Ali se lahko litij-ionska baterija popolnoma izprazni. Li-ion polnilec baterij. Reverzibilni način polnjenja

Li-ionske baterije se v zadnjem času pogosto uporabljajo različne naprave- od električnih avtomobilov do pametnih telefonov in igrač. Glede na to, da so takšne baterije pri polnjenju izjemno zahtevne glede napetosti, je pomembna uporaba standardnih polnilcev. Če želite, da vam kdo služi čim dlje, se morate pri polnjenju držati nekaj preprostih pravil. Kakšna so ta pravila za litij-ionske baterije, bomo povedali v tem članku.

Najprej je treba razumeti, da se sodobne litij-ionske baterije bistveno razlikujejo od bolj običajnih prej kadmijevih ali litij-kovinskih hidridnih baterij - tako po niansah samega procesa polnjenja kot tudi po značilnostih delovanja in shranjevanja. To pomeni, da bi morali pozabiti na priporočila, ki ste se jih prej naučili v zvezi s predhodniki litij-ionskih baterij, in se naučiti novih.

Pravilno polnjenje litij-ionskih baterij.

Če gre za novo baterijo, jo je treba pred uporabo v kateri koli napravi napolniti. Kar zadeva baterije te vrste za električna kolesa in druga električna vozila, je najpogostejša napaka pri prvi uporabi baterij, da jih uporabite takoj po nakupu. Vozniki začetniki pogosto domnevajo, da se baterije prodajajo napolnjene. To je res tako – proizvajalci polnijo baterije, vendar le polovično, brez prvega polnega polnjenja pa se zmanjšata zmogljivost in življenjska doba baterije.

Druga pomembna točka je, da ni priporočljivo, da se baterija popolnoma izprazni. Baterijo je treba napolniti po vsaki tudi najkrajši vožnji z e-skuterjem ali e-kolesom. Če se naučite tega pravila, lahko znatno podaljšate življenjsko dobo baterije. Zato je treba takoj po praznjenju litij-ionske baterije ponovno napolniti.

Žal nekvalificirani prodajalci kupcem pogosto priporočajo, da po prvem polnjenju baterijo popolnoma izpraznijo. Tega močno ne priporočamo - tako tvegate, da se bo nova baterija nenadoma pokvarila. Morda malomarni prodajalci takšno priporočilo dajejo iz najemniških motivov - navsezadnje, ko baterija odpove, boste morali kupiti novo.

Litij-ionske baterije so zelo občutljive na visoke temperature, zato pazite, da jih ne pregrejete. Pri delovanju baterije pri temperaturi v območju +25 stopinj se doseže največji vir in največji tok. Zato poskrbite, da baterija ni dalj časa izpostavljena soncu in se izogibajte shranjevanju baterije v prostoru, kjer je temperatura višja od navedene najvišje.

V primeru, da litij ionska baterija je bil dolgo na hladnem, pred polnjenjem ga je treba segreti na sobno temperaturo. Baterije je nemogoče napolniti takoj po mrazu. Takšna nenadna temperaturna nihanja lahko povzročijo nepopravljivo škodo na bateriji.

Sam postopek polnjenja Li-ion baterije ni težaven - najprej jo morate priključiti na standardno polnilno napravo, nato pa napravo priključiti na električno omrežje. Ko je baterija napolnjena, preprosto odklopite baterijo iz polnilnika.

Litij-ionske baterije niso tako izbirčne kot njihove nikelj-metal-hidridne baterije, vendar vseeno zahtevajo nekaj vzdrževanja. Upoštevanje pet preprostih pravil, ne morete samo podaljšati življenjskega cikla litij-ionskih baterij, temveč tudi podaljšati čas delovanja mobilnih naprav brez polnjenja.

Ne dovolite popolnega praznjenja. Litij-ionske baterije nimajo tako imenovanega spominskega učinka, zato jih je mogoče in jih je poleg tega treba polniti, ne da bi čakali, da se izprazni na nič. Mnogi proizvajalci izračunajo življenjsko dobo litij-ionske baterije kot število polnih ciklov praznjenja (do 0%). Za kakovostne baterije je to 400-600 ciklov... Če želite podaljšati življenjsko dobo litij-ionske baterije, pogosteje polnite telefon. Optimalno je, da takoj, ko napolnjenost baterije pade pod oznako 10-20 odstotkov, lahko telefon napolnite. To bo povečalo število ciklov praznjenja na 1000-1100 .
Strokovnjaki ta proces opisujejo s takim indikatorjem, kot je globina izpusta. Če je vaš telefon izpraznjen do 20 %, je globina praznjenja 80 %. Spodnja tabela prikazuje razmerje med številom ciklov praznjenja litij-ionske baterije in globino praznjenja:

Izpust vsake 3 mesece. Dolgotrajno polno polnjenje je za litij-ionske baterije prav tako škodljivo kot nenehno praznjenje na nič.
Zaradi izjemno nestabilnega procesa polnjenja (telefon pogosto polnimo po potrebi in kjer deluje, iz USB-ja, iz vtičnice, iz zunanja baterija in tako naprej.) Strokovnjaki priporočajo, da popolnoma izpraznite baterijo enkrat na 3 mesece in jo nato napolnite do 100 % in jo držite polnjene 8-12 ur. To pomaga ponastaviti tako imenovane oznake visoke in nizke napolnjenosti baterije. Več o tem si lahko preberete.

Shranjujte delno napolnjeno... Najboljši pogoj za dolgotrajno shranjevanje litij-ionske baterije je med 30 in 50 odstotki napolnjenosti pri 15 °C. Če je baterija popolnoma napolnjena, se bo njena zmogljivost sčasoma znatno zmanjšala. A baterija, ki se je na polici že dalj časa prašila izpraznjena na nič, najverjetneje ni več najemnik - čas je, da jo pošljemo v recikliranje.
Spodnja tabela prikazuje, koliko zmogljivosti ostane v litij-ionski bateriji, odvisno od temperature shranjevanja in stopnje napolnjenosti, ko je shranjena 1 leto.

Uporabite originalni polnilnik. Malo ljudi ve, da je v večini primerov polnilnik vgrajen neposredno v mobilne naprave in zunanjo omrežni adapter samo zniža napetost in popravi tok gospodinjskega napajanja, torej ne vpliva neposredno na baterijo. Nekateri pripomočki, kot so digitalni fotoaparati, nimajo vgrajenega polnilnika, zato so njihove litij-ionske baterije vstavljene v zunanji "polnilnik". Tu lahko uporaba zunanjega polnilnika sumljive kakovosti namesto originalnega negativno vpliva na delovanje baterije.

Ne pregrevajte. No, najhujši sovražnik litij-ionskih baterij je visoka temperatura - sploh ne prenesejo pregrevanja. Zato ne dovolite stika z mobilne naprave neposredno sončno svetlobo in jih ne puščajte v neposredni bližini virov toplote, kot so električni grelniki. Najvišje dovoljene temperature, pri katerih se lahko uporabljajo litij-ionske baterije: od –40°C do +50°C

Prav tako lahko vidite

Ob branju "nasvetov o delovanju" baterij na forumih se nehote vprašate - ali so ljudje v šoli preskočili fiziko in kemijo, ali pa mislijo, da so pravila za uporabo svinčenih in ionskih baterij enaka.
Začnimo z načeli Li-Ion baterije. Na prstih je vse izjemno preprosto - negativna elektroda (običajno iz bakra), pozitivna (iz aluminija), med njimi je porozna snov (separator), nasičena z elektrolitom (preprečuje " nedovoljen" prehod litijevih ionov med elektrodami):

Načelo delovanja temelji na sposobnosti litijevih ionov, da se vgradijo v kristalno mrežo različnih materialov - običajno grafita ali silicijevega oksida - s tvorbo kemičnih vezi: v skladu s tem so pri polnjenju ioni vgrajeni v kristalno mrežo, s čimer nabirajo naboj na eni elektrodi, pri praznjenju se vrnejo na drugo elektrodo in dajo elektron, ki ga potrebujemo (ki ga zanima natančnejša razlaga tekočih procesov - google interkalacija). Uporabljeni elektrolit so raztopine, ki vsebujejo vodo, ki ne vsebujejo prostega protona in so stabilne v širokem razponu napetosti. Kot lahko vidite, je v sodobnih baterijah vse narejeno precej varno - ni kovinskega litija, nič ne eksplodira, skozi separator tečejo le ioni.
Zdaj, ko je z načelom delovanja vse postalo bolj ali manj jasno, pojdimo na najpogostejše mite o Li-Ion baterijah:

Prvi mit. Li-Ion baterije v napravi ni mogoče izprazniti na nič odstotkov.
Pravzaprav se vse sliši pravilno in se ujema s fiziko - pri praznjenju na ~ 2,5 V se litij-ionska baterija zelo hitro razgradi in že eno takšno praznjenje lahko znatno (do 10%!) zmanjša njeno zmogljivost. Poleg tega ga pri praznjenju na takšno napetost ne bo več mogoče polniti s standardnim polnilnikom - če napetost baterijske celice pade pod ~ 3 V, ga bo "pametni" krmilnik izklopil kot poškodovanega, in če obstaja so vse take celice, baterijo lahko odnesete v smeti.
Obstaja pa ena zelo pomembna stvar, na katero pa vsi pozabljajo: v telefonih, tablicah in drugih mobilnih napravah je razpon delovne napetosti na bateriji 3,5-4,2 V. Ko napetost pade pod 3,5 V, indikator kaže nič odstotkov napolni in naprava se izklopi, vendar do "kritičnih" 2,5 V je še zelo daleč. To potrjuje dejstvo, da če priključite LED na tako "izpraznjeno" baterijo, potem lahko gori dolgo časa (morda se kdo spomni, da so se prejšnji telefoni prodajali s svetilkami, ki so bile vklopljene z gumbom ne glede na sistem . izklopite telefon). Se pravi, kot vidite, med normalno uporabo ne pride do praznjenja na 2,5 V, kar pomeni, da je Akum povsem mogoče izprazniti na nič odstotkov.
Drugi mit. Če je Li-Ion poškodovan, bodo baterije eksplodirale.
Vsi se spomnimo "eksplozivnega" Samsung Galaxy Opomba 7. Vendar je to prej izjema od pravila - ja, litij je zelo aktivna kovina in ga ni težko razstreliti v zrak (in v vodi sam zelo močno gori). Vendar sodobne baterije ne uporabljajo litija, temveč njegove ione, ki so veliko manj aktivni. Torej, da bi prišlo do eksplozije, se morate zelo potruditi - bodisi fizično poškodovati polnilno baterijo (urediti kratek stik) ali jo napolniti z zelo visoko napetostjo (takrat se bo poškodoval sam, najverjetneje pa bo krmilnik preprosto izgori in ne bo dovolil polnjenja baterije). Zato, če imate v rokah nenadoma poškodovano ali kadečo baterijo, je ne vrzite na mizo in pobegnite iz sobe z vpitjem "vsi bomo umrli" - le dajte jo v kovinsko posodo in jo odnesite na balkon. (da ne bi dihal kemije) - baterija bo nekaj časa tlela in nato ugasnila. Glavna stvar je, da ga ne zalijemo z vodo, ioni so zagotovo manj aktivni od litija, a kljub temu se bo med reakcijo z vodo sprostila tudi nekaj vodika (in rad poči).
Tretji mit. Ko Li-Ion baterija doseže 300 (500/700/1000/100500) ciklov, postane nevarna in jo je treba nujno zamenjati.
Mit, ki se na srečo vse manj sprehaja po forumih in nima nobene fizikalne ali kemične razlage. Da, med delovanjem elektrode oksidirajo in korodirajo, kar zmanjša kapaciteto baterije, vendar nič manj časa avtonomno delo in nestabilno obnašanje pri 10-20% naboja, vam to ne ogroža.
Četrti mit. Ne delajte z Li-Ion baterijami v hladnem vremenu.
To je bolj priporočilo kot prepoved. Številni proizvajalci prepovedujejo uporabo telefonov pri nizkih temperaturah, mnogi pa so doživeli hitro praznjenje in na splošno izklop telefonov na mrazu. Razlaga za to je zelo preprosta: elektrolit je gel, ki vsebuje vodo, in vsi vedo, kaj se zgodi z vodo pri negativnih temperaturah (da, če to zmrzne), s čimer odstranimo del baterije iz dela. To vodi do padca napetosti in krmilnik začne to obravnavati kot razelektritev. To ni uporabno za baterijo, ni pa usodno (po segrevanju se bo zmogljivost vrnila), zato če morate nujno uporabljati telefon na mrazu (le uporabljajte ga - vzemite ga iz toplega žepa, pazite na čas in skrij nazaj ne šteje), potem je bolje, da ga napolnite 100% in vklopite kateri koli proces, ki obremeni procesor - to se bo ohladilo počasneje.
Peti mit. Otekla Li-Ion baterija je nevarna in jo je treba nujno zavreči.
To ni povsem mit, prej previdnost - nabrekla baterija lahko poči. S kemičnega vidika je vse preprosto: med postopkom interkalacije se elektrode in elektrolit razgradijo, zaradi česar se sprosti plin (lahko se sprosti tudi med polnjenjem, a o tem v nadaljevanju). A izstopa zelo malo in da se baterija zdi napihnjena, mora miniti nekaj sto (če ne na tisoče) ciklov polnjenja (če seveda ni pokvarjena). Znebiti se plina ni težav - samo preluknjajte ventil (pri nekaterih baterijah se pri nadtlaku odpre) in ga odzračite (vdihavanje jih ne priporočam), nato pa lahko luknjo prekrijete z epoksidno smolo. To seveda ne bo vrnilo baterije na nekdanjo zmogljivost, a vsaj zdaj zagotovo ne bo počila.
Šesti mit. Li-Ion baterije so škodljive za prekomerno polnjenje.
A to ni več mit, ampak kruta realnost – pri polnjenju obstaja velika verjetnost, da bo baterija nabrekla, počila in se vžgala – verjemite, malo je užitka, ko vas poškropi z vrelim elektrolitom. Zato imajo vse baterije krmilnike, ki preprosto ne omogočajo polnjenja baterije nad določeno napetostjo. Toda tukaj morate biti izjemno previdni pri izbiri baterije - krmilniki kitajskih obrti lahko pogosto odpovejo in mislim, da ne boste zadovoljni z ognjemetom iz telefona ob 3. uri zjutraj. Seveda je enaka težava pri baterijah blagovnih znamk, a prvič, tam se to zgodi veliko manj pogosto, in drugič, celoten telefon bo zamenjan pod garancijo. Običajno ta mit povzroči naslednje:
Sedmi mit. Ko dosežete 100%, morate telefon odstraniti iz polnjenja.
Iz šestega mita se to zdi razumno, v resnici pa nima smisla vstati sredi noči in odstraniti napravo iz polnjenja: prvič, okvare krmilnika so izjemno redke, in drugič, tudi ko je indikator 100% je dosežena, se baterija nekaj časa polni do zelo, zelo maksimalnih nizkih tokov, kar doda še 1-3% kapacitete. Torej se pravzaprav ne bi smeli tako pretirano pozavarovati.
Mit osmi. Napravo lahko polnite samo z originalnim polnilnikom.
Mit se odvija zaradi slabe kakovosti kitajskih polnilnikov - pri normalni napetosti 5 + - 5% voltov lahko oddajo tako 6 kot 7 - krmilnik bo seveda nekaj časa izravnal takšno napetost, toda v prihodnosti bo to v najboljšem primeru povzročilo zgorevanje krmilnika, v najslabšem primeru - do eksplozije in (ali) okvare matična plošča... Zgodi se tudi nasprotno - pod obremenitvijo kitajski polnilnik odda 3-4 volte: to bo pripeljalo do dejstva, da baterije ne bo mogoče popolnoma napolniti.

Kot lahko vidite iz cele kopice napačnih predstav, vsi nimajo znanstvene razlage, še manj pa dejansko poslabšajo lastnosti baterij. Toda to ne pomeni, da morate po branju mojega članka brezglavo teči in kupiti poceni kitajske baterije za nekaj dolarjev - kljub temu je za vzdržljivost bolje vzeti originalne ali kakovostne kopije originalnih.

Postopki polnjenja in praznjenja vseh baterij za ponovno polnjenje potekajo v obliki kemične reakcije. Vendar je polnjenje litij-ionskih baterij izjema od pravila. Znanstvene raziskave kažejo na energijo takšnih baterij, kot je kaotično gibanje ionov. Izjave strokovnjakov si zaslužijo pozornost. Če so litij-ionske baterije ustrezno znanstveno napolnjene, bi te naprave morale trajati večno.

Znanstveniki vidijo dejstva o izgubi uporabne zmogljivosti baterije, ki jih je potrdila praksa, v ionih, blokiranih s tako imenovanimi pasti.

Zato, tako kot pri drugih podobni sistemi, litij-ionske naprave niso imune na napake v procesu njihove uporabe v praksi.

Polnilniki za litij-ionske modele so nekoliko podobni tistim, ki so zasnovani za sisteme s svinčevo kislino.

Toda glavne razlike med takšnimi polnilniki se kažejo v oskrbi celic s precenjenimi napetostmi. Poleg tega so opažene strožje tokovne tolerance in izključitev občasnega ali plavajočega polnjenja, ko je baterija popolnoma napolnjena.

Relativno zmogljiva naprava za napajanje, ki se lahko uporablja kot naprava za shranjevanje energije pri načrtovanju alternativnih virov energije

Če imajo nekaj fleksibilnosti glede napetostnih povezav/odklopov, proizvajalci litij-ionskih sistemov ta pristop odločno zavračajo.

Li-ionske baterije in pravila delovanja teh naprav ne dopuščajo možnosti neomejenega prekomernega polnjenja.

Zato ni tako imenovanega "čudežnega" polnilnika za litij-ionske baterije, ki bi lahko podaljšal življenjsko dobo za dolgo časa.

Z impulznim polnjenjem ali drugimi znanimi triki ni mogoče pridobiti dodatne Li-ionske zmogljivosti. Litij-ionska energija je nekakšen "čist" sistem, ki sprejema strogo omejeno količino energije.

Polnjenje baterij z mešanico kobalta

Klasični modeli litij-ionskih baterij so opremljeni s katodami, katerih struktura je sestavljena iz materialov:

kobalt,
nikelj,
mangan,
aluminij.

Vsi so običajno napolnjeni z napetostjo do 4,20 V / I. Dovoljeno odstopanje ni več kot +/- 50 mV / I. Obstajajo pa tudi nekatere vrste litij-ionskih baterij na osnovi niklja, ki se lahko polnijo do 4,10 V / I.

Litij-ionske baterije z mešanico kobalta so opremljene z notranjimi zaščitnimi vezji, vendar ta trenutek redko reši pred eksplozijo baterije v načinu prenapolnjenosti

Pojavljajo se tudi razvoj litij-ionskih baterij, kjer se poveča odstotek litija. Za njih lahko napetost polnjenja doseže 4,30 V / I in več.

No, povečanje napetosti poveča zmogljivost, vendar je napetost, ki presega specifikacijo, obremenjena z uničenjem strukture baterije.

Zato so večinoma litij-ionske baterije opremljene z zaščitnimi vezji, katerih namen je ohraniti uveljavljeno hitrost.

Polno ali delno polnjenje

Vendar praksa kaže: najmočnejše litij-ionske baterije lahko vzamejo več kot visoka stopnja napetost ob pogoju njegove kratkotrajne oskrbe.

S to možnostjo je učinkovitost polnjenja približno 99 %, celica pa ostane hladna ves čas polnjenja. Res je, da se nekatere litij-ionske baterije segrejejo za 4-5C, ko so popolnoma napolnjene.

Morda je to posledica zaščite ali visokega notranjega upora. Pri takšnih baterijah je treba polnjenje ustaviti, ko temperatura naraste nad 10 °C pri zmerni stopnji polnjenja.

Litij-ionske baterije v polnilniku ob polnjenju. Indikator kaže, ko so baterije popolnoma napolnjene. Nadaljnji postopek lahko poškoduje baterije

Sistemi z mešanico kobalta so popolnoma napolnjeni pri napetostnem pragu. V tem primeru tok pade do 3-5% nazivne vrednosti.

Baterija bo pokazala polno napolnjenost tudi, ko bo dosežena določena raven zmogljivosti, ki ostane nespremenjena dlje časa. Razlog za to je lahko povečano samopraznjenje baterije.

Povečanje polnilnega toka in nasičenosti naboja

Treba je opozoriti, da povečanje polnilnega toka ne pospeši doseganja stanja polne napolnjenosti. Litij bo dosegel svojo najvišjo napetost hitreje, vendar traja dlje, da se napolni, dokler se zmogljivost popolnoma ne nasiči. Vendar polnjenje baterije z visokim tokom hitro poveča zmogljivost baterije na približno 70%.

Litij-ionskih baterij ni treba do konca napolniti, kot je to v primeru svinčevih naprav. Poleg tega je ta možnost polnjenja nezaželena za Li-ion. Pravzaprav je bolje, da baterije ne napolnite do konca, ker visoka napetost "obremenjuje" baterijo.

Izbira praga čez nizka napetost ali popolna odstranitev nasičenega naboja pomaga podaljšati življenjsko dobo litij-ionske baterije. Res je, ta pristop spremlja zmanjšanje časa sproščanja energije iz baterije.

Tu je treba opozoriti: polnilniki za gospodinjstvo praviloma delujejo z največjo močjo in ne podpirajo regulacije polnilnega toka (napetosti).

Proizvajalci gospodinjskih litij-ionskih polnilcev baterij menijo, da je dolga življenjska doba baterije manj pomembna od stroškov zapletenega vezja.

Litij-ionski polnilniki baterij

Nekateri poceni domači polnilniki pogosto sledijo poenostavljeni metodi. Litij-ionsko baterijo polnite eno uro ali manj, ne da bi prešli na nasičeno polnjenje.

Indikator pripravljenosti na takih napravah zasveti, ko baterija v prvi stopnji doseže napetostni prag. Hkrati je stanje napolnjenosti približno 85-odstotno, kar velikokrat zadovolji številne uporabnike.

Ta domači polnilnik je na voljo za delo različne baterije, vključno z litij-ionskimi baterijami. Naprava ima sistem za regulacijo napetosti in toka, kar je že dobro

Profesionalne polnilnike (drage) odlikuje dejstvo, da znižajo prag polnilne napetosti in s tem podaljšajo življenjsko dobo litij-ionske baterije.

Tabela prikazuje izračunane moči pri polnjenju s takšnimi napravami pri različnih napetostnih pragih, z in brez nasičenosti:

Napetost polnjenja, V / na celico	Visokonapetostna izklopna zmogljivost, %	Čas polnjenja, min	Zmogljivost pri polni nasičenosti, %
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

Takoj, ko se litij-ionska baterija začne polniti, napetost hitro naraste. To vedenje je primerljivo z dvigovanjem bremena z gumijastim trakom, kadar obstaja učinek zamika.

Zmogljivost bo sčasoma dosežena, ko je baterija popolnoma napolnjena. Ta lastnost polnjenja je značilna za vse baterije.

Višji kot je polnilni tok, svetlejši je učinek gumijastega traku. Nizka temperatura ali prisotnost celice z visokim notranjim uporom samo poveča učinek.

Struktura litij-ionske akumulatorske baterije v najpreprostejši obliki: 1- minus bakreno vodilo; 2 - pozitivno aluminijasto vodilo; 3 - anoda iz kobaltovega oksida; 4- grafitna katoda; 5 - elektrolit

Ocenjevanje stanja napolnjenosti z odčitavanjem napetosti napolnjene baterije ni praktično. Merjenje napetosti odprtega tokokroga (brez obremenitve) po tem, ko je baterija več ur mirovala, je najboljši kazalnik za presojo.

Kot pri drugih baterijah, temperatura vpliva na stanje v prostem teku na enak način, kot vpliva na aktivni material litij-ionske baterije. , prenosnikov in drugih naprav se ocenjuje s štetjem obeskov.

Li-ion baterija: prag nasičenosti

Litij-ionska baterija ne more absorbirati odvečne napolnjenosti. Zato, ko je baterija popolnoma nasičena, je treba tok polnjenja takoj odstraniti.

Polnjenje s konstantnim tokom lahko povzroči metalizacijo litijevih celic, kar krši načelo zagotavljanja varnega delovanja takšnih baterij.

Da zmanjšate nastanek okvar, čim prej odklopite litij-ionsko baterijo, ko doseže najvišjo napolnjenost.

Ta baterija ne bo imela več toliko polnjenja, kot bi morala. Zaradi nepravilnega polnjenja je izgubil svoje glavne lastnosti shranjevanja energije.

Takoj, ko se polnjenje konča, začne napetost litij-ionske baterije padati. Učinek zmanjšanja fizičnega stresa se kaže.

Nekaj časa se bo napetost odprtega tokokroga porazdelila med neenakomerno napolnjene celice z napetostjo 3,70 V in 3,90 V.

Tu je pozornost pritegnila tudi proces, ko litij-ionska baterija, ki je prejela popolnoma nasičen naboj, začne polniti sosednjo (če je vključena v vezje), ki ni prejela nasičenega naboja.

Ko morate litij-ionske baterije ves čas hraniti v polnilniku, da zagotovite, da so pripravljene, se zanašajte na polnilnike, ki imajo funkcijo kapljajočega polnjenja.

polnilnik s funkcijo kratkotrajnega polnjenja se vklopi, če napetost odprtega tokokroga pade na 4,05 V / I in se izklopi, ko napetost doseže 4,20 V / I.

Polnilniki, zasnovani za pripravljenost na spletu ali delovanje v stanju pripravljenosti, pogosto zmanjšajo napetost baterije na 4,00 V / I in polnijo samo litij-ionske baterije na 4,05 V / I, s čimer preprečijo, da bi dosegle polno raven 4,20 V / I.

Ta tehnika zmanjša fizično napetost, ki je sama po sebi povezana s tehnično napetostjo, in pomaga podaljšati življenjsko dobo baterije.

Polnite baterije brez kobalta

Tradicionalne baterije imajo nazivno napetost celice 3,60 voltov. Pri napravah, ki ne vsebujejo kobalta, pa je ocena drugačna.

Torej imajo litij-fosfatne baterije nazivno vrednost 3,20 voltov (napetost polnjenja 3,65 V). Nove litij-titanatne baterije (izdelane v Rusiji) imajo nazivno napetost celice 2,40 V (polnjenje 2,85).

Litij-fosfatne baterije so naprave za shranjevanje energije, ki v svoji strukturi ne vsebujejo kobalta. To dejstvo nekoliko spremeni pogoje za polnjenje takšnih baterij.

Tradicionalni polnilci niso primerni za takšne baterije, saj preobremenijo baterijo z nevarnostjo eksplozije. Nasprotno pa sistem polnjenja za baterije brez kobalta ne bo zagotovil zadostnega polnjenja 3,60 V za tradicionalno litij-ionsko baterijo.

Presežen napolnjenost litij-ionske baterije

Litij-ionska baterija deluje varno pri določenih delovnih napetostih. Vendar pa delovanje baterije postane nestabilno, če je napolnjena nad mejami delovanja.

Dolgotrajno polnjenje litij-ionske baterije z napetostjo, višjo od 4,30 V, zasnovano za delovno napetost 4,20 V, je polno litijeve metalizacije anode.

Katodni material pa pridobi lastnosti oksidacijskega sredstva, izgubi svojo stabilnost in oddaja ogljikov dioksid.

Tlak akumulatorske celice se poveča in če se polnjenje nadaljuje, se notranja zaščitna naprava sproži pri tlakih med 1000 kPa in 3180 kPa.

Če tlak po tem še narašča, se zaščitna membrana odpre pri tlaku 3.450 kPa. V tem stanju je celica litij-ionske baterije na robu eksplozije in na koncu se zgodi prav to.

Zgradba: 1 - zgornji pokrov; 2 - zgornji izolator; 3 - jeklena pločevinka; 4 - spodnji izolator; 5 - anodni jeziček; 6 - katoda; 7 - ločevalnik; 8 - anoda; 9 - katodni jeziček; 10 - zračnik; 11 - PTC; 12 - tesnilo

Delovanje zaščite znotraj litij-ionske baterije je povezano s povišanjem temperature notranje vsebine. Popolnoma napolnjena baterija ima višjo notranjo temperaturo kot delno napolnjena.

Zato se zdi, da so litij-ionske baterije varnejše, če so napolnjene pri nizkih ravneh. Zato oblasti nekaterih držav zahtevajo uporabo litij-ionskih baterij v letalih, nasičenih z energijo, ki ne presega 30 % njihove polne zmogljivosti.

Notranji temperaturni prag polno napolnjenih baterij je:

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

Treba je opozoriti, da imajo litij-fosfatne baterije boljšo temperaturno stabilnost kot litij-manganove baterije. Litij-ionske baterije niso edine, ki predstavljajo nevarnost v primeru preobremenitve z energijo.

Na primer, svinčevo-nikljeve baterije so tudi nagnjene k taljenju in kasnejšemu vžigu, če se energijsko nasičenje izvaja v nasprotju s režimom potnega lista.

Zato je uporaba polnilnikov, ki so popolnoma usklajeni z baterijo, izjemnega pomena za vse litij-ionske baterije.

Nekaj zaključkov iz analize

Polnjenje litij-ionskih baterij je v primerjavi z nikljevimi sistemi poenostavljeno. Polnilni tokokrog je premočrtni, z omejitvami napetosti in toka.

Takšno vezje je veliko preprostejše od vezja, ki analizira zapletene napetostne podpise, ki se spreminjajo, ko se baterija uporablja.

Proces polnjenja litij-ionskih baterij omogoča prekinitve, teh baterij ni treba popolnoma nasičiti, kot je to pri svinčenih baterijah.

Krmilno vezje za litij-ionske baterije majhne moči. Preprosta rešitev in najmanj podrobnosti. Toda vezje ne zagotavlja cikla, ki ohranja dolgo življenjsko dobo.

Lastnosti litij-ionskih baterij obljubljajo prednosti pri delovanju obnovljivih virov energije (sončni paneli in vetrne turbine). Običajno vetrna turbina ali generator le redko zagotavljata polno polnjenje baterije.

Pri litij-ionskem odsotnost zahtev po tekočem polnjenju poenostavi vezje krmilnika polnjenja. Litij-ionska baterija ne potrebuje regulatorja napetosti in toka, kot to potrebujejo svinčeve baterije.

Vsi gospodinjski in večina industrijskih litij-ionskih polnilcev bodo v celoti napolnili baterijo. Vendar trenutni polnilniki litij-ionskih baterij na splošno ne zagotavljajo regulacije napetosti na koncu cikla.

Litij-ionski ali Li — Ion, baterija je potrebna za vzdrževanje nemotenega delovanja najrazličnejše opreme. Te polnilne baterije napajajo pametne telefone, tablice, prenosnike, vrtalnike, svetilke in baterije za zagonsko polnjenje. Takšna razširjenost teh modelov je posledica visoke porabe energije in majhne velikosti teh elementov. Poleg tega so Li-Ion baterije ocenjene za 300-400 ciklov. V sodobnih napravah je ta številka do 600 takšnih ciklov.

Toda v nekaterih primerih baterije odpovejo veliko hitreje, glavni razlog za ta pojav se šteje za napačen način uporabe. Zato je tako pomembno vedeti, kako pravilno napolniti litij-ionsko baterijo in kaj je ta naprava.

Značilnosti dela

Običajno je Li-Ion baterija prizmatično ali valjasto ohišje iz aluminija ali jekla. V notranjosti je paket elektrod in ločevalniki. Katoda je kateri koli od litijevih oksidov: litijev nikelat (LiNiO2) ali kobaltat (LiCoO2). Za te namene lahko uporabimo litijev ferofosfat (iFePO4) in litijev manganov spinel (LiMn2O4). Anoda je izdelana iz grafita, grafena in drugih ogljikovih spojin.

Postopek polnjenja in praznjenja baterije poteka po principu gugalnega stola. Med delom se litijevi ioni prenašajo z ene elektrode na drugo. Med praznjenjem se litij ekstrahira ali deinterkalira iz ogljikovega materiala na negativni elektrodi in se vstavi v oksid na pozitivni elektrodi. Ko se baterije polnijo, se vse dogaja v obratnem vrstnem redu. V prizmatičnem telesu so elektrode in separatorji zloženi v obliki pravokotnih plošč, kar zagotavlja povečano gostoto pakiranja. V cilindričnih baterijah je vsebina zvita. Druga možnost je zviti v eliptično spiralo. To omogoča kombiniranje obeh modifikacij.

Čeprav lahko številne baterije delujejo v območju od -40 °C do +50 °C, ne pozabite, da se zmogljivost in zmogljivost razlikujeta glede na temperaturo okolice. V hladnem vremenu se zmogljivost zmanjša in baterija se lahko izprazni. Zvišanje temperature vodi do zmanjšanja vira in lastnosti naprave. Zato baterij ne shranjujte na soncu, v bližini električnih grelnikov ali drugih virov toplote.

Opomba! Vse litijeve baterije nimajo skupni sistem standardizacija. Modeli z enakimi specifikacijami se lahko razlikujejo. Zato lahko uporaba ionskih baterij drugih proizvajalcev z napravami poškoduje samo baterijo in vso opremo.

Polnilnik baterij lahko deluje drugače. V neki opremi je element, ki zagotavlja samo polnjenje litij-ionskih baterij, vgrajen v baterijo, v drugi - naprava nima takšnega pripomočka. V prvem primeru je za znižanje napetosti in popravljanje toka potreben priložen omrežni adapter. Na ta način se polni veliko mobilnih naprav. Če govorimo o digitalnih fotoaparatih, potem litijevo baterijo napaja zunanji polnilnik. Uporaba napačnega adapterja v najboljšem primeru preprosto ne bo napolnila baterije, v najslabšem primeru pa bo poškodovala tako kamero kot baterijo.

Od česa je odvisno polnjenje baterije?

Nekatere možnosti baterij so opremljene s krmilnimi elementi, ki ne dovoljujejo, da bi kritične vrednosti napolnjenosti presegle. Če je vrednost višja, bo element prekinil pretok toka, če je nižja, pa bo prenehal dovajati opremo. Tako se izognete prekomernemu segrevanju in kratkim stikom. Če je moč pametnega telefona ali tablice 10-20 odstotkov, je treba napravo napolniti. Ko indikatorji dosežejo največ sto odstotkov, morate opremo pustiti napolnjeno še eno uri in pol ali celo dve. V nasprotnem primeru bo naprava dejansko napolnjena le 70-80 odstotkov.

Toda pravila pravijo, da ne smete baterij ves čas polniti do maksimuma. Proizvajalci so zavestno postavili najvišje stopnje na 80 odstotkov. To je posledica dejstva, da se med polnjenjem kisik bolj aktivno razvija na katodi, na ogljikovem delu pa se tvori mahovita usedlina kovine litija z visoko zmogljivostjo elektrolita. To poveča verjetnost toplotnega pobega, poznejšega povečanja tlaka in posledično uničenja in celo požara baterije.

Seveda se slednje zgodi precej redko, vendar je zmanjšanje življenjske dobe baterije s stalnim prekomernim polnjenjem neizogibno. Če opreme ne pripeljete do popolne praznjenja, se lahko število delovnih ciklov poveča na tisoč in pol.

Opomba! Edina možnost, pri katerih ne pride do zmanjšanja življenjske dobe pri maksimalnem polnjenju, so litij-ionske polnilne baterije z manganom. Dodatek mangana povzroči znatno upočasnitev reakcije evolucije kisika in metalizacije anode. V takšnih napravah krmilniki niso na voljo.

Po drugi strani pa je za podaljšanje življenjske dobe baterije včasih potrebno baterijo popolnoma izprazniti. To je posledica dejstva, da je precej težko nenehno spremljati stanje napolnjenosti. Pomanjkanje periodičnosti polnjenja vodi k dejstvu, da se odčitki minimalnega in največjega polnjenja, ki so bili prvotno določeni v krmilniku, izgubijo. Postopoma naprava začne prejemati netočne podatke o količini polnjenja. Če se baterija popolnoma izprazni, se regulatorji izpraznijo in določi minimalna vrednost. Naslednji korak je polnjenje opreme čim dlje, približno 8 do 12 ur. V tem času bo krmilnik posodobil največjo vrednost in baterija se bo stabilizirala.

Če baterije ne nameravate uporabljati dlje časa, morate:

napolnite napravo za 30-50%;
zagotoviti temperaturo skladiščenja približno 150C;
opremo postavite na suho mesto.

Popolnoma izpraznjene baterije med daljšimi obdobji nedejavnosti izgubijo zmogljivost in prenehajo delovati. Če baterijo s 100-odstotno napolnjenostjo vstavite v skladišče, bo med tem pomemben del zmogljivosti izgubljen.

Pozor! Kobalt je nevaren za okolje in ljudi, zato je treba stare baterije zavreči.

Splošna pravila polnjenja

Če morate v avtu napolniti baterijo, potem morate uporabiti posebne polnilnike. Plus je priključen na pozitivni terminal, minus pa na negativni terminal. Regulator se nastavi na minimum in pusti nekaj ur. Polna napolnjenost ustreza indikatorju "0" ali zelenemu indikatorju.

Naj izpostavimo osnovna načela, kako pravilno in neškodljivo polniti in uporabljati litij-ionske baterije:

Ne smete nenehno čakati na popolno praznjenje baterije;
V normalnem načinu napolnite Li-ion baterijo pri 10-20 % napolnjenosti;
Uporabljati morate samo standardni polnilnik;
Cikel od polnega do največjega polnjenja je treba izvesti enkrat na 2-3 mesece;
Baterije naj bodo delno napolnjene;
Izogibati se je treba pregrevanju in znatnemu hlajenju opreme.

Razmislimo o tem, kako polniti prek kabla USB iz računalnika, saj je USB adapter pogosto priložen pametnemu telefonu. Tukaj je pomembno upoštevati, da se bo hitrost polnjenja razlikovala od običajne. To je posledica dejstva, da je polnjenje prek vrat PC omejeno na 0,5 ampera.

Če polnjenje poteka prek adapterja iz cigaretnega vžigalnika v avtomobilu, morate natančno primerjati značilnosti standardnega adapterja in novega. Običajno je za pametne telefone vrednost 1 amper, za tablične računalnike pa 2 ampera.