Може ли литиево-йонна батерия да бъде напълно разредена. Литиево-йонно зарядно устройство. Реверсивен метод на зареждане

Литиево-йонните батерии напоследък са широко използвани в най-голяма степен различни устройства- от електрически автомобили до смартфони и играчки. Като се има предвид, че такива батерии са изключително взискателни към нивото на напрежение при зареждане, важно е да се използват стандартни зарядни устройства. Ако искате някой да ви служи възможно най -дълго, трябва да се придържате към няколко прости правила, когато го зареждате. Какви са тези правила за литиево-йонни батерии, ще разкажем в тази статия.

На първо място, важно е да се разбере, че съвременните литиево-йонни батерии се различават значително от по-често срещаните по-ранни кадмиеви или литиево-метални хидридни батерии-както по нюансите на самия процес на презареждане, така и по характеристиките на работа и съхранение. Това означава, че трябва да забравите препоръките, които сте научили по-рано относно предшествениците на литиево-йонните батерии, и да научите нови.

Правилно зареждане на литиево-йонни батерии.

Ако това е нова батерия, тя трябва да се зареди, преди да се използва на всяко устройство. Що се отнася до батериите от този тип за електрически велосипеди и други електрически превозни средства, най -честата грешка при първото използване на батерии е използването им веднага след покупката. Начинаещите шофьори често приемат, че батериите се продават заредени. Това наистина е така - производителите зареждат батериите, но само наполовина и без първото пълно зареждане капацитетът и експлоатационният живот на батерията се намаляват.

Друг важен момент е, че не се препоръчва довеждането на батерията до пълно разреждане. Батерията трябва да се презарежда след всяко дори и най-краткото пътуване с електро-скутер или е-мотор. Ако научите това правило, можете значително да увеличите живота на батерията. Следователно, веднага след като се разреди литиево-йонната батерия, тя трябва да се презареди.

За съжаление, неквалифицираните продавачи често препоръчват на купувачите да доведат батерията до пълно разреждане след първото зареждане. Силно не препоръчваме да правите това - така рискувате да се сблъскате с внезапна повреда на нова батерия. Може би небрежните продавачи правят такава препоръка от наемни подбуди - в края на краищата, когато батерията се повреди, ще трябва да си купите нова.

Литиево-йонните батерии са много чувствителни към високи температури, така че внимавайте да не ги прегреете. При работа на батерията при температура в рамките на +25 градуса се постига максимален ресурс и най -голям токов изход. Затова се уверете, че батерията не е изложена на слънце за дълго време и избягвайте да съхранявате батерията в помещение, където температурата е по -висока от посочения максимум.

В случай, че литий йонна батерияе бил на студено дълго време, преди зареждане трябва да се загрее до стайна температура. Невъзможно е да зареждате батерията веднага след като сте на студено. Такива резки температурни колебания могат да причинят непоправими щети на батерията.

Самият процес на зареждане на литиево -йонна батерия не е труден - първо трябва да го свържете към стандартно зарядно устройство и след това да свържете устройството към електрическата мрежа. След като се получи пълно зареждане, просто изключете батерията от зарядното устройство.

Литиево-йонните батерии не са толкова придирчиви, колкото техните никел-метални хидридни колеги, но все пак изискват известна поддръжка. Придържайки се към пет прости правила, можете не само да удължите жизнения цикъл на литиево-йонните батерии, но и да увеличите времето за работа на мобилните устройства без презареждане.

Не допускайте пълно разреждане.Литиево-йонните батерии нямат т. Нар. Ефект на паметта, така че могат и освен това трябва да се зареждат, без да чакат разреждането до нула. Много производители изчисляват живота на литиево-йонната батерия като брой пълни цикли на разреждане (до 0%). За качествените батерии това е така 400-600 цикъла... За да удължите живота на литиево-йонната батерия, зареждайте телефона си по-често. Оптимално, веднага щом зарядът на батерията падне под 10-20 процента, можете да заредите телефона. Това ще увеличи броя на циклите на разреждане до 1000-1100 .
Експертите описват този процес с такъв показател като дълбочина на разряд. Ако телефонът ви е до 20% разреден, тогава дълбочината на разреждане е 80%. Таблицата по-долу показва връзката между броя на циклите на разреждане на литиево-йонна батерия и дълбочината на разреждане:

Изписване на всеки 3 месеца.Пълното зареждане за дълго време е също толкова вредно за литиево-йонните батерии, колкото и постоянното разреждане до нула.
Поради изключително нестабилния процес на зареждане (често зареждаме телефона според нуждите и където работи, от USB, от контакта, от външна батерияи т.н.), експертите препоръчват напълно да разреждате батерията веднъж на всеки 3 месеца и след това да я зареждате до 100% и да я държите на зареждане за 8-12 часа. Това помага за нулиране на така наречените знамена за висок и нисък заряд на батерията. Можете да прочетете повече за това.

Съхранявайте частично заредено... Най-доброто условие за дългосрочно съхранение на литиево-йонна батерия е между 30 и 50 процента заряд при 15 ° C. Ако батерията остане напълно заредена, капацитетът й ще намалее значително с течение на времето. Но батерията, която дълго време събира прах по рафта, се разрежда до нула, най -вероятно вече не е наемател - време е да я изпратите за рециклиране.
Таблицата по-долу показва колко капацитет остава в литиево-йонната батерия в зависимост от температурата на съхранение и нивото на зареждане, когато се съхранява за 1 година.

Използвайте оригиналното зарядно устройство.Малко хора знаят, че в повечето случаи зарядното устройство е вградено директно в мобилни устройства, а външното мрежов адаптерсамо понижава напрежението и коригира тока на битовото захранване, тоест не засяга директно батерията. Някои джаджи, като например цифрови фотоапарати, нямат вградено зарядно устройство и затова техните литиево-йонни батерии са поставени във външно „зарядно устройство“. Тук използването на външно зарядно устройство със съмнително качество вместо оригиналното може да повлияе негативно на работата на батерията.

Не прегрявайте.Е, най -големият враг на литиево -йонните батерии е високата температура - те изобщо не издържат на прегряване. Затова не позволявайте контакт с мобилни устройствадиректна слънчева светлина и не ги оставяйте в непосредствена близост до източници на топлина като електрически нагреватели. Максимално допустимите температури, при които могат да се използват литиево-йонни батерии: от –40 ° C до + 50 ° C

Също така можете да видите

Четейки "съветите за работа" батерии по форумите, неволно се чудите - или хората са пропуснали физика и химия в училище, или смятат, че правилата за работа на оловни и йонни батерии са еднакви.
Нека започнем с принципите на Li-Ion батерията. На пръстите всичко е изключително просто - има отрицателен електрод (обикновено от мед), има положителен (от алуминий), между тях има поресто вещество (сепаратор), наситено с електролит (предотвратява " неоторизиран „преход на литиеви йони между електродите):

Принципът на действие се основава на способността на литиевите йони да бъдат вградени в кристалната решетка на различни материали - обикновено графит или силициев оксид - с образуването на химически връзки: съответно, при зареждане, йоните се вграждат в кристалната решетка, като по този начин натрупват заряд на един електрод, при разреждане съответно те се връщат към друг електрод, давайки необходимия ни електрон (който се интересува от по -точно обяснение на протичащите процеси - интеркалация в google). Използваният електролит е разтвор, съдържащ вода, който не съдържа свободен протон и е стабилен в широк диапазон от напрежения. Както можете да видите, в съвременните батерии всичко се прави доста безопасно - няма метален литий, няма какво да експлодира, само йони преминават през сепаратора.
Сега, когато всичко стана повече или по-малко ясно с принципа на работа, нека преминем към най-често срещаните митове за литиево-йонните батерии:

Първият мит. Литиево-йонната батерия в устройството не може да се разрежда до нула процента.
Всъщност всичко звучи правилно и е в съответствие с физиката - когато се разрежда до ~ 2,5 V, Li -Ion батерията започва да се разгражда много бързо и дори едно такова разреждане може значително (до 10%!) Да намали капацитета си. Освен това при разреждане до такова напрежение вече няма да е възможно да се зарежда със стандартно зарядно устройство - ако напрежението на клетката на акумулатора падне под ~ 3 V, "интелигентният" контролер ще го изключи като повреден и ако има са всички такива клетки, батерията може да се пренесе до купчината боклук.
Но има едно много важно нещо, но за което всички забравят: при телефони, таблети и други мобилни устройства диапазонът на работното напрежение на батерията е 3,5-4,2 V. Когато напрежението падне под 3,5 V, индикаторът показва нула процент от зареждането и устройството се изключват, но докато "критичните" 2.5 V все още са много далеч. Това се потвърждава от факта, че ако свържете светодиод към такава "разредена" батерия, тогава тя може да гори дълго (може би някой си спомня, че по -ранни телефони се продаваха с фенерчета, които бяха включени с бутон независимо от системата изключете телефона). Тоест, както можете да видите, при нормална употреба не се получава разреждане до 2,5 V, което означава, че е напълно възможно да се разреди Akum до нула процента.
Вторият мит. Ако Li-Ion е повреден, батериите ще експлодират.
Всички помним „експлозив“ Самсунг ГалаксиЗабележка 7. Това обаче е по -скоро изключение от правилото - да, литият е много активен метал и не е трудно да го взриви във въздуха (а във водата самият той гори много силно). Съвременните батерии обаче не използват литий, а неговите йони, които са много по -малко активни. Така че, за да възникне експлозия, трябва да опитате усилено - или физически да повредите зареждащата батерия (организирайте късо съединение), или да я заредите с много високо напрежение (тогава тя ще се повреди сама, но най -вероятно контролерът ще просто се изгаря и няма да позволи зареждането на батерията). Ето защо, ако изведнъж имате повредена или пушеща батерия в ръцете си, не я хвърляйте на масата и бягайте от стаята с крещене „всички ще умрем“ - просто я поставете в метален контейнер и я изнесете на балкона (за да не диша химия) - батерията ще тлее известно време и след това ще изгасне. Основното нещо е да не го наводните с вода, йони със сигурност са по -малко активни от лития, но въпреки това, известно количество водород също ще се освободи по време на реакцията с вода (и той обича да експлодира).
Третият мит. Когато литиево-йонната батерия достигне 300 (500/700/1000/100500) цикъла, тя става опасна и трябва да се смени спешно.
Мит, за щастие все по -малко се разхожда из форумите и изобщо няма физическо или химическо обяснение. Да, по време на работа електродите се окисляват и корозират, което намалява капацитета на батерията, но нищо друго освен по -малко време автономна работаи нестабилно поведение при 10-20% от таксата, това не ви заплашва.
Четвъртият мит. Не работете с Li-Ion батерии при студено време.
Това е по -скоро препоръка, отколкото забрана. Много производители забраняват използването на телефони при ниски температури, а много от тях са изпитали бързо разреждане и обикновено изключване на телефони при студ. Обяснението за това е много просто: електролитът е гел, съдържащ вода, и всеки знае какво се случва с водата при отрицателни температури (да, замръзва, ако това е така), като по този начин премахва част от батерията от работа. Това води до спад на напрежението и контролерът започва да разглежда това като разряд. Това не е полезно за батерията, но не е фатално (след нагряване капацитетът ще се върне), така че ако отчаяно се наложи да използвате телефона на студено (просто го използвайте - извадете го от топъл джоб, следете времето и скрий го обратно не се брои), тогава е по -добре да го заредиш на 100% и да включиш всеки процес, който зарежда процесора - това ще се охлади по -бавно.
Петият мит. Подутата литиево-йонна батерия е опасна и трябва да се изхвърли спешно.
Това не е изцяло мит, по -скоро предпазна мярка - подута батерия може да се пръсне банално. От химическа гледна точка всичко е просто: по време на процеса на интеркалация, електродите и електролитът се разлагат, в резултат на което се отделя газ (може да се отдели и при презареждане, но повече за това по -долу). Но той се откроява много малко и за да изглежда батерията надута, трябва да преминат няколкостотин (ако не и хиляди) цикли на презареждане (освен ако, разбира се, тя е дефектна). Няма проблеми с изхвърлянето на газа - просто пробийте вентила (в някои батерии той се отваря при свръхналягане) и го обезвъздуши (не препоръчвам да ги дишате), след което можете да покриете дупката с епоксидна смола. Разбира се, това няма да върне предишния капацитет на батерията, но поне сега определено няма да се спука.
Шести мит. Литиево-йонните батерии са вредни при презареждане.
Но това вече не е мит, а сурова реалност - при презареждане има голям шанс батерията да се надуе, да се спука и да се запали - повярвайте ми, няма много удоволствие да бъдете пръскани с кипящ електролит. Следователно всички батерии имат контролери, които просто не позволяват зареждането на батерията над определено напрежение. Но тук трябва да бъдете изключително внимателни при избора на батерия - контролерите на китайските занаяти често могат да се провалят и мисля, че няма да останете доволни от фойерверките от телефона в 3 сутринта. Разбира се, същият проблем съществува и при маркови батерии, но първо, това се случва много по -рядко там, и второ, целият телефон ще бъде сменен по гаранция. Обикновено този мит поражда следното:
Седмият мит. Когато достигнете 100%, трябва да премахнете телефона от таксата.
От шестия мит това изглежда разумно, но всъщност няма смисъл да ставате посред нощ и да премахвате устройството от зареждане: първо, повредите на контролера са изключително редки, и второ, дори когато 100% са на индикатора достигне, батерията се презарежда за известно време до много, много максимални ниски токове, което добавя още 1-3% от капацитета. Така че всъщност не бива да се презастраховате толкова.
Осем мит. Можете да зареждате устройството само с оригиналното зарядно устройство.
Митът се развива поради лошото качество на китайските зарядни устройства - при нормално напрежение 5 + - 5% волта те могат да извеждат както 6, така и 7 - контролерът, разбира се, ще изглади такова напрежение за известно време, но в бъдеще това ще доведе в най -добрия случай до изгаряне на контролера, в най -лошия - до експлозия и (или) повреда дънна платка... Случва се и обратното - при натоварване китайското зарядно издава 3-4 волта: това ще доведе до факта, че батерията не може да се зареди напълно.

Както можете да видите от цял куп погрешни схващания, не всички имат научно обяснение и още по -малко всъщност влошават характеристиките на батериите. Но това не означава, че след като прочетете статията ми, трябва да бягате с глава и да купувате евтини китайски батерии за няколко долара - въпреки това, за издръжливост, е по -добре да вземете или оригиналните, или висококачествените копия на оригиналните.

Процесите на зареждане и разреждане на всякакви акумулаторни батерии протичат под формата на химическа реакция. Зареждането на литиево-йонни батерии обаче е изключение от правилото. Научните изследвания показват енергията на такива батерии като хаотичното движение на йони. Изявленията на експерти заслужават внимание. Ако литиево-йонните батерии са правилно заредени научно, тогава тези устройства трябва да издържат вечно.

Учените виждат фактите за загубата на полезния капацитет на батерията, потвърдени от практиката, в йони, блокирани от т. Нар. Капани.

Следователно, както при другите подобни системи, литиево-йонните устройства не са имунизирани срещу дефекти в процеса на използването им на практика.

Зарядните устройства за литиево-йонни конструкции имат известна прилика с тези, предназначени за оловно-киселинни системи.

Но основните разлики между такива зарядни устройства се виждат в подаването на надценени напрежения към клетките. Освен това са отбелязани по -строги толеранси, както и изключването на прекъсващо или плаващо зареждане, когато батерията е напълно заредена.

Относително мощно захранващо устройство, което може да се използва като устройство за съхранение на енергия за проектиране на алтернативни източници на енергия

Ако имат известна гъвкавост по отношение на свързването / изключването на напрежение, производителите на литиево-йонни системи категорично отхвърлят този подход.

Литиево-йонните батерии и правилата за работа на тези устройства не позволяват възможността за неограничено презареждане.

Следователно няма така нареченото „чудотворно“ зарядно устройство за литиево-йонни батерии, което да удължи експлоатационния живот за дълго време.

Не е възможно да се получи допълнителен литиево-йонен капацитет чрез импулсно зареждане или други известни трикове. Литиево-йонната енергия е вид "чиста" система, която приема строго ограничено количество енергия.

Зареждане на батерии със смес от кобалт

Класическият дизайн на литиево-йонни батерии е оборудван с катоди, чиято конструкция се състои от материали:

кобалт,
никел,
манган,
алуминий.

Всички те обикновено се зареждат с напрежение до 4.20V / I. Допустимото отклонение е не повече от +/- 50 mV / I. Но има и някои видове литиево-йонни батерии на никелова основа, които могат да се зареждат до 4.10V / I.

Смесените с кобалт литиево-йонни батерии са оборудвани с вътрешни защитни вериги, но този момент рядко спасява от експлозия на батерията в режим на презареждане

Съществуват и разработки на литиево-йонни батерии, където процентът на литий се увеличава. За тях напрежението на зареждане може да достигне 4,30 V / I и по -високо.

Е, увеличаването на напрежението увеличава капацитета, но напрежението, което надхвърля спецификацията, е изпълнено с разрушаване на структурата на батерията.

Следователно в по-голямата си част литиево-йонните батерии са оборудвани със защитни вериги, чиято цел е да поддържат установената норма.

Пълно или частично зареждане

Практиката обаче показва: най-мощните литиево-йонни батерии могат да отнемат повече от високо нивонапрежение при условие на краткосрочното му захранване.

С тази опция ефективността на зареждане е около 99%, а клетката остава студена през цялото време на зареждане. Вярно е, че някои литиево-йонни батерии се нагряват с 4-5 ° C, когато са напълно заредени.

Може би това се дължи на защита или поради високо вътрешно съпротивление. За такива батерии спрете зареждането, когато температурата се повиши над 10ºC при умерена скорост на зареждане.

Литиево-йонни батерии в зарядно устройство при зареждане. Индикаторът показва кога батериите са напълно заредени. По -нататъшният процес заплашва да повреди батериите

Системите със смес от кобалт се зареждат напълно при прага на напрежението. В този случай токът пада с до 3-5% от номиналната стойност.

Батерията ще покаже пълно зареждане дори когато се достигне определено ниво на капацитет, което остава непроменено за дълго време. Причината за това може да бъде повишено саморазреждане на батерията.

Увеличаване на тока на зареждане и заряда на насищане

Трябва да се отбележи, че увеличаването на тока на зареждане не ускорява постигането на състояние на пълно зареждане. Литият ще достигне пиковото си напрежение по -бързо, но зареждането отнема повече време, докато капацитетът се насити напълно. Зареждането на батерията с голям ток обаче бързо увеличава капацитета на батерията до около 70%.

Литиево-йонните батерии не трябва да се зареждат напълно, както е при оловно-киселинните устройства. Освен това, тази опция за зареждане е нежелателна за Li-ion. Всъщност най -добре е да не зареждате напълно батерията, тъй като високото напрежение "напряга" батерията.

Избор на праг над ниско напрежениеили пълното премахване на заряда за насищане спомага за удължаване живота на литиево-йонната батерия. Вярно е, че този подход е придружен от намаляване на времето за освобождаване на енергия от батерията.

Тук трябва да се отбележи: зарядните устройства за битова употреба, като правило, работят с максимална мощност и не поддържат регулиране на зарядния ток (напрежение).

Производителите на домакински литиево-йонни зарядни устройства смятат, че дългият живот на батерията е по-малко важен от цената на усложняването на електрическите вериги.

Зарядни устройства за литиево -йонни батерии

Някои евтини зарядни за дома често следват опростена методология. Зареждайте литиево-йонната батерия за един час или по-малко, без да преминавате към зареждане с насищане.

Индикаторът за готовност на такива устройства ще светне, когато батерията достигне прага на напрежението на първия етап. В същото време състоянието на зареждане е около 85%, което често удовлетворява много потребители.

Това домашно зарядно устройство се предлага за работа различни батерии, включително с литиево-йонни батерии. Устройството има система за регулиране на напрежение и ток, което вече е добро

Професионалните зарядни устройства (скъпи) се различават по това, че задават по-нисък праг на зарядното напрежение, като по този начин удължават живота на литиево-йонната батерия.

Таблицата показва изчислените мощности при зареждане с такива устройства при различни прагове на напрежение, със и без заряд на насищане:

Зареждащо напрежение, V / клетка	Изключващ капацитет за високо напрежение,%	Време за зареждане, мин	Капацитет при пълно насищане,%
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

Веднага след като литиево-йонната батерия започне да се зарежда, напрежението се повишава бързо. Това поведение е сравнимо с повдигане на товар с гумена лента, когато има ефект на забавяне.

В крайна сметка капацитетът ще бъде достигнат, когато батерията е напълно заредена. Тази характеристика на зареждане е типична за всички батерии.

Колкото по -висок е зарядният ток, толкова по -ярък е ефектът на гумената лента. Ниската температура или наличието на клетка с високо вътрешно съпротивление само засилва ефекта.

Структурата на литиево-йонна акумулаторна батерия в най-простата й форма: 1- минус медна шина; 2 - положителна алуминиева шина; 3 - анод на кобалтов оксид; 4- графитен катод; 5 - електролит

Оценяването на състоянието на зареждане чрез отчитане на напрежението на заредена батерия не е практично. Измерването на напрежението на отворената верига (без товар), след като батерията е в покой в продължение на няколко часа, е най -добрият индикатор за преценка.

Както при другите батерии, температурата влияе на празен ход по същия начин, както влияе върху активния материал на литиево-йонната батерия. , лаптопи и други устройства се оценява чрез преброяване на висулки.

Литиево-йонна батерия: праг на насищане

Литиево-йонната батерия не е в състояние да абсорбира излишния заряд. Следователно, когато батерията е напълно наситена, токът на зареждане трябва да бъде премахнат незабавно.

Зареждането с постоянен ток може да доведе до метализация на литиеви клетки, което нарушава принципа за осигуряване на безопасна работа на такива батерии.

За да сведете до минимум образуването на дефекти, изключете литиево-йонната батерия възможно най-скоро, когато достигне своя пиков заряд.

Тази батерия вече няма да се зарежда толкова, колкото трябва. Поради неправилно зареждане той е загубил основните си свойства за съхранение на енергия.

Веднага след като зареждането се прекрати, напрежението на литиево-йонната батерия започва да пада. Проявява се ефектът от намаляването на физическия стрес.

Известно време напрежението на отворената верига ще се разпределя между неравномерно заредените клетки с напрежение 3,70 V и 3,90 V.

Тук се обръща внимание и на процеса, когато литиево-йонна батерия, която е получила напълно наситен заряд, започва да зарежда съседна (ако е включена във веригата), която не е получила заряд на насищане.

Когато литиево-йонните батерии трябва да се съхраняват през цялото време в зарядното устройство, за да се гарантира, че са готови, разчитайте на зарядни устройства, които имат функция за зареждане.

зарядно устройствос функция за краткотрайно зареждане, тя се включва, ако напрежението на отворената верига падне до 4,05 V / I и се изключва, когато напрежението достигне 4,20 V / I.

Зарядните устройства, предназначени за онлайн готовност или работа в режим на готовност, често намаляват напрежението на батерията до 4,00 V / I и зареждат само литиево-йонни батерии до 4,05 V / I, като им пречат да достигнат пълното ниво 4,20 V / I.

Тази техника намалява физическото напрежение, присъщо свързано с техническото напрежение, и спомага за удължаване на живота на батерията.

Зареждайте батерии без кобалт

Традиционните батерии имат номинално напрежение на клетката 3,60 волта. Въпреки това, за устройства, които не съдържат кобалт, оценката е различна.

И така, литиево -фосфатните батерии имат номинална стойност 3,20 волта (напрежение на зареждане 3,65 V). А новите литиево-титанатни батерии (произведени в Русия) имат номинално напрежение на клетката 2.40V (зареждане 2.85).

Литиево -фосфатните батерии са устройства за съхранение на енергия, които не съдържат кобалт в своята структура. Този факт донякъде променя условията за зареждане на такива батерии.

Традиционните зарядни устройства не са подходящи за такива батерии, тъй като претоварват батерията със заплаха от експлозия. Обратно, системата за зареждане на батерии без кобалт няма да осигури достатъчно заряд от 3,60 V за традиционна литиево-йонна батерия.

Превиши заряда на литиево-йонната батерия

Литиево-йонната батерия работи безопасно в рамките на определено работно напрежение. Работата на батерията обаче става нестабилна, ако се зарежда над работните граници.

Дългосрочното зареждане на литиево-йонна батерия с напрежение по-високо от 4,30 V, проектирано за работна мощност 4,20 V, е изпълнено с литиева метализация на анода.

Катодният материал от своя страна придобива свойствата на окислител, губи своята стабилност и отделя въглероден диоксид.

Налягането на клетката на акумулатора се увеличава и ако зарядът продължи, устройството за вътрешна защита ще се изключи при налягане между 1000 kPa и 3180 kPa.

Ако след това налягането продължи да нараства, защитната мембрана се отваря при налягане от 3450 kPa. В това състояние клетката на литиево-йонна батерия е на ръба на експлозия и в крайна сметка се случва точно това.

Структура: 1 - горен капак; 2 - горен изолатор; 3 - стоманена кутия; 4 - долен изолатор; 5 - аноден разрез; 6 - катод; 7 - сепаратор; 8 - анод; 9 - катоден разрез; 10 - вентилация; 11 - PTC; 12 - уплътнение

Защитата в литиево-йонната батерия е свързана с повишаване на температурата на вътрешното съдържание. Напълно заредената батерия има по -висока вътрешна температура от частично заредената.

Следователно литиево-йонните батерии изглеждат по-безопасни, когато се зареждат на ниски нива. Ето защо властите на някои държави изискват използването на литиево-йонни батерии в самолети, наситени с енергия, която не надвишава 30% от пълния им капацитет.

Вътрешният температурен праг на батериите при пълно зареждане е:

130-150 ° C (за литий-кобалт);
170-180 ° C (за никел-манган-кобалт);
230-250 ° C (за литий-манган).

Трябва да се отбележи, че литиево -фосфатните батерии имат по -добра температурна стабилност от литиево -мангановите батерии. Литиево-йонните батерии не са единствените, които представляват опасност в случай на претоварване с енергия.

Например, оловно-никеловите батерии също са склонни към топене и последващо запалване, ако насищането с енергия се извършва в нарушение на паспортния режим.

Следователно използването на зарядни устройства, които са перфектно съчетани с батерията, е от първостепенно значение за всички литиево-йонни батерии.

Някои изводи от анализа

Зареждането на литиево-йонни батерии е опростено в сравнение с никеловите системи. Зареждащата верига е праволинейна, с ограничения на напрежението и тока.

Такава схема е много по -проста от схема, която анализира сложни сигнали за напрежение, които се променят с използването на батерията.

Процесът на захранване на литиево-йонни батерии позволява прекъсвания, не е необходимо тези батерии да бъдат напълно наситени, какъвто е случаят с оловно-киселинните батерии.

Схема на контролера за литиево-йонни батерии с ниска мощност. Просто решение с минимум подробности. Но веригата не осигурява условия на цикъл, които поддържат дълъг експлоатационен живот.

Свойствата на литиево-йонните батерии обещават предимства при експлоатацията на възобновяеми енергийни източници (слънчеви панели и вятърни турбини). Обикновено вятърната турбина или генератор рядко ще осигури пълно зареждане на батерията.

За литиево-йонните, липсата на изисквания за струйно зареждане опростява веригата на контролера на заряда. Литиево-йонната батерия не изисква контролер за изравняване на напрежение и ток, както правят оловно-киселинните батерии.

Всички домакински и повечето индустриални литиево-йонни зарядни устройства ще зареждат напълно батерията. Съвременните литиево-йонни зарядни за батерии обаче обикновено не осигуряват регулиране на напрежението в края на цикъла.

Литиево-йонна или Li — Йон, батерията е необходима за поддържане на безпроблемната работа на голямо разнообразие от оборудване. Тези акумулаторни батерии работят със смартфони, таблети, лаптопи, бормашини, фенерчета и батерии за стартиране на зареждане. Такова широко разпространение на тези модели се дължи на високата консумация на енергия и малкия размер на тези елементи. В допълнение, литиево-йонните батерии са предназначени за 300-400 цикъла. В съвременните устройства тази цифра е до 600 такива цикъла.

Но в някои случаи батериите се повреждат много по -бързо, като основната причина за това явление се счита за неправилния начин на използване. Ето защо е толкова важно да знаете как правилно да зареждате литиево-йонна батерия и какво представлява това устройство.

Характеристики на работа

Обикновено литиево-йонната батерия е призматичен или цилиндричен корпус, изработен от алуминий или стомана. Вътре има пакет от електроди и са разположени сепаратори. Катодът е всеки от литиевите оксиди: литиев никелат (LiNiO2) или кобалтат (LiCoO2). За тези цели могат да се използват литиев ферофосфат (iFePO4) и литиево -манганов шпинел (LiMn2O4). Анодът е направен от графит, графен и други въглеродни съединения.

Процесът на зареждане и разреждане на батерията следва принципа на люлеещ се стол. По време на работа литиевите йони се прехвърлят от един електрод на друг. По време на разреждането литият се извлича или деинтеркалира от въглеродния материал на отрицателния електрод и се интеркалира в оксида на положителния електрод. Когато батериите се зареждат, всичко се случва в обратен ред. В призматичното тяло електродите и сепараторите са сгънати под формата на правоъгълни плочи, което осигурява повишена плътност на опаковката. В цилиндрични батерии съдържанието се навива. Друг вариант е да се навиете в елипсовидна спирала. Това дава възможност да се комбинират и двете модификации.

Въпреки че много батерии могат да работят в диапазона от -40 ° C до + 50 ° C, имайте предвид, че капацитетът и производителността ще варират в зависимост от температурата на околната среда. При студено време капацитетът пада и батерията може да се разрежда. Повишаването на температурите води до намаляване на ресурса и характеристиките на устройството. Затова не съхранявайте батериите на слънце, близо до електрически нагреватели или други източници на топлина.

Забележка!Всички литиеви батерии нямат обща системастандартизация. Моделите със същите спецификации могат да се различават. Следователно използването на йонни батерии на трети страни от устройства може да повреди самата батерия и цялото оборудване.

Зарядното устройство за батерии може да работи по различен начин. В едно оборудване елементът, който осигурява самото зареждане на литиево -йонни батерии, е вграден в батерията, в другото - устройството няма такава притурка. В първия случай се изисква предоставеният мрежов адаптер за понижаване на напрежението и коригиране на тока. Много мобилни устройства се зареждат по този начин. Ако говорим за цифрови фотоапарати, тогава литиевата батерия се захранва от външно зарядно устройство. Използването на грешен адаптер в най -добрия случай просто няма да зареди батерията, а в най -лошия ще повреди както камерата, така и батерията.

От какво зависи зареждането на батерията?

Някои опции за батерията са оборудвани с контролни елементи, които не позволяват критичните стойности на заряда да преминат. Ако стойността е по -висока, елементът ще прекъсне потока на тока, а ако е по -нисък, ще спре да захранва оборудването. Това избягва прекомерното нагряване и късо съединение. Ако мощността на смартфона или таблета показва 10-20 процента, тогава устройството трябва да бъде заредено. След като показателите достигнат максимума на сто процента, трябва да оставите оборудването заредено за още един и половина или дори два часа. В противен случай устройството всъщност ще бъде заредено само 70-80 процента.

Но правилата казват, че не трябва да зареждате батериите максимално през цялото време. Производителите съзнателно определят максимални ставки на 80 процента. Това се дължи на факта, че по време на презареждането кислородът се отделя по -активно в катода и върху въглеродната част се образува мъхообразно депозит от литиев метал с висок електролитен капацитет. Това увеличава вероятността от термично избягване, последващо повишаване на налягането и в резултат на това разрушаване и дори пожар на батерията.

Разбира се, последното се случва доста рядко, но намаляването на живота на батерията с постоянно презареждане е неизбежно. Ако не доведете оборудването до пълно разреждане, броят на работните цикли може да се увеличи до хиляда и половина.

Забележка! Единственият вариант, при които не се наблюдава намаляване на експлоатационния живот при максимално зареждане, са литиево-йонни акумулаторни батерии с манган. Добавянето на манган води до значително забавяне на реакцията на отделяне на кислород и метализация на анода. В такива устройства не са предвидени контролери.

От друга страна, за да се удължи живота на батерията, понякога е необходимо батерията да се доведе до пълно разреждане. Това се дължи на факта, че е доста трудно постоянно да се следи състоянието на зареждане. Липсата на периодичност на зареждане води до факта, че показанията за минималния и максималния заряд, които първоначално са били заложени в контролера, се губят. Постепенно устройството започва да получава неточни данни за размера на таксата. Довеждането на батерията до пълно разреждане ще доведе до нулиране на контролерите и фиксиране на минималната стойност. Следващата стъпка е зареждането на оборудването възможно най -дълго, приблизително 8 до 12 часа. През това време контролерът ще актуализира максималната стойност и батерията ще се стабилизира.

Ако планирате да не използвате батерията дълго време, трябва:

заредете устройството с 30-50%;
осигуряват температура на съхранение приблизително 150 ° С;
поставете оборудването на сухо място.

Напълно разредените батерии губят работата си при продължителни периоди на бездействие и спират да работят. Ако поставите батерия със 100% заряд в хранилището, тогава в процеса значителна част от капацитета ще бъде загубена.

Внимание!Кобалтът е опасен за околната среда и хората, поради което старите батерии трябва да се изхвърлят.

Общи правила за таксуване

Ако трябва да заредите батерията в колата, тогава трябва да използвате специални зарядни устройства. Плюсът е свързан към положителния извод, а минусът е свързан с отрицателния. Регулаторът е настроен на минимум и оставен за няколко часа. Пълното зареждане съответства на индикаторите "0" или зеления индикатор.

Нека подчертаем основните принципи за правилното и безвредно зареждане и използване на литиево-йонни батерии:

Не трябва постоянно да чакате пълното разреждане на батерията;
В нормален режим заредете литиево-йонна батерия при 10-20% заряд;
Необходимо е да се използва само стандартното зарядно устройство;
Цикълът от пълно до максимално зареждане трябва да се извършва веднъж на всеки 2-3 месеца;
Дръжте батериите частично заредени;
Трябва да се избягва прегряване и значително охлаждане на оборудването.

Нека помислим как да зареждаме чрез USB кабел от компютър, защото често се предлага USB адаптер със смартфон. Тук е важно да се има предвид, че скоростта на зареждане ще се различава от обичайната. Това се дължи на факта, че зареждането през порта за компютър е ограничено до 0,5 ампера.

Ако зареждането става чрез адаптер от запалка в кола, трябва внимателно да сравните характеристиките на стандартния адаптер и новия. Обикновено за смартфони стойността е 1 ампер, а за таблети са необходими 2 ампера.