Može li se litij-ionska baterija potpuno isprazniti. Li-ion punjač baterija. Reverzibilna metoda punjenja

Li-ionske baterije u posljednje se vrijeme najviše koriste različitih uređaja- od električnih automobila do pametnih telefona i igračaka. S obzirom na to da su takve baterije iznimno zahtjevne za naponski nivo pri punjenju, važno je koristiti standardne punjače. Ako želite da vam netko služi što dulje, morate se pridržavati nekoliko jednostavnih pravila pri punjenju. Koja su ta pravila za litij-ionske baterije, reći ćemo u ovom članku.

Prije svega, važno je shvatiti da se moderne litij-ionske baterije značajno razlikuju od uobičajenih ranijih kadmijskih ili litij-metal-hidridnih baterija-kako po nijansama samog procesa punjenja, tako i po značajkama rada i skladištenja. To znači da biste trebali zaboraviti preporuke koje ste ranije naučili u vezi s prethodnicima Li-ion baterija i naučiti nove.

Pravilno punjenje litij-ionskih baterija.

Ako se radi o novoj bateriji, mora se napuniti prije uporabe na bilo kojem uređaju. Što se tiče baterija ove vrste za električne bicikle i druga električna vozila, najčešća pogreška pri prvom korištenju baterija je njihova upotreba odmah nakon kupnje. Vozači početnici često pretpostavljaju da se baterije prodaju napunjene. To je istina - proizvođači pune baterije, ali samo polovicu, a bez prvog potpunog punjenja smanjuje se kapacitet i vijek trajanja baterije.

Još jedna važna stvar je da se ne preporučuje baterija do kraja isprazniti. Bateriju treba napuniti nakon svake, čak i najkraće vožnje na e-skuteru ili e-biciklu. Naučite li ovo pravilo, možete značajno povećati trajanje baterije. Stoga se odmah nakon pražnjenja litij-ionske baterije mora ponovno napuniti.

Nažalost, nekvalificirani prodavači često preporučuju kupcima da dovedu bateriju do potpunog pražnjenja nakon prvog punjenja. Ne preporučujemo to učiniti - riskirate da se suočite s iznenadnim kvarom nove baterije. Možda nemarni prodavači daju takvu preporuku iz plaćeničkih motiva - uostalom, kad baterija otkaže, morat ćete kupiti novu.

Litij-ionske baterije vrlo su osjetljive na visoke temperature pa pazite da ih ne pregrijete. Prilikom rada baterije na temperaturi unutar +25 stupnjeva postižu se maksimalni resursi i najveća strujna snaga. Stoga pazite da baterija nije dugo izložena suncu i izbjegavajte skladištenje baterije u prostoriji u kojoj je temperatura viša od navedenog maksimuma.

U slučaju da litij ionska baterija dugo je bio na hladnoći, prije punjenja mora se zagrijati na sobnu temperaturu. Bateriju je nemoguće napuniti odmah nakon što je na hladnom. Takve nagle promjene temperature mogu uzrokovati nepopravljiva oštećenja baterije.

Sam proces punjenja Li -ionske baterije nije težak - prvo ga morate spojiti na standardni uređaj za punjenje, a zatim spojiti uređaj na električnu mrežu. Nakon potpunog napunjenja baterije jednostavno odvojite bateriju od punjača.

Litij-ionske baterije nisu tako izbirljive kao njihove kolege od nikal-metal-hidrida, ali i dalje zahtijevaju neko održavanje. Pridržavajući se pet jednostavnih pravila, ne samo da možete produžiti životni ciklus litij-ionskih baterija, već i povećati vrijeme rada mobilnih uređaja bez ponovnog punjenja.

Ne dopustite potpuno pražnjenje. Litij-ionske baterije nemaju takozvani memorijski učinak, pa se mogu i, štoviše, moraju puniti bez čekanja na pražnjenje do nule. Mnogi proizvođači računaju vijek trajanja litij-ionske baterije kao broj punih ciklusa pražnjenja (do 0%). Za kvalitetne baterije ovo je 400-600 ciklusa... Kako biste produžili vijek trajanja litij-ionske baterije, češće punite telefon. Optimalno, čim baterija padne ispod oznake 10-20 posto, možete staviti telefon na punjenje. To će povećati broj ciklusa pražnjenja na 1000-1100 .
Stručnjaci opisuju ovaj proces takvim pokazateljem kao Dubina pražnjenja. Ako je vaš telefon ispražnjen do 20%, dubina pražnjenja je 80%. Donja tablica prikazuje odnos između broja ciklusa pražnjenja litij-ionske baterije i dubine pražnjenja:

Otpustite svaka 3 mjeseca. Dugotrajno punjenje jednako je štetno za litij-ionske baterije kao i stalno pražnjenje do nule.
Zbog iznimno nestabilnog procesa punjenja (telefon često punimo po potrebi, a gdje radi, s USB -a, iz utičnice, iz vanjska baterija i tako dalje.) Stručnjaci preporučuju potpuno pražnjenje baterije svaka 3 mjeseca, a zatim je napunite do 100% i držite na punjenju 8-12 sati. To pomaže u poništavanju takozvanih oznaka visoke i niske napunjenosti baterije. Možete pročitati više o ovome.

Trgovina djelomično napunjena... Najbolji uvjeti za dugotrajno skladištenje litij-ionske baterije su između 30 i 50 posto napunjenosti na 15 ° C. Ako bateriju ostavite potpuno napunjenu, njezin će se kapacitet s vremenom značajno smanjiti. No baterija, koja je već duže vrijeme skupljala prašinu na polici ispražnjenoj do nule, najvjerojatnije više nije podstanar - vrijeme je da je pošaljete na recikliranje.
Donja tablica prikazuje koliki kapacitet ostaje u litij-ionskoj bateriji ovisno o temperaturi skladištenja i razini napunjenosti kada se skladišti 1 godinu.

Koristite originalni punjač. Malo ljudi zna da je u većini slučajeva punjač ugrađen izravno u mobilne uređaje, a vanjski mrežni adapter samo snižava napon i ispravlja struju napajanja kućanstva, odnosno ne utječe izravno na bateriju. Neki gadgeti, poput digitalnih fotoaparata, nemaju ugrađen punjač, pa su njihove litij-ionske baterije umetnute u vanjski "punjač". Ovdje upotreba vanjskog punjača sumnjive kvalitete umjesto izvornog može negativno utjecati na performanse baterije.

Nemojte se pregrijavati. Pa, najveći neprijatelj litij -ionskih baterija je visoka temperatura - uopće ne podnose pregrijavanje. Stoga ne dopustite kontakt s Mobilni uredaji izravnom sunčevom svjetlu i ne ostavljajte ih u neposrednoj blizini izvora topline poput električnih grijača. Najveće dopuštene temperature pri kojima se mogu koristiti litij-ionske baterije: od –40 ° C do + 50 ° C

Također, možete vidjeti

Čitajući "savjete za rad" baterija na forumima, nehotice se pitate - ili su ljudi preskočili fiziku i kemiju u školi, ili misle da su pravila za rad olovnih i ionskih baterija ista.
Počnimo s načelima Li-Ion baterije. Na prstima je sve krajnje jednostavno - postoji negativna elektroda (obično izrađena od bakra), postoji pozitivna (izrađena od aluminija), između njih nalazi se porozna tvar (separator) zasićena elektrolitom (sprječava neovlašteni "prijelaz litijevih iona između elektroda):

Načelo rada temelji se na sposobnosti litijevih iona da budu ugrađeni u kristalnu rešetku različitih materijala - obično grafita ili silicijevog oksida - s stvaranjem kemijskih veza: prema tome, pri punjenju, ioni su ugrađeni u kristalnu rešetku, pri čemu se akumulira naboj na jednoj elektrodi, pri pražnjenju se vraćaju na drugu elektrodu, dajući elektron koji nam je potreban (koga zanima točnije objašnjenje tekućih procesa - google interkalacija). Elektrolit koji se koristi su otopine koje sadrže vodu i koje ne sadrže slobodni proton te su stabilne u širokom rasponu napona. Kao što vidite, u modernim baterijama sve se radi sasvim sigurno - nema metalnog litija, nema što eksplodirati, samo ioni prolaze kroz separator.
Sada kada je s načelom rada sve postalo manje-više jasno, prijeđimo na najčešće mitove o Li-Ion baterijama:

Prvi mit. Li-Ion baterija u uređaju ne može se isprazniti do nula posto.
Zapravo, sve zvuči ispravno i u skladu je s fizikom - kad se isprazni na ~ 2,5 V, Li -Ion baterija počinje vrlo brzo propadati, pa čak i jedno takvo pražnjenje može značajno (do 10%!) Smanjiti njezin kapacitet. Osim toga, pri pražnjenju do takvog napona više ga neće biti moguće puniti standardnim punjačem - ako napon ćelije baterije padne ispod ~ 3 V, "pametni" regulator će ga isključiti kao oštećenog, a ako postoji ako su sve takve ćelije, baterija se može odnijeti na smetlište.
No postoji jedna vrlo važna stvar koju svi zaboravljaju: u telefonima, tabletima i drugim mobilnim uređajima raspon radnog napona na bateriji je 3,5-4,2 V. Kad napon padne ispod 3,5 V, pokazatelj pokazuje nula posto napuniti i uređaj se isključuje, ali sve do "kritičnih" 2,5 V još je jako daleko. To potvrđuje i činjenica da ako na takvu "ispražnjenu" bateriju spojite LED diodu, ona može dugo gorjeti (možda se netko sjeća da su se raniji telefoni prodavali sa svjetiljkama koje su se uključivale tipkom bez obzira na sustav .ugasite telefon). To jest, kao što vidite, tijekom normalne uporabe ne dolazi do pražnjenja do 2,5 V, što znači da je sasvim moguće isprazniti Akum do nula posto.
Drugi mit. Ako je Li-Ion oštećen, baterije će eksplodirati.
Svi se sjećamo "eksploziva" Samsung Galaxy Napomena 7. Međutim, ovo je prije iznimka od pravila - da, litij je vrlo aktivan metal i nije ga teško raznijeti u zraku (a u vodi sam gori jako). Međutim, moderne baterije ne koriste litij, već njegove ione, koji su mnogo manje aktivni. Dakle, da bi došlo do eksplozije, morate se jako potruditi - ili fizički oštetiti bateriju za punjenje (organizirati kratki spoj), ili je napuniti vrlo visokim naponom (tada će se i sama oštetiti, ali najvjerojatnije će regulator jednostavno izgori i neće dopustiti da se baterija napuni). Stoga, ako iznenada imate oštećenu ili pušeću bateriju u rukama, nemojte je bacati na stol i bježati iz sobe vičući "svi ćemo umrijeti" - samo je stavite u metalnu posudu i iznesite na balkon (da ne diše kemiju) - baterija će neko vrijeme tinjati, a zatim će se ugasiti. Glavno je da ga ne prelijete vodom, ioni su zasigurno manje aktivni od litija, no ipak će se tijekom reakcije s vodom otpustiti i određena količina vodika (a on voli eksplodirati).
Treći mit. Kad Li-Ion baterija dosegne 300 (500/700/1000/100500) ciklusa, postaje nesigurna i potrebno ju je hitno promijeniti.
Mit, na sreću sve manje hoda po forumima i nema nikakvo fizičko ili kemijsko objašnjenje. Da, tijekom rada elektrode oksidiraju i korodiraju, što smanjuje kapacitet baterije, ali ništa osim manje vremena autonomni rad i nestabilno ponašanje pri 10-20% napunjenosti, to vam ne prijeti.
Četvrti mit. Ne radite s Li-Ion baterijama po hladnom vremenu.
Ovo je više preporuka nego zabrana. Mnogi proizvođači zabranjuju upotrebu telefona na niskim temperaturama, a mnogi su doživjeli brzo pražnjenje i općenito isključivanje telefona na hladnoći. Objašnjenje za to je vrlo jednostavno: elektrolit je gel koji sadrži vodu i svi znaju što se događa s vodom pri negativnim temperaturama (da, ako se to smrzne), čime se uklanja dio baterije iz rada. To dovodi do pada napona, a regulator to počinje smatrati pražnjenjem. To nije korisno za bateriju, ali nije ni fatalno (nakon zagrijavanja, kapacitet će se vratiti), pa ako očajnički trebate koristiti telefon po hladnom vremenu (samo ga upotrijebite - izvadite ga iz toplog džepa, pazite na vrijeme i sakriti ga ne računa), onda je bolje napuniti ga 100% i uključiti bilo koji proces koji opterećuje procesor - to će se sporije hladiti.
Peti mit. Natečena Li-Ion baterija opasna je i mora se hitno odbaciti.
Ovo nije u potpunosti mit, već mjera opreza - natečena baterija može puknuti. S kemijskog gledišta, sve je jednostavno: tijekom procesa interkalacije, elektrode i elektrolit se raspadaju, uslijed čega se oslobađa plin (može se osloboditi i tijekom punjenja, ali o tome više u nastavku). No, ističe se vrlo malo, a kako bi baterija izgledala napuhano, mora proći nekoliko stotina (ako ne i tisuće) ciklusa punjenja (osim ako je, naravno, neispravna). Nema problema s uklanjanjem plina - samo probušite ventil (u nekim se baterijama otvara pri prekomjernom tlaku) i odzračite ga (ne preporučujem da ga udišete), nakon čega rupu možete prekriti epoksidom. Naravno, time se bateriji neće vratiti njezin bivši kapacitet, ali barem sada definitivno neće puknuti.
Šesti mit. Li-Ion baterije su štetne za prekomjerno punjenje.
Ali ovo više nije mit, već surova stvarnost - pri punjenju postoji velika šansa da se baterija nabubri, pukne i zapali se - vjerujte, malo je zadovoljstva poprskati se kipućim elektrolitom. Stoga sve baterije imaju kontrolere koji jednostavno ne dopuštaju punjenje baterije iznad određenog napona. No, ovdje morate biti iznimno oprezni pri odabiru baterije - kontroleri kineskih zanata često mogu zakazati i mislim da nećete biti zadovoljni vatrometom s telefona u 3 ujutro. Naravno, isti problem postoji i kod markiranih baterija, ali prvo, to se tamo događa mnogo rjeđe, a drugo, cijeli će se telefon zamijeniti pod jamstvom. Obično ovaj mit dovodi do sljedećeg:
Sedmi mit. Kada dosegnete 100%, morate ukloniti telefon iz punjenja.
Iz šestog mita ovo se čini razumnim, ali zapravo nema smisla ustajati usred noći i ukloniti uređaj iz punjenja: prvo, kvarovi kontrolera su iznimno rijetki, a drugo, čak i kad je indikator 100% dosegnuta, baterija se neko vrijeme puni do vrlo, vrlo maksimalnih niskih struja, što dodaje još 1-3% kapaciteta. Dakle, zapravo, ne biste trebali biti previše pretjerano osigurani.
Osmi mit. Uređaj možete puniti samo s originalnim punjačem.
Mit se događa zbog loše kvalitete kineskih punjača - pri normalnom naponu od 5 + - 5% volti mogu dati i 6 i 7 - kontroler će, naravno, neko vrijeme ublažavati takav napon, ali u budućnosti će to u najboljem slučaju dovesti do izgaranja regulatora, u najgorem slučaju - do eksplozije i (ili) kvara matična ploča... Događa se i suprotno - pod opterećenjem kineski punjač daje 3-4 volta: to će dovesti do činjenice da se baterija ne može potpuno napuniti.

Kao što možete vidjeti iz čitavog niza zabluda, nemaju svi znanstveno objašnjenje, a još manje zapravo pogoršavaju karakteristike baterija. Ali to ne znači da nakon čitanja mog članka morate trčati bezglavo i kupiti jeftine kineske baterije za par dolara - ipak, radi izdržljivosti, bolje je uzeti originalne ili visokokvalitetne kopije izvornih.

Postupci punjenja i pražnjenja punjivih baterija odvijaju se u obliku kemijske reakcije. No, punjenje litij-ionskih baterija iznimka je od pravila. Znanstvena istraživanja pokazuju energiju takvih baterija kao što je kaotično kretanje iona. Izjave stručnjaka zaslužuju pozornost. Ako su litij-ionske baterije znanstveno pravilno napunjene, ti bi uređaji trebali trajati vječno.

Znanstvenici vide činjenice gubitka korisnog kapaciteta baterije, potvrđene praksom, u ionima blokiranim takozvanim zamkama.

Stoga, kao i kod drugih slični sustavi, litij-ionski uređaji nisu imuni na nedostatke u procesu njihove uporabe u praksi.

Punjači za Li-ion dizajn imaju neke sličnosti s onima koji su dizajnirani za sustave s olovnom kiselinom.

No, glavne razlike između takvih punjača vide se u opskrbi ćelija precijenjenim naponima. Osim toga, zabilježene su čvršće tolerancije struje, plus isključenje isprekidanog ili plutajućeg punjenja kada je baterija potpuno napunjena.

Relativno snažan uređaj za napajanje koji se može koristiti kao uređaj za pohranu energije za projektiranje alternativnih izvora energije

Ako imaju određenu fleksibilnost u pogledu naponskih priključaka / isključenja, proizvođači litij-ionskih sustava snažno odbacuju ovaj pristup.

Li-ionske baterije i pravila rada ovih uređaja ne dopuštaju mogućnost neograničenog prekomjernog punjenja.

Stoga ne postoji takozvani "čudesni" punjač za litij-ionske baterije koji može produžiti vijek trajanja.

Dodatni Li-ionski kapacitet nije moguće dobiti impulsnim punjenjem ili drugim poznatim trikovima. Litij-ionska energija je vrsta "čistog" sustava koji prihvaća strogo ograničenu količinu energije.

Punjenje baterija sa mješavinom kobalta

Klasični dizajn litij-ionskih baterija opremljen je katodama, čija se struktura sastoji od materijala:

kobalt,
nikal,
mangan,
aluminij.

Svi oni se obično pune naponima do 4,20 V / I. Dopušteno odstupanje nije više od +/- 50 mV / I. No, postoje i određene vrste litij-ionskih baterija na bazi nikla koje se mogu puniti do 4,10 V / I.

Litij-ionske baterije s miješanjem kobalta opremljene su unutarnjim zaštitnim krugovima, ali ovaj trenutak rijetko spašava eksploziju baterije u načinu prekomjernog punjenja

Također se razvijaju litij-ionske baterije, gdje se povećava postotak litija. Za njih napon punjenja može doseći 4,30 V / I i više.

Pa, povećanje napona povećava kapacitet, ali napon koji prelazi specifikaciju prepun je uništavanja strukture baterije.

Stoga su litij-ionske baterije većim dijelom opremljene zaštitnim krugovima čija je svrha zadržati utvrđenu brzinu.

Puna ili djelomična naplata

Međutim, praksa pokazuje: najmoćnije litij-ionske baterije mogu potrajati više od visoka razina napona pod uvjetom da ima kratkotrajno napajanje.

S ovom opcijom, učinkovitost punjenja je oko 99%, a ćelija ostaje hladna tijekom cijelog vremena punjenja. Istina, neke se litij-ionske baterije zagrijavaju za 4-5 ° C kad su potpuno napunjene.

Možda je to zbog zaštite ili zbog velikog unutarnjeg otpora. Punjenje takvih baterija treba prestati kad temperatura naraste iznad 10ºC pri umjerenoj brzini punjenja.

Litij-ionske baterije u punjaču pri punjenju. Indikator prikazuje kada su baterije potpuno napunjene. Daljnji proces prijeti oštećenjem baterija

Sustavi s miješanjem kobalta potpuno su napunjeni na pragu napona. U tom slučaju struja pada do 3-5% nominalne vrijednosti.

Baterija će pokazati potpuno napunjenost čak i kada se dosegne određena razina kapaciteta, koja ostaje dugo nepromijenjena. Razlog tome može biti povećano samopražnjenje baterije.

Povećanje struje punjenja i zasićenja naboja

Treba napomenuti da povećanje struje punjenja ne ubrzava postizanje stanja punog naboja. Litij će brže doseći svoj vrhunski napon, ali potrebno je duže vrijeme za punjenje dok se kapacitet potpuno ne zasiti. Međutim, punjenje baterije velikom strujom brzo povećava kapacitet baterije na oko 70%.

Litij-ionske baterije ne moraju biti potpuno napunjene, kao što je slučaj s uređajima s olovnom kiselinom. Štoviše, upravo je ta mogućnost punjenja nepoželjna za Li-ion. Zapravo, bolje je ne puniti bateriju u potpunosti jer visoki napon "napreže" bateriju.

Odabir praga preko Niski napon ili potpuno uklanjanje punjenja zasićenja pomaže produljiti vijek trajanja litij-ionske baterije. Istina, ovaj pristup prati smanjenje vremena oslobađanja energije iz baterije.

Ovdje treba napomenuti: punjači za uporabu u kućanstvu u pravilu rade najvećom snagom i ne podržavaju regulaciju struje punjenja (napona).

Proizvođači kućnih litij-ionskih punjača baterija smatraju da je dugo trajanje baterije manje važno od troškova kompliciranja strujnih krugova.

Litij -ionski punjači baterija

Neki jeftini kućni punjači često slijede pojednostavljenu metodu. Litij-ionsku bateriju punite jedan sat ili manje, bez prelaska na zasićenje.

Indikator spremnosti na takvim uređajima svijetlit će kad baterija dosegne prag napona u prvoj fazi. Istodobno, stanje napunjenosti iznosi oko 85%, što često zadovoljava mnoge korisnike.

Ovaj domaći punjač nudi se za rad različite baterije, uključujući i litij-ionske baterije. Uređaj ima sustav za regulaciju napona i struje, što je već dobro

Profesionalni punjači (skupi) razlikuju se po tome što postavljaju niži prag napona punjenja, čime se produljuje vijek trajanja litij-ionske baterije.

Tablica prikazuje izračunate snage pri punjenju s takvim uređajima na različitim pragovima napona, sa i bez naboja zasićenja:

Napon punjenja, V / ćelija	Kapacitet isključenja visokog napona,%	Vrijeme punjenja, min	Kapacitet pri punom zasićenju,%
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

Čim se litij-ionska baterija počne puniti, napon brzo raste. Ovo ponašanje je usporedivo s podizanjem tereta gumenom trakom kada postoji učinak zaostajanja.

Kapacitet će na kraju biti dosegnut kad se baterija potpuno napuni. Ova karakteristika punjenja tipična je za sve baterije.

Što je veća struja punjenja, to je efekt gumice svjetliji. Niska temperatura ili prisutnost ćelije s visokim unutarnjim otporom samo pojačava učinak.

Struktura litij-ionske baterije za skladištenje u svom najjednostavnijem obliku: 1- minus bakrena sabirnica; 2 - pozitivna aluminijska sabirnica; 3 - anoda oksida kobalta; 4- grafitna katoda; 5 - elektrolit

Procjena stanja napunjenosti očitanjem napona napunjene baterije nije praktična. Mjerenje napona otvorenog kruga (bez opterećenja) nakon što je baterija mirovala nekoliko sati najbolji je pokazatelj za procjenu.

Kao i kod drugih baterija, temperatura utječe na prazan hod na isti način na koji utječe na aktivni materijal litij-ionske baterije. , prijenosna računala i drugi uređaji procjenjuje se brojenjem privjesaka.

Li-ion baterija: prag zasićenja

Litij-ionska baterija ne može apsorbirati višak naboja. Stoga, kada je baterija potpuno napunjena, struju punjenja morate odmah ukloniti.

Punjenje konstantnom strujom može dovesti do metalizacije litijevih ćelija, što krši načelo osiguravanja sigurnog rada takvih baterija.

Kako biste umanjili nastanak nedostataka, isključite litij-ionsku bateriju što je prije moguće kada dosegne najveću napunjenost.

Ova baterija više neće trajati onoliko koliko bi trebala. Zbog nepravilnog punjenja izgubio je glavna svojstva skladištenja energije.

Čim se punjenje prekine, napon litij-ionske baterije počinje padati. Očituje se učinak smanjenja fizičkog stresa.

Neko će vrijeme napon otvorenog kruga biti raspoređen između neravnomjerno nabijenih ćelija s naponom od 3,70 V i 3,90 V.

Ovdje se također skreće pozornost na proces kada litij-ionska baterija, nakon što je primila potpuno zasićeno punjenje, počinje puniti susjednu (ako je uključena u krug), koja nije primila zasićenje.

Kad litij-ionske baterije morate držati u punjaču cijelo vrijeme kako biste bili sigurni da su spremni, oslonite se na punjače koji imaju funkciju punjenja kapljicama.

Punjač s kratkotrajnom funkcijom punjenja kapljicama uključuje se ako napon otvorenog kruga padne na 4,05 V / I i isključuje se kada napon dosegne 4,20 V / I.

Punjači dizajnirani za pripravnost na mreži ili rad u stanju pripravnosti često smanjuju napon baterije na 4,00 V / I, a pune samo litij-ionske baterije na 4,05 V / I, sprječavajući ih da dosegnu punu razinu 4,20 V / I.

Ova tehnika smanjuje fizički napon, inherentno povezan s tehničkim naponom, i pomaže produljiti vijek trajanja baterije.

Napunite baterije bez kobalta

Tradicionalne baterije imaju nazivni napon ćelija od 3,60 volti. No, za uređaje koji ne sadrže kobalt ocjena je drugačija.

Dakle, litij -fosfatne baterije imaju nominalnu vrijednost 3,20 volti (napon punjenja 3,65 V). A nove litij-titanatne baterije (proizvedene u Rusiji) imaju nominalni napon ćelije 2,40 V (punjenje 2,85).

Litij -fosfatne baterije uređaji su za skladištenje energije koji u svojoj strukturi ne sadrže kobalt. Ova činjenica donekle mijenja uvjete punjenja takvih baterija.

Tradicionalni punjači nisu prikladni za takve baterije jer preopterećuju bateriju uz prijetnju eksplozije. Nasuprot tome, sustav punjenja baterija bez kobalta neće osigurati dovoljno punjenja od 3,60 V za tradicionalne litij-ionske baterije.

Prekoračenje napunjenosti litij-ionske baterije

Litij-ionska baterija radi sigurno unutar zadanih radnih napona. Međutim, performanse baterije postaju nestabilne ako se napuni iznad radnih granica.

Dugotrajno punjenje litij-ionske baterije s naponom većim od 4,30 V, projektirano za radnu snagu od 4,20 V, ispunjeno je litij metalizacijom anode.

Katodni materijal zauzvrat dobiva svojstva oksidanta, gubi stabilnost i emitira ugljični dioksid.

Tlak u baterijskoj ćeliji raste i ako se punjenje nastavi, unutarnji zaštitni uređaj će se isključiti pri tlakovima između 1000 kPa i 3180 kPa.

Ako tlak nastavi rasti, zaštitna se membrana otvara pri tlaku od 3.450 kPa. U tom stanju ćelija litij-ionske baterije je na rubu eksplozije, a na kraju se upravo to dogodi.

Struktura: 1 - gornji poklopac; 2 - gornji izolator; 3 - čelična limenka; 4 - donji izolator; 5 - anodni jezičak; 6 - katoda; 7 - separator; 8 - anoda; 9 - jezičak katode; 10 - ventilacija; 11 - PTC; 12 - brtva

Rad zaštite unutar litij-ionske baterije povezan je s povećanjem temperature unutarnjeg sadržaja. Potpuno napunjena baterija ima višu unutarnju temperaturu od djelomično napunjene.

Stoga se čini da su litij-ionske baterije sigurnije pri punjenju na niskim razinama. Zato vlasti nekih zemalja zahtijevaju uporabu Li-ion baterija u zrakoplovima, zasićene energijom koja ne prelazi 30% njihovog punog kapaciteta.

Unutarnji prag temperature baterija kada su potpuno napunjene je:

130-150 ° C (za litij-kobalt);
170-180 ° C (za nikal-mangan-kobalt);
230-250 ° C (za litij-mangan).

Valja napomenuti da litij-fosfatne baterije imaju bolju temperaturnu stabilnost od litij-manganskih baterija. Litij-ionske baterije nisu jedine koje predstavljaju opasnost u slučaju preopterećenja energijom.

Na primjer, olovno-nikl baterije su također sklone topljenju i naknadnom paljenju ako se zasićenje energijom vrši u suprotnosti s režimom putovnice.

Stoga je upotreba punjača koji su savršeno usklađeni s baterijom od najveće važnosti za sve litij-ionske baterije.

Neki zaključci iz analize

Punjenje litij-ionskih baterija pojednostavljeno je u usporedbi s niklovim sustavima. Krug punjenja je ravni, s ograničenjima napona i struje.

Takav je krug mnogo jednostavniji od kruga koji analizira složene signale napona koji se mijenjaju kako se baterija koristi.

Postupak napajanja litij-ionskih baterija dopušta prekide, te baterije ne moraju biti potpuno zasićene, kao što je slučaj s olovnim baterijama.

Krug regulatora za litij-ionske baterije male snage. Jednostavno rješenje i minimum detalja. No, krug ne osigurava uvjete ciklusa koji održavaju dug vijek trajanja.

Svojstva litij-ionskih baterija obećavaju prednosti u radu obnovljivih izvora energije (solarni paneli i vjetroturbine). Obično će vjetroturbina ili generator rijetko osigurati potpuno punjenje baterije.

Za litij-ionske, nedostatak zahtjeva za punjenje kapljicama pojednostavljuje krug regulatora punjenja. Litij-ionska baterija ne zahtijeva regulator izjednačavanja napona i struje kao što to čine olovne baterije.

Svi kućanski i većina industrijskih litij-ionskih punjača potpuno će napuniti bateriju. Međutim, postojeći litij-ionski punjači baterija općenito ne omogućuju regulaciju napona na kraju ciklusa.

Litij-ionski ili Li — Ion, baterija je neophodna za održavanje nesmetanog rada najrazličitije opreme. Ove punjive baterije pokreću pametne telefone, tablete, prijenosna računala, bušilice, svjetiljke i baterije za početak punjenja. Takva raširena distribucija ovih modela posljedica je velike potrošnje energije i male veličine ovih elemenata. Osim toga, Li-Ion baterije su ocijenjene za 300-400 ciklusa. U suvremenim uređajima ta brojka iznosi do 600 takvih ciklusa.

No, u nekim slučajevima baterije otkazuju mnogo brže, smatra se da je glavni razlog ove pojave pogrešan način uporabe. Stoga je toliko važno znati kako pravilno napuniti litij-ionsku bateriju i što je to uređaj.

Značajke rada

Tipično, Li-Ion baterija je prizmatično ili cilindrično kućište izrađeno od aluminija ili čelika. Unutra se nalazi paket elektroda, a smješteni su i separatori. Katoda je bilo koji od litijevih oksida: litijev nikalat (LiNiO2) ili kobaltat (LiCoO2). U te se svrhe mogu koristiti litijev ferofosfat (iFePO4) i litijev manganov spinel (LiMn2O4). Anoda je izrađena od grafita, grafena i drugih ugljikovodičnih spojeva.

Postupak punjenja i pražnjenja baterije slijedi princip stolice za ljuljanje. Tijekom rada litijevi ioni prenose se s jedne elektrode na drugu. Tijekom pražnjenja, litij se ekstrahira ili deinterkalira iz ugljikovog materijala na negativnoj elektrodi i interkalira u oksid na pozitivnoj elektrodi. Kad se baterije pune, sve se događa obrnutim redoslijedom. U prizmatičnom tijelu elektrode i separatori presavijeni su u obliku pravokutnih ploča, što osigurava povećanu gustoću pakiranja. U cilindričnim baterijama sadržaj se smota. Druga mogućnost je kotrljanje u eliptičnu spiralu. To omogućuje kombiniranje obje izmjene.

Iako mnoge baterije mogu raditi u rasponu od -40 ° C do + 50 ° C, imajte na umu da kapacitet i performanse ovise o temperaturi okoline. Za hladnog vremena kapacitet pada i baterija se može isprazniti. Povećanje temperature dovodi do smanjenja resursa i karakteristika uređaja. Stoga nemojte skladištiti baterije na suncu, u blizini električnih grijača ili drugih izvora topline.

Bilješka! Sve litijeve baterije nemaju br zajednički sustav standardizacija. Modeli s istim specifikacijama mogu se razlikovati. Stoga uporaba ionskih baterija trećih strana u uređajima može oštetiti samu bateriju i svu opremu.

Punjač baterija može raditi drugačije. U jednoj opremi, element koji osigurava samo punjenje li -ionskih baterija ugrađen je u bateriju, u drugoj - uređaj nema takav gadget. U prvom slučaju potreban je isporučeni mrežni adapter za snižavanje napona i ispravljanje struje. Mnogi se mobilni uređaji naplaćuju na ovaj način. Ako govorimo o digitalnim fotoaparatima, tada se litijeva baterija napaja vanjskim punjačem. Korištenje pogrešnog adaptera u najboljem slučaju jednostavno neće napuniti bateriju, au najgorem će oštetiti i kameru i bateriju.

O čemu ovisi napunjenost baterije?

Neke su opcije baterije opremljene upravljačkim elementima koji ne dopuštaju prelazak kritičnih vrijednosti napunjenosti. Ako je vrijednost veća, element će prekinuti protok struje, a ako je manji, prestat će napajati opremu. Time se izbjegava prekomjerno zagrijavanje i kratki spojevi. Ako snaga pametnog telefona ili tableta pokaže 10-20 posto, tada bi uređaj trebalo staviti na punjenje. Nakon što pokazatelji dosegnu maksimalnih sto posto, morate ostaviti opremu napunjenu još jedan i pol ili čak dva sata. Inače će se uređaj zapravo puniti samo 70-80 posto.

No, pravila kažu da baterije ne biste trebali puniti maksimalno cijelo vrijeme. Proizvođači svjesno postavljaju maksimalne stope na 80 posto. To je zbog činjenice da se tijekom prekomjernog punjenja kisik aktivnije razvija na katodi, a na ugljikovitom dijelu stvara se mahovinasta litijeva kovina s visokim kapacitetom elektrolita. To povećava vjerojatnost toplinskog bijega, kasnijeg povećanja tlaka i, kao rezultat toga, uništenja, pa čak i požara baterije.

Naravno, potonje se događa prilično rijetko, ali smanjenje trajanja baterije uz stalno prekomjerno punjenje je neizbježno. Ako opremu ne dovedete do potpunog pražnjenja, broj radnih ciklusa može se povećati na tisuću i pol.

Bilješka! Jedina opcija, u kojima ne dolazi do smanjenja radnog vijeka pri maksimalnom punjenju, su Li-ion punjive baterije s manganom. Dodavanje mangana dovodi do značajnog usporavanja reakcije oslobađanja kisika i metalizacije anode. U takvim uređajima kontroleri nisu predviđeni.

S druge strane, kako bi se produžio vijek trajanja baterije, ponekad je potrebno dovesti bateriju do potpunog pražnjenja. To je zbog činjenice da je prilično teško stalno pratiti stanje napunjenosti. Nedostatak periodičnosti punjenja dovodi do činjenice da se očitanja minimalnog i maksimalnog punjenja, koja su izvorno postavljena u kontroleru, gube. Postupno uređaj počinje primati netočne podatke o iznosu napunjenosti. Dovođenje baterije do potpunog pražnjenja dovest će do poništavanja kontrolera i popravljanja minimalne vrijednosti. Sljedeći korak je punjenje opreme što je dulje moguće, otprilike 8 do 12 sati. Za to vrijeme regulator će ažurirati maksimalnu vrijednost i baterija će se stabilizirati.

Ako bateriju ne namjeravate koristiti dulje vrijeme, trebali biste:

napunite uređaj za 30-50%;
osigurati temperaturu skladištenja od približno 150 ° C;
postavite opremu na suho mjesto.

Potpuno ispražnjene baterije gube svoj rad tijekom duljih razdoblja neaktivnosti i prestaju raditi. Stavite li bateriju sa 100% napunjenosti u memoriju, pritom će se izgubiti značajan dio kapaciteta.

Pažnja! Kobalt je opasan za okoliš i ljude, pa se stare baterije moraju zbrinuti.

Opća pravila naplate

Ako trebate napuniti bateriju u automobilu, tada morate koristiti posebne punjače. Plus je spojen na pozitivni terminal, a minus na negativni terminal. Regulator je postavljen na minimum i ostavljen nekoliko sati. Potpuna napunjenost odgovara pokazateljima "0" ili zelenom indikatoru.

Istaknimo osnovna načela kako pravilno i bezopasno puniti i koristiti litij-ionske baterije:

Ne biste trebali stalno čekati potpuno pražnjenje baterije;
U normalnom načinu rada napunite Li-ion bateriju na 10-20% napunjenosti;
Potrebno je koristiti samo standardni punjač;
Ciklus od punog do maksimalnog punjenja treba provoditi jednom svaka 2-3 mjeseca;
Neka baterije budu djelomično napunjene;
Treba izbjegavati pregrijavanje i značajno hlađenje opreme.

Razmotrimo kako puniti putem USB kabela s računala jer se USB adapter često isporučuje sa pametnim telefonom. Ovdje je važno uzeti u obzir da će se brzina punjenja razlikovati od uobičajene. To je zbog činjenice da je punjenje putem priključka za računalo ograničeno na 0,5 ampera.

Ako se punjenje odvija putem adaptera iz upaljača za cigarete u automobilu, trebali biste pažljivo usporediti karakteristike standardnog adaptera i novog. Obično je za pametne telefone vrijednost 1 amper, a za tablete su potrebna 2 ampera.