Bateritë e ringarkueshme me jon litium. Bateritë litium

Nga ky artikull, do të kuptoni se si të ngarkoni siç duhet një bateri Li-Ion (litium-jon), si dhe të mësoni se si ta përdorni dhe mirëmbani atë siç duhet. Kjo njohuri do të zgjasë jetën e baterisë tuaj.

Bateria litium-jon është bërë kaq e përhapur për shkak të lehtësisë së prodhimit, kostos së ulët dhe një numri të madh ciklesh ngarkimi-shkarkimi. Por për të vlerësuar këto avantazhe, është e nevojshme të përdorni siç duhet baterinë Li-Ion.

Rregullat e funksionimit ndryshojnë në varësi të llojit të baterisë. Për shembull, bateritë Ni-MH dhe Ni-Cd duhet të shkarkohen plotësisht përpara se të ngarkohen. Përndryshe, elementët zmadhohen dhe vëllimi i baterisë zvogëlohet. Sidoqoftë, rregulli "Unë bleva një telefon - shkarkojeni atë në zero, dhe më pas ngarkojeni dhe përsërisni ciklin disa herë" nuk është universal dhe nuk vlen për Li-Ion.

Prandaj, përpara se të aplikoni rekomandimet e mëposhtme, shikoni baterinë. Duhet thënë se është litium-jon (Li-Ion). Vetëm në këtë rast, përdorni udhëzimet e mëposhtme të përdorimit.

Mos e shkarkoni baterinë në "zero" shumë shpesh.

Ende nuk është e mundur të shkarkohet plotësisht bateria. Pllaka mbrojtëse e fiket pajisjen kur arrihet një minimum i caktuar. Shkarkimi i plotë është i mundur vetëm nëse çmontoni baterinë dhe hiqni tabelën mbrojtëse. Bateritë Li-Ion dhe Li-Pol nuk tolerojnë shkarkime të shpeshta të plota. Prandaj, ato shiten të tarifuara me 2/3.

Vendoseni pajisjen të karikojë kur bateria të ketë mbetur 10-20%.

Një mesazh si "Ju lutemi lidhni karikuesin" shfaqet kur ngarkesa arrin pikën 10-20% për një arsye. Ndiqni rekomandimet e prodhuesit dhe lidhni karikuesin.

Por nuk është e nevojshme të presësh për një rënie të tillë. Nëse mund ta ngarkoni telefonin ose laptopin, bëjeni. Rimbushja e rregullt nuk është një ilaç, por sa më shpesh të ngarkoni Li-Ion tuaj, aq më gjatë do të zgjasë.

Kalibroni baterinë në mënyrë periodike

Kalibrimi nënkupton një shkarkim të plotë dhe karikim të mëvonshëm të pajisjes. Nuk ka kontradiktë me rregullin e parë: kalibrimi duhet të bëhet rreth një herë në tre muaj.

Kalibrimi nuk e zgjat drejtpërdrejt jetën e baterisë, por vetëm ndihmon kontrolluesin të përcaktojë saktë kapacitetin e baterisë. Nëse kontrolluesi zbulon gabimisht sasinë e karikimit, pajisja duhet të karikohet më shpesh. Ciklet e ngarkimit-shkarkimit janë shpenzuar, bateria dështon më shpejt.

Përdorni karikuesin origjinal

Origjinaliteti në kontekstin e problemit në shqyrtim nevojitet për t'u mbrojtur nga përdorimi i produkteve me cilësi të ulët. Nëse jeni i sigurt se karakteristikat teknike të pajisjes së palës së tretë korrespondojnë me karakteristikat e ngarkuesit origjinal, atëherë nuk do të ketë probleme.

Mundohuni të mos përdorni "bretkosat"

Shmangni ngarkimin e baterive me një bretkocë nëse është e mundur. Përdorimi i pajisjeve jo të certifikuara është i pasigurt, ka raste kur "bretkosat" ndizen gjatë procesit të karikimit.

Në vitin 1991.

YouTube enciklopedik

• 1 / 5

  Karakteristikat e baterive litium-jon varen nga përbërja kimike e përbërësve përbërës dhe ndryshojnë brenda kufijve të mëposhtëm:

  • Tensioni i një qelize:
    • nominale: 3.7 (për bateritë me një tension maksimal prej 4.35, voltazhi i vlerësuar është 3.8) (kur shkarkohet në mes të kapacitetit me një rrymë të barabartë me një të pestën e kapacitetit të baterisë);
    • maksimumi: 4.23 ose 4.4 (për 4.35 bateri);
    • minimumi: 2.5-2.75-3.0 (në varësi të kapacitetit dhe tensionit maksimal);
  • konsumi specifik i energjisë: 110 ... 243 W / kg;
  • rezistenca e brendshme: 5 … 15 Ohm / ;
  • numri i cikleve të ngarkimit/shkarkimit për të arritur kapacitetin 80%: 600;
  • koha e karikimit të shpejtë: 15 min ... 1 orë;
  • vetë-shkarkimi në temperaturën e dhomës: 3% në muaj;
  • Ngarkesa aktuale në lidhje me kapacitetin ME paraqitur në:
    • i përhershëm: deri në 65 ME;
    • pulsi: deri në 500 ME;
    • optimale: deri në 1 ME;
  • diapazoni i temperaturës së funksionimit: -20 °C deri +60 °C (më e mira +20 °C);

  Për shkak të tensionit të tepërt gjatë karikimit, bateria mund të marrë flakë, kështu që një kontrollues i ngarkimit të baterisë është ndërtuar në kutinë e baterisë, e cila mbron baterinë nga mbingarkesa e tensionit. Gjithashtu, ky kontrollues mund të monitorojë në mënyrë opsionale temperaturën e baterisë, duke e fikur në rast të mbinxehjes, të kufizojë thellësinë e shkarkimit dhe konsumin aktual. Megjithatë, mbani në mend se jo të gjitha bateritë janë të mbrojtura. Për të ulur koston ose për të rritur kapacitetin, prodhuesit mund të mos e instalojnë atë.

  Bateritë e litiumit kanë kërkesa të veçanta kur lidhin disa qeliza në seri. Ngarkuesit për këto bateri me shumë qeliza furnizohen me të skema balancuese qelizat. Çështja e balancimit është se vetitë elektrike të kanaçeve mund të ndryshojnë pak dhe dikush mund të arrijë ngarkesën e plotë përpara të tjerëve. Në këtë rast, është e nevojshme të ndaloni tarifimin e kësaj banke, ndërsa të vazhdoni të tarifoni pjesën tjetër. Ky funksion kryhet nga një njësi e veçantë balancuese e baterisë. Ai largon kavanozin e ngarkuar në mënyrë që rryma e ngarkimit të kalojë atë.

  Ngarkuesit mund të mbajnë një tension përfundimtar të karikimit në intervalin 4,05-4,2 për të zbuluar praninë e një baterie.

  Pajisja

  Një bateri litium-jon përbëhet nga elektroda (material katodë në fletë alumini dhe material anodë në fletë bakri) të ndara nga një ndarës poroz i ngopur me elektrolit. Paketa e elektrodave vendoset në një kuti të mbyllur, katoda dhe anoda lidhen me terminalet e kolektorit aktual. Trupi ndonjëherë është i pajisur me një valvul sigurie që lehtëson presionin e brendshëm në rast emergjence ose shkelje të kushteve të funksionimit. Bateritë litium-jon ndryshojnë në llojin e materialit katodë të përdorur. Transportuesi i ngarkesës në një bateri litium-jon është një jon litium i ngarkuar pozitivisht, i cili ka aftësinë të ndërthuret (ndërhyjë) në rrjetën kristalore të materialeve të tjera (për shembull, në grafit, oksidet metalike dhe kripërat) me formimin e një kimike. lidhje, për shembull: në grafit me formimin e LiC 6, oksideve (LiMnO 2) dhe kripërave (LiMn RON) të metaleve.

  Fillimisht, metali litium u përdor si pllaka negative, pastaj koksi i qymyrit. Më vonë, grafiti filloi të përdoret. Përdorimi i oksideve të kobaltit lejon që bateritë të funksionojnë në temperatura shumë më të ulëta, rrit numrin e cikleve të shkarkimit/karikimit të një baterie. Përhapja e baterive litium-hekur-fosfat është për shkak të kostos së tyre relativisht të ulët. 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 ekzistojnë tre klasa të materialeve katodë që përdoren në prodhimin masiv të baterive litium-jon:

  • litium kobaltat LiCoO 2 dhe solucione të ngurta të bazuara në nikelat litium izostrukturor
  • spinel litium-mangan LiMn 2 O 4
  • litium ferrofosfat LiFePO 4 .

  Qarqet elektro-kimike të baterive litium-jon:

  • litium-kobalt LiCoO 2 + 6C → Li 1-x CoO 2 + LiC 6
  • ferrofosfat litium LiFePO 4 + 6C → Li 1-x FePO 4 + LiC 6

  Për shkak të vetëshkarkimit të ulët dhe një numri të madh ciklesh karikimi/shkarkimi, bateritë Li-ion janë më të preferuarat për përdorim në energji alternative. Në të njëjtën kohë, përveç sistemit I&C, ato janë të pajisura me inverterë (konvertues të tensionit).

  Përparësitë

  • Dendësia (kapaciteti) i lartë i energjisë.
  • Vetë-shkarkim i ulët.
  • Pa mirëmbajtje.

  Të metat

  1. Bateritë e gjeneratës së parë Li-jon ishin subjekt i 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. Kjo mangësi përfundimisht u eliminua 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. Përveç kësaj, të gjithë karikuesit modernë të baterive litium-jon parandalojnë mbingarkimin dhe mbinxehjen për shkak të mbingarkesës.

  Humbja e kapacitetit të ruajtjes:

  Temperatura, ⁰C	Me tarifë 40%, % në vit	Me tarifë 100%, % në vit
  0	2	6
  25	4	20
  40	15	35
  60	25	40% për tre muaj

  Shkarkimi në temperatura të ulëta çon në një ulje të energjisë në dalje, veçanërisht në temperatura nën 0 ⁰C. Kështu, një rënie në furnizimin e energjisë dalëse kur temperatura bie nga +20 ⁰C në +4 ⁰C çon në një ulje të energjisë së daljes me ~ 5-7%, një rënie e mëtejshme e temperaturës së shkarkimit nën 0 ⁰C çon në humbja e energjisë së prodhimit me dhjetëra për qind dhe mund të çojë në shterim të parakohshëm të burimeve. Kimia e baterive litium-jon është më e ndjeshme ndaj temperaturave të karikimit dhe është optimale në temperaturat ~ +20 ⁰C dhe në temperatura nën +5 ⁰C nuk rekomandohet.

  efekti i kujtesës

  Sipas rezultateve të hulumtimit nga shkencëtarët nga Instituti Paul Scherer (Zvicër), u zbulua se bateritë litium-jon kanë një efekt kujtese. Siç vërejnë autorët e studimit, për bateritë Li-Ion:

  ... në fakt, efekti është i vogël: devijimi relativ në tension është vetëm disa njësi për mijë.

  Teksti origjinal (anglisht)

  Efekti është në fakt i vogël: devijimi relativ në tension është vetëm disa pjesë për mijë.

  Ne po flasim ekskluzivisht për praninë themelore të efektit, dhe jo për ndonjë ndikim të rëndësishëm të tij në bateri.

  Ideja kryesore e studimit ishte kërkimi i efektit si të tillë.

  Teksti origjinal (anglisht)

  Por çelësi ishte ideja për ta kërkuar fare.

  Siç tregoi studimi, ciklet e shpeshta të karikimit jo të plotë dhe shkarkimit të mëvonshëm çojnë në shfaqjen e "mikro-efekteve të memories" të veçanta, të cilat më pas shtohen. Kjo për shkak se baza e funksionimit të baterisë është çlirimi dhe rimarrja e joneve të litiumit, dinamika e të cilave përkeqësohet në rast të karikimit jo të plotë.

  Gjatë karikimit, jonet e litiumit një nga një lënë grimcat e ferrofosfatit të litiumit, madhësia e të cilave është dhjetëra mikrometra. Materiali i katodës fillon të ndahet në grimca me përmbajtje të ndryshme litium. Bateria ngarkohet në sfondin e një rritje të potencialit elektrokimik. Në një moment, ajo arrin kufirin e saj. Kjo çon në një çlirim të përshpejtuar të joneve të litiumit të mbetur nga materiali i katodës, por ato nuk ndryshojnë më tensionin total të baterisë.

  Nëse bateria nuk është plotësisht e ngarkuar, atëherë një numër i caktuar grimcash afër gjendjes kufitare do të mbeten në katodë. Ata pothuajse arritën pengesën e lëshimit të joneve të litiumit, por nuk patën kohë për ta kapërcyer atë. Gjatë shkarkimit, jonet e litiumit të lirë priren të kthehen në vendin e tyre dhe të rikombinohen me jonet ferrofosfat. Megjithatë, ato ndeshen edhe në sipërfaqen e katodës nga grimcat në gjendje kufitare, të cilat tashmë përmbajnë litium. Rikapja bëhet më e vështirë dhe mikrostruktura e elektrodës është e shqetësuar.

  Aktualisht, po shqyrtohen dy mënyra për të zgjidhur problemin: ndryshime në algoritmet e sistemit të menaxhimit të baterive dhe zhvillimi i katodave me një sipërfaqe të rritur.

  Jetëgjatësia e baterisë luan një rol të madh në jetëgjatësinë dhe performancën e baterisë. Shumë ekspertë vënë në dukje dy rregulla të thjeshta që do të ndihmojnë në zgjatjen e jetëgjatësisë së baterisë:

  Plakja

  Regjimi i temperaturës së ngarkimit të baterive litium-polimer dhe litium-jon ndikon në kapacitetin e tyre: kapaciteti zvogëlohet kur ngarkohet në të ftohtë ose në nxehtësi. Shkarkimi i thellë shkatërron plotësisht baterinë litium-jon. Gjithashtu, cikli i jetës së baterisë ndikohet nga thellësia e shkarkimit të saj përpara ngarkimit të radhës dhe karikimit me rryma më të larta se ato të specifikuara nga prodhuesi. Ata janë gjithashtu jashtëzakonisht të ndjeshëm ndaj tensionit të karikimit. Nëse rritet me vetëm 4%, atëherë bateritë do të humbasin kapacitetin dy herë më shpejt nga cikli në cikël. Rryma e karikimit varet nga diferenca e tensionit midis baterisë dhe karikuesit dhe nga rezistenca e vetë baterisë dhe telave të lidhur me të. Prandaj, një rritje në tensionin e karikimit me 4% mund të çojë në një rritje të rrymës së karikimit me një faktor prej 10. Kjo ndikon negativisht në baterinë. Mund të mbinxehet dhe të degradohet. Kushtet optimale të ruajtjes për bateritë Li-jon arrihen me një karikim 40% nga kapaciteti i baterisë dhe një temperaturë prej 0 ... 10 ° C. Bateritë e litiumit vjetërohen edhe nëse nuk përdoren. Pas 2 vjetësh, bateria humbet rreth 20% të kapacitetit të saj. Prandaj, nuk ka nevojë të blini një bateri "në rezervë" ose të jeni tepër të dhënë pas "kursimit" të burimit të saj. Kur blini, ia vlen të shikoni datën e prodhimit për të ditur se sa kohë ka qenë tashmë në magazinë ky furnizim me energji elektrike. Nëse kanë kaluar më shumë se dy vjet nga data e prodhimit, është më mirë të përmbaheni nga blerja.

  Kapaciteti i zvogëluar në temperatura të ulëta

  Kur temperatura e ambientit bie nën 0 °C, fuqia e baterisë litium-jon zvogëlohet në 40-50%. Pronarët e pajisjeve elektronike të veshura janë më pak të prekur nga efektet negative të përdorimit të teknologjisë në temperatura të ulëta dhe segmentet e industrisë të përfshira në prodhimin e mjeteve ajrore pa pilot, sistemeve robotike dhe teknologjisë hapësinore kanë nevojë të madhe për bateri të reja me ngrohje. Për të zgjidhur këtë problem, janë krijuar modele baterish me ngrohje të brendshme.

  Eksploziviteti

  Bateritë e litiumit herë pas here tregojnë një tendencë për djegie spontane shpërthyese. Intensiteti i djegies edhe nga bateritë në miniaturë është i tillë që mund të çojë në pasoja të rënda. Linjat ajrore dhe organizatat ndërkombëtare po marrin masa për të kufizuar transportin e baterive dhe pajisjeve të litiumit me to në transportin ajror.

  Djegia spontane e një baterie litium është shumë e vështirë për t'u shuar me mjete tradicionale. Në procesin e përshpejtimit termik të një baterie të dëmtuar ose të dëmtuar, ndodh jo vetëm çlirimi i energjisë elektrike të ruajtur, por edhe një sërë reaksionesh kimike që çlirojnë energji për vetë-nxehje, oksigjen dhe gazra të djegshëm. Prandaj, një bateri e ndezur është e aftë të digjet pa qasje në ajër, dhe mjetet e izolimit nga oksigjeni atmosferik janë të papërshtatshme për ta shuar atë. Për më tepër, litiumi metalik reagon në mënyrë aktive me ujin për të formuar gaz hidrogjeni të djegshëm, prandaj shuarja e baterive të litiumit me ujë është efektive vetëm për ato lloje baterish ku masa e elektrodës së litiumit është e vogël. Në përgjithësi, shuarja e zjarrit të baterisë litium është e paefektshme. Qëllimi i shuarjes është ulja e temperaturës së baterisë dhe parandalimi i përhapjes së flakëve.

  Kur flasim për bateritë ose akumulatorët e litiumit, më së shpeshti ata as nuk e kuptojnë se pothuajse një duzinë prej tyre janë shfaqur në dy vitet e fundit, secila prej të cilave është litium me aditivë të ndryshëm të elementëve të tjerë kimikë, të cilët në fund të fundit ndryshojnë ndjeshëm nga secili. tjera.

  Le të shohim llojet e tyre dhe të fillojmë me klasikët:

  

  Bateritë litium-jon janë një bateri klasike e rikarikueshme në të cilën jonet e litiumit lëvizin nga elektroda negative në elektrodën pozitive gjatë shkarkimit dhe kthehen përsëri gjatë karikimit. Bateritë litium-jon përdoren gjerësisht në elektronikën e konsumit. Ato janë një nga llojet më të njohura të baterive të rikarikueshme për elektronikë portative, me një nga densitetet më të mira të energjisë, pa efekt memorie dhe humbje të ngadaltë të karikimit kur nuk përdoren (shkarkim i ulët vetë).

  Kjo seri mbulon madhësitë e baterive cilindrike dhe prizmatike. Li-ion ka densitetin më të lartë të fuqisë nga çdo bateri e tipit të vjetër. Pesha shumë e lehtë dhe jeta e gjatë e ciklit e bëjnë atë një produkt ideal për shumë aplikime.

  

  Titanat litium (titanat litium) është një klasë relativisht e re e baterive litium-jon - (më shumë). Karakterizohet nga një cikël jetësor shumë i gjatë, i cili matet në mijëra cikle. Titanati i plumbit të litiumit është gjithashtu shumë i sigurt dhe i krahasueshëm në këtë drejtim me fosfatin e hekurit. Dendësia e energjisë është më e ulët se burimet e tjera të energjisë litium-jon dhe voltazhi i tij nominal është 2.4 V.

  

  Kjo teknologji përmban karikim shumë të shpejtë, rezistencë të ulët të brendshme, cikël shumë të lartë të jetës dhe qëndrueshmëri të shkëlqyer (gjithashtu siguri). LTO e ka gjetur rrugën e saj kryesisht në automjetet elektrike dhe orët e dorës. Kohët e fundit, ajo ka filluar të gjejë aplikim në pajisjet mjekësore mobile për shkak të sigurisë së lartë. Një veçori e teknologjisë është se ajo përdor nanokristale në anodë në vend të karbonit, i cili siguron një sipërfaqe shumë më efikase. Fatkeqësisht, kjo bateri ka tension më të ulët se llojet e tjera të baterive litium.

  Veçoritë:

  • Energjia specifike: rreth 30-110 Wh/kg
  • Dendësia e energjisë: 177W*H/L
  • Fuqia specifike: 3000-5100 W/kg
  • Efikasiteti i shkarkimit: rreth 85%; efikasiteti i karikimit mbi 95%
  • Çmimi i energjisë: 0,5 W / dollar
  • Afati i ruajtjes: >10 vjet
  • Vetëshkarkimi: 2-5%/muaj
  • Qëndrueshmëria: 6000 cikle deri në 90% kapacitet
  • Tensioni nominal: 1.9 deri 2.4 V
  • Temperatura: -40 deri +55°C
  • Metoda e karikimit: Përdor një rrymë konstante të qëndrueshme, pastaj një tension konstant derisa të arrijë pragun.

  Formula kimike: Li4Ti5O12 + 6LiCoO2< >Li7Ti5O12 + 6Li0.5CoO2(E=2,1 V)

  

  Polimeri i litiumit ka një densitet më të lartë energjie për sa i përket peshës sesa bateritë me jon litium. Në qeliza shumë të holla (deri në 5 mm), polimeri i litiumit siguron një densitet të lartë vëllimor të energjisë. Stabilitet i shkëlqyeshëm në rritje dhe temperatura të larta.

  

  Kjo seri akumulatorësh mund të prodhohet në rangun nga 30 deri në 23000 mA/h, tipe trupore prizmatike dhe cilindrike. Bateritë e polimerit të litiumit kanë një sërë avantazhesh: densitet më të madh energjie për nga vëllimi, fleksibilitet në përmasat e qelizave dhe një kufi më i gjerë sigurie, me stabilitet të shkëlqyer të tensionit edhe në temperatura të larta. Aplikacionet kryesore: luajtës portativë, Bluetooth, pajisje me valë, PDA dhe kamera dixhitale, biçikleta elektrike, navigatorë GPS, laptopë, lexues elektronikë.

  Veçoritë:

  • Tensioni nominal: 3.7 V
  • Tensioni i karikimit: 4.2±0.05V
  • Rryma e karikimit, shpejtësia: 0.2-10S
  • Kufizoni tensionin e shkarkimit: 2,5 V
  • Shkalla e shkarkimit: deri në 50C
  • Qëndrueshmëria në cikle: 400 cikle

  

  Fosfati i hekurit të litiumit ka karakteristika të mira sigurie, jetë të gjatë shërbimi (deri në 2000 cikle) dhe kosto të ulët prodhimi. Bateritë LiFePO4 janë të përshtatshme për rrymat e shkarkimit të lartë si pajisjet ushtarake, veglat elektrike, biçikletat elektrike, kompjuterët celularë, UPS-të dhe sistemet e energjisë diellore.

  

  Si një material i ri anode për bateritë litium-jon, lifepo4 u prezantua për herë të parë në 1997 dhe është përmirësuar vazhdimisht deri më tani. Ai ka tërhequr vëmendjen e ekspertëve për shkak të sigurisë së tij të besueshme, qëndrueshmërisë, ndikimit të ulët mjedisor gjatë asgjësimit dhe karakteristikave të përshtatshme të karikimit dhe shkarkimit. Shumë ekspertë argumentojnë se bateritë lifepo4 janë deri tani alternativa më e mirë për pajisjet elektronike me energji vetë.

  

  Dioksidi i squfurit të litiumit (bateria Li dhe SO2) - Këto bateri kanë densitet të lartë energjie dhe rezistencë të mirë ndaj shkarkimit të fuqisë së lartë. Elementë të tillë përdoren kryesisht në ushtri, meteorologji dhe astronautikë.

  

  Bateritë e bazuara në dioksidin e squfurit të litiumit me një anodë litium metalike (më e lehta nga të gjitha metalet) dhe një katodë të lëngshme që përmban një kolektor poroz të rrymës karboni të mbushur me dioksid squfuri (SO2) japin një tension prej 2,9 V dhe kanë një formë cilindrike.

  Veçoritë:

  • Tension i lartë operativ, i qëndrueshëm për pjesën më të madhe të shkarkimit
  • Vetë-shkarkim jashtëzakonisht i ulët
  • Puna në kushte ekstreme
  • Gama e gjerë e temperaturës së funksionimit (-55°C deri +65°C)

  

  Dioksidi i litium-manganit (bateria Li-MnO2) - bateri të tilla kanë një anodë litiumi metalik të lehtë dhe një katodë të ngurtë të dioksidit të manganit, të zhytur në një elektrolit organik jo korroziv, jo toksik. Ky lloj baterie përputhet me EU RoHS dhe karakterizohet nga kapaciteti i madh, kapaciteti i lartë i shkarkimit dhe jetëgjatësia e gjatë e shërbimit.

  

  Li-MnO2 përdoret gjerësisht në furnizimin me energji rezervë, fenerët e urgjencës, alarmet e zjarrit, sistemet elektronike të kontrollit të aksesit, kamerat dixhitale, pajisjet mjekësore.

  Veçoritë:

  • Dendësia e lartë e energjisë
  • Tension shkarkimi shumë i qëndrueshëm
  • Më shumë se 10 vjet jetëgjatësi
  • Temperatura e funksionimit: -40 deri +60°С

  

  Bateritë e klorurit të litiumit (litium-SOCl2) kanë një anodë të lehtë metali litium dhe një katodë të lëngshme që përmban një kolektor rrymë karboni poroz të mbushur me klorur tionil (SOCl2). Bateritë Li-SOCL2 janë ideale për aplikime automobilistike, mjekësore, ushtarake dhe të hapësirës ajrore. Ata kanë intervalin më të gjerë të temperaturës së funksionimit nga -60 në + 150°C.

  

  Veçoritë:

  • Dendësia e lartë e energjisë
  • Jetëgjatësi e gjatë
  • Gama e gjerë e temperaturës
  • Vulosje e mirë
  • tension i qëndrueshëm i shkarkimit

  Bateritë Li-FeS2

  Bateritë dhe bateritë Li-FeS2 janë disulfidi i hekurit të litiumit. Informacioni rreth tyre do të shtohet më vonë.

  
  Gama e lejueshme e temperaturës për karikimin dhe shkarkimin e baterive litium-jon

  Karakteristikat e testimit

  Testet për numrin e cikleve u kryen me një rrymë shkarkimi prej 1C, për secilën bateri, u kryen ciklet e shkarkimit / karikimit deri në arritjen e kapacitetit 80%. Ky numër u zgjodh në bazë të kohës së testimit dhe për krahasimin e mundshëm të rezultateve më pas. Numri i cikleve të plota ekuivalente është deri në 7500 në disa teste.
  Testet e jetës u kryen në nivele dhe temperatura të ndryshme ngarkimi, matje të tensionit bëheshin çdo 40-50 ditë për të kontrolluar shkarkimin, kohëzgjatja e provave ishte 400-500 ditë.

  Vështirësia kryesore në eksperimente është mospërputhja midis kapacitetit të deklaruar dhe atij real. Të gjitha bateritë kanë një kapacitet më të lartë se sa thuhet, nga 0,1% në 5%, gjë që sjell një element shtesë të paparashikueshmërisë.

  Bateritë më të përdorura ishin NCA dhe NMC, por u testuan gjithashtu bateri litium kobalt dhe litium fosfat.

  Pak terma:
  DoD - Thellësia e shkarkimit - thellësia e shkarkimit.
  SoC - Gjendja e Ngarkesës - Niveli i ngarkimit.

  Përdorimi i baterisë

  Numri i cikleve

  Për momentin, ekziston një teori që varësia e numrit të cikleve që mund të përballojë një bateri nga shkalla e shkarkimit të baterisë në një cikël ka formën e mëposhtme (blu tregon ciklet e shkarkimit, e zeza tregon cikle ekuivalente të plota):

  Kjo kurbë quhet kurba Wöhler. Ideja bazë erdhi nga mekanika për varësinë e numrit të shtrirjeve të një suste nga shkalla e shtrirjes. Vlera fillestare e 3000 cikleve në shkarkimin 100% të baterisë është një mesatare e ponderuar prej 0.1C shkarkimi. Disa bateri tregojnë rezultate më të mira, disa më keq. Në një rrymë prej 1C, numri i cikleve të plota me shkarkim 100% bie nga 3000 në 1000-1500, në varësi të prodhuesit.

  Në përgjithësi, ky raport, i paraqitur në grafikë, u vërtetua nga rezultatet e eksperimenteve, sepse këshillohet të ngarkoni baterinë sa herë që është e mundur.

  Llogaritja e mbivendosjes së ciklit

  Kur përdorni bateri, është e mundur të punoni me dy cikle njëkohësisht (për shembull, frenimi rigjenerues në një makinë):
  
  
  Kjo rezulton në ciklin e kombinuar të mëposhtëm:
  
  
  Shtrohet pyetja, si ndikon kjo në funksionimin e baterisë, a është reduktuar shumë jetëgjatësia e baterisë?

  Sipas rezultateve të eksperimenteve, cikli i kombinuar tregoi rezultate, të dyja nga shtimi i cikleve të plota ekuivalente të dy cikleve të pavarura. ato. kapaciteti relativ i baterisë në ciklin e kombinuar ra sipas shumës së shkarkimeve në ciklet e vogla dhe të mëdha (grafiku i linearizuar është paraqitur më poshtë).
  
  
  Efekti i cikleve të gjata të shkarkimit është më domethënës, që do të thotë se bateria ngarkohet më mirë në çdo rast.

  efekti i kujtesës

  Efekti i kujtesës i baterive litium-jon nuk u vu re sipas rezultateve të eksperimenteve. Në mënyra të ndryshme, kapaciteti i tij i plotë ende më pas nuk ndryshoi. Në të njëjtën kohë, ka një sërë studimesh që konfirmojnë praninë e këtij efekti në bateritë litium-fosfat dhe litium-titan.

  Ruajtja e baterisë

  Temperaturat e ruajtjes

  Këtu nuk u bënë zbulime të pazakonta. Temperaturat 20-25°C janë optimale (në jetën normale) për ruajtjen e baterisë nëse nuk përdoret. Kur bateria ruhet në një temperaturë prej 50°C, degradimi i kapacitetit është pothuajse 6 herë më i shpejtë.
  Natyrisht, temperaturat më të ulëta janë më të mira për ruajtje, por në jetën e përditshme kjo nënkupton ftohje të veçantë. Meqenëse temperatura e ajrit në apartament është zakonisht 20-25°C, atëherë ka të ngjarë që magazinimi të jetë në këtë temperaturë.

  Niveli i karikimit

  Siç kanë treguar testet, sa më e ulët të jetë ngarkesa, aq më i ngadalshëm është vetë-shkarkimi i baterisë. Kapaciteti i baterisë u mat, çfarëdo që do të ishte gjatë përdorimit të mëtejshëm të saj pas ruajtjes afatgjatë. Rezultati më i mirë u tregua nga bateritë që ishin ruajtur me një karikim afër zeros.
  Në përgjithësi, rezultate të mira treguan bateritë që u ruajtën me nivel karikimi jo më shumë se 60% në kohën e ruajtjes. Shifrat ndryshojnë nga ato të dhëna më poshtë për një karikim 100% për më keq (d.m.th., bateria do të bëhet e papërdorshme më herët se sa tregohet në figurë):
  
  Figura është marrë nga neni 5 këshilla praktike për funksionimin e baterive litium-jon
  Në të njëjtën kohë, shifrat për ngarkesë të ulët janë më optimiste (94% pas një viti në 40°C për ruajtje në 40% SOC).
  Meqenëse një tarifë prej 10% është jopraktike, pasi koha e funksionimit në këtë nivel është shumë e shkurtër, ruajini bateritë në mënyrë optimale në SOC 60%, i cili do t'ju lejojë ta aplikoni atë në çdo kohë dhe nuk do të ndikojë në mënyrë kritike në jetën e tij të shërbimit.

  Problemet kryesore të rezultateve eksperimentale

  Askush nuk ka kryer teste që mund të konsiderohen 100% të besueshme. Mostra, si rregull, nuk i kalon disa mijëra bateri nga miliona të prodhuara. Shumica e studiuesve nuk janë në gjendje të ofrojnë analiza të besueshme krahasuese për arsye të nën-kampioneve. Gjithashtu, rezultatet e këtyre eksperimenteve janë shpesh informacion konfidencial. Pra, këto rekomandime nuk vlejnë domosdoshmërisht për baterinë tuaj, por mund të konsiderohen optimale.

  Rezultatet e eksperimenteve

  Frekuenca optimale e karikimit - në çdo rast.
  Kushtet optimale të ruajtjes - 20-25°C me karikim të baterisë 60%.

  Burimet

  1. Lënda “Sistemet e ruajtjes së baterive”, RWTH Aachen, Prof. Dr. rer. nat. Dirk Uwe Sauer

  Për një kohë të gjatë, bateria e acidit ishte e vetmja pajisje e aftë për të siguruar rrymë elektrike për objektet dhe mekanizmat autonome. Pavarësisht rrymës së madhe maksimale dhe rezistencës së brendshme minimale, bateritë e tilla kishin një sërë disavantazhesh që kufizuan përdorimin e tyre në pajisjet që konsumojnë sasi të mëdha të energjisë elektrike ose në hapësira të mbyllura. Në këtë drejtim, bateritë litium-jon nuk kanë shumë nga cilësitë negative të paraardhësve të tyre, megjithëse ato gjithashtu kanë disavantazhe.

  Mirëmbajtja

  Çfarë është një bateri litium-jon

  Bateritë e para të litiumit u shfaqën 50 vjet më parë. Produkte të tilla ishin një bateri konvencionale, në të cilën u instalua një anodë litiumi për të rritur nivelin e prodhimit të energjisë. Produkte të tilla kishin karakteristika shumë të larta të performancës, por një nga të metat më serioze ishte probabiliteti i lartë i ndezjes së litiumit kur katoda ishte mbinxehur. Duke pasur parasysh këtë veçori, shkencëtarët përfundimisht zëvendësuan elementin e pastër me jone metalike, si rezultat i të cilave siguria u rrit ndjeshëm.

  Bateritë moderne li-jon janë shumë të besueshme dhe të afta të përballojnë një numër të madh ciklesh ngarkimi-shkarkimi. Ata kanë efekt minimal të kujtesës dhe peshë relativisht të lehtë. Për shkak të këtyre vetive, bateria e litiumit ka gjetur aplikim të gjerë në shumë pajisje. Produkti mund të përdoret si bateri, në formën e baterive për elektroshtëpiake, si dhe si një burim energjie tërheqëse shumë efikase.

  Deri më sot, pajisje të tilla kanë disa disavantazhe:

  • kosto e larte;
  • nuk ju pëlqejnë shkarkimet e thella;
  • mund të vdesë në temperatura të ulëta;
  • humbasin kapacitetin kur mbinxehen.

  Si është prodhimi i baterive li-jon

  Bateritë litium-jon prodhohen në disa faza:

  1. Prodhimi i elektrodave.
  2. Kombinimi i elektrodave në një bateri.
  3. Instalimi i bordit mbrojtës.
  4. Instalimi i baterisë në kuti.
  5. Mbushje me elektrolit.
  6. Testimi dhe karikimi.

  Në të gjitha fazat e prodhimit, duhet të respektohen masat teknologjike dhe sigurie, gjë që ju lejon të merrni një produkt cilësor.

  Bateritë litium-jon përdorin fletë metalike si katodë, me një substancë që përmban litium të depozituar në sipërfaqen e saj.

  Në varësi të qëllimit të baterisë, mund të përdoren komponimet e mëposhtme të litiumit:

  • LiCoO2;
  • LiNiO2;
  • LiMn2O4.

  Në prodhimin e burimeve cilindrike të energjisë me madhësi AA dhe AAA, elektroda kryesore është e përdredhur në një rrotull, e cila ndahet nga anoda me një ndarës. Me një sipërfaqe të madhe të katodës, filmi i së cilës ka një trashësi minimale, është e mundur të arrihet një konsum i lartë energjie i produktit.

  Parimi i funksionimit dhe pajisja e një baterie li-jon

  Bateria e joneve litium funksionon si më poshtë:

  1. Kur një rrymë elektrike e drejtpërdrejtë aplikohet në kontaktet e baterisë, kationet e litiumit lëvizin në materialin e anodës.
  2. Në procesin e shkarkimit, jonet e litiumit largohen nga anoda dhe depërtojnë në dielektrikë në një thellësi deri në 50 nm.

  Në "jetën" e një baterie litium-jon mund të ketë deri në 3000 cikle të tilla, ndërsa bateria mund të lëshojë pothuajse të gjithë rrymën elektrike të akumuluar gjatë procesit të karikimit. Shkarkimi i thellë nuk çon në oksidim të pllakave, gjë që i dallon në mënyrë të favorshme produkte të tilla në krahasim me bateritë e acidit.

  Jo të gjitha bateritë li-jon tolerojnë mirë shkarkimet e thella. Nëse një bateri e tillë është instaluar në një telefon ose kamera (lloji AAA), atëherë në rast të një shkarkimi të thellë, bordi i komandimit bllokon aftësinë për të ngarkuar baterinë për arsye sigurie, kështu që nuk mund të ngarkohet pa një karikues të veçantë. Nëse kjo është një bateri litium tërheqëse për një motor varke, atëherë një shkarkim i thellë nuk do të jetë aspak i tmerrshëm për të.

  Ndryshe nga bateritë me gishta, bateritë komplekse përbëhen nga disa burime të veçanta të energjisë elektrike të lidhura paralelisht ose në seri. Metoda e lidhjes varet nga cili tregues i energjisë elektrike duhet të rritet.

  Madhësitë dhe llojet e baterive li-jon

  Bateritë litium-jon janë bërë të përhapura. Burime të tilla të rrymës elektrike përdoren në pajisje të ndryshme shtëpiake, pajisje dhe madje edhe makina. Përveç kësaj, prodhohen bateri industriale litium-jon, të cilat kanë një kapacitet të madh dhe tension të lartë. Më të njohurit janë llojet e mëposhtme të baterive litium:

  Emri	Diametri, mm	Gjatësia, mm	Kapaciteti, mAh
  10180	10	18	90
  10280	10	28	180
  10440 (AAA)	10	44	250
  14250 (AA/2)	14	25	250
  14500	14	50	700
  15270 (CR2)	15	27	750-850
  16340(CR123A)	17	34.5	750-1500
  17500 (A)	17	50	1100
  17670	17	67	1800
  18500	18	50	1400
  18650(168A)	18	65	2200-3400
  22650	22	65	2500-4000
  25500 (Lloji C)	25	50	2500-5000
  26650	26	50	2300-5000
  32600 (lloji D)	34	61	3000-6000

  
  

  Dy shifrat e para të përcaktimeve të tilla tregojnë diametrin e produktit, çifti i dytë - gjatësia. "0" e fundit vendoset nëse bateritë janë cilindrike.

  Përveç baterive cilindrike, industria prodhon bateri të tipit "" me tension 9v dhe bateri të fuqishme industriale me tension 12v, 24v, 36v dhe 48v.

  
  bateri staker

  Në varësi të elementeve që i shtohen produktit, shenjat e mëposhtme mund të jenë në kutinë e baterisë:

  • ICR - që përmban kobalt;
  • IMR - - - - mangan;
  • INR - - - - nikel dhe mangan;
  • NCR - - - - nikel dhe kobalt.

  Bateritë e litiumit ndryshojnë jo vetëm në madhësi dhe aditivët kimikë, por kryesisht në kapacitet dhe tension. Këto dy parametra përcaktojnë mundësinë e përdorimit të tyre në lloje të caktuara të pajisjeve elektrike.

  Ku përdoren bateritë li-jonike

  Bateritë litium-jon nuk kanë alternativë kur nevojitet një bateri që është në gjendje të japë energji elektrike pothuajse plotësisht dhe të bëjë një numër të madh ciklesh ngarkimi/shkarkimi pa reduktuar kapacitetin. Avantazhi i pajisjeve të tilla është pesha e tyre relativisht e ulët, sepse nuk ka nevojë të përdorni grila plumbi në pajisje të tilla.

  Duke pasur parasysh performancën e lartë, produkte të tilla mund të përdoren:
  

  1. si bateri fillestare. Bateritë e litiumit për makina po bëhen më të lira çdo vit, falë zhvillimeve të reja që ulin kostot e prodhimit. Fatkeqësisht, çmimi i baterive të tilla mund të jetë shumë i lartë, kështu që shumë pronarë të makinave nuk mund të përballojnë një bateri të tillë. Disavantazhet e baterive litium-jon përfshijnë një rënie të konsiderueshme të fuqisë në temperatura nën minus 20 gradë, kështu që funksionimi i produkteve të tilla në rajonet veriore do të jetë jopraktik.
  2. si pajisje tërheqëse. Për shkak të faktit se bateritë litium-jon tolerojnë lehtësisht shkarkimin e thellë, ato shpesh përdoren si tërheqje për motorët elektrikë të varkave. Nëse fuqia e motorit nuk është shumë e lartë, atëherë një karikim është i mjaftueshëm për 5-6 orë funksionim të vazhdueshëm, i cili është mjaft i mjaftueshëm për peshkim ose udhëtim me varkë. Bateritë tërheqëse litium-jon instalohen gjithashtu në pajisje të ndryshme ngarkimi (stackers elektrike, pirunët elektrikë) që funksionojnë në ambiente të mbyllura.
  3. Në pajisjet shtëpiake. Bateritë litium-jon përdoren në pajisje të ndryshme shtëpiake në vend të baterive standarde. Produkte të tilla kanë një tension prej 3.6v - 3.7v, por ka modele që mund të zëvendësojnë një bateri konvencionale kripe ose alkaline me 1.5 volt. Mund të gjeni gjithashtu bateri 3v (15270,) që mund të instalohen në vend të 2 baterive standarde.

  Produkte të tilla përdoren kryesisht në pajisje të fuqishme në të cilat bateritë konvencionale të kripës shkarkohen shumë shpejt.

  
  Bateri tërheqëse

  Rregullat për funksionimin e baterive li jonike

  Jeta e shërbimit të një baterie litium ndikohet nga shumë faktorë, njohja e të cilave do të rrisë ndjeshëm burimin. Kur përdorni këtë lloj baterie, duhet:

  1. Mundohuni të mos e shkarkoni plotësisht baterinë. Pavarësisht rezistencës së lartë të baterisë ndaj një ndikimi të tillë, këshillohet që të mos shtrydhni të gjithë "lëngin" prej saj. Kujdes i veçantë duhet treguar kur përdorni bateri të tilla me UPS dhe motorë elektrikë me fuqi të lartë. Nëse bateria është shkarkuar plotësisht, është e nevojshme që menjëherë ta ringjallni atë, domethënë ta lidhni me një karikues të veçantë. Ju gjithashtu mund të pomponi baterinë pas një qëndrimi të gjatë në një gjendje shkarkimi të thellë, për të cilin është e nevojshme të kryeni një karikim me cilësi të lartë për 12 orë, më pas të shkarkoni baterinë.
  2. Mos e mbingarkoni. Mbingarkimi ndikon negativisht në performancën e produktit. Kontrolluesi i integruar nuk është gjithmonë në gjendje të fikë baterinë në kohë, veçanërisht kur karikimi kryhet në një dhomë të ftohtë.

  Përveç mbingarkesës dhe shkarkimit të tepërt, bateria duhet të mbrohet nga stresi i tepërt mekanik, i cili mund të shkaktojë ulje të presionit të kasës dhe zjarr të komponentëve të brendshëm të baterisë. Për këtë arsye, ekziston një ndalim për dërgimin e baterive postare që përmbajnë më shumë se 1 g litium të pastër.

  
  Përdoret si bateri për kaçavida, laptopë dhe telefona

  Si të ruani bateritë me jon litium

  Nëse bëhet e nevojshme të ruhen bateritë litium-jon për një kohë të gjatë, atëherë për të minimizuar ndikimin negativ në produkte, duhet të ndiqen rekomandimet e mëposhtme:

  1. Ruajeni produktin vetëm në një vend të thatë dhe të freskët.
  2. Bateria duhet të hiqet nga pajisja elektrike.
  3. Bateria duhet të ngarkohet përpara ruajtjes. Tensioni minimal në të cilin proceset e brendshme të korrozionit nuk do të formohen është 2.5 volt për 1 element.

  Duke pasur parasysh vetë-shkarkimin e ulët të baterive të tilla, është e mundur që bateria të ruhet në këtë mënyrë për disa vite, por gjatë kësaj periudhe kapaciteti i qelizës do të ulet në mënyrë të pashmangshme gjithsesi.

  Hedhja e baterive litium-jon

  Bateritë litium-jon përmbajnë substanca të rrezikshme dhe nuk duhet të çmontohen kurrë në shtëpi. Pasi bateria të ketë shteruar burimin e saj, ajo duhet të dorëzohet për përpunim të mëtejshëm. Në pikat e specializuara të grumbullimit, mund të merrni kompensim monetar për një bateri të vjetër litium, sepse produkte të tilla përmbajnë elementë të shtrenjtë që mund të ripërdoren.