Bateritë litium

Bateritë litium ose litium-jon (Li-ion) gjenden kryesisht në telefona celularë, laptopë, videokamera. Produktet janë të shtrenjta, bateritë janë gjithashtu, kështu që ju duhet t'i trajtoni ato edhe më me kompetencë se sa me çdo bateri tjetër. Pra, cila është fuqia e Li-Yon? Ndoshta këtu ka edhe më shumë thashetheme dhe mite. Së pari, ajo fillon të shfaqet vetë, vetëm sepse shitësit e pajisjeve me bateri Li-ion nuk japin fjalë të veçanta ndarëse, duke thënë se bateria është "e zgjuar" dhe do të bëjë gjithçka vetë. Por jo veten. Në fund të fundit, sa raste ka kur pronarët e laptopëve të rinj në një muaj e bënë baterinë të papërdorshme dhe më pas paguan para të mira për një bateri të re. Sigurisht, bateritë e litiumit janë të shtrenjta sepse janë të mbushura me elektronikë, por, për fat të keq, nuk ju shpëton nga një budalla.

Shkarkimi i tepërt

Ashtu si me bateritë e nikelit, bateritë e litiumit gjithashtu kanë shumë frikë nga mbingarkesa dhe shkarkimi i tepërt. Por, duke qenë se këto bateri përdoren në pajisjet inteligjente dhe janë të pajisura me karikuesit e tyre, elektronika e tyre nuk lejon mbingarkimin – pra. nuk duhet të kesh frikë prej tij. Por shkarkimi i tepërt është më i vështirë për t'u kontrolluar, prandaj është shkaku më i zakonshëm i dështimit të hershëm të baterisë. Sigurisht, në pajisjet e shtrenjta dhe komplekse, për shembull, në laptopë, mbyllja ndodh përpara se voltazhi të bjerë në një vlerë kritike. Por precedentët tregojnë se ky mbyllje emergjente shihet më së miri si një masë emergjente, e cila, nëse është e mundur, më së miri shmanget. Ky është rregulli më i rëndësishëm për të shmangur shkarkimin e plotë, pasi tensioni i ulët mund të çaktivizojë qarkun e sigurisë. Ndodh që njerëzit "vrasin" bateritë, të marra nga stërvitja. Ushtrimi është një gjë e mirë, por për bateritë e litiumit mjaftojnë 2-3 cikle të plota.

Bateritë e litiumit nuk kanë efekt memorie, kështu që ato mund të rikarikohen kur të dëshironi, kështu që është mirë që të mos i zbrazni plotësisht bateritë pas ushtrimeve. Pragu i ulët i rekomanduar është 5-10%. Pragu më i ulët kritik është 3%.

Shumë cikle të paplota ose një i plotë

Bateritë e litiumit kanë një jetëgjatësi prej rreth 300 ciklesh. Një cikël i plotë është një cikël i ngarkimit të plotë dhe shkarkimit të plotë (d.m.th. deri në rreth 3% të kapacitetit), ose anasjelltas. Nëse e shkarkoni baterinë në 50% dhe më pas e ngarkoni, atëherë do të jetë 1/2 cikli, nëse deri në 75% dhe e karikoni - cikli 1/4, etj. Pra, për telefonat dhe laptopët, ndryshimi në përfitim midis cikleve të plota dhe jo të plota është i ndryshëm. Interneti pretendon me kokëfortësi se një grup njerëzish i karikuan telefonat e tyre me një shkarkim jo të plotë (d.m.th., ata e rimbushnin telefonin çdo ditë) dhe përfundimisht i hoqën. Në të njëjtën kohë, për laptopët dihet me siguri se ciklet e plota e konsumojnë baterinë më shpejt se ato jo të plota. Situata sqarohet nga një ekzaminim i detajuar i pajisjes së baterive Li-jon (shih materialet shtesë). Rezulton se shumë varet nga kontrolluesi. Është ai që kontrollon rrymën e ngarkimit, monitoron gjendjen e baterisë, etj. Pra, në laptopë, kontrolluesi ndodhet në vetë baterinë dhe korrigjohet nga shërbimet e sistemit, siç është kalibrimi. Në telefonat celularë, kontrolluesi ndodhet në vetë telefon dhe nuk mund të rregullohet lehtë. Edhe pse nuk ka efekt memorie në bateritë e litiumit, ekziston një efekt i ashtuquajtur "memorie dixhitale". Fakti është se elektronika e kontrollit të ngarkimit-shkarkimit e vendosur në vetë baterinë funksionon në mënyrë të pavarur nga pajisja që përdor baterinë. Elektronika e brendshme monitoron nivelin e tensionit të qelizës, ndërpret ngarkesën kur arrihet vlera maksimale e vendosur (duke marrë parasysh ndryshimin e tensionit për shkak të rrymës së karikimit dhe temperaturës së baterisë), ndërpret shkarkimin kur arrihet vlera kritike dhe raporton kjo në "lart" (për këto qëllime, një gamë e madhe mikroqarqesh të specializuara). Sistemi i monitorimit të baterisë "lart" llogarit nivelin e karikimit bazuar në informacionin për momentet e fikjes së ngarkimit dhe shkarkimit nga bateria dhe leximet e sistemit të matjes aktuale. Por nëse kushtet e funksionimit janë të tilla që shkarkimi i plotë para mbylljes së harduerit ose karikimi i plotë nuk ndodh, këto llogaritje pas disa cikleve mund të bëhen jo plotësisht të sakta - kapaciteti i baterisë bie me kalimin e kohës dhe leximet e njehsorit aktual mund të mos korrespondojnë gjithmonë ndaj realitetit. Në mënyrë tipike, devijimet nuk kalojnë një përqind për cikël, përveç nëse kanë ndodhur ndryshime të mëdha gjatë funksionimit, për shembull, me dështimin e njërës prej qelizave të baterisë. Sistemi i monitorimit ka aftësinë të "mësojë", domethënë të rillogarisë vlerën e kapacitetit të plotë të baterisë, por për këtë është e nevojshme të kryhet të paktën një cikël i plotë ngarkimi-shkarkimi përpara qarqeve harduerike të vetë baterisë. janë shkaktuar. Pra, rezulton se me cikle shumë të shpeshta, kontrolluesi humbet, dhe, për rrjedhojë, llogarit gabimisht ngarkesën e baterisë dhe kryen karikim të gabuar, si rezultat i të cilit bateria përkeqësohet. Ndryshe nga laptopi, telefoni nuk mund të rikalibrohet. Gjithçka që mbetet në këtë rast është të bëni disa sythe të plota për të pastruar kontrolluesin. Unë rekomandoj, në mënyrë ideale, që të kombinohen cikle të plota dhe jo të plota, duke iu përmbajtur parimit të "mesatarit të artë". Personalisht, unë bëra vetëm atë me celularin tim - si rezultat, pas 2 vitesh funksionim, rënia e kapacitetit nuk ishte më shumë se 40%, që është normë. Pjesërisht, koha gjithashtu nuk kursen bateritë e litiumit - ato konsumohen me kalimin e kohës, pavarësisht nga përdorimi; mosha e tyre është e shkurtër dhe është e arsyeshme të ndërrohen bateritë çdo 2-3 vjet.

Magazinimi

Kur nuk përdoret, rekomandohet të ruhet me kapacitet 40% në një vend të freskët. Kufiri më i ulët i temperaturës për ruajtjen dhe funksionimin është 00 C. Në përgjithësi, bateritë e litiumit pëlqejnë të karikohen, d.m.th. është më mirë t'i ruani dhe t'i mbani në gjendje të ngarkuar, ndryshe nga ato të nikelit. Por me ruajtjen afatgjatë, ngarkesa maksimale ende e konsumon më shumë baterinë, prandaj 40% e ngarkesës konsiderohet gjendja optimale.

Ringjallja e baterisë

Në përgjithësi, nëse bateria është e vdekur, është më mirë të blini një të re, ky është opsioni më logjik, megjithëse i shtrenjtë. Nuk kam hasur në receta të besueshme për ringjalljen e baterive. Ka legjenda të vërteta këtu, veçanërisht për laptopët, se njerëzit kanë ringjallur baterinë e tyre të hequr të laptopit dhe gjithçka është e mrekullueshme me ta. Njëra prej tyre tingëllon kështu: "Duhet të shkarkosh plotësisht baterinë, të lini laptopin për një javë; pastaj ngarkoni plotësisht baterinë dhe gjithashtu lini atë për një javë; për dy muaj kapaciteti duhet të rikthehet”.

Për telefonat celularë: kombinoni ciklet e plota dhe jo të plota (në proporcionin e "XZ").
Për laptopët: sa më pak cikle të plota (pas stërvitjes).
Për të gjithë: rekomandohet të bëni 80% cikle; mos lejoni shkarkimin e plotë (nën 3%).

Bateritë litium-jon nuk janë aq marramendëse sa homologët e tyre hidride nikel-metal, por ato ende kërkojnë mirëmbajtje. Duke iu përmbajtur pesë rregulla të thjeshta, ju jo vetëm që mund të zgjasni ciklin e jetës së baterive të ringarkueshme litium-jon, por edhe të rrisni kohën e funksionimit të pajisjeve celulare pa u rimbushur.

Mos lejoni shkarkimin e plotë. Bateritë litium-jon nuk kanë të ashtuquajturin efekt memorie, 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 si një numër ciklesh të plota shkarkimi (deri në 0%). Për bateritë cilësore, kjo është 400-600 cikle... Për të zgjatur jetëgjatësinë e baterisë suaj litium-jon, karikoni telefonin më shpesh. Në mënyrë optimale, sapo ngarkesa e 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 deri në 20% i shkarkuar, atëherë Thellësia e shkarkimit është 80%. Tabela më poshtë tregon lidhjen midis numrit të cikleve të shkarkimit të një baterie litium-jon dhe thellësisë së shkarkimit:

Lirimi çdo 3 muaj. Një karikim i plotë për një kohë të gjatë është po aq i dëmshëm për bateritë litium-jon sa edhe 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, nga një bateri e jashtme etj.), ekspertët rekomandojnë shkarkimin e plotë të baterisë një herë në 3 muaj dhe më pas karikimin. atë në 100% dhe duke e mbajtur atë në karikim 8-12 orë. Kjo ndihmon për të rivendosur të ashtuquajturat flamuj të ngarkimit të baterisë së lartë dhe të ulët. Ju mund të lexoni më shumë për këtë.

Dyqani i ngarkuar pjesërisht... Kushti më i mirë për ruajtjen afatgjatë të një baterie litium-jon është nga 30 deri në 50 përqind e ngarkimit në 15 ° C. Nëse bateria lihet plotësisht e ngarkuar, kapaciteti i saj do të ulet ndjeshëm me kalimin e kohës. Por bateria, e cila ka mbledhur pluhur në raft për një kohë të gjatë 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 mbetet 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 karikuesi është i integruar drejtpërdrejt në pajisjet celulare, dhe një përshtatës i jashtëm i energjisë ul vetëm 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. Këtu përdorimi i një karikuesi të jashtëm me cilësi të dyshimtë në vend të atij origjinal mund të ndikojë negativisht në performancën e baterisë.

Mos e teproni. Epo, armiku më i keq i baterive litium-jon është temperatura e lartë - ato nuk mund të durojnë fare mbinxehjen. Prandaj, mos i ekspozoni pajisjet e lëvizshme në rrezet e diellit direkte ose mos i lini në afërsi të burimeve të nxehtësisë, siç janë ngrohësit elektrikë. Temperaturat maksimale të lejuara në të cilat mund të përdoren bateritë litium-jon: nga -40 ° C në + 50 ° C

Gjithashtu, ju mund të shihni

Në telefonat celularë modernë, përdoren laptopë, tableta, bateri litium-jon. Gradualisht, ata zëvendësuan 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 pasi 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 lëshojnë bateritë nikel-kadmium janë të paarritshme për ta. Kjo nuk është kritike për fuqizimin e telefonave inteligjentë dhe tabletëve. Megjithatë, në fushën e mjeteve portative të energjisë që tërheqin shumë rrymë, bateritë alkaline janë ende në përdorim. Megjithatë, puna vazhdon për zhvillimin e baterive me rrymë të lartë shkarkimi pa kadmium. Sot do të flasim për bateritë me jon litium, strukturën, 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. Ekspertët kanë kërkuar prej kohësh të zhvillojnë një burim metali alkali që ka aktivitet të lartë. Si rezultat, është arritur tensioni i lartë i këtij lloji të baterisë dhe energjia specifike. Në të njëjtën kohë, vetë zhvillimi i dizajnit të elementeve të tillë u krye mjaft shpejt, por përdorimi praktik i tyre shkaktoi vështirësi. Ata arritën t'i përballojnë ato vetëm në vitet '90 të shekullit të kaluar.

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

Kjo ka ndodhur pas një sërë aksidentesh. Në momentin e bisedës, rryma e konsumuar nga bateria arriti në maksimum dhe ajrimi filloi me emetimin e një flake. Si rezultat, ka pasur shumë incidente të djegies së fytyrës nga përdoruesit. Prandaj, shkencëtarët duhej të përmirësonin modelin e baterive të joneve të litiumit.

Metali litium është jashtëzakonisht i paqëndrueshëm, veçanërisht gjatë karikimit dhe shkarkimit. Prandaj, studiuesit filluan të krijojnë një bateri ruajtëse të tipit litium pa përdorur litium. Filluan të përdoren jonet e këtij metali alkali. Nga vjen emri i tyre.

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

Reagimet që ndodhin në një bateri Li─jon

Një përparim në drejtimin e futjes së baterive të joneve litium 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 derdhur të kobaltit është afërsisht 4 volt.

Shumica e baterive me jon litium kanë një tension pune prej 3 volt ose më shumë. Gjatë shkarkimit në elektrodën minus, litiumi deinterkalohet nga karboni dhe ndërthuret në oksidin e kobaltit të elektrodës plus. Në procesin e karikimit, proceset ndodhin anasjelltas. 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.

Reaksionet negative të elektrodës

Të gjitha bateritë e tanishme komerciale me jon litium kanë një elektrodë negative të karbonit. 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 largohen nga 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 pozitive të elektrodës

Qelizat primare të litiumit (bateritë) shpesh përdorin një sërë materialesh për të bërë elektrodën pozitive. Kjo nuk mund të bëhet me bateri dhe zgjedhja e materialit është e kufizuar. Prandaj, elektroda pozitive e baterisë Li─Jon është bërë nga nikeli i litiuar ose oksid kobalti. Mund të përdoren gjithashtu spinelet litium mangan.

Aktualisht po kryhen kërkime mbi materialet e bëra 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 aplikimin e oksideve në sipërfaqen e katodës.

Reaksionet që ndodhin në një bateri jonike litium kur ngarkohet mund të përshkruhen nga ekuacionet e mëposhtme:

elektrodë pozitive

LiCoO 2 → Li 1-x CoO 2 + xLi + + xe -

elektrodë negative

С + xLi + + xe - → CLi x

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

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

Pajisja e baterisë me jon litium

Sipas dizajnit të tyre, akumulatorët Li─Ion janë bërë në dizajn cilindrik dhe prizmatik. Dizajni cilindrik është një rrotull elektrodash me material ndarës për ndarjen e elektrodave. Kjo rrotull është e vendosur në një kuti alumini ose çeliku. Një elektrodë negative është e lidhur me të.

Kontakti pozitiv nxirret në formën e një blloku kontakti në fund të baterisë.

Bateritë Li─Jon të një dizajni 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.

Çdo bateri jon litium është projektuar me masa për të siguruar funksionimin e sigurt. Kjo ka të bëjë kryesisht 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 karikimit dhe shkarkimit, për të parandaluar mbinxehjen dhe qarqet e shkurtra.

Sot ka shumë bateri prizmatike me jon litium. Ato përdoren në smartphone dhe tablet. Dizajni i baterive prizmatike shpesh mund të ndryshojë nga prodhuesi në prodhues, pasi nuk ka standardizim uniform. Elektrodat e polaritetit 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, do të shkatërrojnë baterinë si rezultat i reagimit me elektrolit dhe elektroda. 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 teknika komplekse saldimi, vulosjeje etj.

Në lidhje me sasinë e masës aktive të një baterie Li-Ion, prodhuesit janë gjithmonë në kërkim të një kompromisi. Ata duhet të arrijnë kapacitetin maksimal dhe të sigurojnë funksionim të sigurt. Qëndrimi merret si bazë:

A o / A n = 1.1, ku

Dhe rreth - masa aktive e elektrodës negative;

Dhe p është masa aktive e elektrodës pozitive.

Ky ekuilibër parandalon formimin e litiumit (metal i pastër) dhe përjashton zjarrin.

Parametrat e baterisë Li-Ion

Bateritë e litium-jonit të prodhuara sot kanë një kapacitet të lartë specifik të energjisë dhe tension operativ. Kjo e fundit në shumicën e rasteve është midis 3.5 dhe 3.7 volt. Konsumi i energjisë varion 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. Ato funksionojnë në intervalin e temperaturës së ambientit nga -20 në +60 Celsius. Ka modele që punojnë në -40 Celsius. Por menjëherë duhet thënë se në temperatura të ulëta funksionojnë seritë speciale të baterive. Bateritë konvencionale me jon litium për telefonat celularë bëhen të papërdorshme në temperatura të ngrira.

Vetëshkarkimi i këtij lloji të baterisë është 4-6 për qind gjatë muajit të parë. Pastaj zvogëlohet dhe arrin në përqindje në vit. Kjo është dukshëm më pak se bateritë 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 të joneve të litiumit.

Përdorimi 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 më pas karikimi kryhet me tension të vazhdueshëm. Faza e parë zgjat rreth një orë, dhe e dyta rreth dy. Modaliteti i pulsit përdoret për të ngarkuar më shpejt baterinë. Fillimisht u prodhuan bateri Li─Ion me grafit dhe për to u vendos një kufi tensioni prej 4.1 volt për një kanaçe. Fakti është se me një tension më të lartë në qelizë, filluan reaksionet anësore, të cilat shkurtojnë jetën e këtyre baterive.

Gradualisht, këto disavantazhe u eliminuan nga dopingu i grafitit me aditivë të ndryshëm. Qelizat moderne të joneve të litiumit mund të ngarkojnë lehtësisht deri në 4.2 volt. Gabimi është 0,05 volt për qelizë. Ekzistojnë grupe baterish Li─Ion për aplikime ushtarake dhe industriale 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 jetëgjatësi të rritur shërbimi.

Nëse ngarkoni një bateri litium-jon me një rrymë prej 1C, atëherë koha për një grup të plotë kapaciteti do të jetë 2─3 orë. Bateria konsiderohet e ngarkuar plotësisht kur voltazhi rritet në maksimum dhe rryma ulet 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 në të gjithë baterinë, rryma e karikimit zvogëlohet gradualisht. Kjo fazë ndalon kur rryma reduktohet në 3 përqind 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.
  Nga praktika dihet se rritja e rrymës së karikimit nuk e shkurton kohën e karikimit të baterisë. Ndërsa rryma rritet, 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 karikues të tillë, faza e dytë mungon, por në realitet bateria në këtë pikë është e ngarkuar me rreth 70 për qind.

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

Një karikim i shkurtër kompenson mirë vetë-shkarkimin dhe humbjen e energjisë elektrike. Faza e tretë mund të karikohet çdo 500 orë. Si rregull, kryhet kur voltazhi i baterisë bie në 4.05 volt për qelizë. Ngarkimi kryhet derisa voltazhi të rritet në 4.2 volt.

Vlen të përmendet rezistenca e dobët e baterive të joneve të litiumit ndaj mbingarkesës. Si rezultat i furnizimit me ngarkesë të tepërt në matricën e karbonit (minus elektrodë), mund të fillojë depozitimi i litiumit metalik. Ka një aktivitet kimik shumë të lartë dhe ndërvepron me elektrolitin. Si rezultat, lëshimi i oksigjenit fillon në katodë, i cili kërcënon me një rritje të presionit në trup dhe depresion. Prandaj, nëse karikoni një qelizë Li─Jon duke anashkaluar kontrolluesin, mos lejoni që tensioni të rritet kur ngarkohet më shumë se sa rekomandon prodhuesi i baterisë. Rimbushja e vazhdueshme e baterisë do të shkurtojë jetëgjatësinë e saj.

Prodhuesit i kushtojnë vëmendje serioze sigurisë së baterive Li-Ion. Ngarkesa ndalon kur voltazhi rritet 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. Ai ndizet kur presioni brenda kutisë së baterisë rritet. Mekanizmi i kontrollit të tensionit të bordit elektronik shkëput kavanozin nga bota e jashtme për tension minimal dhe maksimal.

Ka bateri litium-jon pa mbrojtje. Këto janë modele që përmbajnë mangan. Ky element, kur mbingarkohet, ndihmon në frenimin e metalizimit të litiumit dhe evolucionin 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 me jon litium mund të ndryshojnë për çdo rast specifik.

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

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

Siç mund ta shihni, me një rritje të 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 i tejkalojnë në shumë aspekte. 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 lartë dhe intensitetit të energjisë.

Historia e paraqitjes

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

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. Në këtë drejtim, bateritë janë ndërprerë plotësisht dhe bateritë e lëshuara më parë janë kthyer nga shitja.

Në bateritë moderne litium-jon, metali i pastër nuk përdoret, vetëm komponimet e tij të jonizuara, pasi ato janë më të qëndrueshme. Fatkeqësisht, shkencëtarët duhej të shkonin për një reduktim të ndjeshëm të aftësive të baterisë, por ata arritën të arrinin gjënë kryesore - njerëzit nuk vuanin më nga djegiet.

Rrjeta kristalore e komponimeve të ndryshme të karbonit u gjet të jetë e përshtatshme për ndërthurjen e joneve të litiumit në elektrodën negative. Gjatë karikimit, ato kalojnë nga anoda në katodë, dhe gjatë shkarkimit, anasjelltas.

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. Procesi i ndërthurjes së Li në C ndryshon në varësi të materialit.Elektroda pozitive përbëhet kryesisht nga nikeli i latuar 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. С + xLi + + xe → CLix - për anodën.

Ekuacionet paraqiten për rastin e një shkarkimi; kur ngarkohen, ato rrjedhin në drejtim të kundërt. Shkencëtarët po kryejnë kërkime mbi materiale të reja që përbëhen 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.

Për më tepër, ka një sistem sigurie brenda - një mekanizëm që rrit rezistencën kur rritet temperatura dhe thyen qarkun anodë-katod me presion të rritur. Falë bordit elektronik, qarku i shkurtër 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 elektronike.

Prodhuesit e ndryshëm kanë një bateri litium mund të duket krejtësisht e ndryshme, nuk ka formë uniforme 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 zjarr.

Avantazhet dhe disavantazhet

Bateritë kanë performancë të shkëlqyer që varion nga prodhuesi në prodhues. Tensioni nominal 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 është 5 deri në 15 mΩ / 1Ah. Jeta e shërbimit për sa i përket numrit të cikleve (shkarkimi / ngarkimi) është 1000-5000 njësi. Koha për karikim të shpejtë është 15-60 minuta. Një nga avantazhet më domethënëse është procesi i ngadaltë i vetë-shkarkimit (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 është i pamundur.

Ngarkimi kryhet në disa faza:

1. deri në një pikë të caktuar, rryma maksimale e ngarkesës rrjedh;
2. me arritjen e parametrave të funksionimit, rryma zvogëlohet gradualisht në 3% të vlerës maksimale.

Gjatë ruajtjes afërsisht çdo 500 orë, kërkohet rimbushje periodike për të kompensuar vetëshkarkimin. Kur mbingarkohet, litiumi metalik mund të depozitohet, i cili, duke ndërvepruar me elektrolitin, formon oksigjen. Kjo rrit rrezikun e rrjedhjes për shkak të rritjes së presionit të brendshëm.

Rimbushja e shpeshtë do të reduktojë ndjeshëm jetëgjatësinë e baterisë. Përveç kësaj, preket mjedisi, temperatura, rryma etj.

Elementi ka disavantazhe, ndër të cilat dallohen këto:

Kushtet e funksionimit

Është më mirë të ruani baterinë në kushtet e mëposhtme: 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. Zakonisht, rreth 4% e kapacitetit humbet në 2 vjet, prandaj nuk rekomandohet blerja e baterive me data më të hershme të prodhimit.

Shkencëtarët kanë shpikur një mënyrë për të zgjatur jetëgjatësinë. Një konservues i përshtatshëm i shtohet elektrolitit. Sidoqoftë, bateritë e tilla duhet të "stërviten" në formën e 2-3 cikleve të plota shkarkimi / karikimi, në mënyrë që ato të mund të funksionojnë më pas normalisht. Përndryshe, mund të ndodhë një "efekt memorie" dhe ënjtje pasuese e të gjithë strukturës. Me përdorimin e duhur dhe respektimin e të gjitha standardeve të ruajtjes, bateria mund të shërbejë për një kohë të gjatë, ndërsa kapaciteti i saj mbetet në një nivel të lartë.

Proceset e karikimit dhe shkarkimit të çdo baterie të ringarkueshme zhvillohen në formën e një reaksioni kimik. Sidoqoftë, karikimi i baterive litium-jon është një përjashtim nga rregulli. Kërkimet shkencore tregojnë energjinë e baterive të tilla si lëvizja kaotike e joneve. Deklaratat e ekspertëve meritojnë vëmendje. Nëse bateritë litium-jon janë të ngarkuara siç duhet shkencërisht, atëherë këto pajisje duhet të zgjasin përgjithmonë.

Shkencëtarët i shohin faktet e humbjes së kapacitetit të dobishëm të baterisë, të konfirmuar nga praktika, në jonet e bllokuara nga të ashtuquajturat kurthe.

Prandaj, siç është rasti me sisteme të tjera të ngjashme, pajisjet litium-jon nuk janë të imunizuara nga defektet në procesin e përdorimit të tyre në praktikë.

Ngarkuesit për dizajnet Li-ion kanë disa ngjashmëri me ata të krijuar për sistemet e acidit plumb.

Por ndryshimet kryesore midis karikuesve të tillë shihen në furnizimin e tensioneve të mbivlerësuara në qeliza. Për më tepër, vërehen toleranca më të forta të rrymës, plus përjashtimin e karikimit me ndërprerje ose në lëvizje kur bateria është plotësisht e ngarkuar.

Një pajisje relativisht e fuqishme e furnizimit me energji elektrike që mund të përdoret si një pajisje për ruajtjen e energjisë për projektimin e burimeve alternative të energjisë

Nëse ata kanë njëfarë fleksibiliteti për sa i përket lidhjeve / shkëputjeve të tensionit, prodhuesit e sistemeve litium-jon e refuzojnë me forcë këtë qasje.

Bateritë Li-jon dhe rregullat e funksionimit të këtyre pajisjeve nuk lejojnë mundësinë e mbingarkesës së pakufizuar.

Prandaj, nuk ekziston i ashtuquajturi karikues "mrekullitar" për bateritë litium-jon që mund të zgjasë jetën e shërbimit për një kohë të gjatë.

Nuk është e mundur të përftohet kapacitet shtesë Li-jon përmes karikimit impuls ose trukeve të tjera të njohura. Energjia e litium-jonit është një lloj sistemi "i pastër" që pranon një sasi rreptësisht të kufizuar të energjisë.

Ngarkimi i baterive të përziera me kobalt

Modelet klasike të baterive litium-jon janë të pajisura me katodë, struktura e të cilave përbëhet nga materiale:

• kobalt,
• nikel,
• mangani,
• alumini.

Të gjithë ata zakonisht ngarkohen me tensione deri në 4.20 V / I. Devijimi i lejuar nuk është më shumë se +/- 50 mV/I. Por ka edhe lloje të caktuara të baterive litium-jon me bazë nikel që mund të karikohen deri në 4.10V/I.

Bateritë litium-jon të përziera me kobalt janë të pajisura me qarqe të brendshme mbrojtëse, por ky moment rrallë shpëton nga shpërthimi i baterisë në modalitetin e mbingarkesës

Ka zhvillime edhe të baterive litium-jon, ku përqindja e litiumit është rritur. Për ta, voltazhi i ngarkimit mund të arrijë 4.30 V / I dhe më i lartë.

Epo, rritja e tensionit rrit kapacitetin, por voltazhi që shkon përtej specifikimit është i mbushur me shkatërrimin e strukturës së baterisë.

Prandaj, në pjesën më të madhe, bateritë litium-jon janë të pajisura me qarqe mbrojtëse, qëllimi i të cilave është të ruajnë normën e vendosur.

Ngarkim i plotë ose i pjesshëm

Sidoqoftë, praktika tregon: bateritë më të fuqishme litium-jon mund të pranojnë një nivel më të lartë të tensionit, me kusht që të furnizohet për një kohë të shkurtër.

Me këtë opsion, efikasiteti i karikimit është rreth 99%, dhe qeliza mbetet e ftohtë gjatë gjithë kohës së karikimit. Vërtetë, disa bateri litium-jon nxehen me 4-5C kur karikohen plotësisht.

Ndoshta kjo është për shkak të mbrojtjes ose për shkak të rezistencës së lartë të brendshme. Për bateri të tilla, karikimi duhet të ndërpritet kur temperatura rritet mbi 10ºC me një shkallë të moderuar karikimi.

Bateritë litium-jon në karikues gjatë karikimit. Treguesi tregon kur bateritë janë plotësisht të ngarkuara. Procesi i mëtejshëm kërcënon të dëmtojë bateritë

Sistemet e përziera me kobalt ngarkohen plotësisht në pragun e tensionit. Në këtë rast, rryma bie deri në 3-5% të nominales.

Bateria do të tregojë një karikim të plotë edhe kur arrihet një nivel i caktuar kapaciteti, i cili mbetet i pandryshuar për një kohë të gjatë. Arsyeja për këtë mund të jetë një rritje e vetë-shkarkimit të baterisë.

Rritja e ngarkesës aktuale dhe të ngopjes

Duhet të theksohet se rritja e rrymës së karikimit nuk përshpejton arritjen e një gjendje të ngarkimit të plotë. Litiumi do të arrijë tensionin e tij maksimal më shpejt, por duhet më shumë kohë për t'u ngarkuar derisa kapaciteti të ngopet plotësisht. Megjithatë, karikimi i baterisë me një rrymë të lartë rrit shpejt kapacitetin e baterisë në rreth 70%.

Bateritë litium-jon nuk duhet të ngarkohen plotësisht, siç është rasti me pajisjet me acid plumbi. Për më tepër, është pikërisht ky opsion i karikimit që është i padëshirueshëm për Li-ion. Në fakt, është më mirë të mos e karikoni plotësisht baterinë sepse tensioni i lartë e “sforcon” baterinë.

Zgjedhja e një pragu më të ulët të tensionit ose zbrazja e plotë e ngarkesës së ngopjes do të ndihmojë në zgjatjen e jetëgjatësisë së baterisë litium-jon. Vërtetë, kjo qasje shoqërohet me një ulje të kohës së lëshimit të energjisë nga bateria.

Duhet të theksohet këtu: karikuesit për përdorim shtëpiak, si rregull, funksionojnë me fuqinë maksimale dhe nuk mbështesin rregullimin e rrymës së karikimit (tensionit).

Prodhuesit e karikuesve të baterive shtëpiake litium-jon e konsiderojnë jetëgjatësinë e gjatë të baterisë si më pak të rëndësishme sesa kostoja e ndërlikimit të qarkut.

Ngarkuesit e baterive litium-jon

Disa karikues të lirë në shtëpi shpesh ndjekin një metodologji të thjeshtuar. Ngarkoni baterinë litium-jon për një orë ose më pak, pa kaluar në ngarkimin e ngopjes.

Treguesi i gatishmërisë në pajisje të tilla do të ndizet kur bateria të arrijë pragun e tensionit në fazën e parë. Në të njëjtën kohë, gjendja e ngarkimit është rreth 85%, e cila shpesh kënaq shumë përdorues.

Ky karikues i prodhuar në vend ofrohet për të punuar me bateri të ndryshme, duke përfshirë bateritë litium-jon. Pajisja ka një sistem rregullimi të tensionit dhe rrymës, i cili tashmë është i mirë

Ngarkuesit profesionistë (të shtrenjtë) dallohen nga fakti se vendosin pragun e tensionit të karikimit më të ulët, duke zgjatur kështu jetën e baterisë litium-jon.

Tabela tregon fuqitë e llogaritura kur ngarkohen me pajisje të tilla në pragje të ndryshme tensioni, me dhe pa ngarkesë ngopjeje:

Tensioni i karikimit, V / qelizë	Kapaciteti i ndërprerjes së tensionit të lartë,%	Koha e karikimit, min	Kapaciteti në ngopje të plotë,%
3.80	60	120	65
3.90	70	135	75
4.00	75	150	80
4.10	80	165	90
4.20	85	180	100

Sapo bateria litium-jon fillon të ngarkohet, voltazhi rritet me shpejtësi. Kjo sjellje është e krahasueshme me ngritjen e një ngarkese me një brez gome kur ka një efekt vonese.

Kapaciteti përfundimisht do të arrihet kur bateria të jetë plotësisht e ngarkuar. Kjo karakteristikë e karikimit është tipike për të gjitha bateritë.

Sa më e lartë të jetë rryma e karikimit, aq më i ndritshëm është efekti i brezit të gomës. Temperatura e ulët ose prania e një qelize me një rezistencë të lartë të brendshme vetëm rrit efektin.

Struktura e një baterie akumuluese litium-jon në formën e saj më të thjeshtë: 1- minus autobus bakri; 2 - hekurudhor pozitiv i bërë nga alumini; 3 - anodë e oksidit të kobaltit; 4- katodë grafiti; 5 - elektrolit

Nuk është praktike të vlerësohet gjendja e karikimit duke lexuar tensionin e një baterie të ngarkuar. Matja e tensionit të qarkut të hapur (pa ngarkesë) pasi bateria ka qëndruar në qetësi për disa orë është treguesi më i mirë i gjykimit.

Ashtu si me bateritë e tjera, temperatura ndikon në gjendjen boshe në të njëjtën mënyrë që ndikon në materialin aktiv të një baterie litium-jon. , laptopë dhe pajisje të tjera vlerësohet duke numëruar varëse.

Bateria li-jonike: pragu i ngopjes

Bateria litium-jon nuk është në gjendje të thithë ngarkesën e tepërt. Prandaj, kur bateria është plotësisht e ngopur, rryma e karikimit duhet të hiqet menjëherë.

Një ngarkesë e vazhdueshme aktuale mund të çojë në metalizim të qelizave të litiumit, gjë që shkel parimin e sigurimit të funksionimit të sigurt të baterive të tilla.

Për të minimizuar formimin e defekteve, shkëputeni baterinë litium-jon sa më shpejt të jetë e mundur kur të arrijë ngarkesën maksimale.

Kjo bateri nuk do të ngarkojë më aq sa duhet. Për shkak të karikimit jo të duhur, ai ka humbur vetitë e tij kryesore të ruajtjes së energjisë.

Sapo ngarkimi përfundon, voltazhi i baterisë litium-jon fillon të bjerë. Shfaqet efekti i reduktimit të stresit fizik.

Për ca kohë, voltazhi i qarkut të hapur do të shpërndahet midis qelizave të ngarkuara në mënyrë të pabarabartë me një tension prej 3.70 V dhe 3.90 V.

Këtu, vëmendja tërhiqet edhe nga procesi kur një bateri litium-jon, e cila ka marrë një ngarkesë plotësisht të ngopur, fillon të ngarkojë një ngjitur (nëse përfshihet në qark), i cili nuk ka marrë një ngarkesë ngopjeje.

Kur bateritë litium-jon duhet të mbahen në karikues gjatë gjithë kohës për t'u siguruar që ato janë gati, mbështetuni te karikuesit që kanë funksionin e ngarkimit me rrjedhje.

Karikuesi me funksionin e ngarkimit të rrjedhjes ndizet kur voltazhi i qarkut të hapur bie në 4,05 V / I dhe fiket kur voltazhi arrin 4,20 V / I.

Ngarkuesit e projektuar për funksionim në linjë ose në gatishmëri, shpesh reduktojnë tensionin e baterisë në 4,00 V / I dhe ngarkojnë vetëm bateritë Li-ion në 4,05 V / I, duke i penguar ato të arrijnë nivelin e plotë 4,20 V / I.

Kjo teknikë zvogëlon tensionin fizik, të lidhur në thelb me tensionin teknik, dhe ndihmon në zgjatjen e jetëgjatësisë së baterisë.

Ngarkoni bateritë pa kobalt

Bateritë tradicionale kanë një tension nominal të qelizave prej 3,60 volt. Megjithatë, për pajisjet që nuk përmbajnë kobalt, vlerësimi është i ndryshëm.

Pra, bateritë e litium fosfatit kanë një vlerë nominale prej 3.20 volt (tensioni i karikimit 3.65 V). Dhe bateritë e reja litium-titanate (të prodhuara në Rusi) kanë një tension nominal të qelizave prej 2.40 V (karikimi 2.85).

Bateritë e ruajtjes së fosfatit të litiumit janë pajisje të ruajtjes së energjisë që nuk përmbajnë kobalt në strukturën e tyre. Ky fakt ndryshon disi kushtet për karikimin e baterive të tilla.

Ngarkuesit tradicionalë nuk janë të përshtatshëm për bateri të tilla, pasi mbingarkojnë baterinë me kërcënimin e një shpërthimi. Në të kundërt, një sistem karikimi për bateritë pa kobalt nuk do të sigurojë ngarkesë të mjaftueshme 3.60 V për një bateri tradicionale litium-jon.

Ka tejkaluar ngarkesën e baterisë litium-jon

Bateria litium-jon funksionon në mënyrë të sigurt brenda tensioneve të specifikuara të funksionimit. Megjithatë, performanca e baterisë bëhet e paqëndrueshme nëse ngarkohet mbi kufijtë e funksionimit.

Ngarkimi afatgjatë i një baterie litium-jon me një tension më të lartë se 4.30 V, i projektuar për një vlerësim funksionimi prej 4.20 V, është i mbushur me metalizimin e litiumit të anodës.

Materiali katodë, nga ana tjetër, fiton vetitë e një agjenti oksidues, humbet stabilitetin e tij dhe lëshon dioksid karboni.

Presioni i qelizës së baterisë rritet dhe nëse ngarkimi vazhdon, pajisja e brendshme e mbrojtjes do të fiket me presione midis 1000 kPa dhe 3180 kPa.

Nëse presioni vazhdon të rritet pas kësaj, membrana mbrojtëse hapet me një presion prej 3,450 kPa. Në këtë gjendje, qeliza e një baterie litium-jon është në prag të shpërthimit dhe në fund ndodh pikërisht kjo.

Struktura: 1 - mbulesa e sipërme; 2 - izolator i sipërm; 3 - kanaçe çeliku; 4 - izolator i poshtëm; 5 - skeda e anodës; 6 - katodë; 7 - ndarës; 8 - anodë; 9 - skeda e katodës; 10 - ndenja; 11 - PTC; 12 - copë litari

Funksionimi i mbrojtjes brenda baterisë litium-jon shoqërohet me një rritje të temperaturës së përmbajtjes së brendshme. Një bateri e ngarkuar plotësisht ka një temperaturë të brendshme më të lartë se një bateri e ngarkuar pjesërisht.

Prandaj, bateritë litium-jon duket të jenë më të sigurta kur ngarkohen në nivele të ulëta. Kjo është arsyeja pse autoritetet e disa vendeve kërkojnë përdorimin e baterive Li-jon në avionë, të ngopur me energji që nuk kalon 30% të kapacitetit të tyre të plotë.

Pragu i temperaturës së brendshme të baterive kur ngarkohen plotësisht është:

• 130-150 ° C (për litium-kobalt);
• 170-180 ° C (për nikel-mangan-kobalt);
• 230-250 ° C (për litium-mangan).

Duhet të theksohet se bateritë me litium fosfat kanë qëndrueshmëri më të mirë të temperaturës sesa bateritë e litium manganit. Bateritë litium-jon nuk janë të vetmet që përbëjnë rrezik në rast të mbingarkesës së energjisë.

Për shembull, bateritë plumb-nikel janë gjithashtu të prirura për shkrirje dhe ndezje të mëvonshme nëse ngopja e energjisë kryhet në kundërshtim me regjimin e pasaportës.

Prandaj, përdorimi i karikuesve që përputhen në mënyrë të përkryer me baterinë është i një rëndësie të madhe për të gjitha bateritë litium-jon.

Disa përfundime nga analiza

Karikimi i baterive litium-jon është thjeshtuar në krahasim me sistemet e nikelit. Qarku i karikimit është i drejtë, me kufizime në tension dhe rrymë.

Një qark i tillë është shumë më i thjeshtë se një qark që analizon nënshkrimet komplekse të tensionit që ndryshojnë me përdorimin e baterisë.

Procesi i energjizimit të baterive litium-jon lejon ndërprerje, këto bateri nuk kanë nevojë të jenë plotësisht të ngopura, siç është rasti me bateritë me acid plumbi.

Qarku i kontrolluesit për bateritë litium-jon me fuqi të ulët. Një zgjidhje e thjeshtë me një minimum detajesh. Por qarku nuk siguron një gjendje cikli që ruan një jetë të gjatë shërbimi.

Karakteristikat e baterive litium-jon premtojnë avantazhe në funksionimin e burimeve të rinovueshme të energjisë (panelet diellore dhe turbinat e erës). Në mënyrë tipike, një turbinë me erë ose gjenerator rrallëherë do të sigurojë një ngarkesë të plotë të baterisë.

Për litium-jonin, mungesa e kërkesave të ngarkesës së rrjedhjes thjeshton qarkun e kontrolluesit të ngarkimit. Një bateri litium-jon nuk kërkon një kontrollues të barazimit të tensionit dhe rrymës siç bëjnë bateritë me acid plumbi.

Të gjithë karikuesit e litium-jonit shtëpiak dhe ata më industrialë do ta ngarkojnë plotësisht baterinë. Sidoqoftë, karikuesit ekzistues të baterive litium-jon në përgjithësi nuk ofrojnë rregullim të tensionit në fund të ciklit.