Lítium-iónové (Li-ion) batérie a batérie. Lítium-iónové a lítium-polymérové ​​batérie

Ako pokrok pokračuje, tradične používané NiCd (nikel-kadmiové) a NiMh (nikel-metal hydridové) batérie sú čoraz častejšie nahrádzané lítiovými batériami.
Pri porovnateľnej hmotnosti jedného článku má lítium veľkú kapacitu, navyše napätie ich článku je trikrát vyššie – 3,6 V na článok, namiesto 1,2 V.
Náklady na lítiové batérie sa začali približovať k bežným alkalickým batériám, hmotnosť a veľkosť sú oveľa menšie a okrem toho sa môžu a mali by sa nabíjať. Výrobca hovorí, že vydržia 300-600 cyklov.
Existujú rôzne veľkosti a nie je ťažké nájsť tú správnu.
Samovybíjanie je také nízke, že ležia roky a zostávajú nabité, t.j. zariadenie zostane funkčné, keď je to potrebné.

„C“ znamená kapacitu

Často sa vyskytuje označenie tvaru „xC“. To je len príhodné označenie pre nabíjací alebo vybíjací prúd batérie so zlomkom jej kapacity. Odvodené z anglického slova „Capacity“ (kapacita, kapacita).
Keď hovoria o nabíjaní prúdom 2C alebo 0,1C, zvyčajne tým myslia, že prúd by mal byť (2 × kapacita batérie) / h alebo (0,1 × kapacita batérie) / h.
Napríklad 720 mAh akumulátor, pre ktorý je nabíjací prúd 0,5 C, je potrebné nabíjať prúdom 0,5 × 720 mAh / h = 360 mA, to platí aj pre vybíjanie.

A môžete si vyrobiť najjednoduchšiu alebo nie veľmi jednoduchú nabíjačku, v závislosti od vašich skúseností a schopností.

Schéma jednoduchej nabíjačky na LM317

Ryža. 5.

Obvod s aplikáciou zabezpečuje pomerne presnú stabilizáciu napätia, ktorá sa nastavuje potenciometrom R2.
Stabilizácia prúdu nie je taká kritická ako stabilizácia napätia, takže stačí stabilizovať prúd pomocou bočného odporu Rx a tranzistora NPN (VT1).

Požadovaný nabíjací prúd pre konkrétny lítium-iónový (Li-Ion) a lítium-polymérový (Li-Pol) akumulátor sa volí zmenou odporu Rx.
Odpor Rx zodpovedá približne nasledovnému pomeru: 0,95 / Imax.
Hodnota odporu Rx uvedená v diagrame zodpovedá prúdu 200 mA, je to približná hodnota, závisí aj od tranzistora.

Musí byť vybavený žiaričom v závislosti od nabíjacieho prúdu a vstupného napätia.
Vstupné napätie musí byť aspoň o 3 V vyššie ako napätie batérie pre normálnu činnosť stabilizátora, čo je pre jeden článok? 7-9 V.

Schéma jednoduchej nabíjačky na LTC4054

Ryža. 6.

Regulátor nabíjania LTC4054 môžete odstrániť zo starého mobilného telefónu, napríklad Samsung (C100, C110, X100, E700, E800, E820, P100, P510).

Ryža. 7. Tento malý 5-stopový čip je označený ako „LTH7“ alebo „LTADY“

Nebudem zachádzať do najmenších detailov práce s mikroobvodom, všetko je v datasheete. Popíšem len tie najnutnejšie vlastnosti.
Nabíjací prúd až 800 mA.
Optimálne napájacie napätie je od 4,3 do 6 voltov.
Indikácia nabitia.
Ochrana proti skratu na výstupe.
Ochrana proti prehriatiu (zníženie nabíjacieho prúdu pri teplotách nad 120 °).
Nenabíja batériu, ak je napätie na nej nižšie ako 2,9 V.

Nabíjací prúd je nastavený odporom medzi piatym kolíkom mikroobvodu a zemou podľa vzorca

I = 1 000 / R,
kde I je nabíjací prúd v ampéroch, R je odpor odporu v ohmoch.

Indikátor vybitia lítiovej batérie

Tu je jednoduchý obvod, ktorý zapne LED, keď je batéria nízka a jej zvyškové napätie je takmer kritické.

Ryža. osem.

Akékoľvek tranzistory s nízkym výkonom. Zapaľovacie napätie LED sa volí deličom z rezistorov R2 a R3. Je lepšie pripojiť obvod za ochrannú jednotku, aby LED vôbec nevybíjala batériu.

Nuansa trvanlivosti

Výrobca zvyčajne uvádza 300 cyklov, ale ak lítium nabíjate len o 0,1 V menej, až do 4,10 V, počet cyklov sa zvýši na 600 alebo dokonca viac.

Prevádzka a bezpečnostné opatrenia

Dá sa s istotou povedať, že lítium-polymérové ​​batérie sú z existujúcich „najjemnejších“ batérií, to znamená, že vyžadujú povinné dodržiavanie niekoľkých jednoduchých, ale povinných pravidiel, v dôsledku ktorých sa vyskytujú problémy.
1. Nabíjanie nesmie dosiahnuť napätie vyššie ako 4,20 V na článok.
2. Skrat batérie nie je povolený.
3. Vybíjanie prúdmi presahujúcimi nosnosť alebo zahrievanie batérie nad 60 °C nie je dovolené. 4. Škodlivý výboj pod napätím 3,00 V na článok.
5. Zahrievanie batérie nad 60 °C je škodlivé. 6. Odtlakovanie batérie je škodlivé.
7. Škodlivé skladovanie vo vybitom stave.

Nedodržanie prvých troch bodov vedie k požiaru, zvyšok - k úplnej alebo čiastočnej strate kapacity.

Z praxe dlhoročného používania môžem povedať, že kapacita akumulátorov sa mení málo, no zvyšuje sa vnútorný odpor a akumulátor pri vysokých odberných prúdoch začína časom menej pracovať - ​​zdá sa, že kapacita klesla.
Väčšinou preto nastavujem väčšiu kapacitu, čo rozmery zariadenia umožňujú a celkom dobre fungujú aj staré banky, ktoré majú desať rokov.

Pre nie veľmi vysoké prúdy sú vhodné staré článkové batérie.

Zo starej batérie notebooku môžete vytiahnuť veľa plne funkčných batérií 18650.

Kde používam lítiové batérie

Dávno som prerobil skrutkovač a elektrický skrutkovač na lítium. Tieto nástroje nepoužívam pravidelne. Teraz aj po roku nepoužívania fungujú bez nabíjania!

Malé batérie dávam do detských hračiek, hodiniek a pod., kde boli z výroby nainštalované 2-3 "gombíkové" články. Tam, kde je potrebné presne 3V, pridám jednu diódu do série a ukáže sa to tak.

Vložil som LED baterky.

Namiesto drahej a malokapacitnej „Crown 9V“ som do testera nainštaloval 2 banky a zabudol som na všetky problémy a zbytočné náklady.

Vo všeobecnosti to dávam všade, kde sa dá, namiesto batérií.

Kde kúpim lítium a súvisiace služby

Predané. Na rovnakom odkaze nájdete nabíjacie moduly a ďalšie užitočnosti pre domácich majstrov.

Na úkor kapacity Číňania väčšinou klamú a je to menej ako tá písaná.

Čestný Sanyo 18650

V súčasnosti sú široko používané lítium-iónové batérie a Li-pol (lítium-polymér).

Rozdiel medzi nimi spočíva v elektrolyte. V prvej verzii sa hélium používa ako také, v druhej - polymér nasýtený roztokom obsahujúcim lítium. Dnes, vďaka obľúbenosti áut poháňaných elektromotormi, je otázka hľadania ideálneho typu lítium-iónovej batérie, ktorá je pre takéto vozidlá optimálna, akútnou otázkou.

Pozostáva, rovnako ako ostatné batérie, z anódy (porézny uhlík) a katódy (lítium), oddeľujúce ich separátorom a vodičom - elektrolytom. Proces vybíjania je sprevádzaný prenosom „anódových“ iónov na katódu cez separátor a elektrolyt. Ich smer sa počas nabíjania obráti (obrázok nižšie).

Ióny cirkulujú v procese vybíjania a nabíjania článku medzi opačne nabitými elektródami.

Iónové batérie majú katódu vyrobenú z rôznych kovov, čo je ich hlavný rozdiel. Výrobcovia používajú rôzne materiály elektród na zlepšenie výkonu batérie.

Stáva sa však, že zlepšenie niektorých charakteristík vedie k prudkému zhoršeniu iných. Napríklad optimalizáciou kapacity potrebnej na predĺženie času jazdy môžete zvýšiť výkon, bezpečnosť a znížiť negatívny dopad na životné prostredie. Zároveň môžete znížiť záťažový prúd, zvýšiť cenu alebo veľkosť batérie.

S hlavnými parametrami rôznych typov lítiových batérií (lítium-mangánové, lítium-kobaltové, lítium-fosfátové a nikel-mangánové-kobaltové) sa môžete zoznámiť v tabuľke:

Pravidlá pre používateľov elektrických vozidiel

Kapacita takýchto batérií sa pri dlhodobom skladovaní prakticky neznižuje. Li-ion batérie sa vybijú iba na 23 %, ak sa skladujú pri teplote 60 stupňov po dobu 15 rokov. Práve vďaka týmto vlastnostiam majú široké využitie v technológiách elektrickej dopravy.

Pre elektromobily sú vhodné lítium-iónové batérie, ktoré majú v karosérii zabudovaný plnohodnotný riadiaci systém.

Z tohto dôvodu používatelia počas prevádzky zabúdajú na základné pravidlá, ktoré môžu predĺžiť ich životnosť:

• Batéria musí byť plne nabitá ihneď po zakúpení v predajni, pretože elektródy sú počas výrobného procesu nabité na 50%. Preto sa zníži dostupná kapacita, t.j. prevádzkový čas, ak nie je počiatočné nabitie;
• batéria sa nesmie úplne vybiť, aby sa zachoval jej zdroj;
• je potrebné nabiť batériu po každej jazde, aj keď stále zostáva nabitá;
• nezohrievajte batérie, pretože vysoké teploty prispievajú k procesu starnutia. Aby sa zdroj čo najviac využil, je potrebné pracovať pri optimálnej teplote, ktorá je 20-25 stupňov. Batériu preto nemožno skladovať v blízkosti zdroja tepla;
• v chladnom počasí sa odporúča zabaliť batériu do plastového vrecka s vákuovým uzáverom, aby sa skladovala pri 3-4 stupňoch, t.j. v nevykurovanej miestnosti. Poplatok musí byť aspoň 50 % z celkovej sumy;
• po prevádzke batérie pri záporných teplotách ju nemôžete nabíjať bez toho, aby ste ju nejaký čas nechali pri izbovej teplote, to znamená, že je potrebné ju zahriať;
• musíte batériu nabiť pomocou dodanej nabíjačky.

PU týchto batérií sú niekoľkých poddruhov - lítium - LiFePO4 (železo - fosforečnan), využívajúce katódu fosforečnanu železa. Ich vlastnosti umožňujú hovoriť o batériách ako o vrchole technológií používaných na výrobu batérií.

Ich hlavné výhody sú:

• počet cyklov nabitia a vybitia, ktorý dosiahne 5 000, kým sa kapacita nezníži o 20 %;
• dlhá životnosť;
• chýba "pamäťový efekt";
• široký teplotný rozsah s konštantným výkonom (300-700 stupňov Celzia);
• chemická stabilita a tepelná odolnosť, ktoré zvyšujú bezpečnosť.

Najčastejšie používané batérie

Spomedzi mnohých je najbežnejších 18650 li-ion batérií vyrobených piatimi spoločnosťami: LG, Sony, Panasonic, Samsung, Sanyo, ktoré majú továrne v Japonsku, Číne, Malajzii a Južnej Kórei. V notebookoch sa plánovalo použiť 18650 li-ion batérií. Vďaka úspešnému formátu sa však používajú v rádiom riadených modeloch, elektrických vozidlách, baterkách atď.

Ako každý vysokokvalitný výrobok, aj takéto batérie majú veľa falzifikátov, preto, aby ste predĺžili životnosť zariadenia, musíte si kúpiť iba batérie známych značiek.

Chránené a nechránené lítium-iónové batérie

Pre lítiové batérie je tiež dôležité, či sú chránené alebo nie. Pracovný rozsah prvého je 4,2 - 2,5 V (používa sa v zariadeniach určených na prácu s lítium-iónovými zdrojmi): LED žiarovky, nízkoenergetické domáce spotrebiče atď.

Elektrické náradie, bicykle s elektromotormi, notebooky, video a fotografické zariadenia používajú nechránené batérie, ktoré sú riadené ovládačom.

Čo potrebujete vedieť o lítium-iónových batériách?

Po prvé, obmedzenia, ktoré je potrebné dodržiavať počas prevádzky:

• nabíjacie napätie (maximum) nemôže byť vyššie ako 4,35 V;
• jeho minimálna hodnota nemôže klesnúť pod značku 2,3 ​​V;
• vybíjací prúd by nemal presiahnuť dvojnásobok hodnoty kapacity. Ak je hodnota 2200 mAH, maximálny prúd je 4 400 mA.

Funkcie vykonávané ovládačom

Na čo slúži regulátor nabíjania lítium-iónovej batérie? Plní niekoľko funkcií:

• dodáva prúd, ktorý kompenzuje samovybíjanie. Jeho hodnota je menšia ako maximálny nabíjací prúd, ale väčšia ako samovybíjací prúd;
• implementuje efektívny algoritmus cyklu nabíjania/vybíjania pre konkrétnu batériu;
• vyrovnáva rozdiel v tokoch energie pri nabíjaní a poskytovaní energie spotrebiteľovi. Napríklad pri nabíjaní a napájaní notebooku;
• meria teplotu v prípade prehriatia alebo podchladenia, čím zabraňuje poškodeniu batérie.

Regulátor nabíjania lítium-iónovej batérie je vyrobený buď ako mikroobvod zabudovaný do batérie, alebo ako samostatné zariadenie.

Na nabíjanie batérií je lepšie použiť pribalenú nabíjačku 18650 li-ion batérií. Nabíjačka lítiových batérií 18650 má zvyčajne indikáciu úrovne nabitia. Najčastejšie je to LED dióda, ktorá signalizuje priebeh nabíjania a jeho koniec.

Na pokročilejších zariadeniach môžete na displeji sledovať čas zostávajúci do konca nabíjania, aktuálne napätie. Pre batériu 18650 s kapacitou 2200 mA je doba nabíjania 2 hodiny.

Dôležité je však vedieť, akým prúdom nabíjať lítium-iónovú batériu 18650. Mala by to byť polovica nominálnej kapacity, teda ak je 2000 mAh, tak prúd je optimálny – 1A. Nabíjanie batérie vysokým prúdom rýchlo degraduje. Pri použití nízkeho prúdu to bude trvať dlhšie.

Video: Ako nabíjať lítium-iónovú nabíjačku vlastnými rukami

Obvod nabíjačky batérie

Vyzerá to takto:

Obvod je spoľahlivý a opakovateľný a zahrnuté časti sú lacné a ľahko dostupné. Na zvýšenie životnosti batérie je potrebné kompetentné nabíjanie lítium-iónových batérií: na konci nabíjania by sa napätie malo znížiť.

Po jej ukončení, t.j. keď prúd dosiahne nulový bod, nabíjanie lítium-iónovej batérie by sa malo zastaviť. Vyššie uvedený obvod spĺňa tieto požiadavky: vybitá batéria pripojená k nabíjačke (svieti VD3) používa prúd 300 mA.

Prebiehajúci proces je indikovaný svietiacou LED VD1, prúd postupne klesajúci na 30 mA, čo znamená, že sa batéria nabíja. Koniec procesu je signalizovaný rozsvietením LED VD2.

Obvod využíva operačný zosilňovač LM358N (môžete ho nahradiť analógom KR1040UD1 alebo KR574UD2, ktorý má iný vývod), ako aj tranzistor VT1 S8550 9 LED žltej, červenej a zelenej farby (1,5V).

Dá sa batéria znovu oživiť?

Po niekoľkých rokoch aktívneho používania batérie katastrofálne strácajú svoju kapacitu, čo spôsobuje problémy pri používaní vášho obľúbeného zariadenia. Je možné a ako obnoviť lítium-iónovú batériu, kým používateľ hľadá náhradu?

Obnova lítium-iónovej batérie je na chvíľu možná niekoľkými spôsobmi.

Ak je batéria opuchnutá, t.j. prestal držať náboj, čo znamená, že sa vo vnútri nahromadili plyny.

Potom postupujte nasledovne:

• puzdro batérie je opatrne odpojené od snímača;
• oddeľte elektronický snímač;
• nájdite pod ním uzáver s riadiacou elektronikou a opatrne ho prepichnite ihlou;
• potom nájdite ťažký plochý predmet v oblasti väčšej ako plocha batérie, ktorý sa použije ako lis (nepoužívajte zverák a podobné zariadenia);
• položte batériu na vodorovnú rovinu a zatlačte ju dole, pričom pamätajte na to, že nadmernou silou sa batéria môže poškodiť. Ak to nestačí, výsledok sa nemusí dostaviť. Toto je najdôležitejší moment;
• zostáva nakvapkať epoxid na otvor a prispájkovať snímač.

Existujú aj iné spôsoby, o ktorých si môžete prečítať na internete.

Nabíjačku nájdete na webe http://18650.in.ua/chargers/.

Video: Li-ion batérie, tipy na používanie lítium-iónových batérií

Rastúci záujem spotrebiteľov o mobilné gadgety a high-tech prenosné technológie vo všeobecnosti núti výrobcov zlepšovať svoje produkty v rôznych smeroch. Zároveň existuje množstvo všeobecných parametrov, na ktorých sa práca vykonáva rovnakým spôsobom. Medzi ne patrí aj spôsob dodávky energie. Ešte pred niekoľkými rokmi mohli aktívni účastníci trhu pozorovať proces vytesňovania pokročilejšími prvkami pôvodu NiMH. Dnes medzi sebou súťažia nové generácie batérií. Rozšírená lítium-iónová technológia úspešne nahrádza v niektorých segmentoch lítium-polymérovú batériu. Rozdiel oproti iónovej v novom agregáte nie je pre bežného používateľa až taký badateľný, no v niektorých aspektoch je výrazný. Zároveň, ako v prípade konkurencie medzi prvkami NiCd a NiMH, náhradná technológia nie je ani zďaleka bezchybná av niektorých ohľadoch je nižšia ako jej analóg.

Li-ion akumulátorové zariadenie

Prvé modely sériových lítiových batérií sa začali objavovať začiatkom 90. rokov minulého storočia. Ako aktívny elektrolyt sa však potom použil kobalt a mangán. V moderných nie je dôležitá ani tak hmota, ako konfigurácia jej umiestnenia v bloku. Takéto batérie pozostávajú z elektród, ktoré sú oddelené separátorom pórov. Hmota separátora je zasa len impregnovaná elektrolytom. Pokiaľ ide o elektródy, sú reprezentované katódovou základňou na hliníkovej fólii a medenou anódou. Vo vnútri bloku sú navzájom prepojené svorkami zberača prúdu. Servisné nabíjanie vykonáva kladné nabíjanie lítiového iónu. Tento materiál je výhodný v tom, že má schopnosť ľahko prenikať do kryštálových mriežok iných látok, pričom vytvára chemické väzby. Pozitívne vlastnosti takýchto batérií však čoraz viac nestačia na moderné úlohy, čo viedlo k objaveniu sa Li-pol článkov, ktoré majú mnoho funkcií. Vo všeobecnosti stojí za zmienku podobnosť lítium-iónových napájacích zdrojov s plnohodnotnými héliovými batériami pre automobily. V oboch prípadoch sú batérie navrhnuté s ohľadom na fyzickú použiteľnosť. Čiastočne v tomto smere vývoja pokračovali polymérne prvky.

Zariadenie na lítium-polymérovú batériu

Podnetom na zlepšenie lítiových batérií bola potreba bojovať proti dvom nedostatkom existujúcich lítium-iónových batérií. Po prvé, ich prevádzka nie je bezpečná a po druhé, z hľadiska ceny sú dosť drahé. Týchto nevýhod sa technológovia rozhodli zbaviť výmenou elektrolytu. V dôsledku toho bol impregnovaný porézny separátor nahradený polymérnym elektrolytom. Treba poznamenať, že polymér sa predtým používal na elektrické účely ako plastová fólia, ktorá vedie prúd. V modernej batérii dosahuje hrúbka Li-pol článku 1 mm, čo tiež odstraňuje obmedzenia pri používaní rôznych tvarov a veľkostí od vývojárov. Ale hlavná vec je, že neexistuje žiadny tekutý elektrolyt, čo eliminuje riziko vznietenia. Teraz stojí za to pozrieť sa bližšie na rozdiely oproti lítium-iónovým článkom.

Aký je hlavný rozdiel od iónovej batérie?

Zásadný rozdiel spočíva v odmietnutí hélia a kvapalných elektrolytov. Pre úplnejšie pochopenie tohto rozdielu sa oplatí odkázať na moderné modely autobatérií. Potreba vymeniť tekutý elektrolyt bola opäť vyvolaná obavami o bezpečnosť. Ak sa ale v prípade autobatérií pokrok zastavil na rovnakých poréznych elektrolytoch s impregnáciou, tak lítiové modely dostali plnohodnotný pevný základ. Čo je také dobré na pevnej lítium-polymérovej batérii? Rozdiel oproti iónovej je v tom, že účinná látka vo forme platničky v kontaktnej zóne s lítiom zabraňuje tvorbe dendritov pri cyklovaní. Tento faktor vylučuje možnosť výbuchu a požiaru takýchto batérií. Je to len o prednostiach, no nové batérie majú aj slabiny.

Životnosť lítium-polymérovej batérie

V priemere takéto batérie vydržia asi 800-900 nabíjacích cyklov. Tento ukazovateľ je skromný na pozadí moderných analógov, ale ani tento faktor nemožno považovať za zdroj určujúci prvok. Faktom je, že takéto batérie podliehajú intenzívnemu starnutiu bez ohľadu na povahu ich prevádzky. To znamená, že aj keď sa batéria vôbec nepoužíva, jej zdroje sa znížia. Nezáleží na tom, či ide o lítium-iónovú batériu alebo lítium-polymérový článok. Všetky napájacie zdroje na báze lítia sa vyznačujú týmto procesom. Výraznú stratu objemu možno zaznamenať do jedného roka po akvizícii. Po 2-3 rokoch niektoré batérie úplne zlyhajú. Veľa však závisí od výrobcu, pretože v rámci segmentu existujú rozdiely aj v kvalite výkonu batérie. Podobné problémy sú vlastné článkom NiMH, ktoré starnú pri extrémnych teplotných výkyvoch.

nevýhody

Okrem problémov s rýchlym starnutím takéto batérie potrebujú ďalšie ochranné systémy. Je to spôsobené tým, že vnútorný stres v rôznych oblastiach môže viesť k vyhoreniu. Preto sa používa špeciálny stabilizačný obvod, ktorý zabraňuje prehrievaniu a prebíjaniu. Tento systém má aj ďalšie nevýhody. Hlavným je súčasné obmedzenie. Ale na druhej strane, dodatočné ochranné obvody robia lítium-polymérovú batériu bezpečnejšou. Rozdiel od iónového z hľadiska nákladov sa tiež uskutočňuje. Polymérové ​​batérie sú lacnejšie, ale nie oveľa. Ich cenovka sa zvyšuje aj zavedením elektronických ochranných obvodov.

Prevádzkové vlastnosti gélových modifikácií

Aby sa zvýšila elektrická vodivosť, technológ ešte pridáva k polymérnym prvkom gélový elektrolyt. Nehovorí sa o úplnom prechode na takéto látky, pretože je to v rozpore s koncepciou tejto technológie. Ale v prenosnej technike sa často používajú práve hybridné batérie. Ich zvláštnosťou je citlivosť na teplotu. Výrobcovia odporúčajú používať tieto modely batérií v prostrediach medzi 60 °C a 100 °C. Táto požiadavka tiež definovala špeciálny výklenok pre aplikáciu. Gélové modely je možné použiť len v horúcom podnebí, nehovoriac o potrebe ponoriť sa do tepelne izolovaného puzdra. Otázka, ktorú batériu si vybrať - Li-pol alebo Li-ion - však nie je v podnikoch taká akútna. Ak má teplota osobitný vplyv, často sa používajú kombinované riešenia. V takýchto prípadoch sa ako záloha zvyčajne používajú polymérne prvky.

Optimálny spôsob nabíjania

Typická doba dobíjania lítiových batérií je v priemere 3 hodiny, navyše počas nabíjania zostáva jednotka studená. Plnenie prebieha v dvoch fázach. Najprv napätie dosiahne svoje špičkové hodnoty a tento režim sa udržiava až do 70%. Zvyšných 30 % je naverbovaných už za normálnych stresových podmienok. Zaujímavá je aj ďalšia otázka – ako nabiť lítium-polymérovú batériu, ak potrebujete zachovať jej plný objem v konštantnom režime? V tomto prípade je potrebné dodržať plán nabíjania. Tento postup sa odporúča vykonať približne každých 500 hodín prevádzky s úplným vybitím.

Preventívne opatrenia

Počas prevádzky používajte iba nabíjačku, ktorá zodpovedá charakteristikám, a pripojte ju k sieti so stabilným napätím. Tiež je potrebné skontrolovať stav konektorov, aby sa batéria neotvorila. Je dôležité vziať do úvahy, že aj napriek vysokému stupňu bezpečnosti ide stále o typ batérie, ktorý je citlivý na preťaženie. Lítiový polymérový článok neznáša nadprúdy, nadmerné ochladzovanie vonkajšieho prostredia a mechanické otrasy. Podľa všetkých týchto ukazovateľov sú však polymérové ​​bloky stále spoľahlivejšie ako lítium-iónové. Hlavným aspektom bezpečnosti je však neškodnosť polovodičových napájacích zdrojov – samozrejme za predpokladu, že sú zapečatené.

Ktorá batéria je lepšia - Li-pol alebo Li-ion?

Tento problém je do značnej miery určený prevádzkovými podmienkami a cieľom dodávky energie. Hlavné výhody polymérových zariadení sú skôr hmatateľné pre samotných výrobcov, ktorí môžu voľnejšie využívať nové technológie. Rozdiel bude pre používateľa jemný. Napríklad v otázke, ako nabíjať lítium-polymérovú batériu, bude musieť majiteľ venovať väčšiu pozornosť kvalite napájania. V čase nabíjania sú to identické prvky. Pokiaľ ide o životnosť, situácia v tomto parametri je tiež nejednoznačná. Efekt starnutia je charakteristický skôr pre polymérne prvky, ale prax ukazuje rôzne príklady. Existujú napríklad recenzie lítium-iónových článkov, ktoré sa po roku používania stanú nepoužiteľnými. A polymérové ​​v niektorých zariadeniach sú prevádzkované 6-7 rokov.

Záver

Okolo batérií stále existuje veľa mýtov a falošných úsudkov, ktoré súvisia s rôznymi nuansami prevádzky. Naopak, niektoré vlastnosti batérií výrobcovia zamlčujú. Čo sa týka mýtov, jeden z nich vyvracia lítium-polymérovú batériu. Rozdiel oproti iónovému analógu je v tom, že polymérové ​​modely sú vystavené menšiemu vnútornému namáhaniu. Z tohto dôvodu nabíjacie relácie, ktoré ešte nevybili batérie, nemajú nepriaznivý vplyv na výkon elektród. Ak hovoríme o faktoch, ktoré výrobcovia skrývajú, tak jeden z nich sa týka odolnosti. Ako už bolo spomenuté, životnosť batérie sa vyznačuje nielen miernym počtom nabíjacích cyklov, ale aj nevyhnutnou stratou užitočného objemu batérie.

Kladiete si otázku: "Čo si vybrať: Li-Ion alebo Li-Po batéria?" Podrobne vám povieme, aký je rozdiel medzi týmito dvoma typmi batérií.

Ako všetci vieme, výkon prenosnej nabíjačky závisí vo veľkej miere od kvality batérií vo vnútri zariadenia. Na modernom trhu existujú dva typy batérií, ktoré sa používajú na výrobu prenosných nabíjačiek: Li-Ion a Li-Po batériové články.

Li-Ion alebo Li-Po: Aký je rozdiel a čo si vybrať

Pre informáciu používateľov, jedna z častých otázok ohľadom prenosných nabíjačiek znie: aký je rozdiel medzi Li-Ion a Li-Po batériami a tiež ktorá je lepšia. Poďme na to.

Čo sú Li-Ion a Li-Po?

Li-Ion je skratka pre lítium-ión a Li-Po je pre lítiový polymér. Koncovky "iónové" a "polymérové" sú indikáciou katódy. Lítium-polymérová batéria sa skladá z polymérovej katódy a pevného elektrolytu, zatiaľ čo lítium-iónová batéria pozostáva z uhlíka a tekutého elektrolytu. Obidve batérie sú dobíjacie a potom, v tom či onom zmysle, obe plnia rovnakú funkciu. Vo všeobecnosti sú lítium-iónové batérie staršie ako lítium-polymérové, ale stále sú rozšírené kvôli ich nízkej cene a nízkej údržbe. Lítium-polymérové ​​batérie sa považujú za pokročilejšie, so zlepšenými vlastnosťami, ktoré poskytujú vyššiu úroveň bezpečnosti, preto sú takéto batérie drahšie ako lítium-iónové batérie.

Existuje mnoho konfigurácií pre Li-Ion batérie. Najbežnejšie lítium-iónové batérie pre prenosné nabíjačky sú batérie 18650 s priemerom 18 mm a dĺžkou 65 mm, kde 0 znamená valcovú konfiguráciu. Viac ako 60 % prenosných nabíjačiek je vyrobených z batériových článkov 18650. Veľkosť a hmotnosť takýchto článkov sa dá ľahko použiť v mnohých elektronických zariadeniach. Výrobné technológie tiež nestoja.

Keďže medzi kupujúcimi stále viac rastie dopyt po ľahších a kompaktnejších prenosných nabíjačkách, obmedzenia, ktoré so sebou lítium-iónové batérie prinášajú, sú čoraz zreteľnejšie. Preto výrobcovia smerujú k výrobe ľahších, plochejších modulárnych lítium-polymérových batérií pre nové prenosné nabíjačky. A čo viac, lítium-polymérové ​​batérie nie sú také náchylné na výbuch, a preto prenosné nabíjačky už nemusia mať zabudovanú ochrannú vrstvu, zatiaľ čo väčšinu lítium-iónových batérií 18650 stačí nainštalovať s ochrannou vrstvou.

Zhrňme si rozdiely medzi lítiovým iónom a lítiovým polymérom vo forme tabuľky.

Kľúčové vlastnosti	Li-Ion	Li-Po
Hustota energie	Vysoká	Nízka, s menším počtom cyklov v porovnaní s Li-Ion
Všestrannosť	Nízka	Vysoká, výrobcovia nie sú viazaní na štandardný formát buniek
Váha	Trochu ťažší	Pľúca
Kapacita	Nižšie	Rovnaký objem Li-Po batérie, takmer dvakrát väčšia kapacita ako Li-Ion
Životný cyklus	Veľký	Veľký
Nebezpečenstvo výbuchu	Vyššie	Lepšia bezpečnostná konštrukcia znižuje riziko prebitia, ako aj úniku elektrolytu
Doba nabíjania	Trochu dlhšie	kratšie
Opotrebenie	Každý mesiac stráca menej ako 0,1 % svojej účinnosti	Pomalšie ako Li-Ion batérie
cena	Lacnejšie	Drahší

Po preskúmaní všetkých výhod, nevýhod a vlastností týchto dvoch typov batérií sa môžete uistiť, že medzi nimi neexistuje silná konkurencia. Hoci sú lítium-iónové batérie tenšie a elegantnejšie, lítium-iónové batérie majú vyššiu hustotu energie a ich výroba je oveľa lacnejšia.

Nevenujte preto priveľkú pozornosť typu batérie, stačí si vybrať značkovú prenosnú nabíjačku, ktorá vyhovuje vašim potrebám. Koniec koncov, do týchto batérií sa pridáva veľa chemikálií, takže sa uvidí, ktoré z nich vydržia dlhšie.

Lítium zaujíma medzi najmodernejšími batériami osobitné miesto. V chémii je lítium najaktívnejším kovom.

Má obrovský zdroj energie. 1 kg lítia je schopný uložiť 3860 ampérhodín. Známy zinok výrazne zaostáva. Má toto číslo 820 ampérhodín.

Lítiové články môžu generovať napätie až do 3,7V. Ale laboratórne vzorky sú schopné produkovať napätie asi 4,5 V.

V moderných lítiových batériách sa čisté lítium nepoužíva.

Bežne sa používajú 3 typy lítiových batérií:

Lítium-iónové ( Li-ion). Menovité napätie (U no.) - 3,6V;

Lítiový polymér ( Li-Po, Li-polymér alebo "lipo"). U číslo. - 3,7 V;

fosforečnan lítno-železitý ( Li-Fe alebo LFP ). U číslo. - 3,3 V.

Všetky tieto typy lítiových batérií sa líšia materiálom katódy alebo elektrolytu. Li-ion využíva lítium-kobaltátovú katódu LiCoO 2 Li-Po používa gélový polymérny elektrolyt a Li-Fe používa lítium-fero-fosfátovú katódu LiFePO 4.

Akákoľvek lítiová batéria (alebo zariadenie, v ktorom pracuje) je vybavená malým elektronickým obvodom - regulátorom nabíjania / vybíjania. Keďže lítiové batérie sú veľmi citlivé na prebitie a hlboké vybitie, je to nevyhnutné. Ak „vyberiete“ akúkoľvek lítiovú batériu z mobilného telefónu, môžete v nej nájsť malý elektronický obvod - toto je ochranný ovládač ( Ochranný IC ).

Ak v lítiovej batérii nie je zabudovaný ovládač (alebo kontrolór nabíjania), potom sa takáto batéria nazýva nechránená. V tomto prípade je ovládač zabudovaný do zariadenia, ktoré je napájané takouto batériou a nabíjanie je možné len zo zariadenia alebo zo špeciálnej nabíjačky.

Na fotografii je nechránená Li-Po batéria Turnigy 2200 mAh 3C 25C Lipo Pack... Táto batéria sa skladá z 3 článkov zapojených do série (3C - 3 články) každý 3,7V a preto má balančný konektor. Trvalý vybíjací prúd môže dosiahnuť 25C, t.j. 25 * 2200 mA = 55 000 mA = 55 A! A krátkodobý vybíjací prúd (10 sek.) - 35C!

Lítiové batérie, ktoré tvoria viacero článkov v sérii, vyžadujú komplexnú nabíjačku vybavenú balancérom. Takáto funkčnosť je implementovaná napríklad v takých univerzálnych nabíjačkách ako Turnigy Accucell 6 a IMAX B6.

Balancér je potrebný na vyrovnanie napätia na jednotlivých článkoch počas nabíjania kompozitnej lítiovej batérie. Kvôli rozdielom medzi článkami sa niektoré môžu nabíjať rýchlejšie a iné pomalšie. Preto sa používa špeciálny obvod na posun nabíjacieho prúdu.

Toto je kabeláž, ktorú má balančný a napájací kábel 11,1V LiPo batérie.

Ako viete, prebitie článku lítiovej batérie (najmä Li-Pol) nad 4,2 V môže viesť k výbuchu alebo samovznieteniu. Preto je počas nabíjania potrebné kontrolovať napätie na každej bunke zložená batéria!

Správne nabíjanie lítiových batérií.

Lítiové batérie (Li-ion, Li-Po, Li-Fe) sa nabíjajú metódou CC / CV ("Konštantný prúd / konštantné napätie"). Metóda spočíva v tom, že najprv, keď je napätie na prvku nízke, je nabíjaný konštantným prúdom určitej hodnoty. Po dosiahnutí napätia článku (napríklad až 4,2 V - v závislosti od typu batérie) regulátor nabíjania na ňom udržiava konštantné napätie.

Prvé štádium nabíjanie lítiovej batérie - CC- realizované prostredníctvom spätnej väzby. Regulátor volí napätie na článku tak, aby bol nabíjací prúd striktne konštantný.

Počas prvej fázy nabíjania si lítiová batéria ukladá väčšinu energie (60 - 80 %).

Druhá etapa poplatok - životopis- spustí sa, keď napätie na prvku dosiahne určitú prahovú úroveň (napríklad pri 4,2 V). Potom regulátor jednoducho udržiava konštantné napätie na prvku a dodáva mu prúd, ktorý potrebuje. Ku koncu nabíjania sa prúd zníži na hodnotu 30 - 10 mA. Pri tomto prúde sa článok považuje za nabitý.

Počas druhej fázy batéria akumuluje zvyšných 40 - 20% energie.

Stojí za zmienku, že prekročenie prahového napätia na lítiovej batérii je spojené s nadmerným prehriatím a dokonca aj s výbuchom!

Pri nabíjaní lítiových batérií sa odporúča vložiť ich do nehorľavého vrecka. To platí najmä pre batérie, ktoré nemajú špeciálny box. Napríklad tie, ktoré sa používajú v rádiom riadených modeloch (auto, letecké modelárstvo).

Nevýhody lítium-iónových batérií

Hlavnou a najstrašnejšou nevýhodou lítiových batérií by som ich nazval nebezpečenstvo požiaru pri prekročení prevádzkového napätia, prehriatia, nesprávneho nabíjania a negramotnej prevádzky. Najmä existuje veľa sťažností na lítium-polymérové ​​(Li-polymérové) batérie. Lítium-železofosfátové (Li-Fe) batérie však takúto negatívnu vlastnosť nemajú – sú ohňovzdorné.

Lítiové batérie sa tiež veľmi obávajú chladu - rýchlo strácajú svoju kapacitu a prestávajú sa nabíjať. To platí pre Li-ion a Li-Po batérie. Lítium-železofosfátové (Li-Fe) batérie sú mrazuvzdornejšie. V skutočnosti je to jedna z pozitívnych vlastností Li-Fe batérií.

Nevýhodou lítiových batérií je, že vyžadujú špeciálny regulátor nabíjania – elektronický obvod. A to v prípade kompozitnej batérie a balanceru.

Pri hlbokom vybití lítiové batérie strácajú svoje pôvodné vlastnosti. Li-ion a Li-Po batérie sa obávajú najmä hlbokého vybitia. Aj po obnove bude mať takáto batéria nižšiu kapacitu.

Ak lítiová batéria „nefunguje“ po dlhú dobu, najskôr napätie na nej klesne na prahovú úroveň (zvyčajne 3,2-3,3V). Elektronický obvod úplne odpojí článok batérie a potom začne hlboké vybíjanie. Ak napätie na článku klesne na 2,5V, môže to viesť k jeho poruche.

Preto sa pri dlhšej nečinnosti z času na čas oplatí dobiť batérie notebookov, mobilných telefónov, mp3 prehrávačov.

Bežná lítiová batéria má životnosť 3 až 5 rokov. Po 3 rokoch začne kapacita batérie pomerne citeľne klesať.