Bateritë litium-jon përdoren në telefonat celularë modernë, laptopët, tabletët. Gradualisht, ata dëbuan bateritë alkaline nga tregu i elektronikës portative. Më parë, të gjitha këto pajisje përdorën bateri nikel-kadmium dhe hidride nikel-metal. Por ditët e tyre kanë mbaruar sepse bateritë Li─Ion kanë performancë më të mirë. Vërtetë, ato nuk mund të zëvendësojnë ato alkaline në të gjitha aspektet. Për shembull, rrymat që mund të prodhojnë bateritë nikel-kadmium janë të paarritshme për ta. Për fuqinë e telefonave inteligjentë dhe tabletëve, kjo nuk është kritike. Megjithatë, në fushën e mjeteve portative të energjisë që konsumojnë shumë rrymë, bateritë alkaline janë ende në përdorim. Megjithatë, puna për zhvillimin e baterive me rryma të larta shkarkimi pa kadmium vazhdon. Sot do të flasim për bateritë litium-jon, dizajnin, funksionimin dhe perspektivat e zhvillimit të tyre.

Qelizat e para të baterisë me një anodë litiumi u prodhuan në vitet shtatëdhjetë të shekullit të kaluar. Ata kishin një intensitet të lartë specifik të energjisë, gjë që i bëri menjëherë të kërkuara. Specialistët kanë kërkuar prej kohësh të zhvillojnë një burim metali alkali që ka një aktivitet të lartë. Falë kësaj u arrit tensioni i lartë i këtij lloji të baterive dhe energjia specifike. Në të njëjtën kohë, zhvillimi i dizajnit të elementeve të tillë u krye mjaft shpejt, por përdorimi praktik i tyre shkaktoi vështirësi. Ata arritën të përballojnë vetëm në vitet '90 të shekullit të kaluar.

Gjatë këtyre 20 viteve, studiuesit kanë arritur në përfundimin se problemi kryesor është elektroda e litiumit. Ky metal është shumë aktiv dhe gjatë funksionimit u zhvilluan një sërë procesesh, të cilat përfundimisht çuan në ndezjen. Kjo u quajt ventilim me flakë. Për shkak të kësaj, në fillim të viteve '90, prodhuesit u detyruan të kujtojnë bateritë e prodhuara për telefonat celularë.

Ndodhi pas një sërë aksidentesh. Në momentin e bisedës, rryma e konsumuar nga bateria arriti maksimumin dhe ajrimi filloi me nxjerrjen e flakës. Si rezultat, ka pasur shumë raste të djegieve të fytyrës nga përdoruesit. Prandaj, shkencëtarët duhej të përsosnin modelin e baterive litium-jon.

Metali litium është jashtëzakonisht i paqëndrueshëm, veçanërisht kur ngarkohet dhe shkarkohet. Prandaj, studiuesit filluan të krijojnë një bateri të tipit litium pa përdorimin e litiumit. Filluan të përdoren jonet e këtij metali alkali. Nga ka ardhur emri i tyre.

Bateritë litium-jon kanë një energji specifike më të ulët se . Por ato janë të sigurta nëse respektohen normat e ngarkimit dhe shkarkimit.

Reagimet që ndodhin në një bateri Li─jon

Një përparim në drejtimin e futjes së baterive litium-jon në elektronikën e konsumit ishte zhvillimi i baterive, në të cilat elektroda negative ishte bërë nga materiali karboni. Rrjeta kristalore e karbonit është shumë e përshtatshme si një matricë për ndërthurjen e joneve të litiumit. Për të rritur tensionin e baterisë, elektroda pozitive ishte bërë nga oksid kobalti. Potenciali i oksidit të kobaltit të printuar është afërsisht 4 volt.

Tensioni i funksionimit të shumicës së baterive litium-jon është 3 volt ose më shumë. Gjatë shkarkimit në elektrodën negative, litiumi deinterkalohet nga karboni dhe ndërthuret në oksid kobalti të elektrodës pozitive. Gjatë procesit të karikimit, proceset ndodhin në të kundërt. Rezulton se nuk ka litium metalik në sistem, por funksionojnë jonet e tij, të cilët lëvizin nga një elektrodë në tjetrën, duke krijuar një rrymë elektrike.

Reagimet në elektrodën negative

Të gjitha modelet moderne komerciale të baterive litium-jon kanë një elektrodë negative të bërë nga materiali që përmban karbon. Procesi kompleks i ndërthurjes së litiumit në karbon varet kryesisht nga natyra e këtij materiali, si dhe nga substanca elektrolitike. Matrica e karbonit në anodë ka një strukturë të shtresuar. Struktura mund të porositet (grafit natyral ose sintetik) ose pjesërisht (koks, blozë, etj.).

Gjatë ndërthurjes, jonet e litiumit largojnë shtresat e karbonit, duke depërtuar midis tyre. Përftohen ndërthurje të ndryshme. Gjatë ndërthurjes dhe deinterkalimit, vëllimi specifik i matricës së karbonit ndryshon në mënyrë të parëndësishme. Në elektrodën negative, përveç materialit të karbonit, mund të përdoret argjendi, kallaji dhe lidhjet e tyre. Ata gjithashtu përpiqen të përdorin materiale të përbëra me silikon, sulfide kallaji, përbërje kobalti etj.

Reaksionet në elektrodën pozitive

Në qelizat primare të litiumit (bateritë), një sërë materialesh përdoren shpesh për të bërë elektrodën pozitive. Në bateri, kjo nuk mund të bëhet dhe zgjedhja e materialit është e kufizuar. Prandaj, elektroda pozitive e një baterie Li─Jon është bërë nga nikel litiated ose oksid kobalti. Mund të përdoren gjithashtu spinelet litium-mangan.

Sot po zhvillohen studime për materialet nga fosfatet ose oksidet e përziera për katodën. Siç arritën të vërtetojnë specialistët, materiale të tilla përmirësojnë karakteristikat elektrike të baterive litium-jon. Gjithashtu po zhvillohen metoda për depozitimin e oksideve në sipërfaqen e katodës.

Reagimet që ndodhin në një bateri litium-jon gjatë karikimit mund të përshkruhen nga ekuacionet e mëposhtme:

elektrodë pozitive

LiCoO 2 → Li 1-x CoO 2 + xLi + + xe -

elektrodë negative

C + xLi + + xe - → CLi x

Gjatë procesit të shkarkimit, reagimet zhvillohen në drejtim të kundërt.

Figura më poshtë tregon në mënyrë skematike proceset që ndodhin në një bateri litium-jon gjatë karikimit dhe shkarkimit.

Pajisja me bateri litium-jon

Sipas dizajnit të tyre, bateritë Li─Ion prodhohen në modele cilindrike dhe prizmatike. Dizajni cilindrik është një rrotull elektrodash me material ndarës për të ndarë elektrodat. Kjo rrotull është e vendosur në një shtresë alumini ose çeliku. Elektroda negative është e lidhur me të.

Kontakti pozitiv shfaqet në formën e një blloku në fund të baterisë.

Bateritë Li─Jon me dizajn prizmatik bëhen duke grumbulluar pllaka drejtkëndore njëra mbi tjetrën. Bateritë e tilla bëjnë të mundur që paketimi të bëhet më i dendur. Vështirësia qëndron në ruajtjen e forcës shtypëse në elektroda. Ka bateri prizmatike me një grumbull elektrodash me rrotull të përdredhur në një spirale.

Të gjitha bateritë litium-jon janë të dizajnuara me masa për të siguruar funksionimin e tyre të sigurt. Para së gjithash, kjo ka të bëjë me parandalimin e ngrohjes dhe ndezjes. Nën kapakun e baterisë është instaluar një mekanizëm që rrit rezistencën e baterisë me rritjen e koeficientit të temperaturës. Kur presioni brenda baterisë rritet mbi kufirin e lejuar, mekanizmi thyen terminalin pozitiv dhe katodën.

Përveç kësaj, për të rritur sigurinë e funksionimit në bateritë Li-Ion, një bord elektronik është i detyrueshëm. Qëllimi i tij është të kontrollojë proceset e ngarkimit dhe shkarkimit, të përjashtojë mbinxehjen dhe qarqet e shkurtra.

Tani po prodhohen shumë bateri prizmatike litium-jon. Ata gjejnë aplikim në smartphone dhe tablet. Dizajni i baterive prizmatike shpesh mund të ndryshojë nga prodhuesi në prodhues, pasi nuk ka një bashkim të vetëm. Elektrodat me polaritet të kundërt ndahen nga një ndarës. Për prodhimin e tij, përdoret polipropileni poroz.

Dizajni i baterive Li-Ion dhe llojeve të tjera të baterive litium është gjithmonë i mbyllur. Kjo është një kërkesë e detyrueshme, pasi rrjedhja e elektrolitit nuk është e lejueshme. Nëse rrjedh, elektronika do të dëmtohet. Përveç kësaj, dizajni i mbyllur parandalon hyrjen e ujit dhe oksigjenit në bateri. Nëse futen brenda, ata do të shkatërrojnë baterinë si rezultat i reagimit me elektrolitin dhe elektrodat. Prodhimi i përbërësve për bateritë e litiumit dhe montimi i tyre kryhet në kuti të veçanta të thata në një atmosferë argon. Në këtë rast përdoren metoda komplekse të saldimit, vulosjes etj.

Sa i përket sasisë së masës aktive të një baterie Li-Ion, prodhuesit janë gjithmonë në kërkim të një kompromisi këtu. Ata duhet të arrijnë kapacitetin maksimal dhe të sigurojnë sigurinë e funksionimit. Marrëdhënia bazohet në:

A o / A n \u003d 1.1, ku

A o është masa aktive e elektrodës negative;

Dhe p është masa aktive e elektrodës pozitive.

Ky ekuilibër parandalon formimin e litiumit (metal i pastër) dhe eliminon ndezjen.

Parametrat e baterive Li-Ion

Bateritë litium-jon të prodhuara sot kanë një intensitet të lartë specifik të energjisë dhe një tension pune. Kjo e fundit në shumicën e rasteve është nga 3.5 në 3.7 volt. Intensiteti i energjisë është nga 100 në 180 vat-orë për kilogram ose nga 250 në 400 për litër. Pak kohë më parë, prodhuesit nuk mund të prodhonin bateri me një kapacitet më të madh se disa amper-orë. Tani problemet që pengojnë zhvillimin në këtë drejtim janë eliminuar. Pra, bateritë e tipit litium me një kapacitet prej disa qindra amperorë filluan të gjenden në shitje.

Rryma e shkarkimit të baterive moderne Li─Ion varion nga 2C në 20C. Ata punojnë në intervalin e temperaturave të ambientit nga -20 në +60 Celsius. Ka modele efikase në -40 Celsius. Por ia vlen të thuhet menjëherë se seritë speciale të baterive funksionojnë në temperatura negative. Bateritë e zakonshme litium-jon për telefonat celularë bëhen të pafuqishëm në temperatura të ulëta.

Vetëshkarkimi i këtij lloji të baterisë është 4-6 për qind gjatë muajit të parë. Më tej, zvogëlohet dhe arrin në një përqindje në vit. Kjo është dukshëm më e vogël se ajo e baterive nikel-kadmium dhe hidride nikel-metal. Jeta e shërbimit është afërsisht 400-500 cikle ngarkimi-shkarkimi.

Tani le të flasim për veçoritë e funksionimit të baterive litium-jon.

Funksionimi i baterive litium-jon

Ngarkimi i baterive Li─Ion

Ngarkesa e baterive litium-jon zakonisht kombinohet. Së pari, ato ngarkohen me një rrymë konstante prej 0,2-1C derisa të fitojnë një tension prej 4,1-4,2 volt. Dhe pastaj karikimi kryhet me një tension konstant. Hapi i parë zgjat rreth një orë, dhe i dyti rreth dy. Për të ngarkuar baterinë më shpejt, përdorni modalitetin e pulsit. Fillimisht, u prodhuan bateri Li─Jon me grafit dhe për to u vendos një kufi tensioni prej 4.1 volt për qelizë. Fakti është se me një tension më të lartë në qelizë, filluan reaksionet anësore, duke zvogëluar jetën e këtyre baterive.

Gradualisht, këto disavantazhe u eliminuan duke lidhur grafitin me aditivë të ndryshëm. Qelizat moderne të litium-jonit ngarkojnë pa probleme deri në 4.2 volt. Gabimi është 0,05 volt për qelizë. Ekzistojnë grupe të baterive Li─Ion për sektorët ushtarakë dhe industrialë, ku kërkohet rritje e besueshmërisë dhe jetë e gjatë shërbimi. Për bateri të tilla, voltazhi maksimal për qelizë është 3,90 volt. Ata kanë një densitet energjie pak më të ulët, por një jetë të zgjatur shërbimi.

Nëse ngarkoni një bateri litium-jon me një rrymë prej 1C, atëherë koha për një grup të plotë të kapacitetit do të jetë 2-3 orë. Bateria konsiderohet e ngarkuar plotësisht kur voltazhi rritet në maksimum dhe rryma bie në 3 për qind të vlerës në fillim të procesit të karikimit. Kjo mund të shihet në grafikun e mëposhtëm.

Grafiku më poshtë tregon fazat e karikimit të një baterie Li─Ion.

Procesi i tarifimit përbëhet nga hapat e mëposhtëm:

• Faza 1. Në këtë fazë, rryma maksimale e ngarkimit rrjedh nëpër bateri. Ai vazhdon derisa të arrihet tensioni i pragut;
• Faza 2. Me një tension konstant të baterisë, rryma e karikimit zvogëlohet gradualisht. Kjo fazë përfundon kur rryma ulet në 3 për qind të vlerës fillestare;
• Faza 3. Nëse bateria futet në ruajtje, atëherë në këtë fazë ka një ngarkesë periodike për të kompensuar vetë-shkarkimin. Bëhet afërsisht çdo 500 orë.
  Dihet nga praktika se rritja e rrymës së karikimit nuk zvogëlon kohën e karikimit të baterisë. Me rritjen e rrymës, voltazhi rritet më shpejt në vlerën e pragut. Por pastaj faza e dytë e karikimit zgjat më shumë. Disa karikues (ngarkues) mund të ngarkojnë një bateri Li─Jon brenda një ore. Në një memorie të tillë nuk ka fazë të dytë, por në realitet bateria në këtë pikë është e ngarkuar diku me 70 për qind.

Sa i përket karikimit me avion, ai nuk është i zbatueshëm për bateritë litium-jon. Kjo për shkak se ky lloj baterie nuk mund të thithë energjinë e tepërt gjatë ringarkimit. Rimbushja e avionit mund të çojë në kalimin e disa prej joneve të litiumit në gjendjen metalike (valenca 0).

Një ngarkesë e shkurtër kompenson mirë shkarkimin dhe humbjen e energjisë elektrike. Karikimi në fazën e tretë mund të bëhet çdo 500 orë. Si rregull, kryhet kur voltazhi i baterisë bie në 4.05 volt në një element. Ngarkimi kryhet derisa voltazhi të rritet në 4.2 volt.

Vlen të përmendet rezistenca e dobët e baterive litium-jon ndaj mbingarkesës. Si rezultat i aplikimit të një ngarkese të tepërt në matricën e karbonit (elektroda negative), mund të fillojë depozitimi i metalit të litiumit. Ka një aktivitet kimik shumë të lartë dhe ndërvepron me elektrolitin. Si rezultat, evolucioni i oksigjenit fillon në katodë, i cili kërcënon të rrisë presionin në kuti dhe të depresiojë. Prandaj, nëse jeni duke karikuar një qelizë Li─Jon duke anashkaluar kontrolluesin, mos lejoni që tensioni të rritet kur ngarkohet më shumë se sa rekomandohet nga prodhuesi i baterisë. Nëse e rikarikoni vazhdimisht baterinë, jeta e saj do të shkurtohet.

Prodhuesit i kushtojnë vëmendje serioze sigurisë së baterive Li-Ion. Ngarkesa ndalon kur voltazhi ngrihet mbi nivelin e lejuar. Gjithashtu është instaluar një mekanizëm për të fikur karikimin kur temperatura e baterisë rritet mbi 90 Celsius. Disa modele moderne të baterive kanë një ndërprerës të tipit mekanik në dizajnin e tyre. Shkaktohet nga një rritje e presionit brenda kutisë së baterisë. Mekanizmi i kontrollit të tensionit të bordit elektronik shkëput kavanozin nga bota e jashtme me tensionin minimal dhe maksimal.

Ka bateri litium-jon pa mbrojtje. Këto janë modele që përmbajnë mangan në përbërjen e tyre. Ky element, kur mbingarkohet, kontribuon në frenimin e metalizimit të litiumit dhe lirimin e oksigjenit. Prandaj, në bateri të tilla, mbrojtja bëhet e panevojshme.

Karakteristikat e ruajtjes dhe shkarkimit të baterive litium-jon

Bateritë e tipit litium ruhen mjaft mirë dhe vetë-shkarkimi në vit është vetëm 10-20%, në varësi të kushteve të ruajtjes. Por në të njëjtën kohë, degradimi i qelizave të baterisë vazhdon edhe nëse nuk përdoret. Në përgjithësi, të gjithë parametrat elektrikë të një baterie litium-jon mund të ndryshojnë për çdo shembull specifik.

Për shembull, voltazhi gjatë shkarkimit ndryshon në varësi të shkallës së karikimit, rrymës, temperaturës së ambientit, etj. Jetëgjatësia e baterisë ndikohet nga rrymat dhe mënyrat e ciklit të shkarkimit-karikimit, temperatura. Një nga të metat kryesore të baterive Li-Ion është ndjeshmëria e tyre ndaj modalitetit të ngarkimit-shkarkimit, prandaj ato ofrojnë shumë lloje të ndryshme mbrojtjeje.

Grafikët më poshtë tregojnë karakteristikat e shkarkimit të baterive litium-jon. Ata marrin parasysh varësinë e tensionit nga rryma e shkarkimit dhe temperatura e ambientit.

Siç mund të shihet, me rritjen e rrymës së shkarkimit, rënia e kapacitetit është e parëndësishme. Por në të njëjtën kohë, voltazhi i funksionimit zvogëlohet ndjeshëm. Një pamje e ngjashme vërehet në temperaturat nën 10 gradë Celsius. Vlen gjithashtu të përmendet rënia fillestare e tensionit të baterisë.

Në telefonat celularë, kamerat dhe pajisjet e tjera moderne, më së shpeshti përdoren bateritë litium-jon, duke zëvendësuar bateritë alkaline dhe nikel-kadmium, të cilat ato janë superiore në shumë mënyra. Për herë të parë, bateritë me një anodë litiumi u shfaqën në vitet 70 të shekullit të kaluar dhe menjëherë u bënë shumë të njohura për shkak të tensionit të tyre të lartë dhe intensitetit të energjisë.

Historia e paraqitjes

Zhvillimet ishin jetëshkurtra, por në planin praktik u shfaqën vështirësi që u zgjidhën vetëm në vitet '90 të shekullit të kaluar. Për shkak të aktivitetit të lartë të litiumit, brenda qelizës u zhvilluan procese kimike, të cilat çuan në ndezjen.

Në fillim të viteve '90, ndodhën një sërë aksidentesh - përdoruesit e telefonit, ndërsa flisnin, morën djegie të rënda si pasojë e ndezjes spontane të elementeve, dhe më pas vetë pajisjeve të komunikimit. Lidhur me këtë, bateritë janë ndërprerë plotësisht dhe ato të lëshuara më parë janë kthyer nga shitja.

Bateritë moderne litium-jon nuk përdorin metal të pastër, vetëm përbërës të tij të jonizuar, pasi ato janë më të qëndrueshme. Fatkeqësisht, shkencëtarët duhej të shkonin për një reduktim të ndjeshëm të kapacitetit të baterisë, por ata arritën të arrinin gjënë kryesore - njerëzit nuk vuanin më nga djegiet.

Rrjeta kristalore e komponimeve të ndryshme të karbonit doli të jetë e përshtatshme për ndërthurjen e joneve të litiumit në elektrodën negative. Kur ngarkohen, ato lëvizin nga anoda në katodë dhe anasjelltas kur shkarkohen.

Parimi i funksionimit dhe varietetet

Në çdo bateri litium-jon, elektroda negative bazohet në substanca që përmbajnë karbon, struktura e të cilave mund të porositet ose të porositet pjesërisht. Varësisht nga materiali, procesi i ndërthurjes së Li në C. Elektroda pozitive përbëhet kryesisht nga nikeli i veshur ose oksid kobalti.

Duke përmbledhur të gjitha reagimet, ato mund të përfaqësohen në ekuacionet e mëposhtme:

1. LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe - për katodën.
2. C + xLi+ + xe → CLix - për anodën.

Ekuacionet janë paraqitur për rastin e një shkarkimi; kur ngarkohen, ato rrjedhin në drejtim të kundërt. Shkencëtarët po punojnë për studimin e materialeve të reja të përbëra nga fosfate dhe okside të përziera. Këto materiale janë planifikuar të përdoren për katodë.

Ekzistojnë dy lloje të baterive Li-Ion:

1. cilindrike;
2. prizmatik.

Dallimi kryesor është rregullimi i pllakave (në prizmatik - mbi njëra-tjetrën). Madhësia e baterisë së litiumit varet nga kjo. Si rregull, ato prizmatike janë më të dendura dhe më kompakte.

Përveç kësaj, ka një sistem sigurie brenda - një mekanizëm që rrit rezistencën me rritjen e temperaturës dhe thyen qarkun anodë-katodë me presion të ngritur. Falë tabelës elektronike qarku bëhet i pamundur, pasi kontrollon proceset brenda baterisë.

Elektrodat me polaritet të kundërt ndahen nga një ndarës. Kutia duhet të mbyllet, rrjedhja e elektrolitit ose hyrja e ujit dhe oksigjenit do të shkatërrojë baterinë dhe vetë pajisjen mbajtëse elektronike.

Prodhuesit e ndryshëm të baterive të litiumit mund të duken krejtësisht të ndryshëm, nuk ka asnjë formë të vetme të produktit. Raporti i masave aktive të anodës me katodën duhet të jetë afërsisht 1:1, përndryshe formimi i metalit të litiumit është i mundur, i cili do të çojë në ndezje.

Avantazhet dhe disavantazhet

Bateritë kanë parametra të shkëlqyer që ndryshojnë nga prodhuesi në prodhues. Tensioni i vlerësuar është 3,7-3,8 V me një maksimum prej 4,4 V. Dendësia e energjisë (një nga treguesit kryesorë) është 110-230 W * h / kg.

Rezistenca e brendshme varion nga 5 në 15 mOhm/1Ah. Jeta e shërbimit për sa i përket numrit të cikleve (shkarkimi / ngarkimi) është 1000-5000 njësi. Koha e karikimit të shpejtë është 15-60 minuta. Një nga avantazhet më domethënëse është procesi i ngadaltë i vetëshkarkimit (vetëm 10-20% në vit, nga të cilat 3-6% për muajin e parë). Gama e temperaturës së funksionimit është 0 C - +65 C, në temperatura nën zero karikimi nuk është i mundur.

Ngarkimi kryhet në disa faza:

1. deri në një pikë të caktuar, rryma maksimale e ngarkesës rrjedh;
2. kur arrihen parametrat e funksionimit, rryma gradualisht zvogëlohet në 3% të vlerës maksimale.

Kur ruhet afërsisht çdo 500 orë, rimbushja periodike është e nevojshme për të kompensuar vetë-shkarkimin. Kur mbingarkohet, litiumi metalik mund të depozitohet, i cili, duke ndërvepruar me elektrolitin, formon oksigjen. Kjo rrit rrezikun e depresionit për shkak të rritjes së presionit të brendshëm.

Rimbushja e shpeshtë redukton shumë jetëgjatësinë e baterisë. Përveç kësaj, preket mjedisi, temperatura, rryma etj.

Elementi ka disavantazhe, ndër të cilat janë këto:

Kushtet e funksionimit

Është më mirë të ruani baterinë në kushtet e mëposhtme Përgjigje: Ngarkesa duhet të jetë së paku 40%, dhe temperatura nuk duhet të jetë shumë e ulët ose e lartë. Opsioni më i mirë është diapazoni nga 0C në +10C. Në mënyrë tipike, rreth 4% e kapacitetit humbet në 2 vjet, kjo është arsyeja pse nuk rekomandohet të blini bateri të datave të prodhimit të hershëm.

Shkencëtarët kanë shpikur një mënyrë për të rritur jetëgjatësinë. Një konservues i përshtatshëm i shtohet elektrolitit. Sidoqoftë, bateritë e tilla duhet të "stërviten" në formën e 2-3 cikleve të shkarkimit / karikimit të plotë, në mënyrë që ato të mund të punojnë më pas në gjendje normale. Përndryshe, mund të ketë një "efekt memorie" dhe ënjtje të mëvonshme të të gjithë strukturës. Me përdorimin e duhur dhe pajtueshmërinë me të gjitha standardet e ruajtjes, bateria mund të zgjasë një kohë të gjatë, ndërsa kapaciteti i saj do të mbetet në një nivel të lartë.

Bateritë e litium-jonit nuk janë aq të "përshtatshme" sa homologët e tyre hidride nikel-metal, por ende kërkojnë mirëmbajtje. duke u ngjitur pesë rregulla të thjeshta, jo vetëm që mund të zgjasni ciklin e jetës së baterive litium-jon, por edhe të rrisni kohën e funksionimit të pajisjeve celulare pa rikarikim.

Shmangni shkarkimin e plotë. Bateritë litium-jon nuk kanë të ashtuquajturin efekt të kujtesës, kështu që ato mund dhe, për më tepër, duhet të ngarkohen pa pritur shkarkimin në zero. Shumë prodhues llogaritin jetëgjatësinë e një baterie litium-jon me numrin e cikleve të shkarkimit të plotë (deri në 0%). Për bateri me cilësi të lartë 400-600 cikle. Për të zgjatur jetëgjatësinë e baterisë suaj litium-jon, karikoni telefonin më shpesh. Në mënyrë optimale, sapo treguesi i baterisë të bjerë nën shenjën 10-20 përqind, mund ta ngarkoni telefonin. Kjo do të rrisë numrin e cikleve të shkarkimit në 1000-1100 .
Ekspertët e përshkruajnë këtë proces me një tregues të tillë si Thellësia e shkarkimit. Nëse telefoni juaj është i shkarkuar në 20%, atëherë Thellësia e shkarkimit është 80%. Tabela më poshtë tregon varësinë e numrit të cikleve të shkarkimit të një baterie litium-jon nga thellësia e shkarkimit:

Lirohet një herë në 3 muaj. Ngarkimi i plotë për një periudhë të gjatë kohore është po aq i keq për bateritë litium-jon, sa është shkarkimi i vazhdueshëm në zero.
Për shkak të procesit jashtëzakonisht të paqëndrueshëm të karikimit (ne shpesh e karikojmë telefonin sipas nevojës dhe aty ku funksionon, nga USB, nga priza në mur, nga një bateri e jashtme, etj.), ekspertët rekomandojnë shkarkimin e plotë të baterisë një herë në 3 muaj dhe më pas. që karikojnë deri në 100% dhe mbajnë në karikim 8-12 orë. Kjo ndihmon në rivendosjen e të ashtuquajturave flamuj të baterisë së lartë dhe të ulët. Ju mund të lexoni më shumë për këtë.

Dyqani i ngarkuar pjesërisht. Gjendja optimale për ruajtjen afatgjatë të një baterie litium-jon është midis 30 dhe 50 për qind karikim në 15°C. Nëse e lini baterinë plotësisht të ngarkuar, kapaciteti i saj do të ulet ndjeshëm me kalimin e kohës. Por bateria, e cila për një kohë të gjatë po mblidhte pluhur në raftin e shkarkuar në zero, ka shumë të ngjarë të mos jetë më qiramarrëse - është koha për ta dërguar atë për riciklim.
Tabela më poshtë tregon se sa kapacitet ka mbetur në një bateri litium-jon në varësi të temperaturës së ruajtjes dhe nivelit të karikimit kur ruhet për 1 vit.

Përdorni karikuesin origjinal. Pak njerëz e dinë që në shumicën e rasteve ngarkuesi është i integruar drejtpërdrejt në pajisjet celulare, dhe përshtatësi i jashtëm AC vetëm ul tensionin dhe korrigjon rrymën e furnizimit me energji shtëpiake, domethënë nuk ndikon drejtpërdrejt në baterinë. Disa pajisje, të tilla si kamerat dixhitale, nuk kanë një karikues të integruar, dhe për këtë arsye bateritë e tyre litium-jon futen në një "ngarkues" të jashtëm. Kjo është ajo ku përdorimi i një karikuesi të jashtëm me cilësi të dyshimtë në vend të atij origjinal mund të ndikojë negativisht në performancën e baterisë.

Shmangni mbinxehjen. Epo, armiku më i keq i baterive litium-jon është temperatura e lartë - ato nuk e tolerojnë fare mbinxehjen. Prandaj, mos i ekspozoni pajisjet celulare në rrezet e diellit direkte dhe mos i lini ato në afërsi të burimeve të nxehtësisë si ngrohësit elektrikë. Temperaturat maksimale të lejuara në të cilat është i mundur përdorimi i baterive litium-jon: -40°C deri +50°C

Gjithashtu, ju mund të shihni

I cili përdoret gjerësisht në elektronikën moderne të konsumit dhe gjen aplikimin e tij si burim energjie në automjetet elektrike dhe pajisjet e ruajtjes së energjisë në sistemet e energjisë. Është lloji më i popullarizuar i baterisë në pajisje të tilla si telefonat celularë, laptopët, automjetet elektrike, kamerat dixhitale dhe videokamerat. Bateria e parë litium-jon u lëshua nga Sony Corporation në 1991.

Karakteristikat

Në varësi të qarkut elektro-kimik, bateritë litium-jon tregojnë karakteristikat e mëposhtme:

• Tensioni i një qelize të vetme është 3.6 V.
• Tensioni maksimal 4,2 V, minimumi 2,5-3,0 V. Ngarkuesit ruajnë tensionin në intervalin 4,05-4,2 V
• Dendësia e energjisë : 110 … 230 W*h/kg
• Rezistenca e brendshme: 5 … 15 mOhm/1Ah
• Numri i cikleve të ngarkimit / shkarkimit para humbjes së kapacitetit 20%: 1000-5000
• Koha e ngarkimit të shpejtë: 15 min - 1 orë
• Vetë-shkarkimi në temperaturën e dhomës: 3% në muaj
• Rryma e ngarkesës në lidhje me kapacitetin (C):
  • konstante - deri në 65C, pulsuese - deri në 500C
  • më e pranueshme: deri në 1C
• Gama e temperaturës së funksionimit: -0 ... +60 °C (bateritë nuk mund të karikohen në temperatura të ulëta)

Pajisja

Një bateri litium-jon përbëhet nga elektroda (material katodë në fletë alumini dhe material anodë në fletë bakri) të ndara nga ndarës poroz të ngopur me elektrolit. Paketa e elektrodave vendoset në një kuti të mbyllur, katoda dhe anoda lidhen me terminalet e kolektorit aktual. Trupi ka një valvul sigurie që lehtëson presionin e brendshëm në situata emergjente dhe shkelje të kushteve të funksionimit. Bateritë litium-jon ndryshojnë në llojin e materialit katodë të përdorur. Transportuesi aktual në një bateri litium-jon është një jon litium i ngarkuar pozitivisht, i cili ka aftësinë të ndërlidhet (ndërhyhet) në rrjetën kristalore të materialeve të tjera (për shembull, në grafit, okside metalike dhe kripëra) me formimin e një kimikate. lidhje, për shembull: në grafit me formimin e LiC6, oksideve (LiMO 2) dhe kripërave (LiM R O N) të metaleve. Fillimisht, litiumi metalik u përdor si pllaka negative, pastaj koksi i qymyrit. Më vonë, grafiti filloi të përdoret. Deri kohët e fundit, oksidet e litiumit me kobalt ose mangan përdoreshin si pllaka pozitive, por ato gjithnjë e më shumë po zëvendësohen nga ferrofosfati i litiumit, i cili doli të jetë i sigurt, i lirë dhe jo toksik dhe mund të asgjësohet në një mënyrë miqësore me mjedisin. Bateritë litium-jon përdoren në një grup me një sistem monitorimi dhe kontrolli - SKU ose BMS (sistemi i menaxhimit të baterisë) dhe një pajisje speciale ngarkimi / shkarkimi. Aktualisht, tre klasa të materialeve katodë përdoren në prodhimin masiv të baterive litium-jon: - litium kobaltati LiCoO 2 dhe solucione të ngurta të bazuara në nikelat litium izostrukturor ndaj tij - spinel litium-mangan LiMn 2 O 4 - ferrofosfat litium LiFePO 4 . Qarqet elektrokimike të baterive litium-jon: litium-kobalt LiCoO2 + 6xC → Li1-xCoO2 + xLi+C6 litium-ferrofosfat LiFePO4 + 6xC → Li1-xFePO4 + xLi+C6

Për shkak të vetëshkarkimit të ulët dhe një numri të madh ciklesh ngarkimi-shkarkimi, bateritë Li-jon janë më të preferuarat për përdorim në energji alternative. Për më tepër, përveç sistemit BMS (SKU), ato janë të pajisura me inverterë (konvertues të tensionit).

Përparësitë

• Dendësia e lartë e energjisë.
• Vetë-shkarkim i ulët.
• Nuk ka efekt kujtese.
• Pa mirëmbajtje.

disavantazhet

Bateritë Li-jon të gjeneratës së parë iu nënshtruan një efekti shpërthyes. Kjo shpjegohej me faktin se ata përdorën një anodë të bërë nga litiumi metalik, mbi të cilin u shfaqën formacione hapësinore (dendrite) gjatë cikleve të shumta ngarkimi/shkarkimi, duke çuar në një qark të shkurtër të elektrodave dhe, si rezultat, në një zjarr ose shpërthim. Ky problem përfundimisht u zgjidh duke zëvendësuar materialin e anodës me grafit. Procese të ngjashme ndodhën edhe në katodat e baterive litium-jon bazuar në oksid kobalt kur kushtet e funksionimit u shkelën (rimbushen). Bateritë litium-ferro-fosfat janë plotësisht të lira nga këto mangësi. Për më tepër, të gjitha bateritë moderne litium-jon janë të pajisura me një qark elektronik të integruar që parandalon mbingarkimin dhe mbinxehjen për shkak të mbingarkesës.

Bateritë Li-jon me shkarkim të pakontrolluar mund të kenë një cikël jetë më të shkurtër në krahasim me llojet e tjera të baterive. Kur shkarkohen plotësisht, bateritë litium-jon humbasin aftësinë për t'u ngarkuar kur lidhet tensioni i karikimit. Ky problem mund të zgjidhet duke aplikuar një impuls të tensionit më të lartë, por kjo ndikon negativisht në karakteristikat e mëtejshme të baterive litium-jon. "Jetëgjatësia" maksimale e një baterie Li-jon arrihet kur ngarkesa kufizohet nga lart në nivelin 95% dhe shkarkimi është 15-20%. Kjo mënyrë funksionimi mbështetet nga sistemi i monitorimit dhe kontrollit BMS (SKU), i cili përfshihet me çdo bateri litium-jon.

Kushtet optimale të ruajtjes për bateritë Li-jon arrihen kur ngarkohen në një nivel prej 40-70% të kapacitetit të baterisë dhe në një temperaturë prej rreth 5 °C. Në të njëjtën kohë, temperatura e ulët është një faktor më i rëndësishëm për humbjet e vogla të kapacitetit gjatë ruajtjes afatgjatë. Jetëgjatësia mesatare (jeta e shërbimit) e një baterie litium-jon është mesatarisht 36 muaj, megjithëse mund të ndryshojë nga 24 në 60 muaj.

Humbja e kapacitetit të ruajtjes:

temperatura	me tarifë 40%.	me tarifë 100%.
0⁰C	2% në vit	6% në vit
25⁰C	4% në vit	20% në vit
40⁰C	15% në vit	35% në vit
60⁰C	25% në vit	40% për tre muaj

Sipas të gjitha rregulloreve aktuale për ruajtjen dhe funksionimin e baterive litium-jon, për të siguruar ruajtjen afatgjatë, është e nevojshme të rikarikohen ato në një nivel prej 70% të kapacitetit një herë në 6-9 muaj.

Shiko gjithashtu

Shënime

Letërsia

• Khrustalev D. A. Akumulatorët. M: Emerald, 2003.
• Yuri Filippovsky Ushqim celular. Pjesa 2. (RU). ComputerraLab (26 maj 2009). - Artikulli i detajuar rreth baterive Li-jon. Marrë më 26 maj 2009.

Lidhjet

• GOST 15596-82 Terma dhe përkufizime.
• GOST 61960-2007 Bateritë e litiumit dhe bateritë e rikarikueshme
• Bateritë litium-jon dhe litium-polimer. iXBT (2001)
• Bateritë litium-jon të prodhimit vendas

Qelizë galvanike	Celvani Galvanic Daniel | Element alkalik | | Element i thatë | Elementi i përqendrimit | Elementi ajër-zink | Element normal Weston
Bateritë elektrike	Acidi i Plumbit | Argjend-zink | Nikel kadmium | Hidridi i Metalit të Nikelit | Bateri nikel-zink | Li-jon | Litium Polimer | Sulfidi i hekurit litium | Fosfat Litium Hekuri | Titanat litium | Vanadium | Hekur-nikel
qelizat e karburantit	Metanol direkt | Oksid i ngurtë | Alkaline
Modelet	Bateria | Bateri elektrike | vëndi i karburantit
Pajisja

Koha e funksionimit të telefonave inteligjentë modernë pa rimbushje përcaktohet nga bateria e tyre dhe karakteristikat e saj.

Çfarë janë bateritë?

Bateritë nikel-kadmium (Ni-Cd) dhe hidridi nikel-metal (Ni-MH) nuk janë më të rëndësishme - ato funksionuan siç duhet për një kohë të gjatë, por kishin një numër të metash. Në pajisjet tona, në shumicën e rasteve, përdoren bateri me bazë litium - litium-jon (Li-Ion) dhe litium-polimer (Li-Pol).

Një nga karakteristikat kryesore të një baterie është kapaciteti i saj. Ai përcakton se sa energji elektrike mund të ruajë bateria dhe për sa kohë pajisja mund të funksionojë në mënyrë autonome. Bateritë më të përdorura janë 2000 deri në 3000 mAh (miliamp/orë). Dimensionet e burimeve të litium-jonit mbeten shumë kompakte, ndryshe nga paraardhësit e tyre.

Bateritë litium-polimer ndryshojnë nga bateritë litium-jon në forma të ndryshme gjeometrike dhe, gjë që është veçanërisht e rëndësishme tani, në një trashësi minimale që fillon nga 1 mm. Kjo i lejon ato të përdoren në smartfonë shumë të hollë.

Bateritë e litiumit kanë një jetë të gjatë shërbimi nëse përdoren siç duhet. Prodhuesit e shumë telefonave inteligjentë të njohur kanë siguruar zëvendësimin e baterisë vetëm në qendrën e shërbimit, duke e bërë trupin e pajisjes monolit, dhe mbulesa e pasme dhe bateria nuk mund të hiqen. Pa pajisje dhe njohuri të veçanta, vetë përdoruesi nuk do të jetë në gjendje ta kryejë këtë operacion.

temperatura gjatë funksionimit. Kapaciteti i baterisë ndikohet drejtpërdrejt. Një temperaturë e lartë kontribuon në një akumulim më të shpejtë të energjisë, në një temperaturë të ulët kapaciteti bie ndjeshëm. Nëse përdorni një të ngarkuar mjaftueshëm, ai do të shkarkohet shpejt. Për më tepër, ekziston rreziku i uljes së ngarkesës në zero, gjë që është shumë e padëshirueshme - bateritë e litiumit vuajnë nga një shkarkim i plotë.

Dhe situata e kundërt. Një smartphone 100% i karikuar përdoret në rrezet e diellit direkte. Në mënyrë figurative, në këtë rast, 100% e ngarkesës kthehet në 110%, dhe fitohet një tepricë e energjisë elektrike të akumuluar, e cila mund të çojë në një ulje të kapacitetit.

Bazuar në këtë, ia vlen të vëzhgoni kushtet e temperaturës për funksionimin e vegël. Për më tepër, ne nuk po flasim për ngrohje natyrale gjatë përdorimit aktiv - një rritje e tillë e temperaturës për baterinë nuk është e rrezikshme

Koha e karikimit dhe karikuesi. Çdo burim litiumi është i pajisur me një kontrollues të veçantë, i cili duhet ta mbrojë atë nga rryma e tepërt. Kur arrihet një karikim i plotë, rryma hyrëse fiket.

Në funksionimin e kontrolluesit, janë të mundshme gabime dhe gabime që çojnë në mbingarkesë. Ndonjëherë kjo është për shkak të përdorimit të karikuesve jo origjinalë të smartfonëve. Nuk rekomandohet të lini një telefon inteligjent karikues në prizë për një kohë të gjatë pasi të jetë ngarkuar plotësisht. Ju gjithashtu duhet të përdorni karikues origjinalë ose ata parametrat e të cilëve janë.

Bateritë e litiumit duhet të ngarkohen pa pritur që pajisja të fiket plotësisht, për shembull, me 10-15% të ngarkesës së mbetur. Ato mund të mundësohen kur është e mundur gjatë ditës, për shembull, nga porta USB e një kompjuteri pune ose në një makinë. Arritja e një ngarkimi të plotë nuk është e nevojshme.

Magazinimi. Nëse pronari i smartphone planifikon të mos e përdorë pajisjen për një kohë të gjatë, niveli i rekomanduar i ngarkimit të baterisë në këtë rast duhet të jetë rreth 50%.

Numri i cikleve të karikimit për bateritë e litiumit është afërsisht 1200 herë. Aritmetika e thjeshtë sugjeron që jetëgjatësia e baterisë do të zgjasë të paktën 3 vjet. Nëse ndiqni rekomandimet e mësipërme, mund të rrisni jetëgjatësinë e baterisë.