Përshëndetje, miqtë dhe admiruesit e mi të dashur, lexues të këtij blogu. Në vend të një mësimi tjetër, do të ishte më korrekte të thuheshin artikuj derrkuc i shkollës fotografike, vendosa të shkruaj një artikull për një temë të lënduar dhe të rëndësishme për të gjithë.

Unë mendoj se shumë, duke përfshirë ju, lexuesit e mi të dashur, do të jenë interesantë dhe të dobishëm për të zbuluar se çfarë është kaq thelbësore bateri litium-jon, cilat janë karakteristikat e tyre kufizuese, si duhet të përdoren, çfarë mund të merret me përdorimin e duhur dhe sigurisht se për çfarë kujdesi jetë e gjatë e baterisë... Pra, shkoni përpara.

Për çfarë? - ju më pyesni, unë në përgjithësi fillova të shkarravitja për këtë temë. Epo, një bateri dhe një bateri, dhe çfarë ka me të. Kështu që? Por jo. Bateri Li-jon, ky është në thelb një rezervuar karburanti për shumë nga pajisjet tona të preferuara dhe në pajisjet e njerëzve të thjeshtë. Edhe çfarë? - do më thoni ju, - çfarë ndryshimi ka për ne? Dhe ndryshimi është i madh dhe i rëndësishëm për ju. Ideja për të shkruar këtë artikull lindi pasi shkuam me nxënësit e shkollës time të fotografisë. Kushtet e motit janë mjaft të zakonshme, rreth -7 -10 Celsius, me diell, erë e lehtë, kthjellët. Në përgjithësi mot i këndshëm për syrin kureshtar të fotografit amator. Megjithatë, shumë studentë ishin të shqetësuar: A nuk është e rrezikshme për kamerën? A nuk do të ngrijë ajo? Çfarë ndodh nëse ngrin? (Unë do të shkruaj një shënim të veçantë për mënyrat e temperaturës së kamerës) Dhe çfarë do të ndodhë me baterinë e kamerës? Dëgjuam që bateria e kamerës ka shumë frikë nga i ftohti dhe mund të dështojë, a është e vërtetë? E vërtetë, por jo të gjitha dhe jo plotësisht. Le ta kuptojmë.

Në kamerat tona, ka bateri litium-jon. Cfare do te thote ajo? Ja çfarë. Bateritë Li-jon kanë parametra dukshëm më të mirë të performancës në krahasim me llojet e tjera të baterive. Nuk do të hyj në detaje, por në ditët e sotme, shumica e prodhuesve të elektronikës së konsumit po përpiqen t'i furnizojnë produktet e tyre me bateri Li-ion, pasi ato janë më të thjeshta dhe më të lira për t'u prodhuar dhe më pak të dëmshme për mjedisin.

Qelizat primare ("bateritë") me një anodë litiumi u shfaqën në fillim të viteve 70 të shekullit të 20-të dhe gjetën aplikim shpejt për shkak të energjisë së tyre të lartë specifike dhe avantazheve të tjera. Kështu, u realizua dëshira e kahershme për të krijuar një burim rryme kimike me agjentin reduktues më aktiv, një metal alkali, i cili bëri të mundur rritjen dramatike si tensionin e funksionimit të baterisë ashtu edhe energjinë specifike të saj. Nëse zhvillimi i qelizave primare me një anodë litiumi u kurorëzua me sukses relativisht të shpejtë dhe qeliza të tilla zunë me vendosmëri vendin e tyre si furnizime me energji elektrike për pajisjet portative, atëherë krijimi i baterive të litiumit hasi në vështirësi thelbësore, të cilave iu deshën më shumë se 20 vjet për t'u kapërcyer.

Pas shumë testimeve gjatë viteve 1980, rezultoi se problemi i baterive të litiumit është shtrembëruar rreth elektrodave të litiumit. Më saktësisht, rreth aktivitetit të litiumit: proceset që ndodhën gjatë operimit, në fund çuan në një reagim të dhunshëm, të quajtur "ajrimi me lëshimin e një flake". Në vitin 1991, një numër i madh i baterive të ringarkueshme litium u tërhoqën në fabrikat e prodhimit, të cilat u përdorën për herë të parë si burim energjie për telefonat celularë. Arsyeja është se gjatë një bisede, kur konsumi aktual është maksimal, nga bateria është lëshuar një flakë, duke djegur fytyrën e përdoruesit të celularit.

Për shkak të paqëndrueshmërisë së natyrshme në litiumin metalik, veçanërisht gjatë karikimit, kërkimet kanë kaluar në fushën e krijimit të një baterie pa përdorimin e Li, por duke përdorur jonet e tij. Megjithëse bateritë litium-jon ofrojnë densitet pak më të ulët të energjisë sesa bateritë litium, bateritë litium-jon janë të sigurta kur sigurohen me kushtet e duhura të ngarkimit dhe shkarkimit.

Nëse më tej, dikush është i rëndësishëm dhe i interesuar për pjesën se cilat procese kimike ishin dhe janë në bateritë litium-jon, si u zbutën të njëjtat procese, atëherë rruga është që ju të kërkoni në google. Unë nuk jam aq i fortë në kimi dhe fizikë sa të shkruaj një artikull nga leximi të cilin do ta zë gjumi vetë.

Bateritë moderne Li-jon kanë karakteristika të larta specifike: 100-180 Wh / kg dhe 250-400 Wh / l. Tensioni i punës - 3,5-3,7 V.

Nëse disa vite më parë prodhuesit e konsideronin maksimumin e arritshëm - kapaciteti i baterive Li-jon nuk është më shumë se disa amper-orë (kujtoni kursin e fizikës shkollore), tani shumica e arsyeve që kufizojnë rritjen e kapacitetit janë kapërcyer dhe shumë prodhues filluan të prodhojnë bateri me një kapacitet prej qindra amperësh - orë, apo edhe mijëra.

Bateritë moderne me madhësi të vogël janë efikase në rrymat e shkarkimit deri në 2 C, ato të fuqishme - deri në 10-20 C. Gama e temperaturës së funksionimit: -20 deri +60 ° С. Sidoqoftë, shumë prodhues kanë zhvilluar tashmë bateri që funksionojnë në -40 ° C. Zgjerimi i diapazonit të temperaturës në temperatura më të larta është i mundur.

Vetë-shkarkimi i baterive Li-ion është 4-6% në muajin e parë, pastaj shumë më pak: në 12 muaj bateritë humbasin 10-20% të kapacitetit të ruajtur. Humbja e kapacitetit në bateritë Li-jon është disa herë më e vogël se ajo e baterive nikel-kadmium (Ni-Cd), si në 20 ° C dhe në 40 ° C. Burimi i baterive litium-jon: 500-1000 cikle ngarkimi-shkarkimi.

Dhe këtu shumë do të thonë: -Aaaaa. Kjo është arsyeja pse ju mund të shkrepni me kamerën tuaj në temperatura mesatarisht të ftohta. Po, - do t'ju përgjigjem. Plus, kur bateria është duke punuar, duke lëshuar energji, në të ndodhin reaksione kimike, efekti anësor i të cilave është lëshimi i energjisë termike, e cila lejon baterinë të ruajë diapazonin e saj të temperaturës së funksionimit më gjatë. Përveç kësaj, kur e nxjerrim kamerën nga bagazhi i garderobës, në rrugë, ajo (kamera, kamera) gjithashtu ka një temperaturë pozitive, domethënë, ne ende rrisim burimin kohor gjatë të cilit mund të shkrepim jashtë në -7 .. - 15 ° C. Shto këtu ngrohjen termike të procesorit të kamerës gjatë xhirimit, ngrohjen e matricës, madje edhe ngrohtësinë e duarve me të cilat e mbajmë kamerën dhe e transferojmë në të, zgjat jetën termike dhe kohore të kamerës në temperatura mesatarisht të ulëta. .

Kjo ka të bëjë me përdorimin e baterive në punë. Tani le të hedhim një vështrim të shpejtë në anën e ngarkimit dhe ruajtjes. Bateritë litium-jon nuk kërkojnë ndonjë mirëmbajtje të veçantë. Rregullat bazë për funksionimin e tyre mund të gjenden në udhëzimet për telefonin / laptopin / kamerën, dhe gjithçka tjetër merret nga qarku BMS dhe kontrolluesi i ngarkimit në pajisjen me energji. Sidoqoftë, kur blini, shpesh mund të dëgjoni deklaratat e mëposhtme nga një shitës ose mik-"guru":

"... karikimi i parë është 12-15 orë ..." ose, përndryshe, "... thjesht lini pajisjen të lidhur gjatë gjithë natës ...";

"... duhet të bëni 3-5 cikle të plota që bateria të fitojë kapacitet ...";

"... këshillohet që bateria të ngarkohet dhe shkarkohet plotësisht ...";

“… Pra, çfarë nëse bateria është tashmë një vit e vjetër, ajo nuk është përdorur; jeta e tij e shërbimit varet vetëm nga numri i cikleve të ngarkimit-shkarkimit ... ".

Le të shohim se si është e vërtetë sa më sipër.

Deklarata e parë është thjesht e pakuptimtë - elektronika e kontrollit nuk do të lejojë ngarkimin e baterisë më shumë sesa duhet.

Këshilla # 2 është gjithashtu e paqëndrueshme. Pas karikimit të parë, bateritë litium-jon funksionojnë me efikasitet të plotë dhe në fillim ato shkarkohen më shpejt thjesht sepse pronari i pajisjes e konfiguron dhe e shqyrton atë, ua demonstron miqve dhe të njohurve, etj. Pas një ose dy javësh, pajisja hyn modaliteti normal, i cili, natyrisht, ka një efekt pozitiv në autonominë. Por një karikim i plotë para përdorimit është ende i dëshirueshëm. Kjo nuk është e nevojshme për baterinë, por në mënyrë që pajisja të mund të përcaktojë kapacitetin e saj real dhe në të ardhmen të shfaqë saktë ngarkesën e mbetur.

Në rekomandimin nr. 3, "rriten këmbët" nga rregullat e funksionimit të baterive nikel-kadmium, të cilat paraprakisht duhej të shkarkoheshin plotësisht, përndryshe një pjesë e kapacitetit humbi në mënyrë të pakthyeshme. Homologët e tyre litium-jon nuk kanë një "efekt memorie" të tillë, për më tepër, shkarkimi i thellë është kundërindikuar për ta. Me përdorim të shpeshtë, kjo është e parëndësishme, pasi sistemi BMS nuk lejon që bateria të shkarkohet deri në fund, por nëse mbetet në gjendje të shkarkuar për një muaj ose më shumë, ngarkesa e mbetur do të "rrjedh", qarku i mbrojtjes do të bllokoni procesin e karikimit dhe fikeni, pas së cilës karikimi nuk do të jetë më i mundur. Karikimi i tepërt është gjithashtu i dëmshëm, por në shumicën e pajisjeve kjo tashmë merret parasysh dhe nuk e ngarkojnë baterinë në 100%.

Ekziston edhe një këshillë si "karikoni si të doni, por të paktën një herë në javë (muaj) drejtojeni plotësisht ciklin". Një skemë e tillë funksionimi është optimale për bateritë hidride nikel-metal - ato gjithashtu kanë një efekt memorie, por shumë më pak se Ni-Cd, dhe rivendosin kapacitetin e tyre pas 1-2 cikleve të plota. Për bateritë litium-jon, kjo është vetëm pjesërisht e vërtetë, për shembull, rekomandohet ta bëni atë pas ruajtjes afatgjatë.

Nga deklarata numër 4, rrjedh një përfundim në dukje logjik: meqenëse jeta e baterisë matet me numrin e cikleve, atëherë është më mirë ta përdorni atë në maksimum. Ky është gabim. Ngarkimi dhe shkarkimi i plotë e konsumojnë atë më shpejt, ndërsa ciklet jo të plota, përkundrazi, zgjasin jetën. Përveç kësaj, bateritë litium-jon humbasin kapacitetin edhe kur nuk përdoren. Tashmë pas një viti "në raft" burimi i tyre zvogëlohet me 5-10%, pas 2 vjetësh - me 20-30%. Prandaj, kur blini një pajisje të re portative, kushtojini vëmendje datës së lëshimit të burimit të energjisë. Është gjithashtu e qartë se blerja e një baterie "për përdorim në të ardhmen", edhe nëse është e vështirë ta gjesh atë në shitje, është e padobishme.

Është shumë e rëndësishme të vëzhgoni temperaturën e funksionimit të baterive litium-jon. Në acar nën -20 ° C, ata thjesht ndalojnë të japin rrymë, dhe në nxehtësi mbi +45 ° C, megjithëse funksionojnë, kushte të tilla klimatike aktivizojnë procesin e plakjes, duke ulur ndjeshëm jetën e baterisë. Por mund ta karikoni vetëm në temperatura pozitive (Celsius), përndryshe ekziston një rrezik i madh i dështimit të pajisjes. Në përgjithësi, temperatura optimale e funksionimit për bateritë litium-jon është +20 ° C.

Bateritë litium-jon janë duke u përmirësuar vazhdimisht, prodhuesit po eksperimentojnë në mënyrë aktive me materiale elektrodë dhe elektrolite. Në 1994, u shfaqën bateritë me katodë litium-mangan, dhe në 1996 - me katoda litium-hekur-fosfat. Ata janë shumë më të qëndrueshëm dhe mbajnë lehtësisht rryma të mëdha shkarkimi, prandaj përdoren në veglat elektrike dhe automjetet elektrike. Që nga viti 2003, janë prodhuar bateri që përdorin një përbërje komplekse katodike (LiNiMnCoO2) dhe kanë kombinimin më të mirë të karakteristikave nga të gjitha ato të listuara. Por për sa i përket kapacitetit dhe çmimit specifik, kopjet e litium-kobaltit nuk janë tejkaluar ende, dhe avantazhet e llojeve të reja nuk janë të kërkuara në telefonat celularë dhe laptopët që konsumojnë relativisht pak rrymë.

Nëse e lini përkohësisht pajisjen mënjanë, por dëshironi ta mbani baterinë e saj në gjendje pune, dijeni se bateritë litium-jon ruhen më së miri në një temperaturë prej rreth +5°C. Sa më i lartë të jetë dhe sa më afër gjendja e karikimit të jetë 100%, aq më shpejt bateria vjetërohet dhe humbet kapacitetin. Është mirë ta karikoni në 40–50%, ta hiqni nga pajisja, ta paketoni në një qese plastike të mbyllur, ta vendosni në frigorifer (por jo në frigorifer!) dhe ta rikarikoni periodikisht.

Kjo është gjithçka që doja të thoja për bateritë, miqtë tanë, kafshët shtëpiake elektronike. Nëse është një telefon, një lojtar apo një aparat fotografik.

Ky artikull është përgatitur bazuar në materialet e gjetura në internet dhe të mbledhura këtu në një grumbull për lehtësi dhe kuptim të thelbit të procesit.

Keni pyetje? Shkruani në komente dhe unë patjetër do të përgjigjem.

P.S. Miq, nëse ju pëlqeu artikulli ose u bë i dobishëm për ju. Më bëj mirë edhe mua. Ndani lidhjen me artikullin në faqet tuaja "Vkontakte", "Odnoklassniki", "Facebook", "Tweeter" dhe faqe të tjera. Për ta bërë këtë, thjesht duhet të klikoni butonat në fund të faqes dhe të ndiqni hapat e thjeshtë të udhëzimeve. Ju ftoj gjithashtu të regjistroheni në listën time të postimeve, atëherë patjetër që nuk e humbisni artikullin tjetër, shpresoj interesant dhe i dobishëm. Formulari i abonimit është në këndin e sipërm të djathtë të faqes.

Cilat janë llojet e baterive të litiumit dhe tiparet e tyre të projektimit?

Bateritë e litiumit kanë zënë fort disa pika të ndryshme në tregun e sotëm. Ato përdoren kryesisht në të gjitha llojet e elektronikës së konsumit, veglave portative dhe pajisjeve mobile, elektroshtëpiake etj. Ka edhe bateri litium 12 volt për makina. Edhe pse ato nuk kanë marrë ende përdorim të gjerë në industrinë e automobilave. Përdorimi i baterive të litiumit në sektorë të ndryshëm të ekonomisë kombëtare ka çuar në faktin që shumë lloje të këtyre baterive janë shfaqur në treg. Ne do të shqyrtojmë llojet kryesore të baterive të litiumit në artikullin e sotëm.

Ne nuk do të shkruajmë këtu për parimin e funksionimit të baterive të rikarikueshme Li dhe historinë e origjinës së tyre. Mund të lexoni më shumë rreth tij në artikullin në lidhjen e specifikuar. Ju gjithashtu mund të lexoni materialet veçmas për dhe. Dhe në këtë material do të doja të konsideroja saktësisht llojet e ndryshme të baterive Li, në varësi të karakteristikave dhe qëllimit të tyre.

Pra, në lidhje me fuqinë dhe kapacitetin e baterive të litiumit. Ndarja këtu është mjaft arbitrare. Për të prodhuar bateri me kapacitete të ndryshme, me rryma të ndryshme shkarkimi, prodhuesit ndryshojnë një sërë parametrash. Për shembull, ato rregullojnë trashësinë e shtresës së pastës së elektrodës në fletë metalike (në rastin e një strukture rrotullimi). Në shumicën e rasteve, kjo shtresë elektrodë aplikohet me letër bakri (elektrodë negative) dhe alumini (pozitive). Për shkak të kësaj rritjeje në shtresën e elektrodës, parametrat specifikë të baterisë rriten.

Megjithatë, kur ndërtohet masa aktive, është e nevojshme të zvogëlohet trashësia e bazës përçuese (folie). Si rezultat, bateria mund të kalojë më pak rrymë pa mbinxehje. Për më tepër, një rritje në shtresën e masës së elektrodës çon në një rritje të rezistencës së elementit. Për të zvogëluar rezistencën, shpesh përdoren substanca më aktive dhe të shpërndara për masën aktive. Prodhuesit "luajnë" me këto parametra kur prodhojnë bateri me parametra të caktuar. Një qelizë baterie me një fletë të hollë dhe masë aktive të trashë shfaq vlera të larta të energjisë së ruajtur. Dhe fuqia e tij do të jetë e ulët, dhe anasjelltas. Dhe kjo mund të rregullohet pa ndryshuar madhësinë standarde të produktit.

Bateritë e rikarikueshme me vlera të ndryshme të kapacitetit dhe rrymës së shkarkimit fitohen duke ndryshuar parametrat e mëposhtëm:

• Trashësia e fletë metalike;
• Trashësia e ndarësit;
• Materiali i elektrodës pozitive dhe negative;
• Madhësia e grimcave të masës aktive;
• Trashësia e elektrodës.

Në të njëjtën kohë, modelet e baterive të dizajnuara për një fuqi më të lartë janë të pajisura me priza aktuale me dimensione dhe peshë të madhe. Kjo është për të parandaluar mbinxehjen. Gjithashtu, për të rritur rrymën e shkarkimit, përdoren të gjitha llojet e substancave që i shtohen elektrolitit ose masës së elektrodës. Në bateritë me një kapacitet të madh, prizat aktuale janë zakonisht të vogla. Ato llogariten për një rrymë shkarkimi deri në 2C (zakonisht rryma e ngarkimit-shkarkimit të një baterie tregohet nga kapaciteti i saj) dhe një rrymë karikimi deri në 0.5C. Për bateritë e litiumit me kapacitet të lartë, këto vlera janë përkatësisht deri në 20C dhe deri në 40C.

Modelet e baterive të litiumit me kapacitet të lartë janë krijuar për të fuqizuar startuesit, me kapacitet të lartë - për të fuqizuar pajisje të ndryshme portative. Sa i përket zhvillimit të baterive të litiumit, prodhuesit e të gjitha llojeve të elektronikës i porosisin ato nga firma speciale. Ata i zhvillojnë ato duke marrë parasysh kushtet e propozuara dhe më pas i vendosin në prodhim masiv. Gjatë zhvillimit të baterive moderne të litiumit, merren parasysh parametrat e mëposhtëm:

• Kapaciteti;
• Rryma standarde dhe maksimale e shkarkimit;
• Dimensionet;
• Kushtet e vendndodhjes brenda pajisjes;
• Temperatura e punës;
• Burimi (numri i cikleve të ngarkimit-shkarkimit) dhe të tjera.

Modele të ndryshme të baterive të ringarkueshme litium

Sipas karakteristikave të projektimit, bateritë e litiumit mund të ndahen në dy mënyra:

• Dizajni i bykut;
• Dizajni i elektrodës.

Dizajni i elektrodës

Lloji i rrotullës

Në imazhin më poshtë, mund të shihni baterinë Li─Ion me një dizajn të tipit rrotull.

Elementet e një strukture rrotull janë bërë nga dy lloje:

• Një rrotull elektrodash është përdredhur rreth pllakës virtuale. Një banesë mund të akomodojë disa rrotulla të lidhura paralelisht;
• Cilindrike. Lartësi dhe diametra të ndryshëm.

Dizajni i rrotullës përdoret kur kërkohet një bateri me kapacitet dhe fuqi të vogël. Kjo teknologji nuk kërkon shumë punë, pasi rrotullimi i shiritave të elektrodës dhe ndarësit është plotësisht i automatizuar. Disavantazhi i këtij dizajni është shpërndarja e dobët e nxehtësisë nga elektrodat. Në fakt, nxehtësia hiqet vetëm përmes faqes fundore të elementit.

Nga një grup elektrodash

Bateritë e litiumit me një montim elektrodash individuale përdoren në prodhimin e baterive prizmatike.

Nxehtësia hiqet gjithashtu këtu nga fundi i elektrodës. Prodhuesit po përpiqen të përmirësojnë shpërndarjen e nxehtësisë duke rregulluar përbërjen dhe shpërndarjen e masës aktive.

Dizajni i trupit

Cilindrike

Vlen t'i kushtohet vëmendje baterive cilindrike të litiumit. Ato përdoren gjerësisht në pajisje të ndryshme shtëpiake dhe elektronike. Qelizat e baterisë janë veçanërisht të njohura.

Si avantazhe të trupit cilindrik, ekspertët thonë se nuk ka ndryshim në vëllim gjatë funksionimit afatgjatë. Kjo për faktin se bateria ndryshon pak volumin e saj gjatë procesit të ngarkimit-shkarkimit. Dizajni i elektrodave në një strehim të tillë është gjithmonë i llojit të rrotullës. Disavantazhet përfshijnë shpërndarje të dobët të nxehtësisë.

Bateritë cilindrike të litiumit mund të kenë rrymat e mëposhtme:

• Vida e mbajtur;
• Pads kontakti të rregullt.

Aty ku ka kërkesa më të larta për konsumin aktual, përdoret vidhosja. Kjo është një bateri me një rrymë të lartë shkarkimi dhe kapacitet të madh (mbi 20 Ah). Teste të shumta tregojnë se akumulatorët cilindrikë të litiumit me vida përballojnë rrymat jo më shumë se 10-15C. Dhe këto janë vlerat e ngarkesës afatshkurtër në të cilën elementi mbinxehet shpejt. Gjatë funksionimit afatgjatë, ato mund të përballojnë rrymat e shkarkimit prej 2 - 3C. Përdoret kryesisht në veglat e lëvizshme të energjisë.

Qelizat e baterive të mbushura zakonisht përdoren për të formuar bateri. Për ta bërë këtë, ato janë ngjitur me shirit duke përdorur saldim me kontakt. Ndonjëherë prodhuesit tashmë prodhojnë elementë me petale për vetë-bashkim. Për më tepër, lloji i petaleve mund të jetë i ndryshëm në varësi të llojit të saldimit.

Në përcaktimin e madhësisë standarde të baterive cilindrike të litiumit, dimensionet e tyre zakonisht janë të pranishme. Për shembull, 18650 qeliza jonesh litium janë 65 mm të larta dhe 18 mm në diametër.

Interesi në rritje i konsumatorëve për pajisjet mobile dhe teknologjinë portative të teknologjisë së lartë në përgjithësi i detyron prodhuesit të përmirësojnë produktet e tyre në drejtime të ndryshme. Në të njëjtën kohë, ekzistojnë një sërë parametrash të përgjithshëm, puna në të cilën kryhet në të njëjtën mënyrë. Këto përfshijnë metodën e furnizimit me energji. Vetëm pak vite më parë, pjesëmarrësit aktivë të tregut mund të vëzhgonin procesin e zhvendosjes nga elementë më të avancuar me origjinë NiMH. Sot, gjeneratat e reja të baterive po konkurrojnë me njëra-tjetrën. Teknologjia e përhapur litium-jon po zëvendëson me sukses baterinë litium-polimer në disa segmente. Dallimi nga jonik në njësinë e re nuk është aq i dukshëm për një përdorues të zakonshëm, por në disa aspekte është i rëndësishëm. Në të njëjtën kohë, si në rastin e konkurrencës midis elementëve NiCd dhe NiMH, teknologjia e zëvendësimit nuk është aspak e përsosur dhe në disa aspekte është inferiore ndaj analoges së saj.

Pajisja e baterisë Li-jon

Modelet e para të baterive serike të litiumit filluan të shfaqen në fillim të viteve 1990. Sidoqoftë, kobalti dhe mangani u përdorën më pas si elektrolit aktiv. Në ato moderne, nuk është aq shumë substanca që është e rëndësishme sesa konfigurimi i vendosjes së saj në bllok. Bateritë e tilla përbëhen nga elektroda që ndahen nga një ndarës i poreve. Masa e ndarësit, nga ana tjetër, thjesht është e ngopur me elektrolitin. Sa i përket elektrodave, ato përfaqësohen nga një bazë katode në një fletë alumini dhe një anodë bakri. Brenda bllokut, ato janë të ndërlidhura nga terminalet e kolektorit aktual. Ngarkesa e shërbimit kryen një ngarkesë pozitive në jonin e litiumit. Ky material është i favorshëm në atë që ka aftësinë të depërtojë lehtësisht në rrjetat kristalore të substancave të tjera, duke formuar lidhje kimike. Sidoqoftë, cilësitë pozitive të baterive të tilla nuk janë gjithnjë e më të mjaftueshme për detyra moderne, gjë që çoi në shfaqjen e qelizave Li-pol, të cilat kanë shumë karakteristika. Në përgjithësi, vlen të përmendet ngjashmëria e furnizimit me energji litium-jon me bateri helium me madhësi të plotë për makina. Në të dyja rastet, bateritë janë projektuar duke pasur parasysh përdorshmërinë fizike. Pjesërisht, ky drejtim zhvillimi u vazhdua nga elementët polimer.

Pajisja me bateri litium polimer

Shtysa për përmirësimin e baterive të litiumit ishte nevoja për të luftuar dy nga mangësitë e baterive ekzistuese Li-jon. Së pari, ato janë të pasigurta për t'u përdorur, dhe së dyti, ato janë mjaft të shtrenjta për sa i përket çmimit. Teknologët vendosën të heqin qafe këto disavantazhe duke ndryshuar elektrolitin. Si rezultat, ndarësi poroz i ngopur u zëvendësua nga një elektrolit polimer. Duhet të theksohet se polimeri është përdorur më parë për qëllime elektrike si një film plastik që përcjell rrymë. Në një bateri moderne, trashësia e qelizës Li-pol arrin 1 mm, e cila gjithashtu heq kufizimet në përdorimin e formave dhe madhësive të ndryshme nga zhvilluesit. Por gjëja kryesore është se nuk ka elektrolit të lëngshëm, i cili eliminon rrezikun e ndezjes. Tani ia vlen t'i hedhim një vështrim më të afërt ndryshimeve nga qelizat litium-jon.

Cili është ndryshimi kryesor nga një bateri jonike?

Dallimi themelor qëndron në refuzimin e heliumit dhe elektroliteve të lëngëta. Për një kuptim më të plotë të këtij ndryshimi, ia vlen t'i referoheni modeleve moderne të baterive të makinave. Nevoja për të zëvendësuar elektrolitin e lëngshëm u nxit përsëri nga shqetësimet e sigurisë. Por nëse, në rastin e baterive të makinave, përparimi u ndal në të njëjtat elektrolite poroze me impregnim, atëherë modelet e litiumit morën një bazë solide të plotë. Çfarë është kaq e mirë për një bateri litium polimer në gjendje të ngurtë? Ndryshimi nga ai jonik është se lënda aktive në formën e një pllake në zonën e kontaktit me litiumin parandalon formimin e dendriteve gjatë çiklizmit. Ky faktor përjashton mundësinë e shpërthimeve dhe zjarreve të baterive të tilla. Kjo ka të bëjë vetëm me meritat, por ka edhe dobësi në bateritë e reja.

Jetëgjatësia e baterisë së polimerit të litiumit

Mesatarisht, bateri të tilla mund të përballojnë rreth 800-900 cikle ngarkimi. Ky tregues është modest në sfondin e analogëve modernë, por edhe ky faktor nuk mund të konsiderohet si një burim elementi përcaktues. Fakti është se bateritë e tilla i nënshtrohen plakjes intensive, pavarësisht nga natyra e funksionimit të tyre. Kjo do të thotë, edhe nëse bateria nuk përdoret fare, burimi i saj do të reduktohet. Nuk ka rëndësi nëse është një bateri litium-jon ose një qelizë litium-polimer. Të gjitha furnizimet me energji me bazë litium karakterizohen nga ky proces. Një humbje e konsiderueshme në vëllim mund të vërehet brenda një viti pas blerjes. Pas 2-3 vjetësh, disa bateri dështojnë fare. Por shumë varet nga prodhuesi, pasi brenda segmentit ka edhe dallime në cilësinë e performancës së baterisë. Probleme të ngjashme janë të natyrshme në qelizat NiMH, të cilat plaken nën luhatje ekstreme të temperaturës.

Të metat

Përveç problemeve me plakjen e shpejtë, bateri të tilla kanë nevojë për sisteme shtesë mbrojtëse. Kjo për faktin se stresi i brendshëm në zona të ndryshme mund të çojë në djegie. Prandaj, përdoret një qark i veçantë stabilizimi për të parandaluar mbinxehjen dhe mbingarkimin. Ky sistem ka edhe disavantazhe të tjera. Kryesorja është kufizimi aktual. Por nga ana tjetër, qarqet shtesë mbrojtëse e bëjnë baterinë e polimerit të litiumit më të sigurt. Diferenca nga joniku për sa i përket kostos ndodh gjithashtu. Bateritë polimer janë më të lira, por jo shumë. Çmimi i tyre po rritet gjithashtu për shkak të futjes së qarqeve mbrojtëse elektronike.

Karakteristikat operacionale të modifikimeve të xhelit

Për të rritur përçueshmërinë elektrike, teknologu ende shton një elektrolit të xhelit në elementët e polimerit. Nuk flitet për një kalim të plotë në substanca të tilla, pasi kjo bie ndesh me konceptin e kësaj teknologjie. Por në teknologjinë portative, shpesh përdoren pikërisht bateritë hibride. E veçanta e tyre qëndron në ndjeshmërinë e tyre ndaj temperaturës. Prodhuesit rekomandojnë përdorimin e këtyre modeleve të baterive në mjedise midis 60 ° C dhe 100 ° C. Kjo kërkesë përcaktoi gjithashtu një vend të veçantë për aplikim. Modelet e xhelit mund të përdoren vetëm në klimat e nxehta, për të mos përmendur nevojën për t'u zhytur në një kuti të izoluar termikisht. Sidoqoftë, pyetja se cilën bateri të zgjidhni - Li-pol ose Li-ion - nuk është aq akute në ndërmarrje. Aty ku temperatura ka një ndikim të veçantë, shpesh përdoren zgjidhje të kombinuara. Në raste të tilla, elementët polimer zakonisht përdoren si rezervë.

Mënyra optimale e karikimit

Koha tipike e rimbushjes për bateritë e litiumit është mesatarisht 3 orë.Për më tepër, gjatë karikimit, njësia mbetet e ftohtë. Mbushja bëhet në dy faza. Në fillim, voltazhi arrin vlerat e tij kulmore, dhe kjo mënyrë ruhet deri në 70%. 30% e mbetur janë rekrutuar tashmë në kushte normale stresi. Një pyetje tjetër është gjithashtu interesante - si të ngarkoni një bateri litium-polimer nëse keni nevojë të ruani vëllimin e saj të plotë në një mënyrë konstante? Në këtë rast, duhet të ndiqet orari i rimbushjes. Rekomandohet të kryhet kjo procedurë afërsisht çdo 500 orë funksionimi me një shkarkim të plotë.

Masat paraprake

Gjatë funksionimit, përdorni vetëm një karikues që përputhet me karakteristikat, duke e lidhur atë me një rrjet me një tension të qëndrueshëm. Është gjithashtu e nevojshme të kontrolloni gjendjen e lidhësve në mënyrë që bateria të mos hapet. Është e rëndësishme të merret parasysh se, pavarësisht shkallës së lartë të sigurisë, është ende një lloj baterie që është e ndjeshme ndaj mbingarkesave. Qeliza e polimerit të litiumit nuk toleron mbirryma, ftohje të tepërt të mjedisit të jashtëm dhe goditje mekanike. Sidoqoftë, sipas të gjithë këtyre treguesve, blloqet e polimerit janë akoma më të besueshëm se ato litium-jon. Megjithatë, aspekti kryesor i sigurisë është padëmshmëria e furnizimeve me energji elektrike në gjendje të ngurtë - me kusht që, natyrisht, ato të mbahen të mbyllura.

Cila bateri është më e mirë - Li-pol apo Li-ion?

Kjo çështje përcaktohet kryesisht nga kushtet e funksionimit dhe objektivi i furnizimit me energji. Përparësitë kryesore të pajisjeve polimer janë mjaft të prekshme për vetë prodhuesit, të cilët mund të përdorin më lirshëm teknologjitë e reja. Dallimi do të jetë delikate për përdoruesin. Për shembull, në pyetjen se si të ngarkoni një bateri polimer litium, pronari do të duhet t'i kushtojë më shumë vëmendje cilësisë së furnizimit me energji elektrike. Deri në momentin e ngarkimit, këto janë elemente identike. Sa i përket qëndrueshmërisë, situata në këtë parametër është gjithashtu e paqartë. Efekti i plakjes është më karakteristik për elementët polimer, por praktika tregon shembuj të ndryshëm. Për shembull, ka rishikime të qelizave litium-jon që bëhen të papërdorshme pas një viti përdorimi. Dhe ato polimer në disa pajisje funksionojnë për 6-7 vjet.

konkluzioni

Rreth baterive, ka ende shumë mite dhe gjykime të rreme që lidhen me nuanca të ndryshme të funksionimit. Në të kundërt, disa nga veçoritë e baterive janë të heshtura nga prodhuesit. Sa i përket miteve, njëri prej tyre hedh poshtë baterinë e polimerit të litiumit. Dallimi nga analogu jonik është se modelet polimer përjetojnë më pak stres të brendshëm. Për këtë arsye, seancat e karikimit që ende nuk kanë konsumuar bateritë nuk ndikojnë negativisht në performancën e elektrodave. Nëse flasim për faktet e fshehura nga prodhuesit, atëherë njëri prej tyre ka të bëjë me qëndrueshmërinë. Siç është përmendur tashmë, jetëgjatësia e baterisë karakterizohet jo vetëm nga një shkallë modeste e cikleve të karikimit, por edhe nga humbja e pashmangshme e vëllimit të dobishëm të baterisë.

Vlerësimi i karakteristikave të një karikuesi të veçantë është i vështirë pa kuptuar se si duhet të rrjedhë në të vërtetë një ngarkesë shembullore e një baterie li-jon. Prandaj, para se të kalojmë drejtpërdrejt në qarqet, le të kujtojmë pak teorinë.

Çfarë janë bateritë e litiumit

Në varësi të materialit nga cili është bërë elektroda pozitive e një baterie litium, ekzistojnë disa lloje të tyre:

• me katodë litium kobalt;
• me një katodë të bazuar në fosfat hekuri të litiuar;
• bazuar në nikel-kobalt-alumin;
• me bazë nikel-kobalt-mangan.

Të gjitha këto bateri kanë karakteristikat e tyre, por meqenëse këto nuanca nuk kanë rëndësi thelbësore për konsumatorin e përgjithshëm, ato nuk do të merren parasysh në këtë artikull.

Gjithashtu, të gjitha bateritë li-jonike prodhohen në madhësi dhe forma të ndryshme standarde. Ato mund të jenë si në një model kaseje (për shembull, 18650 popullor sot) dhe në një dizajn të laminuar ose prizmatik (bateri xhel-polimer). Këto të fundit janë çanta të mbyllura hermetikisht nga një film i veçantë, në të cilin ndodhen elektroda dhe masa e elektrodës.

Madhësitë më të zakonshme të baterive li-jon janë paraqitur në tabelën më poshtë (të gjitha kanë një tension nominal prej 3.7 volt):

Emërtimi	Madhësia standarde	Madhësi të ngjashme
XXYY0, ku XX- treguesi i diametrit në mm, YY- vlera e gjatësisë në mm, 0 - pasqyron ekzekutimin në formën e një cilindri	10180	2/5 AAA
	10220	1/2 AAA (Ø korrespondon me AAA, por gjysma e gjatësisë)
	10280
	10430	AAA
	10440	AAA
	14250	1/2 AA
	14270	Ø AA, gjatësia CR2
	14430	Ø 14 mm (si AA), por më e shkurtër
	14500	AA
	14670
	15266, 15270	CR2
	16340	CR123
	17500	150S / 300S
	17670	2xCR123 (ose 168S / 600S)
	18350
	18490
	18500	2xCR123 (ose 150A / 300P)
	18650	2xCR123 (ose 168A / 600P)
	18700
	22650
	25500
	26500	ME
	26650
	32650
	33600	D
	42120

Proceset e brendshme elektrokimike zhvillohen në të njëjtën mënyrë dhe nuk varen nga faktori i formës dhe modeli i baterisë, prandaj gjithçka e thënë më poshtë vlen njëlloj për të gjitha bateritë e litiumit.

Si të ngarkoni siç duhet bateritë litium-jon

Mënyra më e saktë për të ngarkuar bateritë e litiumit është ngarkimi në dy faza. Kjo është metoda e përdorur nga Sony në të gjithë karikuesit e saj. Pavarësisht nga kontrolluesi më i sofistikuar i karikimit, kjo siguron një karikim më të plotë për bateritë li-jon pa kompromentuar jetëgjatësinë e tyre.

Këtu po flasim për një profil karikimi me dy faza të baterive të litiumit, i shkurtuar si CC / CV (rrymë konstante, tension konstant). Ekzistojnë gjithashtu opsione me rryma pulsuese dhe hapëse, por ato nuk merren parasysh në këtë artikull. Mund të lexoni më shumë rreth karikimit me një rrymë pulsuese.

Pra, le të shqyrtojmë më në detaje të dyja fazat e karikimit.

1. Në fazën e parë duhet të sigurohet rrymë konstante karikimi. Vlera aktuale është 0,2-0,5C. Për karikim të përshpejtuar, lejohet të rritet rryma në 0.5-1.0C (ku C është kapaciteti i baterisë).

Për shembull, për një bateri me një kapacitet prej 3000 mA / orë, rryma nominale e ngarkimit në fazën e parë është 600-1500 mA, dhe rryma e përshpejtuar e ngarkimit mund të jetë në intervalin 1.5-3A.

Për të siguruar një rrymë karikimi konstante të një vlere të caktuar, qarku i ngarkuesit (ngarkuesi) duhet të jetë në gjendje të rrisë tensionin në terminalet e baterisë. Në fakt, në fazën e parë, karikuesi funksionon si një stabilizues klasik i rrymës.

E rëndësishme: nëse planifikoni të ngarkoni bateritë me një tabelë mbrojtëse të integruar (PCB), atëherë kur dizajnoni qarkun e kujtesës, duhet të siguroheni që tensioni i qarkut të hapur të qarkut të mos kalojë kurrë 6-7 volt. Përndryshe, bordi mbrojtës mund të dëmtohet.

Në momentin kur voltazhi në bateri rritet në një vlerë prej 4.2 volt, bateria do të fitojë afërsisht 70-80% të kapacitetit të saj (vlera specifike e kapacitetit do të varet nga rryma e ngarkimit: me karikim të përshpejtuar do të jetë paksa më pak, me nominale - pak më shumë). Ky moment është fundi i fazës së parë të karikimit dhe shërben si sinjal për kalimin në fazën e dytë (dhe të fundit).

2. Faza e dytë e karikimit- kjo është një ngarkesë e baterisë me tension konstant, por rrymë gradualisht në rënie (në rënie).

Në këtë fazë, ngarkuesi ruan një tension prej 4.15-4.25 volt në bateri dhe kontrollon vlerën aktuale.

Me rritjen e kapacitetit, rryma e karikimit do të ulet. Sapo vlera e tij ulet në 0,05-0,01C, procesi i karikimit konsiderohet i përfunduar.

Një nuancë e rëndësishme e funksionimit të saktë të karikuesit është shkëputja e plotë e tij nga bateria pas përfundimit të karikimit. Kjo për faktin se për bateritë e litiumit është jashtëzakonisht e padëshirueshme që ato të jenë nën tension të rritur për një kohë të gjatë, gjë që zakonisht siguron një karikues (d.m.th. 4.18-4.24 volt). Kjo çon në një degradim të përshpejtuar të përbërjes kimike të baterisë dhe, si pasojë, një ulje të kapacitetit të saj. Një qëndrim afatgjatë do të thotë dhjetëra orë ose më shumë.

Gjatë fazës së dytë të karikimit, bateria arrin të fitojë afërsisht 0,1-0,15 të tjera të kapacitetit të saj. Ngarkesa totale e baterisë arrin kështu 90-95%, që është një tregues i shkëlqyer.

Ne kemi mbuluar dy faza kryesore të karikimit. Sidoqoftë, mbulimi i çështjes së karikimit të baterive të litiumit do të ishte i paplotë nëse nuk do të përmendej edhe një fazë tjetër e karikimit - e ashtuquajtura. parapagesë.

Faza e para-karikimit (para-karikimi)- kjo fazë përdoret vetëm për bateritë e shkarkuara thellë (nën 2,5 V) për t'i rikthyer ato në kushte normale funksionimi.

Në këtë fazë, ngarkimi sigurohet me një rrymë konstante me vlerë të reduktuar derisa voltazhi në bateri të arrijë 2.8 V.

Një fazë paraprake është e nevojshme për të parandaluar ënjtjen dhe uljen e presionit (ose edhe shpërthimin me zjarr) të baterive të dëmtuara, për shembull, duke pasur një qark të shkurtër të brendshëm midis elektrodave. Nëse një rrymë e madhe ngarkimi kalon menjëherë përmes një baterie të tillë, kjo në mënyrë të pashmangshme do të çojë në ngrohjen e saj, dhe pastaj sa me fat.

Një përfitim tjetër i parakarikimit është ngrohja paraprake e baterisë, e cila është e rëndësishme kur karikohet në temperatura të ulëta të ambientit (në një dhomë të pa ngrohur gjatë sezonit të ftohtë).

Ngarkimi inteligjent duhet të jetë në gjendje të monitorojë tensionin në bateri gjatë fazës paraprake të karikimit dhe, nëse voltazhi nuk rritet për një kohë të gjatë, të konkludojë se bateria është e gabuar.

Të gjitha fazat e karikimit të një baterie litium-jon (përfshirë fazën e parakarikimit) përshkruhen në mënyrë skematike në këtë grafik:

Tejkalimi i tensionit të vlerësuar të karikimit me 0,15 V mund të përgjysmojë jetëgjatësinë e baterisë. Ulja e tensionit të karikimit me 0,1 volt zvogëlon kapacitetin e një baterie të ngarkuar me rreth 10%, por zgjat ndjeshëm jetën e saj. Tensioni i një baterie të ngarkuar plotësisht pas heqjes nga karikuesi është 4.1-4.15 volt.

Për të përmbledhur sa më sipër, ne do të përvijojmë tezat kryesore:

1. Çfarë rryme për të ngarkuar një bateri li-jon (për shembull, 18650 ose ndonjë tjetër)?

Rryma do të varet nga sa shpejt dëshironi ta karikoni dhe mund të variojë nga 0,2C në 1C.

Për shembull, për një bateri me madhësi 18650 me një kapacitet 3400 mAh, rryma minimale e ngarkimit është 680 mA, dhe maksimumi është 3400 mA.

2. Sa kohë duhet për të ngarkuar, për shembull, të njëjtat bateri të rikarikueshme 18650?

Koha e karikimit varet drejtpërdrejt nga rryma e karikimit dhe llogaritet me formulën:

T = C / ngarkoj.

Për shembull, koha e karikimit të baterisë sonë 3400 mAh me një rrymë prej 1A do të jetë rreth 3.5 orë.

3. Si të ngarkoni siç duhet baterinë e polimerit të litiumit?

Të gjitha bateritë e litiumit ngarkohen në të njëjtën mënyrë. Nuk ka rëndësi nëse është polimer litium apo jon litium. Për ne konsumatorët nuk ka dallim.

Çfarë është një bord mbrojtës?

Pllaka mbrojtëse (ose PCB - bordi i kontrollit të fuqisë) është projektuar për të mbrojtur kundër qarkut të shkurtër, mbingarkimit dhe shkarkimit të tepërt të baterisë së litiumit. Si rregull, mbrojtja nga mbinxehja është gjithashtu e integruar në modulet e mbrojtjes.

Për arsye sigurie, është e ndaluar përdorimi i baterive litium në pajisjet shtëpiake nëse ato nuk kanë një tabelë mbrojtëse të integruar. Prandaj, të gjitha bateritë nga telefonat celularë kanë gjithmonë një tabelë PCB. Terminalet e daljes së baterisë janë të vendosura direkt në tabelë:

Këto borde përdorin një kontrollues ngarkimi me gjashtë këmbë të bazuar në mikruh të specializuar (analogë JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600, etj.). Detyra e këtij kontrolluesi është të shkëputë baterinë nga ngarkesa kur bateria të jetë shkarkuar plotësisht dhe të shkëputë baterinë nga karikimi kur të arrijë 4.25 V.

Për shembull, këtu është një diagram i bordit të mbrojtjes së baterisë BP-6M, i cili u furnizua me telefonat e vjetër Nokia:

Nëse flasim për 18650, atëherë ato mund të prodhohen me ose pa një bord mbrojtës. Moduli i mbrojtjes ndodhet në zonën e terminalit negativ të baterisë.

Bordi rrit gjatësinë e baterisë me 2-3 mm.

Bateritë pa PCB zakonisht përfshihen në bateritë me qarqet e tyre mbrojtëse.

Çdo bateri me mbrojtje mund të kthehet lehtësisht në një bateri pa mbrojtje, thjesht duhet ta nxirrni atë.

Deri më sot, kapaciteti maksimal i baterisë 18650 është 3400 mAh. Bateritë e mbrojtura duhet të shënohen në kuti ("Të mbrojtura").

Mos e ngatërroni PCB-në me modulin e ngarkimit të energjisë (PCM). Nëse të parët shërbejnë vetëm për të mbrojtur baterinë, këto të fundit janë krijuar për të kontrolluar procesin e karikimit - ato kufizojnë rrymën e ngarkimit në një nivel të caktuar, kontrollojnë temperaturën dhe, në përgjithësi, sigurojnë të gjithë procesin. Pllaka PCM është ajo që ne e quajmë kontrollues i ngarkimit.

Shpresoj që tani të mos ketë pyetje, si të ngarkoni një bateri 18650 ose ndonjë bateri tjetër litium? Pastaj i drejtohemi një përzgjedhjeje të vogël të zgjidhjeve të gatshme të qarkut për karikuesit (të njëjtët kontrollues ngarkimi).

Skemat e karikimit për bateritë li-jonike

Të gjitha qarqet janë të përshtatshme për të ngarkuar çdo bateri litium, mbetet vetëm të vendoset për rrymën e karikimit dhe bazën e elementit.

LM317

Diagrami i një karikuesi të thjeshtë bazuar në mikroqarkun LM317 me një tregues ngarkimi:

Qarku është i thjeshtë, i gjithë konfigurimi reduktohet në vendosjen e tensionit të daljes prej 4,2 volt duke përdorur një rezistencë prerëse R8 (pa një bateri të lidhur!) dhe vendosjen e rrymës së karikimit duke zgjedhur rezistorët R4, R6. Fuqia e rezistencës R1 është të paktën 1 Watt.

Sapo LED të fiket, procesi i karikimit mund të konsiderohet i përfunduar (rryma e karikimit nuk do të ulet kurrë në zero). Nuk rekomandohet mbajtja e baterisë në këtë ngarkesë për një kohë të gjatë pasi të jetë ngarkuar plotësisht.

Mikroqarku lm317 përdoret gjerësisht në stabilizues të ndryshëm të tensionit dhe rrymës (në varësi të qarkut të kalimit). Shitet në çdo cep dhe kushton vetëm një qindarkë (mund të marrësh 10 copë për vetëm 55 rubla).

LM317 vjen në kuti të ndryshme:

Caktimi i pinit (pinout):

Analogët e mikroqarkut LM317 janë: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (dy të fundit janë të prodhimit vendas).

Rryma e karikimit mund të rritet në 3A nëse merrni LM350 në vend të LM317. Vërtetë, do të jetë më e shtrenjtë - 11 rubla / copë.

PCB-ja dhe montimi skematik tregohen më poshtë:

Transistori i vjetër sovjetik KT361 mund të zëvendësohet me një transistor të ngjashëm p-n-p (për shembull, KT3107, KT3108 ose borgjez 2N5086, 2SA733, BC308A). Mund të hiqet fare nëse treguesi i karikimit nuk është i nevojshëm.

Disavantazhi i qarkut: tensioni i furnizimit duhet të jetë brenda 8-12 V. Kjo për faktin se për funksionimin normal të mikroqarkut LM317, ndryshimi midis tensionit në bateri dhe tensionit të furnizimit duhet të jetë së paku 4.25 volt. Kështu, nuk do të funksionojë nga porta USB.

MAX1555 ose MAX1551

MAX1551 / MAX1555 janë karikues të dedikuar baterish Li + që mund të mundësohen nga USB ose një përshtatës i veçantë i energjisë (siç është një karikues telefoni).

Dallimi i vetëm midis këtyre mikroqarqeve është se MAX1555 jep një sinjal për treguesin e procesit të karikimit, dhe MAX1551 jep një sinjal se energjia është e ndezur. ato. 1555 në shumicën e rasteve është ende i preferueshëm, kështu që 1551 tani është e vështirë të gjendet në shitje.

Një përshkrim i detajuar i këtyre mikroqarqeve nga prodhuesi -.

Tensioni maksimal i hyrjes nga përshtatësi DC është 7 V, kur mundësohet nga USB - 6 V. Kur tensioni i furnizimit bie në 3,52 V, mikroqarku fiket dhe ngarkimi ndalon.

Vetë mikroqarku zbulon se në cilën hyrje është i pranishëm voltazhi i furnizimit dhe është i lidhur me të. Nëse energjia furnizohet përmes autobusit YUSB, atëherë rryma maksimale e karikimit është e kufizuar në 100 mA - kjo ju lejon të ngjitni karikuesin në portën USB të çdo kompjuteri pa frikën e djegies së urës jugore.

Kur mundësohet nga një furnizim i veçantë me energji elektrike, rryma tipike e karikimit është 280 mA.

Mikroqarqet kanë mbrojtje të integruar nga mbinxehja. Sidoqoftë, qarku vazhdon të funksionojë, duke ulur rrymën e ngarkimit me 17 mA për çdo shkallë mbi 110 ° C.

Ekziston një funksion para-karikimi (shih më lart): për sa kohë që voltazhi në bateri është nën 3V, mikroqarku kufizon rrymën e karikimit në 40 mA.

Mikroqarku ka 5 kunja. Këtu është një diagram tipik i lidhjes:

Nëse ekziston një garanci që voltazhi në daljen e përshtatësit tuaj në asnjë rrethanë nuk do të kalojë 7 volt, atëherë mund të bëni pa stabilizuesin 7805.

Opsioni i karikimit USB mund të montohet, për shembull, në këtë.

Mikroqarku nuk ka nevojë për dioda të jashtme ose transistorë të jashtëm. Në përgjithësi, sigurisht, mikruhi i mrekullueshëm! Vetëm ato janë shumë të vogla, është e papërshtatshme për t'u bashkuar. Dhe ato janë gjithashtu të shtrenjta ().

LP2951

Stabilizuesi LP2951 është prodhuar nga National Semiconductors (). Ai siguron zbatimin e funksionit të kufizuar të rrymës së integruar dhe ju lejon të formoni një nivel të qëndrueshëm të tensionit të karikimit të baterisë litium-jon në daljen e qarkut.

Tensioni i karikimit është 4,08 - 4,26 volt dhe vendoset nga rezistenca R3 kur bateria shkëputet. Tensioni mbahet shumë saktë.

Rryma e ngarkimit është 150 - 300 mA, kjo vlerë është e kufizuar nga qarqet e brendshme të mikroqarkut LP2951 (në varësi të prodhuesit).

Përdorni një diodë me një rrymë të vogël të kundërt. Për shembull, mund të jetë ndonjë nga seritë 1N400X që mund të blini. Dioda përdoret si një diodë bllokuese për të parandaluar rrymën e kundërt nga bateria në mikroqarkun LP2951 kur voltazhi i hyrjes shkëputet.

Ky karikim siguron një rrymë mjaft të ulët karikimi, kështu që çdo bateri 18650 mund të karikohet gjatë natës.

Mikroqarku mund të blihet si në një paketë DIP ashtu edhe në një paketë SOIC (kostoja është rreth 10 rubla për copë).

MCP73831

Mikroqarku ju lejon të krijoni karikuesit e duhur dhe është gjithashtu më i lirë se MAX1555 i hipur.

Një diagram tipik i lidhjes është marrë nga:

Një avantazh i rëndësishëm i qarkut është mungesa e rezistorëve të fuqisë me rezistencë të ulët që kufizojnë rrymën e ngarkimit. Këtu rryma vendoset nga një rezistencë e lidhur me pinin e 5-të të mikroqarkut. Rezistenca e tij duhet të jetë në intervalin 2-10 kOhm.

Karikuesi i plotë duket si ky:

Mikroqarku nxehet mjaft mirë gjatë funksionimit, por kjo nuk duket se e pengon atë. Kryen funksionin e tij.

Këtu është një tjetër opsion PCB me smd LED dhe lidhës mikro USB:

LTC4054 (STC4054)

Një qark shumë i thjeshtë, një opsion i shkëlqyeshëm! Lejon karikimin me rrymë deri në 800 mA (shih). Vërtetë, ka tendencë të nxehet shumë, por në këtë rast, mbrojtja e integruar e mbinxehjes zvogëlon rrymën.

Qarku mund të thjeshtohet shumë duke hedhur një ose edhe të dy LED me një transistor. Atëherë do të duket kështu (duhet ta pranoni, nuk është askund më e lehtë: një palë rezistenca dhe një kondensator):

Një nga opsionet e PCB-ve është në dispozicion nga. Pllaka është projektuar për elementë të madhësisë standarde 0805.

I = 1000 / R... Nuk ia vlen të vendosni menjëherë një rrymë të madhe, së pari shikoni se sa do të nxehet mikrocirku. Për qëllimet e mia, mora një rezistencë 2.7 kOhm, ndërsa rryma e ngarkimit doli të ishte rreth 360 mA.

Një radiator për këtë mikroqark nuk ka gjasa të jetë në gjendje të përshtatet dhe nuk është fakt që do të jetë efektiv për shkak të rezistencës së lartë termike të tranzicionit të kasës kristal. Prodhuesi rekomandon bërjen e lavamanit të nxehtësisë "nëpërmjet kunjave" - ​​duke i bërë gjurmët sa më të trasha të jetë e mundur dhe duke e lënë fletën nën kutinë e mikroqarkut. Në përgjithësi, sa më shumë fletë "dheu" të mbetet, aq më mirë.

Nga rruga, shumica e nxehtësisë shpërndahet përmes këmbës së tretë, kështu që ju mund ta bëni këtë udhë shumë të gjerë dhe të trashë (mbushni atë me saldim të tepërt).

Paketa e çipit LTC4054 mund të emërtohet LTH7 ose LTADY.

LTH7 ndryshon nga LTADY në atë që e para mund të ngrejë një bateri shumë të vdekur (në të cilën voltazhi është më pak se 2.9 volt), dhe i dyti nuk mundet (duhet ta lëvizni veçmas).

Microcircuit doli shumë i suksesshëm, prandaj ka një bandë analoge: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, AC4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, it4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, CX6001, LC9050 EC49016, CYT5026, Q7051. Para se të përdorni ndonjë nga analogët, kontrolloni fletën e të dhënave.

TP4056

Mikroqarku është bërë në kutinë SOP-8 (shih), ka një kolektor metalik të nxehtësisë në bark që nuk është i lidhur me kontaktet, gjë që bën të mundur heqjen e nxehtësisë në mënyrë më efikase. Ju lejon të karikoni baterinë me një rrymë deri në 1A (rryma varet nga rezistenca e konfigurimit të rrymës).

Diagrami i lidhjes kërkon minimumin e elementeve të varur:

Qarku zbaton procesin klasik të karikimit - së pari, ngarkimi me një rrymë konstante, pastaj me një tension konstant dhe një rrymë në rënie. Gjithçka është shkencore. Nëse çmontoni karikimin hap pas hapi, atëherë mund të dalloni disa faza:

1. Monitorimi i tensionit të baterisë së lidhur (kjo ndodh vazhdimisht).
2. Faza e parakarikimit (nëse bateria është e shkarkuar nën 2,9 V). Ngarkoni me një rrymë prej 1/10 nga rezistenca e programuar R prog (100 mA në R prog = 1,2 kOhm) në nivelin 2,9 V.
3. Karikimi me rrymë konstante maksimale (1000mA në R prog = 1.2 kOhm);
4. Kur bateria arrin 4.2 V, voltazhi në bateri fiksohet në këtë nivel. Fillon një ulje graduale e rrymës së karikimit.
5. Kur rryma arrin 1/10 e rezistencës së programuar nga R prog (100 mA në R prog = 1.2 kOhm), karikuesi fiket.
6. Pas përfundimit të karikimit, kontrolluesi vazhdon të monitorojë tensionin e baterisë (shih pikën 1). Rryma e konsumuar nga qarku i monitorimit është 2-3 μA. Pasi tensioni të bjerë në 4.0 V, karikimi ndizet përsëri. Dhe kështu në një rreth.

Rryma e ngarkesës (në amper) llogaritet me formulë I = 1200 / R prog... Maksimumi i lejuar është 1000 mA.

Një test i vërtetë i karikimit me një bateri 18650 në 3400 mAh është paraqitur në grafik:

Avantazhi i mikroqarkut është se rryma e ngarkimit vendoset nga vetëm një rezistencë. Rezistenca të fuqishme me rezistencë të ulët nuk kërkohen. Plus ka një tregues të procesit të karikimit, si dhe një tregues të përfundimit të karikimit. Kur bateria nuk është e lidhur, treguesi pulson një herë në disa sekonda.

Tensioni i furnizimit të qarkut duhet të jetë brenda 4.5 ... 8 volt. Sa më afër 4.5 V, aq më mirë (në këtë mënyrë çipi nxehet më pak).

Këmba e parë përdoret për të lidhur sensorin e temperaturës të integruar në baterinë litium-jon (zakonisht pjesa e mesme e baterisë së celularit). Nëse voltazhi në dalje është nën 45% ose mbi 80% të tensionit të furnizimit, atëherë karikimi pezullohet. Nëse nuk keni nevojë për kontroll të temperaturës, thjesht vendoseni atë këmbë në tokë.

Kujdes! Ky qark ka një pengesë të rëndësishme: mungesën e një qarku mbrojtës nga ndryshimi i polaritetit të baterisë. Në këtë rast, kontrolluesi garantohet të digjet për shkak të tejkalimit të rrymës maksimale. Në këtë rast, voltazhi i furnizimit të qarkut shkon drejtpërdrejt në bateri, gjë që është shumë e rrezikshme.

Shenja është e thjeshtë, bëhet në një orë në gju. Nëse koha po mbaron, mund të porosisni module të gatshme. Disa prodhues të moduleve të gatshme shtojnë mbrojtje kundër mbirrymës dhe shkarkimit të tepërt (për shembull, ju mund të zgjidhni cilin bord ju nevojitet - me ose pa mbrojtje, dhe me cilin lidhës).

Ju gjithashtu mund të gjeni pllaka të gatshme me një kontakt për sensorin e temperaturës. Ose edhe një modul karikimi me disa mikroqarqe paralele TP4056 për të rritur rrymën e karikimit dhe me mbrojtje nga polariteti i kundërt (shembull).

LTC1734

Kjo është gjithashtu një skemë shumë e thjeshtë. Rryma e ngarkimit vendoset nga rezistenca R prog (për shembull, nëse vendosni një rezistencë 3 kΩ, rryma do të jetë 500 mA).

Mikroqarqet zakonisht shënohen në kasë: LTRG (ato shpesh mund të gjenden në telefonat e vjetër nga Samsung).

Çdo tranzitor p-n-p është i përshtatshëm në përgjithësi, gjëja kryesore është se ai është krijuar për një rrymë të caktuar ngarkimi.

Nuk ka asnjë tregues të ngarkimit në diagramin e treguar, por LTC1734 thotë se pin "4" (Prog) ka dy funksione - vendosjen e rrymës dhe monitorimin e fundit të ngarkimit të baterisë. Si shembull, tregohet një qark me kontrollin e fundit të karikimit duke përdorur krahasuesin LT1716.

Krahasuesi LT1716 në këtë rast mund të zëvendësohet me një LM358 të lirë.

TL431 + transistor

Ndoshta, është e vështirë të dalësh me një qark nga komponentë më të përballueshëm. Pjesa e ndërlikuar këtu është gjetja e referencës së tensionit TL431. Por ato janë aq të përhapura saqë gjenden pothuajse kudo (rrallë ndonjë furnizim me energji elektrike mund të bëjë pa këtë mikroqark).

Epo, transistori TIP41 mund të zëvendësohet me ndonjë tjetër me një rrymë të përshtatshme kolektori. Edhe KT819, KT805 i vjetër sovjetik (ose KT815 më pak i fuqishëm, KT817) do t'ia dalë.

Vendosja e qarkut reduktohet në vendosjen e tensionit të daljes (pa bateri !!!) duke përdorur një rezistencë prerëse në 4.2 volt. Rezistenca R1 vendos rrymën maksimale të karikimit.

Ky qark zbaton plotësisht një proces me dy faza të karikimit të baterive të litiumit - së pari, karikimin me rrymë të drejtpërdrejtë, pastaj kalimin në fazën e stabilizimit të tensionit dhe një ulje graduale të rrymës në pothuajse zero. E vetmja pengesë është përsëritshmëria e dobët e qarkut (kapriçioz në akordim dhe kërkues ndaj komponentëve të përdorur).

MCP73812

Ekziston një tjetër mikroqark i neglizhuar në mënyrë të pamerituar nga Microchip - MCP73812 (shih). Mbi bazën e tij, merret një opsion tarifimi shumë buxhetor (dhe i lirë!). Kompleti i gjithë trupit është vetëm një rezistencë!

Nga rruga, mikroqarku është bërë në një kuti të përshtatshme për bashkim - SOT23-5.

E vetmja negative është se nxehet shumë dhe nuk ka tregues ngarkese. Gjithashtu, disi nuk funksionon me shumë besueshmëri nëse keni një furnizim me energji të ulët (që jep një rënie të tensionit).

Në përgjithësi, nëse treguesi i ngarkimit nuk është i rëndësishëm për ju, dhe rryma prej 500 mA ju përshtatet, atëherë MCP73812 është një opsion shumë i mirë.

NCP1835

Ofrohet një zgjidhje plotësisht e integruar - NCP1835B, e cila siguron stabilitet të lartë të tensionit të karikimit (4,2 ± 0,05 V).

Ndoshta e vetmja pengesë e këtij mikroqarku është madhësia e tij tepër miniaturë (kasës DFN-10, madhësia 3x3 mm). Jo të gjithë janë në gjendje të sigurojnë bashkim me cilësi të lartë të elementeve të tillë miniaturë.

Nga avantazhet e padiskutueshme, do të doja të theksoja sa vijon:

1. Numri minimal i pjesëve të kompletit të trupit.
2. Aftësia për të karikuar një bateri plotësisht të shkarkuar (parambushje me një rrymë prej 30 mA);
3. Përcaktimi i përfundimit të tarifimit.
4. Rryma e ngarkimit e programueshme - deri në 1000 mA.
5. Treguesi i karikimit dhe gabimit (i aftë për të zbuluar bateritë jo të rikarikueshme dhe për të sinjalizuar për të).
6. Mbrojtje kundër ngarkimit të vazhdueshëm (duke ndryshuar kapacitetin e kondensatorit C t, mund të vendosni kohën maksimale të karikimit nga 6.6 në 784 minuta).

Kostoja e mikrocirkut nuk është aq e lirë, por jo aq e lartë (~ 1 dollarë) sa të refuzoni ta përdorni. Nëse jeni miq me një hekur saldimi, unë do t'ju rekomandoja të zgjidhni këtë opsion.

Një përshkrim më i detajuar është në.

A mund të karikohet një bateri litium-jon pa kontrollues?

Po ti mundesh. Megjithatë, kjo do të kërkojë kontroll të rreptë mbi rrymën dhe tensionin e karikimit.

Në përgjithësi, karikimi i baterisë, për shembull, 18650 ynë pa një karikues fare, nuk do të funksionojë. E njëjta gjë, ju duhet të kufizoni disi rrymën maksimale të ngarkimit, kështu që të paktën kërkohet ende karikuesi më primitiv.

Ngarkuesi më i thjeshtë për çdo bateri litium është një rezistencë në seri me baterinë:

Rezistenca dhe shpërndarja e fuqisë së rezistencës varet nga voltazhi i furnizimit me energji elektrike që do të përdoret për karikim.

Le të llogarisim rezistencën për një furnizim me energji 5 volt si shembull. Ne do të ngarkojmë një bateri 18650 me një kapacitet 2400 mAh.

Pra, në fillimin e ngarkimit, rënia e tensionit në të gjithë rezistencën do të jetë:

U r = 5 - 2,8 = 2,2 Volt

Supozoni se furnizimi ynë me energji 5 volt vlerësohet për një rrymë maksimale prej 1A. Qarku do të konsumojë rrymën më të madhe në fillimin e ngarkimit, kur voltazhi në bateri është minimal dhe është 2.7-2.8 volt.

Kujdes: këto llogaritje nuk marrin parasysh mundësinë që bateria të shkarkohet shumë thellë dhe tensioni në të mund të jetë shumë më i ulët, deri në zero.

Kështu, rezistenca e rezistencës që kërkohet për të kufizuar rrymën në fillimin e ngarkesës në nivelin 1 Amper duhet të jetë:

R = U / I = 2,2 / 1 = 2,2 Ohm

Fuqia e shpërndarjes së rezistencës:

P r = I 2 R = 1 * 1 * 2,2 = 2,2 W

Në fund të ngarkimit të baterisë, kur voltazhi në të afrohet 4.2 V, rryma e ngarkimit do të jetë:

ngarkoj = (U ip - 4.2) / R = (5 - 4.2) / 2.2 = 0.3 A

Kjo do të thotë, siç mund ta shohim, të gjitha vlerat janë brenda intervalit të pranueshëm për një bateri të caktuar: rryma fillestare nuk e kalon rrymën maksimale të lejueshme të ngarkimit për një bateri të caktuar (2.4 A), dhe rryma përfundimtare tejkalon rrymën në e cila bateria ndalon së fituari kapacitet (0,24 A).

Disavantazhi kryesor i një ngarkimi të tillë është nevoja për të monitoruar vazhdimisht tensionin në bateri. Dhe shkëputeni manualisht ngarkesën sapo voltazhi të arrijë 4.2 Volt. Fakti është se bateritë e litiumit tolerojnë shumë dobët edhe një mbitension afatshkurtër - masat e elektrodës fillojnë të degradohen shpejt, gjë që në mënyrë të pashmangshme çon në një humbje të kapacitetit. Në të njëjtën kohë, krijohen të gjitha parakushtet për mbinxehje dhe ulje të presionit.

Nëse bateria juaj ka një tabelë të integruar mbrojtëse, e cila u diskutua pak më lart, atëherë gjithçka është thjeshtuar. Kur arrihet një tension i caktuar në bateri, bordi do ta shkëputë automatikisht atë nga ngarkuesi. Sidoqoftë, kjo metodë e tarifimit ka disavantazhe të rëndësishme, për të cilat folëm.

Mbrojtja e integruar në bateri nuk do të lejojë që ajo të rimbushet në asnjë rrethanë. E tëra çfarë ju mbetet të bëni është të kontrolloni rrymën e ngarkimit në mënyrë që të mos tejkalojë vlerat e lejuara për këtë bateri (për fat të keq, bordet mbrojtëse nuk dinë të kufizojnë rrymën e ngarkimit).

Ngarkimi me një furnizim me energji laboratorike

Nëse keni në dispozicion një furnizim me energji të kufizuar me rrymë, jeni të shpëtuar! Një burim i tillë energjie është tashmë një karikues i plotë që zbaton profilin e saktë të ngarkimit, për të cilin kemi shkruar më lart (CC / CV).

Gjithçka që duhet të bëni për të ngarkuar li-jonin është të vendosni 4,2 volt në furnizimin me energji dhe të vendosni kufirin e dëshiruar të rrymës. Dhe mund ta lidhni baterinë.

Fillimisht, kur bateria është ende e shkarkuar, furnizimi me energji laboratorike do të funksionojë në modalitetin e mbrojtjes aktuale (d.m.th., do të stabilizojë rrymën e daljes në një nivel të caktuar). Pastaj, kur voltazhi në bankë rritet në 4.2 V, furnizimi me energji elektrike do të kalojë në modalitetin e stabilizimit të tensionit dhe rryma do të fillojë të bjerë.

Kur rryma bie në 0,05-0,1C, bateria mund të konsiderohet e ngarkuar plotësisht.

Siç mund ta shihni, një PSU laboratorike është pothuajse një karikues ideal! E vetmja gjë që ai nuk di të bëjë automatikisht është të marrë vendimin për të ngarkuar plotësisht baterinë dhe për të fikur. Por kjo është një gjë e vogël që as nuk ia vlen t'i kushtohet vëmendje.

Si të ngarkoj bateritë e litiumit?

Dhe nëse po flasim për një bateri të disponueshme që nuk është menduar për rimbushje, atëherë përgjigjja e saktë (dhe e vetmja e saktë) për këtë pyetje është ASNJË.

Fakti është se çdo bateri litiumi (për shembull, CR2032 e përhapur në formën e një tablete të sheshtë) karakterizohet nga prania e një shtrese të brendshme pasivimi që mbulon anodën e litiumit. Kjo shtresë parandalon që anoda të reagojë kimikisht me elektrolitin. Dhe furnizimi me rrymë të jashtme shkatërron shtresën e mësipërme mbrojtëse, duke çuar në dëmtimin e baterisë.

Nga rruga, nëse flasim për një bateri jo të rikarikueshme CR2032, domethënë LIR2032, e cila është shumë e ngjashme me të, tashmë është një bateri e plotë. Mund dhe duhet të ngarkohet. Vetëm tensioni i saj nuk është 3, por 3.6 V.

Si të ngarkoni bateritë e litiumit (qoftë një bateri telefoni, bateri 18650 ose ndonjë bateri tjetër li-jon) u diskutua në fillim të artikullit.

Ku të blini mikroqarqe?

Sigurisht, mund të blini në Chip-Dip, por atje është e shtrenjtë. Prandaj, unë marr gjithmonë një dyqan shumë sekret)) Gjëja më e rëndësishme është të zgjidhni shitësin e duhur, atëherë porosia do të vijë shpejt dhe me siguri.

Për lehtësinë tuaj, unë kam mbledhur shitësit më të besueshëm në një tabelë, përdorni atë për shëndetin:

Emri	fletë të dhënash	çmimi
LM317		Fërkoni 5,5 / copë.	Blej
LM350
LTC1734		42 rubla / copë.	Blej
TL431		85 kopekë / copë.	Blej
MCP73812		Fërkim 65 / copë.	Blej
NCP1835		Fërkim 83 / copë.	Blej
* Të gjitha IC-të me transport falas

Shumica e pajisjeve elektronike moderne, si laptopi, telefoni ose luajtësi, janë të pajisura me bateri litium-jon, të cilat veprojnë si burime të pavarura të energjisë. Këto bateri jonike u zhvilluan relativisht kohët e fundit, por për shkak të karakteristikave të tyre, ato kanë fituar popullaritet të madh në mesin e stilistëve dhe prodhuesve të pajisjeve. Tani, përveç pajisjeve të ndryshme shtëpiake, shumë mjete për dekorim dhe riparim, kaçavida ose makina prerëse janë të pajisura me burime të tilla energjie. Ky artikull diskuton llojet e baterive litium-jon, fushat e tyre të aplikimit dhe parimin e funksionimit.

Llojet e baterive me jon litium

Bateritë e rikarikueshme, që funksionojnë në parimin e ruajtjes së energjisë dhe dërgimit të saj në pajisjen e konsumuar, janë të disa llojeve, të cilat mund të kombinohen në një njësi litium-jon. Këto bateri përfshijnë:

1. Bateri litium kobalti. Një pajisje e tillë përbëhet nga një anodë grafiti dhe një katodë e bërë nga oksidi i kobaltit. Katoda ka një strukturë si pllakë me boshllëqe midis pjesëve, prandaj, kur konsumohet energjia, jonet e litiumit furnizohen në pllaka nga anoda, ndodh një reaksion elektromagnetik dhe tensioni furnizohet në terminalet. Disavantazhi i një sistemi të tillë është rezistenca e dobët e mekanizmit ndaj ekstremeve të temperaturës, pasi me tregues negativ, bateria shkarkohet, edhe nëse nuk është e lidhur me konsumatorin. Gjatë rimbushjes së produktit, drejtimi i rrymës ndryshon dhe jonet e litiumit hyjnë në anodë përmes katodës, ndodh akumulimi i tyre dhe rritet tensioni. Ndalohet rreptësisht lidhja e ngarkuesit me një bateri, voltazhi nominal i të cilit është më i lartë se treguesi i pjesës, përndryshe bateria mund të mbinxehet, pllakat do të shkrihen dhe kutia do të plasaritet;
2. Bateri litium mangan. Gjithashtu vlen edhe për bateritë litium-jon, mjedisi i punës i të cilave është bërë nga spineli mangani në formën e tuneleve kryq tredimensionale. Ndryshe nga sistemi i kobaltit, kjo lloj bazamenti siguron kalimin e papenguar të joneve të litiumit nga anoda në katodë dhe më tej në kontaktet e pajisjes. Avantazhi kryesor i një baterie litium-jon mangani është rezistenca e ulët e materialit, prandaj bateri të tilla shpesh përdoren për automjete hibride, mjete që konsumojnë një sasi të madhe rryme ose në pajisje mjekësore që funksionojnë në mënyrë autonome. Lejohet të ngrohni baterinë gjatë rimbushjes deri në 80 gradë, dhe rryma e vlerësuar mund të jetë deri në 20-30 Amper. Nuk rekomandohet të veproni në baterinë me një rrymë, voltazhi i së cilës është më i lartë se 50 A, për më shumë se dy sekonda, përndryshe spinelet mund të mbinxehen dhe të dështojnë;

1. Bateritë e ringarkueshme me jon litium me katodë fosfat hekuri. Një bateri e tillë është e rrallë për shkak të kostos relativisht të lartë të prodhimit, dhe çmimi i saj përfundimtar është pak më i lartë se ai i baterive të tjera litium-jon. Katoda e fosfatit ka një avantazh të madh: është jeta e shërbimit të produktit dhe frekuenca e rimbushjes është dukshëm më e lartë se pajisjet e ngjashme. Më shpesh, këto bateri janë të garantuara nga 10 deri në 50 vjet ose rreth 500 cikle karikimi. Për shkak të këtyre karakteristikave, bateritë e fosfatit të hekurit përdoren shpesh në industri kur është e nevojshme të merret një tension i lartë në dalje;
2. Bateritë jonik litium nikel mangan oksid kobalt. Ky është kombinimi më praktik, për sa i përket kostos së prodhimit dhe besueshmërisë së produktit të përfunduar, një kombinim i materialeve për të bërë një katodë. Për shkak të vetive elektrokimike të substancave të listuara, katoda e bërë prej tyre ka vlera të ulëta të rezistencës, prandaj, gjatë një kohe të gjatë boshe të baterisë, shkarkimi do të jetë minimal. Gjithashtu, duke rritur madhësinë e qelqit ose qelizës katodë, mund të rrisni kapacitetin total të baterisë ose të rrisni tensionin. Sekreti qëndron në kombinimin e manganit dhe nikelit, i cili, kur kombinohet siç duhet, krijon një zinxhir me nivele të larta të vetive elektrokimike;
3. Bateri litium titanate. E zhvilluar në fillim të viteve 1980, ndryshe nga bateritë jonike me një bërthamë grafiti, katoda e kësaj pajisjeje është bërë nga nanokristalet titanat litium. Katoda e bërë nga ky material lejon që bateria të rimbushet në një periudhë të shkurtër kohore dhe të ruajë tensionin me rezistencë zero. Kjo njësi përdoret shpesh në sistemet autonome të ndriçimit rrugor, kur është e nevojshme të grumbullohet energji në një kohë të shkurtër dhe t'i jepet konsumatorit për një kohë të gjatë. Disavantazhi i një sistemi të tillë është kostoja relativisht e lartë e baterisë së përfunduar, por ajo paguhet shpejt për shkak të rritjes së jetëgjatësisë së shërbimit të pjesës.

E rëndësishme! Të gjitha bateritë litium-jon të listuara janë bateri të pashërueshme, prandaj, në rast dëmtimi ose dështimi, nuk do të jetë e mundur të riparohen ose të kryhen punë shërbimi për të shtuar elektrolit. Çdo manipulim për të hapur kapakun e baterisë do të çojë në shkatërrimin e pllakave të baterisë dhe dështimin e plotë.

Si funksionojnë bateritë litium-jon

Të gjitha bateritë litium-jon kanë një strukturë të ngjashme, e cila ka disa dallime të vogla që nuk ndikojnë në funksionimin e pjesës. Predha e jashtme është prej materiali të përbërë, plastikë ose metal i hollë me ngjyra, gjë që është shumë e rrallë. Më shpesh, bateria përbëhet nga një kuti plastike, terminale metalike për kontakt me konsumatorin dhe shufra të brendshme me tensione pozitive dhe negative. Litiumi i brendshëm ngarkohet duke lidhur një pajisje të jashtme me një rrymë të qëndrueshme, por çdo produkt ka një ngarkesë parësore, e cila ndodh për shkak të një reaksioni kimik midis anodës dhe katodës.

Proceset në elektrodën negative të bërë nga materiali karbonik, i cili duket si grafit me shtresa natyrale, janë të çrregullta, atomet e ngarkuara elektrike lëvizin nëpër matricë pa humbur tension. Të gjithë treguesit në këtë sektor janë negativë.

Elektroda pozitive e një baterie litium është bërë ekskluzivisht nga oksidet e kobaltit ose nikelit dhe spinelet litium mangan. Gjatë shkarkimit, jonet e litiumit largohen nga bërthama e karbonit dhe, pasi kanë reaguar me oksigjen, depërtojnë në katodë dhe nxitojnë jashtë, por ato nuk mund të largohen nga trupi i baterisë. Jonet e ngarkuara të litiumit humbasin tensionin e tyre dhe mbeten në sipërfaqen e anodës derisa litiumi të ngarkohet. Gjatë karikimit, i gjithë procesi zhvillohet në rend të kundërt.

Dizajni i baterisë litium-jon

Si një bateri alkaline, një bateri litiumi prodhohet në formën e një cilindri ose mund të jetë prizmatik. Në një bateri cilindrike, elektrodat e mbështjellë përdoren si bërthamë, të izoluara me një këllëf të veçantë dhe të vendosura në një kuti metalike, e cila lidhet me qelizat e ngarkuara negativisht. Për të ruajtur polaritetin, kontakti minus ndodhet në fund, dhe kontakti plus është në pjesën e sipërme të pjesës, dhe këta elementë nuk duhet të prekin njëri-tjetrin, përndryshe rryma do të qarkullojë nëpër përcjellës, gjë që do të çojë në shkarkim spontan.

Forma prizmatike e një baterie litium-jon është mjaft e zakonshme. Në këtë dizajn, bërthama formohet duke palosur pllaka të veçanta njëra mbi tjetrën, të cilat janë në një distancë minimale midis tyre. Një sistem i tillë mundëson karakteristika më të larta teknike, por për shkak të përshtatjes së ngushtë të pllakave gjatë ngarkimit të baterive, është e mundur mbinxehja e bërthamës dhe shkrirja e rrjetës, gjë që çon në një ulje të produktivitetit të pjesës.

Nuk është e pazakontë të gjesh një sistem pajisjeje të kombinuar të baterive litium-jon ku elektroda të mbështjella formohen në një cilindër ovale. Në këtë rast, respektohen rregullat e butësisë së tranzicionit, dhe në të njëjtën kohë, seksioni i drejtë imiton formën e pllakës. Bateritë e tilla kanë karakteristikat e të dy llojeve të produkteve, jeta e tyre e shërbimit është shumë më e gjatë.

Gjatë reaksionit kimik dhe funksionimit të baterisë, brenda kasës formohen gazra, të cilët përmbajnë substanca të dëmshme. Për heqjen e shpejtë të këtyre avujve në rastin e baterive litium-jon, ekziston një prizë që lidhet me brigjet dhe me kohë largon gazin e grumbulluar nga zgavra e baterisë. Disa bateri me fuqi të lartë janë të pajisura me një valvul të veçantë që lëshohet gjatë akumulimit kritik të avullit.

Testi i baterisë litium-jon

Ngarkesat e litiumit brenda baterisë duhet të kontrollohen periodikisht, përkundër faktit se bateria e treguar konsiderohet e papërdorshme, pasi kutia e saj është e mbyllur, bateria ende duhet të kontrollohet duke përdorur një pajisje të veçantë.

Inspektimi fillon gjithmonë me një inspektim të jashtëm, gjatë të cilit trupi i pjesës kontrollohet për çarje dhe deformime. Gjithashtu, terminalet e baterisë inspektohen, ato pastrohen nga oksidimi dhe ndotësit e tjerë.

E rëndësishme!Është e nevojshme të mbani baterinë të pastër, duke mos lejuar që kontaktet të mbyllen së bashku, pasi kjo mund të çojë në një shkarkim të plotë të baterisë, do të jetë shumë problematike ta rivendosni atë.

Për të kontrolluar gjendjen e brendshme të bërthamës, përdoret një prizë ngarkese, e cila lidhet me terminalet dhe mat tensionin nominal në rrjet. Pastaj një shkarkim aplikohet në bateri dhe pajisja lexon treguesit për mbajtjen e rrymës brenda pjesës. Është e rëndësishme të merret parasysh se në kohën e provës, bateria duhet të jetë plotësisht e ngarkuar, përndryshe leximet do të jenë të pasakta.

Aplikimet e baterive me jon litium

Bateritë me jon litium përdoren në shumë aplikacione, në varësi të konfigurimit, formës dhe nivelit të tensionit të tyre. Përdorimi më i zakonshëm i baterive është në industrinë e automobilave, çdo automjet ka burimin e vet të energjisë, i cili është përgjegjës për ndezjen e makinës dhe kryen funksione të tjera.

Gjithashtu, këto bateri përdoren në pajisje të lëvizshme, laptopë dhe pajisje të tjera. Pajisja e baterive të tilla është e ngjashme me ato të automobilave, ndryshimi i vetëm është në dimensionet e produkteve, të cilat mund të jenë në madhësinë e një kutie shkrepse.

Kohët e fundit, është bërë e njohur futja e baterive litium-jon në sistemet e energjisë së pandërprerë në shtëpi dhe si burime emergjente të energjisë elektrike, ndërsa bateria është e lidhur përgjithmonë me rrjetin qendror. Gjatë funksionimit të pajisjeve nga një termocentral i thjeshtë, bateria ngarkohet dhe kur fiket energjia, ajo automatikisht fillon të furnizojë me rrymë konsumatorin. Në këtë rast, bateria e ringarkueshme duhet të pozicionohet saktë dhe të pajiset me sisteme mbrojtëse nga mbinxehja.

Video