunci se recomandă trecerea la un curent de 0,1C. Încărcarea la temperaturi sub zero este complet interzisă în acest caz. În mod tradițional, se crede că cele mai favorabile condiții pentru încărcare sunt 15-25 de grade. Deoarece toate procesele de încărcare ale bateriilor litiu-polimer și litiu-ion sunt aproape identice, pot fi utilizate aceleași încărcătoare pentru ele.

Condiții de descărcare

În mod tradițional, acest tip de baterie se descarcă la o tensiune de 3,0 V per baterie. Cu toate acestea, unele tipuri de dispozitive trebuie să fie descărcate la un prag minim de 2,5V. Producătorii de dispozitive mobile oferă un prag de oprire de 3,0V, care va fi potrivit pentru orice tip de baterie. Adică, pe măsură ce bateria se descarcă în timp ce dispozitivul mobil este pornit, tensiunea scade treptat și, când ajunge la 3.0V, dispozitivul te avertizează automat și se oprește. Cu toate acestea, dispozitivul continuă să consume ceva energie din baterie. Acest lucru este necesar pentru a detecta când este apăsat butonul de pornire sau pentru alte funcții similare. De asemenea, energia de aici poate fi folosită pentru propriul circuit de protecție și control. Mai mult, un nivel scăzut de auto-descărcare rămâne caracteristic purtătorilor de litiu-polimer. Prin urmare, dacă lăsați astfel de baterii pentru o perioadă lungă de timp, tensiunea din ele poate scădea sub 2,5V, ceea ce este foarte dăunător. Toate sistemele interne de protecție și control pot fi dezactivate. Ca urmare, astfel de baterii nu mai pot fi încărcate cu încărcătoare convenționale. În plus, descărcarea completă este foarte dăunătoare structurii interne a bateriei. Prin urmare, o baterie complet descărcată trebuie încărcată în prima etapă cu un curent minim de 0,1C.

Temperatura în timpul descărcării

Bateria cu litiu polimer funcționează cel mai bine la temperatura camerei. Dacă utilizați dispozitivul în medii mai calde, durata de viață a bateriei poate fi redusă semnificativ. În ceea ce privește bateria litiu-ion, această baterie funcționează cel mai bine la temperaturi ridicate. Inițial împiedică creșterea rezistenței interne a bateriei, care se crede că este un rezultat al îmbătrânirii. Cu toate acestea, ulterior producția de energie este redusă și o creștere a temperaturii accelerează procesul de îmbătrânire datorită creșterii rezistenței interne.

Bateria cu litiu polimer are condiții de funcționare ușor diferite, deoarece are un electrolit uscat și solid. Temperatura ideală pentru funcționarea sa este de 60-100 de grade. Prin urmare, un astfel de purtător de energie a devenit o opțiune ideală pentru sursele de energie de rezervă în regiunile cu climă caldă. Sunt amplasate special într-o carcasă termoizolantă cu elemente de încălzire încorporate alimentate de la o rețea externă.

• Bateria cu litiu polimer are o capacitate și o durabilitate superioare bateriei cu litiu-ion.
• Ușurință de utilizare în condiții de câmp când nu există nicio modalitate de a controla temperatura.
• Densitate mare de energie pe unitate de greutate și volum.
• Autodescărcare scăzută.
• Elemente subțiri nu mai mult de 1 mm.
• Flexibilitatea formei.
• Fără efect de memorie.
• Gamă largă de temperatură de funcționare de la -20 la +40 °C.
• Cădere nesemnificativă de tensiune în timpul descărcării.

Dezavantajele bateriilor cu polimer litiu:

• Eficiență scăzută la temperaturi de -20 de grade și mai jos.
• Preț mare.

Aproape toate gadgeturile electronice moderne sunt echipate cu baterii cu polimer de litiu. Ele sunt utilizate pe scară largă pe modele zburătoare controlate radio, quadcoptere, elicoptere și avioane. Bateriile cu polimer de litiu au multe avantaje, inclusiv densitate mare de energie, auto-descărcare scăzută și absența așa-numitului „efect de memorie”.

Drept urmare, pentru modelele cu unități de alimentare Li Pol, practic nu există o alternativă demnă la baterie. Este de așteptat ca acestea să fie folosite din ce în ce mai pe scară largă, mai ales în domenii precum vehiculele aeriene fără pilot, vehiculele electrice etc.

În ciuda tuturor avantajelor, bateriile LiPol au reputația de surse de energie capricioase, periculoase și de scurtă durată. De fapt, aceste neajunsuri sunt oarecum exagerate. Dacă este utilizat corect, problemele vor fi reduse la minimum.

Reguli de încărcare

Pentru a vă asigura că nu există probleme în funcționarea sursei de alimentare, este necesar să încărcați corect bateriile LiPo. În caz contrar, există un risc mare de deteriorare și chiar de ardere spontană. Să vedem cum să încărcați corect o baterie cu polimer de litiu pentru a evita posibile probleme:

• Nu este posibil să încărcați o baterie LiPo cu niciun încărcător; aceasta necesită încărcătoare speciale. Acest lucru se datorează caracteristicilor procesului de încărcare în două faze.

• Încărcarea bateriilor Li Pol are loc în două faze (metoda CC-CV). În prima etapă, tensiunea pe toate băncile de baterii crește. Până la sfârșitul fazei ajunge la 4,2 volți. De fapt, în acest moment încărcarea bateriilor Li Pol ajunge la 95%. Apoi începe a doua fază. Pentru a preveni supraîncărcarea, care este dăunătoare unei baterii cu litiu-polimer, curentul este redus. Dacă tensiunea depășește 4,25 volți, riscul arderii spontane crește.
• Nu este recomandat să lăsați sursa de alimentare să se descarce complet; înainte de reîncărcare, ar trebui să rămână aproximativ 10-20% în ea, altfel se va eșua rapid.
• Este important să vă asigurați că tensiunea nu scade sub 3 volți pe fiecare bancă. Cu o astfel de scădere a tensiunii, există un risc mare ca bateria să se umfle. În acest caz, o baterie LiPo umflată își va pierde mai mult de 50% din capacitatea sa. Dacă o baterie LiPo este umflată, tot ce trebuie să faci este să o arunci - pierderea capacității este ireversibilă.

Faptul că sursele de alimentare cu polimer de litiu se umflă este una dintre problemele grave în funcționarea lor. Toate băncile ar trebui să fie încărcate și descărcate în mod egal. În acest caz, încărcătorul pentru bateriile cu polimer de litiu monitorizează doar tensiunea totală, dar cu o împrăștiere mare de indicatori, probabilitatea ca bateria LiPo să fie umflată crește semnificativ. Acest lucru duce, de asemenea, la supraîncărcarea cutiilor individuale, crescând riscul arderii spontane.

Pentru a rezolva această problemă, încărcarea bateriilor Li Pol trebuie făcută folosind un echilibrator care este capabil să monitorizeze tensiunea de pe fiecare bancă, sau un încărcător cu echilibrator încorporat. Nu încărcați sursa de alimentare a unui încărcător cu temporizator. Dacă curentul este insuficient, încărcătorul se va opri fără a-l încărca complet. Curentul de încărcare nu trebuie să depășească 1 C și să fie mai mic de 0,5 C. De asemenea, trebuie să rețineți că, cu cât capacitatea bateriei LiPo este mai mare, cu atât va dura mai mult pentru încărcare.

Exploatare

Pentru a prelungi durata de viață a dispozitivelor Li Pol, sau cel puțin pentru a nu o scurta, este importantă și utilizarea corectă a bateriilor. Când încărcăm sursa de alimentare, nu trebuie să-i lăsăm să se încălzească peste 60 de grade. Dacă are loc încălzire, bateria trebuie lăsată să se răcească înainte de utilizare. De asemenea, nu ar trebui să încărcați o unitate supraîncălzită.

O baterie complet descărcată nu trebuie lăsată pentru depozitare. Asigurați-vă că îl încărcați. Cei mai optimi indicatori sunt 60%. În general, dacă sunt respectate aceste reguli simple, nu există probleme cu utilizarea bateriilor litiu-polimer.

Caracteristicile bateriilor cu polimer litiu și regulile de funcționare a acestora

O baterie cu litiu polimer este o versiune modificată a bateriilor litiu-ion. Principala diferență este utilizarea unui material polimeric care acționează ca un electrolit. La acest polimer se adaugă incluziuni conductoare cu compuși de litiu. Astfel de baterii au fost dezvoltate activ în ultimii ani și sunt utilizate în telefoane mobile, tablete, laptopuri, modele radiocontrolate și alte echipamente. Deși bateriile cu litiu nu sunt capabile să furnizeze curenți mari de descărcare, unele tipuri speciale de baterii polimerice pot furniza curenți care depășesc semnificativ capacitatea lor. Deoarece bateriile cu polimer litiu se răspândesc rapid pe piață, trebuie să înțelegeți designul, regulile de funcționare și măsurile de siguranță ale acestora atunci când le manipulați. Acest lucru va fi discutat în materialul nostru de astăzi.

Avantajul înlocuirii unui electrolit organic lichid cu unul polimeric este de a crește siguranța funcționării bateriei. Acest lucru este foarte important pentru bateriile cu litiu. Utilizarea sigură în scopuri comerciale a fost cea care a împiedicat dezvoltarea lor încă de la început. In plus, electrolitul polimer ofera mult mai multa libertate atunci cand alegeti forma bateriei.

Proiectarea bateriilor Li─Pol s-a bazat pe procesul de tranziție a unui număr de polimeri într-o stare de semiconductor atunci când sunt introduși în ei ioni de electroliți. În acest caz, conductivitatea crește de mai multe ori. Cercetătorii erau ocupați în principal să selecteze un electrolit polimeric pentru bateriile cu modele metalice de litiu și Li─Ion. În teorie, densitatea de energie a bateriilor polimer poate fi crescută de câteva ori în comparație cu cele cu litiu-ion. Astăzi, se pot distinge mai multe grupuri de baterii Li─Pol, care diferă în compoziția electrolitului:

• Cu electrolit omogen asemănător gelului. Se obține ca urmare a introducerii sărurilor de litiu în structura polimerului;
• Cu electrolit polimer uscat. Acest tip este fabricat din oxid de polietilenă cu diferite săruri de litiu;
• Electrolit sub formă de matrice polimerică microporoasă în care sunt absorbite soluții neapoase de săruri de litiu.

Dacă comparăm polimeri și electroliții lichizi, este de remarcat conductivitatea ionică mai mică a primilor. Scade semnificativ la temperaturi sub zero. Deci, o problemă a fost selectarea unei compoziții pentru un electrolit cu conductivitate ridicată. Și a doua sarcină importantă a fost extinderea intervalului de temperatură de funcționare a bateriilor polimerice. Modelele de baterii litiu-polimer utilizate în tehnologia modernă nu sunt inferioare ca caracteristici față de Li-Ion.

Deoarece nu există electrolit lichid într-o baterie polimerică, siguranța lor de funcționare este mult mai mare. În plus, pot fi realizate în aproape orice formă și configurație.

Recipientele unor modele, care conțin borcanul în sine, sunt realizate din polimer metalizat. Datorită cristalizării electrolitului polimeric, parametrii acestor baterii se reduc semnificativ la temperaturi scăzute.

Există dezvoltări ale bateriilor polimerice cu anod metalic. Oamenii de știință au reușit să atingă o densitate mare de curent și o extindere semnificativă a intervalului de temperatură de funcționare. Aceste tipuri de baterii pot fi utilizate și în diverse electronice portabile și electrocasnice. Multe companii de top produc deja astfel de baterii.

Mai mult, diferiți producători pot avea diferite materiale pentru electrozi, compoziția electroliților și tehnologia de asamblare în sine. Din acest motiv, parametrii acestor baterii sunt foarte diferiți. Cu toate acestea, toți producătorii sunt de acord că stabilitatea funcționării Li─Pol este puternic influențată de omogenitatea electrolitului polimer. Și depinde de temperatura de polimerizare și de raportul componentelor.

Acum sunt multe experimente care au fost efectuate care demonstrează nivelul mai ridicat de siguranță al bateriilor polimerice în comparație cu cele ionice. Acest lucru se aplică la supraîncărcare, descărcare accelerată, vibrații, compresie, scurtcircuit, perforare a bateriilor cu polimer litiu. Deci, acest tip de baterie are cele mai bune perspective de dezvoltare. Mai jos sunt rezultatele testelor pentru funcționarea în siguranță a bateriilor Li─Pol.

Tipul testului
Tipul testului	Baterie cu electrolit polimer gel	Baterie cu electrolit lichid
Puncți cu un ac	Nu au existat schimbări	Explozie, fum, scurgeri de electroliți, creșterea temperaturii până la 250°C
Incalzire pana la 200°C	Nu au existat schimbări	Explozie, scurgeri de electroliți
Scurt circuit	Nu au existat schimbări	Scurgeri de electroliți, creșterea temperaturii cu 100°C
Reîncărcare (600%)	Balonare	Explozie, scurgeri de electroliți, creșterea temperaturii cu 100°C

Există exemple de baterii cu litiu polimer care au o grosime de 1 milimetru. Astfel de modele permit designerilor de dispozitive mobile să creeze echipamente foarte compacte. Acest lucru deschide noi posibilități de reducere a dimensiunii dispozitivelor electronice. Pentru a reduce rezistența internă a bateriilor Li-Pol, se adaugă un electrolit cu gel. Bateriile folosite la telefoanele mobile folosesc acest tip de electrolit. Acestea combină caracteristicile bateriilor polimerice și ionice.

Care este diferența dintre bateriile Li─Ion și Li─Pol. Ele se referă la caracteristicile lor electrice și sunt apropiate. Dar modelele polimerice folosesc un electrolit solid. Componenta gel este adăugată la electrolit pentru a reduce rezistența internă a bateriei și pentru a stimula procesele de schimb ionic.

În ceea ce privește intensitatea lor energetică, bateriile cu polimer litiu au o intensitate energetică specifică de 4-5 ori mai mare și de 3-4 ori mai mare. Ambele tipuri aparțin . Comparația se face cu acestea, deoarece bateriile cu litiu au înlocuit în mare măsură bateriile alcaline în electronicele mobile.

Bateriile Li-Pol au o resursă de 500-600 de cicluri de încărcare-descărcare (la un curent de descărcare de 2C). Conform acestui indicator, ele sunt inferioare celor de cadmiu (1 mie de cicluri) și corespund aproximativ celor cu hidrură metalică. Tehnologia de producție și designul sunt îmbunătățite în mod constant, iar în viitor, probabil, caracteristicile se vor îmbunătăți. De asemenea, este de remarcat faptul că în 1-2 ani o baterie polimerică își pierde aproximativ 20% din capacitatea sa. În acest parametru ele corespund bateriilor ionice.

Trebuie remarcat faptul că printre bateriile polimerice pentru uz comercial există 2 mari categorii. Acestea sunt obișnuite și cu descărcare rapidă. Acestea din urmă sunt adesea numite Hi descărcare. Diferența dintre aceste grupuri este curentul de descărcare maxim admisibil. Poate fi indicat în valoare absolută sau ca multiplu al capacității nominale.

De exemplu, 3C. Pentru bateriile convenționale, curentul maxim de descărcare nu este mai mare de 3-5C. Modelele cu descărcare rapidă au un curent de descărcare maxim de 8─10C. Greutatea bateriilor cu descărcare rapidă este cu aproximativ 20 la sută mai mare decât cea a modelelor standard. Marcajul acestor baterii conține simbolurile HC sau HD.

KKM2500 desemnează un model obișnuit cu o capacitate de 2500 mAh, iar marcajul KKM2000HD reprezintă o baterie cu descărcare rapidă cu o capacitate de 2000 mAh. Modelele cu descărcare rapidă nu sunt utilizate în aparatele electrocasnice și electronice de larg consum. Bateriile de la telefoane mobile și tablete nu pot rezista curenților mari de descărcare și, prin urmare, sunt echipate cu protecție împotriva unor astfel de moduri de funcționare.

Domeniile de aplicare ale bateriilor cu polimer litiu decurg din sarcinile care au fost puse pe parcursul dezvoltării lor. Acest lucru mărește timpul de funcționare al dispozitivului și reduce greutatea acestuia. Modelele standard Li─Pol funcționează în diverse electronice cu un consum redus de curent. Acestea sunt laptopuri, smartphone-uri, e-readere, tablete.

Modelele care oferă descărcare rapidă sunt numite și „putere”. Sunt utilizate în dispozitive în care este necesar un consum mare de curent. Cel mai cunoscut domeniu de aplicare pentru bateriile „putere” sunt modelele controlate radio. Această piață este cea mai atractivă pentru producătorii de baterii polimerice. În domeniul de funcționare a dispozitivelor cu curenți de descărcare foarte mari (până la 50 C), bateriile cu litiu polimer sunt inferioare celor alcaline. Poate că în viitor modelele cu litiu vor depăși această limitare. În ceea ce privește prețul, sunt aproximativ la fel ca hidrura de nichel-metal.

Funcționarea bateriilor cu litiu polimer

Siguranță

Bateriile cu litiu, în general, și bateriile cu polimer în special, necesită o manipulare destul de delicată în timpul funcționării. Ce trebuie să rețineți când utilizați baterii Li─Pol:

• Încărcarea excesivă a bateriei este dăunătoare (peste 4,2 volți per celulă a bateriei);
• Nu trebuie permise scurtcircuite;
• Este inacceptabil să se descarce cu curenți care duc la încălzirea bateriei cu mai mult de 60 de grade Celsius;
• Bateria nu poate fi depresurizată;
• Nu descărcați bateria sub 3 volți;
• Încălzirea peste 60 de grade este inacceptabilă;
• Depozitarea descărcată nu este permisă.

Nerespectarea acestor reguli poate duce la un incendiu în cel mai rău caz și, în cel mai bun caz, o pierdere semnificativă a capacității.

În acest sens, putem da câteva recomandări pentru utilizarea în siguranță a bateriilor cu litiu polimer. În primul rând, ar trebui să achiziționați un încărcător de înaltă calitate și să setați setările corecte pe acesta. În plus, se recomandă utilizarea conectorilor care nu permit scurtcircuite. Asigurați-vă că monitorizați curentul consumat de dispozitiv.

De asemenea, este de remarcat faptul că trebuie să respectați regimul de temperatură și să preveniți supraîncălzirea bateriei polimer. Acesta este punctul slab al tuturor bateriilor cu litiu. Dacă bateria se încălzește până la 70 de grade, atunci începe o reacție spontană în ea, care transformă energia în căldură. Rezultatul este aprinderea și uneori explozie. Dacă este posibil să se controleze tensiunea bateriei, atunci aceasta ar trebui monitorizată îndeaproape la sfârșitul descărcării.

Un alt motiv pentru care bateriile cu litiu se defectează este depresurizarea. În niciun caz, aerul nu trebuie să pătrundă în interiorul recipientului bateriei polimer. Inițial, carcasa este sigilată și nu trebuie supusă la impact sau scăpată. Dacă lipiți cabluri, atunci trebuie să faceți acest lucru extrem de atent.

Înainte de a depozita o baterie polimerică, este recomandat să o încărcați la jumătate. Bateria trebuie depozitată într-un loc răcoros ferit de lumina directă a soarelui. Ca toate bateriile, bateriile cu litiu polimer au auto-descărcare, dar este mai mică decât cea a bateriilor cu plumb sau alcaline.

Progresul merge înainte, iar pentru a înlocui NiCd (nichel-cadmiu) și NiMh (hidrură de nichel-metal) folosite în mod tradițional, avem ocazia să folosim baterii cu litiu. Cu o greutate comparabilă a unui element, au o capacitate mai mare în comparație cu NiCd și NiMH, în plus, tensiunea elementului lor este de trei ori mai mare - 3,6V/element în loc de 1,2V. Deci, pentru majoritatea modelelor, o baterie de două sau trei celule este suficientă.

Printre bateriile cu litiu, există două tipuri principale - litiu-ion (Li-Ion) și litiu polimer (LiPo, Li-Po sau Li-Pol). Diferența dintre ele este tipul de electrolit utilizat. În cazul LiIon, acesta este un electrolit de gel; în cazul LiPo, este un polimer special saturat cu o soluție care conține litiu. Dar pentru utilizarea în centralele electrice ale modelelor, bateriile cu litiu-polimer sunt cele mai utilizate pe scară largă, așa că în viitor vom vorbi despre ele. Cu toate acestea, împărțirea strictă aici este foarte arbitrară, deoarece ambele tipuri diferă în principal în electrolitul utilizat și tot ceea ce se va spune despre bateriile litiu-polimer se aplică aproape în totalitate bateriilor litiu-ion (încărcare, descărcare, caracteristici de funcționare, măsuri de siguranță) . Din punct de vedere practic, singura noastră preocupare este că bateriile cu polimer de litiu oferă în prezent curenți de descărcare mai mari. Prin urmare, pe piața modelelor sunt oferite în principal ca sursă de energie pentru centralele electrice.

Principalele caracteristici

Bateriile litiu-polimer cu aceeași greutate depășesc intensitatea energetică a NiCd de 4-5 ori, NiMH de 3-4 ori. Numărul de cicluri de funcționare este de 500-600, cu curenți de descărcare de 2C până la o pierdere de capacitate de 20% (pentru comparație - pentru NiCd - 1000 de cicluri, pentru NiMH - 500). În general, există încă foarte puține date despre numărul de cicluri de funcționare, iar caracteristicile lor date în acest caz trebuie luate în mod critic. În plus, tehnologia lor de fabricație se îmbunătățește și este posibil ca în acest moment cifrele pentru acest tip de baterie să fie deja diferite. La fel ca toate bateriile, bateriile cu litiu sunt supuse îmbătrânirii. După 2 ani, bateria își pierde aproximativ 20% din capacitate.

Din varietatea de baterii de putere litiu-polimer disponibile pentru vânzare, se pot distinge două grupuri principale - cu descărcare ridicată (descărcare Hi) și convenționale. Ele diferă unele de altele în ceea ce privește curentul maxim de descărcare - este indicat fie în amperi, fie în unități de capacitate a bateriei, desemnate cu litera „C”. De exemplu, dacă curentul de descărcare este de 3C și capacitatea bateriei este de 1 Ah, atunci curentul va fi de 3 A.

Curentul maxim de descărcare al bateriilor convenționale, de regulă, nu depășește 3C; unii producători indică 5C. Bateriile cu descărcare rapidă permit un curent de descărcare de până la 8-10C. Astfel de baterii sunt oarecum mai grele decât omologii lor cu curent scăzut (cu aproximativ 20%), iar numele lor conțin literele HD sau HC după numerele de capacitate, de exemplu, KKM1500 este o baterie obișnuită cu o capacitate de 1500 mAh, iar KKM1500HD este o baterie cu descărcare rapidă. Aș dori să fac imediat o mică notă pentru cei cărora le place să experimenteze. Bateriile cu descărcare rapidă nu sunt utilizate în aparatele de uz casnic. Prin urmare, dacă vă vine ideea de a obține o baterie de la un telefon mobil sau de la o cameră video la ieftin, este dificil să contați pe un rezultat bun. Cel mai probabil, o astfel de baterie va muri foarte repede din cauza încălcării modurilor de operare prevăzute.

Aplicații și costuri

Utilizarea bateriilor litiu-polimer vă permite să rezolvați două probleme importante - creșterea timpului de funcționare a motorului și reducerea greutății bateriei.

La înlocuirea unei baterii de 8,4 V NiMH 650 mAh cu două baterii cu litiu obișnuite, care nu se descarcă rapid, cu o capacitate de 2 Ah, obținem o baterie cu capacitatea de 3 ori mai mare, cu 11 g mai ușoară și cu o tensiune puțin mai mică (7,2 volți) ! Și dacă folosiți baterii cu descărcare rapidă, atunci aeronavele mari pot zbura fără a fi inferioare ca putere față de un motor cu ardere internă. Pentru a confirma acest lucru, locul 7 în Campionatul Mondial de Acrobație F3A a fost ocupat de un american într-un avion electric. Mai mult decât atât, nu era un buzzer mic, ci un avion normal de doi metri, ca ceilalți participanți care aveau modele cu motoare cu ardere internă!

Bateriile cu polimer de litiu s-au dovedit foarte bine în elicopterele mici precum Piccolo sau Hummingbird - de exemplu, chiar și atunci când utilizați un motor standard cu perie, timpul de zbor pe două bancuri de 1 Ah este mai mare de 25 de minute! Și când înlocuiți motorul cu unul fără perii - mai mult de 45 de minute!

Și, desigur, bateriile cu litiu sunt pur și simplu de neînlocuit atunci când vine vorba de aeronave de interior care cântăresc 4-20 g. În acest domeniu, NiCd nu se poate compara cu ele - pur și simplu nu există astfel de baterii (de exemplu, o cutie de 45 mAh cântărește 1 g, 150 mAh - 3,2 d), care cu o greutate atât de mică ar oferi puterea necesară - chiar și pentru 1 minut!

Singura zonă în care bateriile cu litiu-polimer sunt încă inferioare Ni-Cd este zona curenților de descărcare foarte mari (40-50C). Dar progresul merge înainte și poate că peste câțiva ani vom auzi despre noi succese în acest domeniu - până la urmă, în urmă cu 2 ani, nimeni nu auzise nici de baterii cu litiu cu descărcare rapidă...

Iată, de exemplu, principalele caracteristici ale bateriilor Kokam LiPo:

Nume	Capacitate, mAh	Dimensiuni, mm	Greutate, g	Curent maxim
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

Din punct de vedere al prețului, din punct de vedere al capacității, bateriile cu polimer de litiu costă aproximativ la fel ca NiMH.

Producătorii

În prezent, există mai mulți producători de baterii cu litiu polimer. Lider în numărul de baterii produse și unul dintre primii în calitate este Kokam. De asemenea, sunt cunoscute Thunder Power, I-Rate, E-Tec și Tanic (se presupune că acesta este un al doilea nume pentru Thunder Power sau este unul dintre vânzătorii Thunder Power sub propriul nume). Puteți vizualiza tipurile de Kokam pe site-ul www.fmadirect.com, bateriile de la diferiți producători sunt oferite pe site-ul www.b-p-p.com și www.lightflightrc.com.

Există și Platinum Polymer, oferit pe site-ul www.batteriesamerica.com, probabil un alt nume pentru I-Rate.

Gama de capacități a bateriei este foarte largă – de la 50 la 3000 mAh. Pentru a obține capacități mari, se folosește conexiunea paralelă a bateriilor.

Toate bateriile au o formă plată. De regulă, grosimea lor este de peste 3 ori mai mică decât cea mai scurtă latură, iar concluziile se fac pe partea scurtă sub formă de plăci plate.

I-Rate, din câte știu eu, nu produce încă baterii cu descărcare rapidă, iar bateriile lor au o caracteristică: unul dintre electrozi este din aluminiu, iar lipirea acestuia este problematică. Acest lucru le face incomod să asamblați singuri bateria.

Bateriile E-Tec sunt ceva la mijloc, nu sunt declarate cu descărcare rapidă, dar curentul lor de descărcare este mai mare decât cel al celor convenționale - 5-7C.

Liderii în popularitate sunt Kokam și Thunder Power, Kokam fiind folosit în principal la modelele ușoare și medii, iar Thunder Power la mediu, mare și gigant (mai mult de 10 kg!). Evident, acest lucru se datorează prețului și disponibilității ansamblurilor puternice din gamă - până la 30 de volți și capacitatea de 8Ah. Urmează Tanic și E-tec, dar există puține mențiuni despre I-rate. Din anumite motive, polimerul de platină este popular doar în America și este folosit aproape exclusiv pentru zburatorii lenți.

Încărcarea bateriilor cu litiu polimer

Bateriile se incarca dupa un algoritm destul de simplu - incarcare de la o sursa de tensiune constanta de 4,20 volti/celula cu o limita de curent de 1C. Încărcarea este considerată completă atunci când curentul scade la 0,1-0,2C. După trecerea la modul de stabilizare a tensiunii la un curent de 1C, bateria câștigă aproximativ 70-80% din capacitatea sa. Este nevoie de aproximativ 2 ore pentru a se încărca complet. Încărcătorul este supus unor cerințe destul de stricte pentru precizia menținerii tensiunii la sfârșitul încărcării - nu mai rău de 0,01 V/celulă.

Dintre încărcătoarele de pe piață, putem distinge principalele tipuri - încărcătoare simple, non-„computer”, în categoria de preț 10-40 USD, destinate numai bateriilor cu litiu, și cele universale - în categoria de preț 120-400 USD , destinat pentru diverse tipuri de baterii, inclusiv pentru LiPo si Li-Ion.

Primele, de regulă, au doar indicație de încărcare cu LED; numărul de cutii și curentul din ele sunt stabilite de jumperi. Avantajul unor astfel de încărcătoare este prețul lor scăzut. Principalul dezavantaj este că unii dintre ei nu știu să indice corect sfârșitul încărcării. Ele arată doar momentul trecerii de la modul de stabilizare curentă la modul de stabilizare a tensiunii, care reprezintă aproximativ 70-80% din capacitate. Pentru a finaliza încărcarea, trebuie să așteptați încă 30-40 de minute.

Al doilea grup de încărcătoare are capacități mult mai largi; de regulă, toate arată tensiunea, curentul și capacitatea (mAh) pe care bateria le-a „acceptat” în timpul procesului de încărcare, ceea ce vă permite să determinați cu mai multă precizie cât de încărcată este bateria.

Când utilizați un încărcător, cel mai important lucru este să setați corect numărul necesar de cutii în baterie și curentul de încărcare pe încărcător. Curentul de încărcare este de obicei 1C.

Funcționare și precauții

Este sigur să spunem că bateriile cu litiu-polimer sunt cele mai „delicate” baterii existente, adică necesită respectarea obligatorie a mai multor reguli simple, dar obligatorii, din cauza nerespectării cu care fie se produce un incendiu, fie bateria „moare”. ”.

Le enumerăm în ordinea descrescătoare a pericolului:

1. Încărcați la o tensiune mai mare de 4,20 volți/celulă.
2. Scurtcircuit baterie.
3. Descărcarea cu curenți care depășesc capacitatea de încărcare sau încălzirea bateriei peste 60°C.
4. Descărcare sub tensiune 3,00 volți/celulă.
5. Incalzire baterie peste 60°C.
6. Depresurizarea bateriei.
7. Depozitare în stare descărcată.

Nerespectarea primelor trei puncte duce la un incendiu, toate celelalte - la pierderea totală sau parțială a capacității.

Din tot ce s-a spus, se pot trage următoarele concluzii:

Pentru a evita un incendiu, trebuie să aveți un încărcător normal și să setați corect numărul de cutii care trebuie încărcate pe acesta. De asemenea, este necesar să se folosească conectori care elimină posibilitatea de scurtcircuitare a bateriei (din această cauză, prietenul meu avea o masă pe care se încărcau bateriile și ardea o perdea) și să controleze curentul consumat de motor la „full throttle”. ”. În plus, nu este recomandat să acoperiți bateriile pe toate părțile de fluxul de aer de pe model, iar dacă acest lucru nu este posibil, atunci trebuie prevăzute canale speciale pentru răcire.

În cazurile în care curentul consumat de motor este mai mare de 2C, iar bateria de pe model este închisă pe toate părțile, după 5-6 minute de funcționare a motorului, ar trebui să îl opriți, apoi să o trageți și să atingeți bateria. sa vad daca este prea cald. Faptul este că, după încălzirea peste o anumită temperatură (aproximativ 70 de grade), în baterie începe o „reacție în lanț”, transformând energia stocată în ea în căldură, bateria se răspândește literalmente, dând foc la tot ce poate arde.

Dacă scurtcircuitați o baterie aproape descărcată, nu va fi niciun incendiu, aceasta va muri în liniște și pașnic din cauza supradescărcării... Aceasta duce la a doua regulă importantă: monitorizați tensiunea la sfârșitul descărcării bateriei și asigurați-vă că deconectați bateria după utilizare!

Unele regulatoare de viteză (Jeti este în special vinovată de acest lucru) nu încetează să consume curent după oprirea comutatorului standard. Nu știu ce i-a determinat pe cehi să ia o decizie atât de ciudată. Dar rămâne faptul că aproape toate modelele de controlere pentru motoare fără perii Jetti (inclusiv noua serie „Advanced”), care au un BEC, adică un stabilizator de alimentare pentru receptor și mașinile de la sursa de alimentare, nu oferă complet deconectarea circuitului cu un comutator standard. Doar receptorul și servomotoarele sunt oprite, iar controlerul continuă să consume un curent de aproximativ 20 mA. Acest lucru este deosebit de periculos, deoarece nu vezi că este pornită, mașinile stau pe loc, motorul este silențios... Și dacă uiți de bateria conectată pentru o zi sau două, se dovedește că poți spune-i la revedere - nu-i place litiul cu descărcare profundă.

Desigur, trebuie să vă amintiți că controlerul motorului trebuie să poată funcționa cu baterii cu litiu, adică să aibă o tensiune de oprire a motorului reglabilă. Și nu trebuie să uităm să programăm controlerul pentru numărul necesar de conserve. Cu toate acestea, acum a apărut o nouă generație de controlere care determină automat numărul de cutii conectate.

Depresurizarea este un alt motiv pentru care bateriile cu litiu se defectează, deoarece aerul nu ar trebui să intre în interiorul celulei. Acest lucru se poate întâmpla dacă pachetul de protecție exterior este deteriorat (bateria este sigilată într-un pachet precum tubul termocontractabil), ca urmare a impactului sau a deteriorării cu un obiect ascuțit, sau dacă borna bateriei este supraîncălzită grav în timpul lipirii. Concluzie - nu scăpați de la o înălțime mare și lipiți cu grijă.

Pe baza recomandarilor producatorilor, bateriile trebuie depozitate in stare incarcata 50-70%, de preferinta intr-un loc racoros, la temperaturi nu mai mari de 20°C. Depozitarea într-o stare descărcată afectează negativ durata de viață - ca toate bateriile, bateriile cu litiu-polimer au o mică auto-descărcare.

Ansamblu baterie

Pentru a obține baterii cu curent de ieșire mare sau capacitate mare, se folosește conexiunea paralelă a bateriilor. Dacă cumpărați o baterie gata făcută, atunci prin marcaj puteți afla câte cutii conține și cum sunt conectate. Litera P (paralel) după număr indică numărul de cutii conectate în paralel, iar S (serial) - în serie. De exemplu, „Kokam 1500 3S2P” înseamnă o baterie conectată în serie din 3 perechi de baterii, iar fiecare pereche este formată din 2 baterii conectate în paralel cu o capacitate de 1500 mAh, adică capacitatea bateriei va fi de 3000 mAh (când conectat în paralel, capacitatea crește), iar tensiunea – 3,7*3 = 11,1V..

Dacă cumpărați baterii separat, atunci înainte de a le conecta la o baterie trebuie să le egalizați potențialul. Acest lucru este valabil mai ales pentru opțiunea de conectare în paralel, deoarece în acest caz o bancă va începe să o încarce pe cealaltă, iar curentul de încărcare poate depăși 1C. Este recomandabil să descărcați toate cutiile achiziționate la 3 volți cu un curent de 0,1C - 0,2C înainte de conectare. Tensiunea trebuie monitorizată cu un voltmetru digital cu o precizie de cel puțin 0,5%. Acest lucru va asigura o performanță fiabilă a bateriei în viitor.

De asemenea, este recomandabil să efectuați egalizarea potențialului (echilibrare) chiar și pe bateriile de marcă deja asamblate înainte de prima încărcare, deoarece multe companii care asamblează celule într-o baterie nu le echilibrează înainte de asamblare.

Din cauza scăderii capacității ca urmare a funcționării, în niciun caz nu trebuie să adăugați bănci noi în serie cu cele vechi - bateria va fi dezechilibrată.

Desigur, nu puteți combina baterii cu capacități diferite, chiar similare într-o baterie - de exemplu, 1800 și 2000 mAh și, de asemenea, utilizați baterii de la diferiți producători într-o singură baterie, deoarece rezistența internă diferită va duce la dezechilibrul bateriei. Când lipiți, trebuie să aveți grijă; nu trebuie să lăsați bornele să se supraîncălzească, deoarece acest lucru poate rupe sigiliul și poate ucide definitiv bateria care nu a avut încă timp să zboare. Unele tipuri de baterii Kokam vin cu bucăți din placa de circuite deja lipite la bornele pentru cablare ușoară. Acest lucru adaugă greutate suplimentară - aproximativ 1 g per element, dar durează mult mai mult pentru a încălzi locurile pentru firele de lipit - fibra de sticlă nu conduce bine căldura. Firele cu conectori trebuie fixate de carcasa bateriei, cel puțin cu bandă adezivă, pentru a nu rupe accidental terminalul de la rădăcină.

Nuanțe de aplicare

Deci, haideți să subliniem încă o dată cele mai importante puncte legate de utilizarea bateriilor litiu-polimer.

• Utilizați un încărcător normal.
• Utilizați conectori care împiedică scurtcircuitarea bateriei.
• Nu depășiți curenții de descărcare admisibili.
• Monitorizați temperatura bateriei atunci când nu există răcire.
• Nu descărcați bateria sub o tensiune de 3 V/celulă (nu uitați să deconectați bateria după zbor!).
• Nu supuneți bateria la șocuri.

Să dăm câteva exemple utile care decurg din cele spuse mai devreme, dar nu sunt evidente la prima vedere.

Când se utilizează motoare cu comutator, este necesar să se evite situațiile în care motorul este oprit (de exemplu, modelul este întins pe pământ) și emițătorului i se dă accelerația maximă. Curentul este prea mare și riscăm să explodăm bateria (dacă motorul sau regulatorul nu se ard mai întâi). Această problemă a fost discutată de nenumărate ori pe forumurile RC Groups. Majoritatea regulatoarelor pentru motoare periate opresc motorul atunci când semnalul de la transmițător este pierdut și, dacă regulatorul dvs. poate face acest lucru, aș sfătui să opriți emițătorul dacă modelul a căzut, de exemplu, în iarba departe de dvs. - există risc mai mic de a atinge clapeta de accelerație care atârnă atunci când căutați un model pe cureaua emițătorului și să nu îl observați.

Pe parcursul unei durate lungi de viață a bateriei, elementele sale, din cauza dispersării mici inițiale a capacităților, devin dezechilibrate - unele bănci „îmbătrânesc” mai devreme decât altele și își pierd capacitatea mai repede. Cu un număr mai mare de cutii în baterie, procesul decurge mai rapid.

Acest lucru duce la următoarea regulă - uneori este necesar să se controleze separat capacitatea fiecărui element al bateriei. Pentru a face acest lucru, puteți măsura tensiunea acestuia la sfârșitul încărcării. Cât de des? Este încă dificil de stabilit exact acest lucru - s-a acumulat prea puțină experiență de operare. De regulă, se recomandă ca la aproximativ 40-50 de cicluri după începerea funcționării, la fiecare 10-20 de cicluri, să verifice tensiunea celulelor bateriei în timpul încărcării pentru a identifica „celule dăunătoare”.

Nu este recomandat să „puneți la zero” bateriei prin antrenarea motorului până când nu se mai rotește complet. Un astfel de tratament nu va dăuna unei baterii noi, dar pentru una ușor dezechilibrată, acesta este un risc suplimentar de a descărca „cel mai rău banc” sub 3 volți, din cauza căruia își va pierde capacitatea și mai mult.

Când capacitățile diferă cu mai mult de 20%, o astfel de baterie nu poate fi încărcată în întregime fără măsuri speciale!

Pentru a echilibra automat celulele bateriei la încărcare, se folosesc așa-numitele balansoare. Aceasta este o placă mică conectată la fiecare bancă, care conține rezistențe de sarcină, un circuit de control și un LED care indică faptul că tensiunea de pe acel banc a atins nivelul de 4,17 - 4,19 volți. Când tensiunea de pe un element individual depășește pragul de 4,17 volți, echilibratorul închide o parte a curentului „pentru sine”, împiedicând tensiunea să depășească pragul critic. Prin aprinderea simultană a LED-urilor, puteți vedea care bănci au o capacitate mai mică - LED-ul de pe echilibrul lor se va aprinde primul. Echilibratoarele au o cerință suplimentară importantă: curentul pe care îl consumă de la baterie în modul „standby” trebuie să fie mic, de obicei 5-10 µA.

Trebuie adăugat că balansierul nu previne supradescărcarea unor celule dintr-o baterie dezechilibrată; servește doar pentru a proteja împotriva deteriorării celulelor în timpul încărcării și ca mijloc de a indica celulele „rele” din baterie. Cele de mai sus se aplică bateriilor formate din 3 sau mai multe elemente; balansoarele, de regulă, nu sunt utilizate pentru bateriile cu 2 cutii.

Există opinia că bateriile cu litiu-polimer nu pot fi folosite la temperaturi sub zero. Într-adevăr, specificațiile tehnice pentru baterii indică un interval de funcționare de 0-50 °C (la 0 °C se păstrează 80% din capacitate). Dar, cu toate acestea, le puteți zbura la temperaturi în jur de –10...-15 °C. Ideea este că nu trebuie să înghețați bateria înainte de zbor - puneți-o în buzunar unde este cald. Și în timpul zborului, generarea de căldură internă în baterie se dovedește a fi o proprietate utilă în acest moment, împiedicând înghețarea bateriei. Desigur, performanța bateriei va fi puțin mai mică decât la temperaturi normale.

Concluzie

Având în vedere ritmul în care progresul tehnic în domeniul electrochimiei se mișcă, se poate presupune că viitorul aparține bateriilor litiu-polimer – dacă celulele de combustie nu le ajung din urmă. Pe măsură ce cererea de baterii crește și volumul producției crește, prețul va scădea inevitabil, iar apoi litiul va deveni în sfârșit la fel de comun ca NiMH. În Occident, această dată a sosit deja de șase luni, cel puțin în America. Popularitatea aeronavelor electrice cu baterii litiu-polimer este în creștere. Aș dori să sper că și motoarele fără perii și controlerele pentru ele vor deveni mai ieftine, dar în acest domeniu progresul reducerilor de preț se mișcă mai puțin rapid. La urma urmei, în urmă cu doar doi ani a fost pusă întrebarea pe forum: „Zboară cineva cu adevărat un brushless?” Și nu s-a menționat deloc despre bateriile cu litiu atunci...

În general, vom aștepta și vom vedea.

Baterii: Li-ion, Li-Pol, Li-ion-pol și regulile de funcționare a acestora

Puțină istorie și teorie:

Primele experimente privind crearea bateriilor cu litiuînceput în 1912 an, dar numai șase decenii mai târziu, la începutul anilor 70, au apărut pentru prima dată în dispozitivele de uz casnic. Mai mult, permiteți-mi să subliniez, acestea au fost doar baterii. Încercările ulterioare de a dezvolta baterii cu litiu (baterii reîncărcabile) au eșuat din cauza problemelor întâlnite în asigurarea funcționării lor în siguranță.

Litiul este cel mai ușor dintre toate metalele, are cel mai mare potențial electrochimic și oferă cea mai mare densitate de energie. Bateriile care folosesc electrozi cu litiu metalic sunt capabile să ofere atât tensiune înaltă, cât și capacitate excelentă. Dar, în urma numeroaselor studii din anii 80, s-a constatat că funcționarea ciclică (încărcare - descărcare) a bateriilor cu litiu duce la modificări ale electrodului de litiu, reducând stabilitatea termică și provocând potențialul ca starea termică să scape de sub control. Când se întâmplă acest lucru, temperatura elementului se apropie rapid de punctul de topire al litiului și are loc o reacție violentă, aprinzând gazele eliberate. De exemplu, un număr mare de baterii cu litiu pentru telefoane mobile expediate în Japonia în 1991 au fost rechemate după ce mai multe cazuri în care au luat foc și au provocat arsuri oamenilor.

Din cauza instabilității inerente a litiului, cercetătorii și-au îndreptat atenția către bateriile cu litiu nemetalice bazate pe ioni de litiu. După ce au pierdut puțin din densitatea energiei și luând unele măsuri de precauție la încărcare și descărcare, au primit așa-numitele baterii Li-ion mai sigure.

Densitatea de energie a bateriilor Li-ion este de obicei de două ori mai mare decât densitatea NiCd standard și, în viitor, odată cu utilizarea de noi materiale active, este de așteptat să o crească în continuare și să obțină o superioritate de trei ori față de NiCd. Pe lângă capacitatea mare, bateriile Li-ion se comportă similar cu NiCd-urile atunci când sunt descărcate (caracteristicile lor de descărcare sunt similare, diferă doar ca tensiune).

Astăzi există multe tipuri de baterii Li-ion, și poți vorbi îndelung despre avantajele și dezavantajele unui tip sau altul, dar din punct de vedere al consumatorului, nu se poate distinge după aspect. Prin urmare, vom nota doar acele avantaje și dezavantaje care sunt caracteristice tuturor tipurilor și vom lua în considerare motivele care au dus la nașterea bateriilor litiu-polimer.

Principalele avantaje:

• Densitate mare de energie și, ca urmare, capacitate mare cu aceleași dimensiuni în comparație cu bateriile pe bază de nichel.
• Autodescărcare scăzută.
• Tensiune înaltă per celulă (3,6 V față de 1,2 V pentru NiCd și NiMH), ceea ce simplifică designul și adesea bateria este formată dintr-o singură celulă. Mulți producători de astăzi se concentrează pe utilizarea unei astfel de baterii cu o singură celulă pentru telefoane mobile (amintiți-vă Nokia). Cu toate acestea, pentru a oferi aceeași putere, trebuie furnizat un curent mai mare. Și aceasta necesită asigurarea unei rezistențe interne scăzute a elementului.
• Costuri reduse de întreținere (operare) deoarece nu există efect de memorie și nu sunt necesare cicluri periodice de descărcare pentru a restabili capacitatea.

Și dezavantaje:

• Bateria necesită un circuit de protecție încorporat (care îi crește și mai mult costul) care limitează tensiunea maximă pe fiecare celulă a bateriei în timpul încărcării și împiedică scăderea prea mică a tensiunii celulei la descărcare. În plus, limitează curenții maximi de încărcare și descărcare și controlează temperatura elementului. Ca urmare, posibilitatea metalizării cu litiu este practic exclusă.
• Bateria este supusă îmbătrânirii, chiar dacă nu este folosită și doar stă pe un raft. Procesul de îmbătrânire este tipic pentru majoritatea bateriilor Li-ion. Din motive evidente, producătorii tac cu privire la această problemă. O ușoară scădere a capacității se observă după un an, indiferent dacă bateria a fost în uz sau nu. După doi sau trei ani devine adesea inutilizabil. Cu toate acestea, bateriile altor sisteme electrochimice experimentează, de asemenea, modificări legate de vârstă, cu o deteriorare a parametrilor lor (acest lucru este valabil mai ales pentru NiMH expus la temperaturi ambientale ridicate). Pentru a reduce procesul de îmbătrânire, depozitați bateria, încărcată la aproximativ 40% din capacitatea sa nominală, într-un loc răcoros, departe de telefon.
• Cost mai mare comparativ cu bateriile NiCd.

Tehnologia de fabricare a bateriilor Li-ion se îmbunătățește constant. Este actualizat aproximativ o dată la șase luni și devine dificil să se evalueze cât de bine performanțe bateriile noi după depozitare pe termen lung.

Într-un cuvânt, toată lumea este bună Li-ion baterie, dar există unele probleme în asigurarea siguranței operaționale și a costurilor ridicate. Încercările de a rezolva aceste probleme au dus la apariția polimerului de litiu (Li-pol sau Li-polimer) baterii.

Principala lor diferență față de Li-ion este inerentă denumirii în sine și se află în tipul de electrolit utilizat. Au folosit un electrolit polimer solid uscat, asemănător filmului de plastic și care nu conduce electricitatea, dar permite schimbul de ioni (atomi sau grupuri de atomi încărcate electric). Electrolitul polimer înlocuiește în mod eficient separatorul tradițional poros impregnat cu electrolit utilizat în bateriile litiu-ion.

Acest design simplifică procesul de fabricație, este mai sigur și permite producerea de baterii subțiri, cu formă liberă. În plus, nu există risc de incendiu, deoarece nu există electrolit lichid sau gel. Cu o grosime a elementului de aproximativ un milimetru, dezvoltatorii de echipamente sunt liberi să aleagă forma, forma și dimensiunea, inclusiv inclusiv implementarea acesteia în fragmente de îmbrăcăminte.

Dar până acum, din păcate, bateriile uscate Li-polimer au conductivitate electrică insuficientă la temperatura camerei. Rezistența lor internă este prea mare și nu poate furniza cantitatea de curent necesară pentru dispozitivele moderne de comunicație și alimentarea hard disk-urilor laptopurilor. În același timp, atunci când este încălzită la 60 °C sau mai mult, conductivitatea electrică crește la un nivel acceptabil, dar acest lucru nu este potrivit pentru utilizare în masă.

Vă întrebați, cum poate fi asta? Bateriile Li-polimer sunt vândute pe scară largă pe piață, producătorii echipează telefoane și computere cu ele, dar aici spunem că nu sunt încă pregătite pentru utilizare comercială. Totul este foarte simplu. În acest caz, vorbim de baterii care nu au electrolit solid uscat. Pentru a crește conductivitatea electrică a bateriilor mici Li-polimer, li se adaugă o anumită cantitate de electrolit asemănător gelului. Și majoritatea bateriilor Li-polimer folosite astăzi pentru telefoanele mobile sunt de fapt hibrizi, deoarece conțin un electrolit asemănător gelului. Se numesc polimer litiu-ion. Dar majoritatea producătorilor, în scopuri publicitare și pentru promovarea pieței, îi etichetează pur și simplu drept Li-polimer.

În primul rând, care este diferența dintre bateriile Li-ion și Li-polimer cu electrolit în gel adăugat? Deși caracteristicile și eficiența ambelor sisteme sunt foarte asemănătoare, unicitatea bateriei cu polimer Li-ion (o poți numi așa) este că folosește în continuare un electrolit solid, înlocuind un separator poros. Electrolitul de gel este adăugat numai pentru a crește conductivitatea ionică.

Toate telefoanele, smartphone-urile și PDA-urile moderne sunt echipate cu baterii pe bază de litiu: litiu-ion sau litiu-polimer, așa că în viitor vom vorbi despre ele. Astfel de baterii au o capacitate și o durată de viață excelente, dar necesită o respectare foarte strictă a anumitor reguli de funcționare.

Aceste reguli pot fi împărțite în două grupe:

• Independent de utilizator
• Dependent de utilizator.

ÎN primul Acest grup include regulile fundamentale pentru încărcarea și descărcarea bateriilor, care sunt controlate de un dispozitiv (controler) încorporat în baterie, precum și, uneori, de un controler suplimentar situat în dispozitivul însuși. Aceste reguli sunt simple:

• Bateria trebuie să rămână într-o stare pe toată durata de viață în care tensiunea sa să nu depășească 4,2 volți și să nu scadă sub 2,7 volți. Aceste tensiuni sunt indicatori ai încărcării maxime (100%) și, respectiv, minime (0%). Tensiunea minimă menționată mai sus se aplică bateriilor cu electrozi de cocs, totuși majoritatea bateriilor moderne au electrozi de grafit. Pentru ei, tensiunea minimă este de 3 volți.
• Cantitatea de energie furnizată de o baterie atunci când încărcarea acesteia se schimbă de la 100% la 0% este capacitatea acesteia. Unii producători limitează tensiunea maximă la 4,1 volți, în timp ce bateria durează mai mult, dar capacitatea sa este redusă cu aproximativ 10%. De asemenea, uneori pragul inferior se ridică la 3,0-3,3 volți, în funcție de materialul electrozilor, cu aceleași consecințe.
• Durata de viață a bateriei este cea mai bună la aproximativ 45 la sută de încărcare, iar pe măsură ce nivelul de încărcare crește sau scade, durata de viață a bateriei scade. Dacă încărcarea se încadrează în limitele furnizate de controlerul bateriei (vezi mai sus), modificarea durabilității nu este semnificativă.
• Dacă, din cauza împrejurărilor, tensiunea bateriei depășește limitele specificate mai sus, chiar și pentru o perioadă scurtă de timp, durata de viață a bateriei este redusă dramatic. Astfel de condiții se numesc supraîncărcare și supradescărcare și sunt foarte periculoase pentru baterie.

Controlerele de baterie proiectate pentru diferite dispozitive, dacă sunt realizate cu o calitate adecvată, nu vor permite niciodată ca tensiunea bateriei să depășească 4,2 volți în timpul încărcării, dar, în funcție de scopul bateriei, pot limita tensiunea minimă în timpul descărcării în diferite moduri. Deci, într-o baterie destinată, să zicem, unei șurubelnițe sau a unui motor de model de mașină, tensiunea minimă va fi cel mai probabil cu adevărat minimul admis, dar pentru un PDA sau smartphone va fi mai mare, deoarece tensiunea minimă de 2,7-3,0 volți poate pur și simplu să nu fie suficient pentru a opera dispozitivul electronic Prin urmare, în dispozitive complexe precum telefoane, PDA-uri etc. Funcționarea controlerului încorporat în baterie în sine este completată de controlerul din dispozitivul însuși.

Să vorbim despre procesul de încărcare a bateriilor cu litiu.Încărcătorul oricărei baterii cu litiu este o sursă de tensiune constantă de 5 volți, capabilă să furnizeze un curent egal cu aproximativ 0,5-1,0 din capacitatea bateriei pentru încărcare. Deci, dacă capacitatea bateriei este de 1000 mA h, încărcătorul trebuie să furnizeze un curent de încărcare de cel puțin 500 mA și, în mod nominal, 1 amper.

Există mai multe moduri de încărcare pentru bateriile cu litiu.

Să începem cu modul care este standard la Sony. Acest mod necesită un timp lung de încărcare și un controler complex, dar oferă cea mai completă încărcare a bateriei.

In timpul primei faze de incarcare, care dureaza aproximativ 1 ora, bateria se incarca cu curent constant pana cand tensiunea bateriei ajunge la 4,2 volti. După aceasta începe a doua etapă, cu durata tot de aproximativ o oră, timp în care controlerul, menținând tensiunea bateriei la exact 4,2 volți, reduce treptat curentul de încărcare. Când curentul de încărcare scade la o anumită valoare (aproximativ 0,2 din capacitatea bateriei), începe a treia etapă de încărcare, timp în care curentul de încărcare continuă să scadă, iar tensiunea la bornele bateriei rămâne la același nivel - 4,2 volți. A treia etapă, spre deosebire de primele două, are o durată strict definită, determinată de temporizatorul încorporat în controler - 1 oră. După a treia etapă, controlerul deconectează complet bateria de la încărcător.

Nivelul de încărcare a bateriei la sfârșitul primei etape este de 70%, la sfârșitul celei de-a doua - 90%, iar la sfârșitul celei de-a treia - 100%.

Multe companii, în efortul de a reduce costul dispozitivelor lor, folosesc moduri simplificate de încărcare a bateriei, de exemplu, oprirea încărcării atunci când tensiunea bateriei atinge 4,2 volți, adică folosind doar prima etapă de încărcare. În acest caz, bateria se încarcă rapid, dar, din păcate, doar până la 70% din capacitatea sa reală. Nu este dificil să determinați că dispozitivul dvs. are un controler atât de simplificat - durează aproximativ 3 ore, nu mai puțin, pentru a se încărca complet.

La al doilea grup include reguli de funcționare pe care tu și cu mine le putem influența, crescând sau scăzând astfel în mod semnificativ durata de viață a bateriei. Aceste reguli sunt după cum urmează:

• trebuie să încercați să nu aduceți bateria la o încărcare minimă și, mai ales, la o stare în care mașina se oprește singură, ei bine, dacă se întâmplă acest lucru, atunci trebuie să încărcați bateria cât mai curând posibil.
• Nu trebuie să vă temeți de reîncărcările frecvente, inclusiv de cele parțiale, atunci când nu se obține o încărcare completă - acest lucru nu dăunează bateriei.

Spre deosebire de opinia multor utilizatori, supraîncărcarea dăunează bateriilor cu litiu nu mai puțin și chiar mai mult decât descărcarea profundă. Controlerul, desigur, limitează nivelul maxim de încărcare, dar există o subtilitate. Este bine cunoscut faptul că capacitatea bateriei depinde de temperatură. Deci, dacă, de exemplu, am încărcat bateria la temperatura camerei și am primit o încărcare de 100%, atunci când ieșim în frig și mașina se răcește, nivelul de încărcare al bateriei poate scădea la 80% sau mai puțin. Dar situația opusă poate fi și adevărată. O baterie încărcată la temperatura camerei la 100%, atunci când este ușor încălzită, se va încărca, să zicem, la 105%, iar acest lucru este foarte, foarte nefavorabil pentru ea. Astfel de situații apar atunci când se operează o mașină care a stat mult timp în suport. În timpul funcționării, temperatura dispozitivului și odată cu aceasta crește bateria, dar încărcarea este deja plină...

În acest sens, regula spune: dacă trebuie să lucrați într-un suport, mai întâi deconectați mașina de la încărcător, lucrați la el și, când ajunge la modul de temperatură „de luptă”, conectați încărcătorul.

Apropo, această regulă se aplică și proprietarilor de laptopuri și alte gadget-uri.

Condiții ideale pentru depozitarea pe termen lung a bateriei- aceasta este a fi în afara dispozitivului cu o încărcare de aproximativ 50%. O baterie care funcționează nu necesită îngrijire timp de luni de zile (aproximativ șase luni).

Și în sfârșit, mai multe informații.

• - Contrar credinței populare, bateriile cu litiu, spre deosebire de cele cu nichel, nu au aproape niciun „efect de memorie”, prin urmare, așa-numita „antrenament” a unei noi baterii cu litiu practic nu are sens. Pentru liniștea dumneavoastră, este suficient să încărcați și să descărcați complet noua baterie o dată sau de două ori. Acest lucru este necesar pentru calibrarea controlerului suplimentar.
• - Posesorii de dispozitive știu că puteți încărca bateria atât de la un încărcător, cât și de pe USB. În același timp, imposibilitatea încărcării de pe USB provoacă adesea nedumerire. Faptul este că, conform „legii”, un controler USB trebuie să furnizeze un curent de aproximativ 500 mA dispozitivelor periferice conectate la acesta. Cu toate acestea, există situații în care fie controlerul în sine nu poate furniza un astfel de curent, fie dispozitivul este conectat la un controler USB de care atârnă deja un fel de periferic, consumând o parte din putere. Deci nu există suficient curent pentru încărcare, mai ales dacă bateria este prea descărcată.
• - Bateriile care conțin litiu CHIAR NU LE PLACE CONGELAREA. Încercați întotdeauna să evitați utilizarea mașinii în condiții de frig puternic - vă veți lăsa duși de cap și bateria va trebui schimbată. Desigur, dacă ați scos aparatul din buzunarul interior cald al jachetei și ați făcut câteva notițe sau apeluri, apoi ați pus micul animal înapoi, nu vor fi probleme.
• - Practica arată că bateriile cu litiu (nu doar bateriile) își reduc capacitatea atunci când presiunea atmosferică scade (la altitudini mari, în avion). Acest lucru nu dăunează bateriilor, dar ar trebui să fiți conștienți de acest lucru.
• - Se întâmplă ca, după achiziționarea unei baterii cu capacitate crescută (să zicem, 2200 mAh în loc de 1100 mAh standard), după câteva zile de utilizare a bateriei noi, aparatul începe să se comporte ciudat: se blochează, se oprește, bateria pare să se încarce, dar oarecum ciudat și așa mai departe. Este posibil ca încărcătorul dvs., care funcționează cu succes pe o baterie „nativă”, pur și simplu să nu poată furniza suficient curent de încărcare pentru o baterie de mare capacitate. Soluția este să achiziționați un încărcător cu o ieșire de curent mare (de exemplu, 2 amperi în loc de 1 amperi anterior).

6 persoane au apreciat postarea