Může být lithium-iontová baterie zcela vybitá. Nabíječka Li-ion baterií. Reverzibilní způsob nabíjení

Li-ion baterie jsou v poslední době široce používány ve většině různá zařízení- od elektromobilů po smartphony a hračky. Vzhledem k tomu, že tyto baterie jsou při nabíjení extrémně náročné na úroveň napětí, je důležité používat standardní nabíječky. Pokud chcete, aby vám někdo sloužil co nejdéle, musíte při jeho nabíjení dodržovat pár jednoduchých pravidel. Jaká jsou tato pravidla pro lithium-iontové baterie, řekneme v tomto článku.

Nejprve je důležité pochopit, že moderní lithium-iontové baterie se výrazně liší od běžnějších dřívějších kadmiových nebo lithium-metal hydridových baterií-jak v nuancích samotného nabíjecího procesu, tak ve vlastnostech provozu a skladování. To znamená, že byste měli zapomenout na doporučení, která jste se dříve dozvěděli ohledně předchůdců Li-ion baterií, a naučit se nová.

Správné nabíjení lithium-iontových baterií.

Pokud mluvíme o nové baterii, musí být před použitím v jakémkoli zařízení nabitá. Pokud jde o baterie tohoto typu pro elektrická jízdní kola a jiná elektrická vozidla, nejčastější chybou při prvním použití baterií je jejich použití ihned po zakoupení. Začínající řidiči často předpokládají, že se baterie prodávají nabité. To je pravda - výrobci nabíjejí baterie, ale pouze poloviční a bez prvního plného nabití se snižuje kapacita a životnost baterie.

Dalším důležitým bodem je, že se nedoporučuje baterii úplně vybít. Baterii je třeba dobít po každé i nejkratší jízdě na e-koloběžce nebo elektrokole. Pokud se toto pravidlo naučíte, můžete výrazně prodloužit životnost baterie. Proto ihned po vybití lithium-iontové baterie je nutné ji znovu nabít.

Nekvalifikovaní prodejci bohužel často doporučují, aby kupující po prvním nabití baterii zcela vybili. Důrazně to nedoporučujeme - riskujete tak náhlé zničení nové baterie. Možná, že nedbalí prodejci udělají takové doporučení ze žoldáckých pohnutek - koneckonců, když selže baterie, budete si muset koupit novou.

Lithium-iontové baterie jsou velmi citlivé na vysoké teploty, proto dávejte pozor, abyste je nepřehřáli. Při provozu baterie při teplotách do +25 stupňů je dosaženo maximálního zdroje a největšího proudového výkonu. Zajistěte proto, aby baterie nebyla dlouhodobě vystavena slunci a vyhněte se skladování baterie v místnosti, kde je teplota vyšší než uvedené maximum.

V případě, že lithium iontová baterie byl delší dobu v chladu, před nabíjením se musí zahřát na pokojovou teplotu. Bezprostředně po chladu není možné baterii nabít. Takové náhlé teplotní výkyvy mohou způsobit nenapravitelné poškození baterie.

Samotný proces nabíjení Li -ion baterie není obtížný - musíte jej nejprve připojit ke standardnímu nabíjecímu zařízení a poté připojit zařízení k elektrické síti. Po úplném nabití jednoduše odpojte baterii od nabíječky.

Lithium-iontové baterie nejsou tak vybíravé jako jejich protějšky na bázi nikl-metal-hydridu, ale přesto vyžadují určitou údržbu. Dodržování pět jednoduchých pravidel, můžete nejen prodloužit životnost lithium-iontových baterií, ale také prodloužit provozní dobu mobilních zařízení bez dobíjení.

Nedovolte úplné vybití. Lithium-iontové baterie nemají takzvaný paměťový efekt, takže je lze a navíc je třeba nabíjet bez čekání na vybití na nulu. Mnoho výrobců počítá životnost lithium-iontové baterie jako počet cyklů úplného vybití (až 0%). U kvalitních baterií je to tak 400-600 cyklů... Chcete-li prodloužit životnost lithium-iontové baterie, nabíjejte telefon častěji. Optimálně, jakmile se nabití baterie sníží pod hranici 10–20 procent, můžete telefon nabít. Tím se zvýší počet cyklů vybíjení na 1000-1100 .
Odborníci popisují tento proces takovým indikátorem jako Depth Of Discharge. Pokud je váš telefon vybitý až o 20%, pak je hloubka vybití 80%. Následující tabulka ukazuje vztah mezi počtem cyklů vybíjení lithium-iontové baterie a hloubkou vybití:

Vybíjení každé 3 měsíce. Plné nabití po dlouhou dobu je pro lithium-iontové baterie stejně škodlivé jako neustálé vybíjení na nulu.
Vzhledem k extrémně nestabilnímu procesu nabíjení (často nabíjíme telefon podle potřeby a kde funguje, z USB, ze zásuvky, z externí baterie a tak dále.) Odborníci doporučují úplně vybít baterii jednou za 3 měsíce a poté ji nabít na 100% a nechat ji nabitou 8–12 hodin. To pomáhá resetovat takzvané příznaky vysokého a nízkého nabití baterie. Můžete si o tom přečíst více.

Skladujte částečně nabité... Nejlepší podmínkou pro dlouhodobé skladování lithium-iontové baterie je 30 až 50 procent nabití při 15 ° C. Pokud necháte baterii plně nabitou, její kapacita se časem výrazně sníží. Ale baterie, která po dlouhou dobu sbírá prach na poličce vybitá na nulu, již s největší pravděpodobností není nájemcem - je čas ji odeslat k recyklaci.
Níže uvedená tabulka ukazuje, kolik kapacity zůstává v lithium-iontové baterii v závislosti na skladovací teplotě a úrovni nabití při skladování po dobu 1 roku.

Použijte originální nabíječku. Jen málo lidí ví, že ve většině případů je nabíječka zabudována přímo do mobilních zařízení a externích zařízení síťový adaptér pouze snižuje napětí a usměrňuje proud domácího napájecího zdroje, to znamená, že přímo neovlivňuje baterii. Některé gadgety, například digitální fotoaparáty, nemají vestavěnou nabíječku, a proto jsou jejich lithium-iontové baterie vloženy do externí „nabíječky“. Zde může použití externí nabíječky diskutabilní kvality místo původní negativně ovlivnit výkon baterie.

Nepřehřívejte. Nejhorším nepřítelem lithium -iontových baterií je vysoká teplota - přehřátí vůbec nesnesou. Nedovolte proto kontakt s mobilní zařízení na přímé sluneční světlo a nenechávejte je v bezprostřední blízkosti zdrojů tepla, jako jsou elektrické ohřívače. Maximální přípustné teploty, při kterých lze použít lithium-iontové baterie: od –40 ° C do + 50 ° C

Také můžete vidět

Při čtení „tipů na provoz“ baterií na fórech se nedobrovolně divíte - buď lidé ve škole vynechali fyziku a chemii, nebo si myslí, že pravidla pro provoz olověných a iontových baterií jsou stejná.
Začněme principy Li-Ion baterie. Na prstech je vše extrémně jednoduché - je zde záporná elektroda (obvykle z mědi), kladná (z hliníku), mezi nimi je porézní látka (separátor) nasycená elektrolytem (brání " neoprávněný "přechod lithiových iontů mezi elektrodami):

Princip činnosti je založen na možnosti zabudování lithiových iontů do krystalové mřížky různých materiálů - obvykle grafitu nebo oxidu křemičitého - za vzniku chemických vazeb: podle toho jsou při nabíjení ionty zapuštěny do krystalové mřížky, čímž akumulují náboj na jedné elektrodě, při vybíjení se vracejí zpět na jinou elektrodu, což dává elektronu, který potřebujeme (kdo má zájem o přesnější vysvětlení probíhajících procesů - interkalace google). Použitým elektrolytem jsou roztoky obsahující vodu, které neobsahují volný proton a jsou stabilní v širokém rozsahu napětí. Jak vidíte, v moderních bateriích je vše provedeno zcela bezpečně - neexistuje žádné kovové lithium, není zde nic, co by explodovalo, pouze ionty procházejí separátorem.
Nyní, když je s principem fungování vše víceméně jasné, přejděme k nejběžnějším mýtům o Li-Ion bateriích:

První mýtus. Li-Ion baterii v zařízení nelze vybít na nula procent.
Ve skutečnosti vše zní správně a souhlasí s fyzikou - při vybití na ~ 2,5 V začne Li -Ion baterie velmi rychle degradovat a i jedno takové vybití může výrazně (až 10%!) Snížit její kapacitu. Navíc při vybíjení na takové napětí již nebude možné jej nabíjet standardní nabíječkou - pokud napětí baterie klesne pod ~ 3 V, „chytrý“ ovladač jej vypne jako poškozený a pokud jsou všechny tyto články, lze baterii odvézt do koše.
Existuje však jedna velmi důležitá věc, kterou však každý zapomíná: v telefonech, tabletech a jiných mobilních zařízeních je rozsah provozního napětí na baterii 3,5-4,2 V. Když napětí klesne pod 3,5 V, indikátor ukazuje nulové procento nabijte a zařízení se vypne, ale dokud nebude „kritický“ 2,5 V stále velmi daleko. To potvrzuje skutečnost, že pokud k takto „vybité“ baterii připojíte LED, pak může dlouho hořet (možná si někdo pamatuje, že dřívější telefony se prodávaly s baterkami, které se zapínaly tlačítkem bez ohledu na systém .vypněte telefon). To znamená, jak vidíte, při běžném používání nedochází k vybití na 2,5 V, což znamená, že je docela možné vybít Akum na nula procent.
Druhý mýtus. Pokud je Li-Ion poškozený, baterie explodují.
Všichni si pamatujeme „výbušninu“ Samsung Galaxy Poznámka 7. Toto je však spíše výjimka z pravidla - ano, lithium je velmi aktivní kov a není těžké ho vyhodit do vzduchu (a ve vodě velmi jasně hoří). Moderní baterie však nepoužívají lithium, ale jeho ionty, které jsou mnohem méně aktivní. Aby tedy došlo k výbuchu, musíte se hodně snažit - buď fyzicky poškodit nabíjecí baterii (uspořádat zkrat), nebo ji nabít velmi vysokým napětím (pak se poškodí sama, ale s největší pravděpodobností ovladač prostě se sám spálí a nedovolí nabíjení baterie). Pokud tedy najednou máte v rukou poškozenou nebo kouřící baterii, neházejte ji na stůl a utečte z místnosti s křikem „všichni umřeme“ - stačí ji dát do kovové nádoby a vyndat na balkon (aby nedýchala chemie) - baterie bude chvíli doutnat a pak zhasne. Hlavní je nezaplavit ji vodou, ionty jsou určitě méně aktivní než lithium, ale přesto se při reakci s vodou uvolní také určité množství vodíku (a on rád exploduje).
Třetí mýtus. Když baterie Li-Ion dosáhne 300 (500/700/1000/100500) cyklů, přestane být bezpečná a je třeba ji naléhavě vyměnit.
Mýtus, naštěstí chodící stále méně po fórech a nemá vůbec žádné fyzikální ani chemické vysvětlení. Ano, během provozu elektrody oxidují a korodují, což snižuje kapacitu baterie, ale nic než méně času autonomní práce a nestabilní chování při 10–20% poplatku, to vás neohrožuje.
Čtvrtý mýtus. V chladném počasí nepracujte s Li-Ion bateriemi.
Jedná se spíše o doporučení než o zákaz. Mnoho výrobců zakazuje používání telefonů při teplotách pod bodem mrazu a mnozí zaznamenali rychlé vybití a obecně odpojení telefonů v chladu. Vysvětlení je velmi jednoduché: elektrolyt je gel obsahující vodu a každý ví, co se stane s vodou při negativních teplotách (ano, pokud to zamrzne), čímž odstraní část baterie z práce. To vede k poklesu napětí a ovladač to začne považovat za vybití. To není užitečné pro baterii, ale není fatální (po zahřátí se kapacita vrátí), takže pokud zoufale potřebujete telefon používat v chladném počasí (stačí ho použít - vytáhněte ho z teplé kapsy, sledujte čas a skrýt zpět se nepočítá), pak je lepší jej nabít na 100% a zapnout jakýkoli proces, který načte procesor - to se ochladí pomaleji.
Pátý mýtus. Nabobtnalá Li-Ion baterie je nebezpečná a musí být urychleně zlikvidována.
Není to úplně mýtus, spíše preventivní opatření - nabobtnalá baterie může prasknout. Z chemického hlediska je vše jednoduché: během procesu interkalace se elektrody a elektrolyt rozkládají, v důsledku čehož se uvolňuje plyn (může se také uvolňovat během nabíjení, ale o tom níže). Vyniká ale velmi málo, a aby se baterie zdála nafouklá, musí projít několik stovek (ne -li tisíc) dobíjecích cyklů (pokud ovšem není vadná). Zbavit se plynu není žádný problém - stačí propíchnout ventil (u některých baterií se při přetlaku sám otevře) a odvzdušnit (nedoporučuji jej dýchat), načež díru zasypete epoxidem. Samozřejmě to nevrátí baterii její dřívější kapacitu, ale alespoň teď rozhodně nepraskne.
Šestý mýtus. Li-Ion baterie jsou škodlivé pro přebíjení.
To už ale není mýtus, ale drsná realita - při dobíjení je velká šance, že baterie nabobtná, praskne a vzplane - věřte, že postříkání vroucím elektrolytem má jen malé potěšení. Všechny baterie mají proto ovladače, které jednoduše neumožňují nabíjení baterie nad určité napětí. Zde ale musíte být při výběru baterie mimořádně opatrní - ovladače čínských řemesel často mohou selhat a myslím, že vás ohňostroj z telefonu ve 3 ráno nepotěší. Stejný problém samozřejmě existuje u značkových baterií, ale za prvé se to tam stává mnohem méně často a za druhé bude celý telefon vyměněn v rámci záruky. Obvykle tento mýtus vede k následujícímu:
Sedmý mýtus. Když dosáhnete 100%, musíte telefon vyjmout z nabíjení.
Od šestého mýtu se to zdá rozumné, ale ve skutečnosti nemá smysl vstávat uprostřed noci a vyjmout zařízení z nabíjení: za prvé, poruchy ovladače jsou extrémně vzácné a za druhé, i když je 100% indikátor je dosaženo, baterie se nějakou dobu dobíjí na velmi, velmi maximální nízké proudy, což přidává další 1-3% kapacity. Ve skutečnosti byste tedy neměli být tak přehnaně zajištěni.
Mýtus osm. Zařízení můžete nabíjet pouze originální nabíječkou.
Mýtus se odehrává kvůli špatné kvalitě čínských nabíječek - při normálním napětí 5 + - 5% voltů mohou vydávat jak 6, tak 7 - ovladač samozřejmě takové napětí na nějaký čas vyhladí, ale v budoucnu to povede přinejlepším ke spálení ovladače, v horším případě k výbuchu a (nebo) selhání základní deska... Stává se to i naopak - při zatížení čínská nabíječka vydává 3-4 volty: to povede k tomu, že baterii nelze plně nabít.

Jak můžete vidět na spoustě mylných představ, ne všechny mají vědecké vysvětlení a ještě méně zhoršují vlastnosti baterií. To ale neznamená, že po přečtení mého článku musíte bezhlavě běhat a kupovat levné čínské baterie za pár babek - nicméně pro trvanlivost je lepší vzít si buď originální, nebo kvalitní kopie těch původních.

Procesy nabíjení a vybíjení jakýchkoli dobíjecích baterií probíhají ve formě chemické reakce. Nabíjení lithium-iontových baterií je však výjimkou z pravidla. Vědecký výzkum ukazuje energetiku takových baterií, jako je chaotický pohyb iontů. Výpovědi odborníků si zaslouží pozornost. Pokud jsou lithium-iontové baterie správně vědecky nabité, pak by tato zařízení měla vydržet navždy.

Vědci vidí skutečnosti o ztrátě užitečné kapacity baterie, potvrzené praxí, v iontech zablokovaných takzvanými pastmi.

Proto, jako je tomu u ostatních podobné systémy, lithium-iontová zařízení nejsou imunní vůči vadám v procesu jejich používání v praxi.

Nabíječky pro lithium-iontové konstrukce se do určité míry podobají nabíječkám navrženým pro systémy olověných kyselin.

Ale hlavní rozdíly mezi těmito nabíječkami jsou vidět v dodávce nadhodnocených napětí do článků. Kromě toho jsou zaznamenány přísnější tolerance proudu plus vyloučení přerušovaného nebo plovoucího nabíjení, když je baterie plně nabitá.

Relativně výkonné napájecí zařízení, které lze použít jako zařízení pro skladování energie pro návrhy alternativních zdrojů energie

Pokud mají výrobci lithium-iontových systémů určitou flexibilitu, pokud jde o připojení / odpojení napětí, tento přístup důrazně odmítají.

Li-ion baterie a pravidla provozu těchto zařízení neumožňují možnost neomezeného přebíjení.

Proto neexistuje takzvaná „zázračná“ nabíječka lithium-iontových baterií, která by mohla prodloužit životnost na dlouhou dobu.

Není možné získat další kapacitu Li-ion pomocí impulzního nabíjení nebo jiných známých triků. Lithium-iontová energie je druh „čistého“ systému, který přijímá přísně omezené množství energie.

Nabíjení kobaltových baterií

Klasické konstrukce lithium-iontových baterií jsou vybaveny katodami, jejichž struktura je vyrobena z materiálů:

kobalt,
nikl,
mangan,
hliník.

Všechny jsou obvykle nabité napětím až 4,20 V / I. Přípustná odchylka není větší než +/- 50 mV / I. Existují však také určité typy lithium-iontových baterií na bázi niklu, které lze nabíjet až 4,10 V / I.

Lithium-iontové baterie smíchané s kobaltem jsou vybaveny vnitřními ochrannými obvody, ale tento okamžik málokdy zachrání výbuch baterie v režimu přebíjení

Existuje také vývoj lithium-iontových baterií, kde se zvyšuje procento lithia. U nich může nabíjecí napětí dosáhnout 4,30 V / I a výše.

No, zvýšení napětí zvyšuje kapacitu, ale napětí přesahující specifikaci je plné destrukce struktury baterie.

Proto jsou z velké části lithium-iontové baterie vybaveny ochrannými obvody, jejichž účelem je udržet stanovenou rychlost.

Plné nebo částečné nabití

Praxe však ukazuje: nejvýkonnější lithium-iontové baterie mohou trvat déle než vysoká úroveň napětí za podmínky jeho krátkodobého napájení.

U této možnosti je účinnost nabíjení asi 99%a článek zůstává po celou dobu nabíjení studený. Je pravda, že některé lithium-iontové baterie se při plném nabití zahřejí o 4–5 ° C.

Možná je to kvůli ochraně nebo kvůli vysokému vnitřnímu odporu. U takových baterií přestaňte nabíjet, když teplota stoupne nad 10 ° C mírnou rychlostí nabíjení.

Lithium-iontové baterie v nabíječce při nabíjení. Indikátor ukazuje, kdy jsou baterie plně nabité. Další postup hrozí poškození baterií

Systémy smíchané s kobaltem jsou plně nabité na prahu napětí. V tomto případě proud klesne až o 3–5% nominální hodnoty.

Baterie bude plně nabitá, i když je dosažena určitá úroveň kapacity, která zůstává po dlouhou dobu beze změny. Důvodem může být zvýšené samovybíjení baterie.

Zvýšení nabíjecího proudu a saturačního nabíjení

Je třeba poznamenat, že zvýšení nabíjecího proudu nezrychluje dosažení stavu plného nabití. Lithium dosáhne svého špičkového napětí rychleji, ale nabíjení trvá déle, než je kapacita plně nasycena. Nabíjení baterie vysokým proudem však rychle zvyšuje kapacitu baterie na přibližně 70%.

Lithium-iontové baterie nemusí být plně nabité, jako je tomu u olověných zařízení. Navíc je tato možnost nabíjení pro Li-ion nežádoucí. Ve skutečnosti je lepší baterii plně nenabít, protože vysoké napětí baterii „namáhá“.

Výběr nad prahovou hodnotou nízké napětí nebo úplné odstranění saturačního náboje pomáhá prodloužit životnost lithium-iontové baterie. Je pravda, že tento přístup je doprovázen zkrácením doby uvolňování energie z baterie.

Zde je třeba poznamenat: nabíječky pro domácí použití zpravidla fungují na maximální výkon a nepodporují regulaci nabíjecího proudu (napětí).

Výrobci domácích nabíječek lithium-iontových baterií považují dlouhou životnost baterie za méně důležitou než náklady na komplikování obvodů.

Nabíječky lithium -iontových baterií

Některé levné domácí nabíječky často používají zjednodušenou metodu. Nabíjejte lithium-iontovou baterii po dobu jedné hodiny nebo méně, aniž byste přešli na saturační nabíjení.

Indikátor připravenosti na takových zařízeních se rozsvítí, když baterie dosáhne prahu napětí v první fázi. Současně je stav nabití asi 85%, což často uspokojuje mnoho uživatelů.

Tato domácí nabíječka je nabízena k práci různé baterie, včetně lithium-iontových baterií. Zařízení má systém regulace napětí a proudu, který je již dobrý

Profesionální nabíječky (drahé) se vyznačují tím, že nastavují práh nabíjecího napětí níže, čímž prodlužují životnost lithium-iontové baterie.

Tabulka ukazuje vypočtené výkony při nabíjení s takovými zařízeními na různých prahových hodnotách napětí, s a bez saturačního nabíjení:

Nabíjecí napětí, V / článek	Mezní kapacita vysokého napětí,%	Doba nabíjení, min	Kapacita při plné saturaci,%
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

Jakmile se lithium-iontová baterie začne nabíjet, napětí rychle stoupá. Toto chování je srovnatelné se zvedáním břemene gumičkou, když dojde k efektu zpoždění.

Kapacita bude nakonec dosažena, až bude baterie plně nabitá. Tato nabíjecí charakteristika je typická pro všechny baterie.

Čím vyšší je nabíjecí proud, tím je efekt gumičky jasnější. Nízká teplota nebo přítomnost článku s vysokým vnitřním odporem pouze zvyšuje účinek.

Struktura lithium-iontového akumulátoru v jeho nejjednodušší formě: 1- minus měděná sběrnice; 2 - pozitivní hliníková sběrnice; 3 - anoda oxidu kobaltu; 4- grafitová katoda; 5 - elektrolyt

Posouzení stavu nabití odečtem napětí nabité baterie není praktické. Měření napětí naprázdno (bez zátěže) poté, co byla baterie několik hodin v klidu, je nejlepším hodnotícím indikátorem.

Stejně jako u jiných baterií ovlivňuje teplota nečinnost stejným způsobem jako aktivní materiál lithium-iontové baterie. , notebooků a dalších zařízení se odhaduje počítáním přívěsků.

Li-ion baterie: práh nasycení

Lithium-iontová baterie není schopna absorbovat přebytečný náboj. Proto když je baterie plně nasycená, nabíjecí proud musí být okamžitě odstraněn.

Nabíjení konstantním proudem může vést k metalizaci lithiových článků, což porušuje zásadu zajištění bezpečného provozu takových baterií.

Abyste minimalizovali tvorbu defektů, odpojte lithium-iontovou baterii co nejdříve, jakmile dosáhne svého špičkového nabití.

Tato baterie již nebude nabíjet tak, jak by měla. V důsledku nesprávného nabíjení ztratil své hlavní vlastnosti skladování energie.

Jakmile je nabíjení ukončeno, napětí lithium-iontové baterie začne klesat. Projevuje se účinek snížení fyzického stresu.

Nějakou dobu bude napětí naprázdno distribuováno mezi nerovnoměrně nabité články s napětím 3,70 V a 3,90 V.

I zde je pozornost věnována postupu, kdy lithium-iontová baterie, která obdržela plně nasycený náboj, začne nabíjet sousední (je-li součástí obvodu), který nedostal saturační náboj.

Když je třeba lithium-iontové baterie neustále uchovávat v nabíječce, abyste se ujistili, že jsou připraveny, spolehněte se na nabíječky, které mají funkci udržovacího nabíjení.

Nabíječka s funkcí krátkodobého udržovacího nabíjení se zapne, pokud napětí naprázdno klesne na 4,05 V / I a vypne se, když napětí dosáhne 4,20 V / I.

Nabíječky určené pro pohotovostní provoz online nebo pohotovostní provoz často snižují napětí baterie na 4,00 V / I a nabíjejí pouze lithium-iontové baterie na 4,05 V / I, což jim brání dosáhnout plné úrovně 4,20 V / I.

Tato technika snižuje fyzické napětí, neodmyslitelně spojené s technickým napětím, a pomáhá prodloužit životnost baterie.

Nabijte baterie bez kobaltu

Tradiční baterie mají nominální napětí článku 3,60 voltů. U zařízení, která neobsahují kobalt, je však hodnocení jiné.

Lithium fosfátové baterie mají nominální hodnotu 3,20 voltů (nabíjecí napětí 3,65V). A nové lithium-titanátové baterie (vyrobené v Rusku) mají nominální napětí článku 2,40 V (nabíjení 2,85).

Lithium -fosfátové baterie jsou zařízení pro skladování energie, která ve své struktuře neobsahují kobalt. Tato skutečnost poněkud mění podmínky pro nabíjení takových baterií.

Tradiční nabíječky pro takové baterie nejsou vhodné, protože baterii přetěžují hrozbou výbuchu. Naopak nabíjecí systém pro baterie bez kobaltu neposkytne dostatečné nabití 3,60 V pro tradiční lithium-iontovou baterii.

Překročeno nabití lithium-iontové baterie

Lithium-iontová baterie pracuje bezpečně v rámci specifikovaných provozních napětí. Pokud je baterie nabitá nad provozní limity, stane se výkon baterie nestabilní.

Dlouhodobé nabíjení lithium-iontové baterie s napětím vyšším než 4,30 V, navržené pro provozní výkon 4,20 V, je spojeno s metalizací anody lithiem.

Katodový materiál zase získává vlastnosti oxidačního činidla, ztrácí stabilitu a emituje oxid uhličitý.

Tlak v bateriovém článku se zvyšuje a pokud nabíjení pokračuje, vnitřní ochranné zařízení se vypne při tlacích mezi 1000 kPa a 3180 kPa.

Pokud tlak stále stoupá, ochranná membrána se otevírá pod tlakem 3 450 kPa. V tomto stavu je článek lithium-iontové baterie na pokraji výbuchu a nakonec se to přesně stane.

Struktura: 1 - horní kryt; 2 - horní izolátor; 3 - ocelová plechovka; 4 - spodní izolátor; 5 - záložka anody; 6 - katoda; 7 - oddělovač; 8 - anoda; 9 - katodová záložka; 10 - průduch; 11 - PTC; 12 - těsnění

Operace ochrany uvnitř lithium-iontové baterie je spojena se zvýšením teploty vnitřního obsahu. Plně nabitá baterie má vyšší vnitřní teplotu než částečně nabitá.

Lithium-iontové baterie se proto zdají být bezpečnější, pokud jsou nabíjeny na nízké úrovni. Proto úřady některých zemí vyžadují použití Li-ion baterií v letadlech nasycených energií nepřesahující 30% jejich plné kapacity.

Prahová hodnota vnitřní teploty baterií při plném nabití je:

130-150 ° C (pro lithium-kobalt);
170-180 ° C (pro nikl-mangan-kobalt);
230-250 ° C (pro lithium-mangan).

Je třeba poznamenat, že lithium -fosfátové baterie mají lepší teplotní stabilitu než lithium -manganové baterie. Lithium-iontové baterie nejsou jediné, které představují nebezpečí v případě přetížení energií.

Například olovo-niklové baterie jsou také náchylné k tání a následnému vznícení, pokud je nasycení energie prováděno v rozporu s režimem pasu.

Proto má použití nabíječek, které jsou dokonale přizpůsobeny baterii, prvořadý význam pro všechny lithium-iontové baterie.

Některé závěry z analýzy

Nabíjení lithium-iontových baterií je ve srovnání s niklovými systémy jednodušší. Nabíjecí obvod je přímočarý, s omezením napětí a proudu.

Takový obvod je mnohem jednodušší než obvod, který analyzuje složité napěťové podpisy, které se mění při používání baterie.

Proces napájení lithium-iontových baterií umožňuje přerušení, tyto baterie nemusí být plně nasycené, jako je tomu u olověných baterií.

Obvod ovladače pro lithium-iontové baterie s nízkým výkonem. Jednoduché řešení a minimum podrobností. Obvod však neposkytuje podmínku cyklu, která udržuje dlouhou životnost.

Vlastnosti lithium-iontových baterií slibují výhody při provozu obnovitelných zdrojů energie (solární panely a větrné turbíny). Větrná turbína nebo generátor obvykle málokdy zajistí úplné nabití baterie.

U lithium-iontů absence požadavků na udržovací nabíjení zjednodušuje obvod regulátoru nabíjení. Lithium-iontová baterie nevyžaduje regulátor vyrovnávání napětí a proudu, jako to dělají olověné baterie.

Všechny domácí a většina průmyslových lithium-iontových nabíječek plně nabijí baterii. Stávající nabíječky lithium-iontových baterií však obecně neposkytují regulaci napětí na konci cyklu.

Lithium-iontový nebo Li — Ion, baterie je nezbytná k udržení bezproblémového provozu celé řady zařízení. Tyto dobíjecí baterie napájejí chytré telefony, tablety, notebooky, vrtačky, baterky a startovací baterie. Tak rozšířená distribuce těchto modelů je dána vysokou spotřebou energie a malou velikostí těchto prvků. Li-Ion baterie jsou navíc dimenzovány na 300-400 cyklů. V moderních zařízeních je toto číslo až 600 takových cyklů.

Ale v některých případech baterie selhávají mnohem rychleji, hlavní důvod tohoto jevu je považován za nesprávný způsob použití. Proto je tak důležité vědět, jak správně nabíjet lithium-iontovou baterii a jaké toto zařízení je.

Vlastnosti práce

Li-Ion baterie je obvykle hranolové nebo válcové tělo vyrobené z hliníku nebo oceli. Uvnitř je balíček elektrod a jsou umístěny separátory. Katodou je kterýkoli z oxidů lithia: nikl -lithium (LiNiO2) nebo kobalt (LiCoO2). Pro tyto účely lze použít lithium -ferofosfát (iFePO4) a lithium -manganový spinel (LiMn2O4). Anoda je vyrobena z grafitu, grafenu a dalších uhlíkatých sloučenin.

Proces nabíjení a vybíjení baterie se řídí principem houpacího křesla. V průběhu práce jsou lithiové ionty přenášeny z jedné elektrody na druhou. Během vybíjení je lithium extrahováno nebo deinterkalováno z uhlíkového materiálu na negativní elektrodě a interkalováno do oxidu na pozitivní elektrodě. Při nabíjení baterií se vše děje v opačném pořadí. V prizmatickém těle jsou elektrody a separátory složeny ve formě obdélníkových desek, což zajišťuje zvýšenou hustotu balení. U válcových baterií je obsah srolován. Další možností je přetočit se do eliptické spirály. To umožňuje kombinovat obě úpravy.

Ačkoli mnoho baterií může pracovat v rozmezí -40 ° C až + 50 ° C, mějte na paměti, že kapacita a výkon se budou lišit v závislosti na okolní teplotě. V chladném počasí kapacita klesá a baterie může být vybitá. Zvýšení teplot vede ke snížení zdrojů a charakteristik zařízení. Neskladujte proto baterie na slunci, v blízkosti elektrických ohřívačů nebo jiných zdrojů tepla.

Poznámka! Všechny lithiové baterie nemají žádné společný systém standardizace. Modely se stejnými specifikacemi se mohou lišit. Používání iontových baterií jiných výrobců zařízeními proto může poškodit samotnou baterii a veškeré vybavení.

Nabíječka baterií může fungovat odlišně. V některých zařízeních je prvek, který zajišťuje samotné nabíjení li -ionových baterií, zabudován do baterie, v druhém - zařízení nemá takový gadget. V prvním případě je ke snížení napětí a usměrnění proudu zapotřebí dodaný síťový adaptér. Mnoho mobilních zařízení je takto nabíjeno. Pokud mluvíme o digitálních fotoaparátech, pak je lithiová baterie napájena externí nabíječkou. Použití špatného adaptéru v nejlepším případě jednoduše nenabije baterii a v nejhorším případě poškodí fotoaparát i baterii.

Na čem závisí nabití baterie?

Některé možnosti baterie jsou vybaveny ovládacími prvky, které neumožňují překročení kritických hodnot nabití. Pokud je hodnota vyšší, prvek přeruší tok proudu, a pokud je nižší, přestane dodávat zařízení. Tím se zabrání zbytečnému zahřívání a zkratům. Pokud výkon smartphonu nebo tabletu ukazuje 10–20 procent, mělo by se zařízení nabít. Poté, co indikátory dosáhnou maxima na sto procent, musíte zařízení nechat nabíjet další hodinu a půl nebo dokonce dvě hodiny. V opačném případě bude zařízení ve skutečnosti nabito pouze 70-80 procent.

Pravidla ale říkají, že byste neměli baterie nabíjet stále na maximum. Výrobci vědomě stanovili maximální sazby na 80 procent. Důvodem je skutečnost, že během přebíjení se kyslík aktivněji vyvíjí na katodě a na uhlíkaté části se vytváří mechové ložisko kovového lithia s vysokou kapacitou elektrolytu. To zvyšuje pravděpodobnost tepelného úniku, následného zvýšení tlaku a v důsledku toho zničení a dokonce požár baterie.

To druhé se samozřejmě stává jen zřídka, ale snížení životnosti baterie při neustálém přebíjení je nevyhnutelné. Pokud nedojdete k úplnému vybití zařízení, může se počet pracovních cyklů zvýšit na jeden a půl tisíce.

Poznámka! Jediná možnost, u nichž nedojde ke snížení životnosti při maximálním nabíjení, jsou Li-ion dobíjecí baterie s manganem. Přidání manganu vede k významnému zpomalení reakce vývoje kyslíku a metalizace anody. V takových zařízeních nejsou k dispozici ovladače.

Na druhou stranu, aby se prodloužila životnost baterie, je někdy nutné baterii úplně vybít. To je způsobeno skutečností, že je poměrně obtížné neustále sledovat stav nabití. Nedostatek periodicity nabíjení vede k tomu, že hodnoty minimálního a maximálního náboje, které byly původně stanoveny v ovladači, se ztratí. Postupně začne zařízení přijímat nepřesné údaje o výši poplatku. Úplné vybití baterie povede k vynulování ovladačů a stanovení minimální hodnoty. Dalším krokem je nabíjení zařízení co nejdéle, přibližně 8 až 12 hodin. Během této doby ovladač aktualizuje maximální hodnotu a baterie se stabilizuje.

Pokud plánujete nepoužívat baterii delší dobu, měli byste:

nabijte zařízení o 30-50%;
zajistit skladovací teplotu přibližně 150 ° C;
umístěte zařízení na suché místo.

Plně vybité baterie ztrácejí svůj výkon během delší doby nečinnosti a přestanou fungovat. Pokud do úložiště vložíte baterii se 100% nabitím, pak se tím ztratí významná část kapacity.

Pozornost! Kobalt je nebezpečný pro životní prostředí i pro člověka, proto staré baterie musí být zlikvidovány.

Obecná pravidla pro nabíjení

Pokud potřebujete nabít baterii v autě, musíte použít speciální nabíječky. Plus je připojen ke kladnému pólu a mínus k zápornému pólu. Regulátor je nastaven na minimum a ponechán několik hodin. Plné nabití odpovídá indikátorům „0“ nebo zelenému indikátoru.

Pojďme zdůraznit základní principy, jak správně a neškodně nabíjet a používat lithium-iontové baterie:

Neměli byste neustále čekat na úplné vybití baterie;
V normálním režimu nabíjejte lithium-iontovou baterii na 10-20%;
Je nutné použít pouze standardní nabíječku;
Cyklus od plného po maximální nabití by měl být prováděn jednou za 2-3 měsíce;
Udržujte baterie částečně nabité;
Je třeba se vyhnout přehřátí a výraznému ochlazení zařízení.

Zvažme, jak nabíjet pomocí kabelu USB z počítače, protože adaptér USB je často dodáván se smartphonem. Zde je důležité vzít v úvahu, že rychlost nabíjení se bude lišit od obvyklé. Důvodem je skutečnost, že nabíjení přes port PC je omezeno na 0,5 ampéru.

Pokud nabíjení probíhá prostřednictvím adaptéru ze zapalovače cigaret v autě, měli byste pečlivě porovnat vlastnosti standardního adaptéru a nového. U smartphonů je hodnota obvykle 1 ampér a u tablet 2 ampéry.