Jak prodloužit životnost lithium-iontových (Li-ion) baterií. Lithium-iontové baterie. Zařízení a typy. Práce a aplikace

První pokusy o vytvoření lithiových galvanických článků byly zaznamenány již v roce 1012. Skutečný funkční model vznikl v roce 1940, první sériové exempláře (nenabíjecí!), se objevily v 70. letech a triumfální pochod tohoto typu baterií začal na počátku 90. let, kdy japonská společnost Sony dokázala ovládnout své komerční produkce.

V současné době se má za to, že se jedná o jednu z nejslibnějších oblastí pro vytváření autonomních zdrojů elektrické energie, a to i přes jejich poměrně vysoké (na současné úrovni) náklady.

Hlavní výhodou tohoto typu baterie je vysoká hustota energie (cca 100 W/h na 1 kg hmotnosti) a schopnost provádět velký cyklus nabíjení/vybíjení.

Nově vytvořené baterie se také vyznačují tak vynikajícím ukazatelem, jako je nízká míra samovybíjení (pouze od 3 do 5 % v prvním měsíci s následným poklesem tohoto ukazatele). To umožňuje

A to není vše – ve srovnání s rozšířeným Ni-Cd poskytuje nový obvod se stejnými rozměry trojnásobný výkon prakticky bez negativního paměťového efektu.

Negativní vlastnosti

lithium-iontové baterie.

Předně - vysoká cena, nutnost udržovat baterii v nabitém stavu a tzv. "efekt stárnutí", který se projevuje i v době, kdy galvanický článek nebyl v provozu. Poslední nepříjemná vlastnost se projevuje neustálým snižováním kapacity, což po dvou letech může vést k úplnému selhání výrobku.

Lithium-iontové baterie nejsou tak „vybíravé“ jako jejich nikl-metalhydridové protějšky, ale přesto vyžadují určitou údržbu. držet se pět jednoduchých pravidel, můžete nejen prodloužit životnost lithium-iontových baterií, ale také zvýšit provozní dobu mobilních zařízení bez dobíjení.

Zabraňte úplnému vybití. Lithium-iontové baterie nemají tzv. paměťový efekt, takže je lze a navíc je potřeba nabíjet bez čekání na vybití na nulu. Mnoho výrobců počítá životnost lithium-iontové baterie podle počtu cyklů úplného vybití (až 0 %). Pro vysoce kvalitní baterie 400-600 cyklů. Chcete-li prodloužit životnost lithium-iontové baterie, nabíjejte telefon častěji. Optimálně, jakmile indikátor baterie klesne pod značku 10-20 procent, můžete telefon nabít. Tím se zvýší počet vybíjecích cyklů na 1000-1100 .
Odborníci popisují tento proces takovým indikátorem, jako je Depth Of Discharge. Pokud je váš telefon vybitý na 20 %, pak je hloubka vybití 80 %. Níže uvedená tabulka ukazuje závislost počtu vybíjecích cyklů lithium-iontové baterie na hloubce vybití:

Vybíjení jednou za 3 měsíce. Plné nabití po dlouhou dobu je pro lithium-iontové baterie stejně špatné jako neustálé vybíjení na nulu.
Vzhledem k extrémně nestabilnímu procesu nabíjení (telefon často nabíjíme podle potřeby a tam, kde to funguje, z USB, ze zásuvky, z externí baterie atd.), odborníci doporučují baterii zcela vybít jednou za 3 měsíce a po které se nabijí až na 100 % a vydrží nabíjení 8-12 hodin. To pomáhá resetovat příznaky takzvané vysoké a nízké baterie. Můžete si o tom přečíst více.

Skladujte částečně nabité. Optimální stav pro dlouhodobé skladování lithium-iontové baterie je mezi 30 a 50 procenty nabití při 15 °C. Pokud necháte baterii plně nabitou, její kapacita se časem výrazně sníží. Ale baterie, která dlouhou dobu sbírala prach na polici vybitá na nulu, už s největší pravděpodobností není nájemcem - je čas ji poslat k recyklaci.
Níže uvedená tabulka ukazuje, kolik kapacity zbývá v lithium-iontové baterii v závislosti na skladovací teplotě a úrovni nabití při skladování po dobu 1 roku.

Používejte originální nabíječku. Málokdo ví, že ve většině případů je nabíječka zabudována přímo do mobilních zařízení a externí AC adaptér pouze snižuje napětí a usměrňuje proud domácího napájení, to znamená, že nemá přímý vliv na baterii. Některé gadgety, jako jsou digitální fotoaparáty, nemají vestavěnou nabíječku, a proto se jejich lithium-iontové baterie vkládají do externí „nabíječky“. Zde může použití externí nabíječky pochybné kvality místo původní nabíječky negativně ovlivnit výkon baterie.

Vyvarujte se přehřátí. No, nejhorším nepřítelem lithium-iontových baterií je vysoká teplota - vůbec nesnášejí přehřívání. Nevystavujte proto mobilní zařízení přímému slunečnímu záření a nenechávejte je v těsné blízkosti zdrojů tepla, jako jsou elektrická topidla. Maximální povolené teploty, při kterých je možné použití lithium-iontových baterií: -40°C až +50°C

Také můžete vidět

Procesy nabíjení a vybíjení jakýchkoli baterií probíhají jako chemická reakce. Nabíjení lithium-iontových baterií je však výjimkou z pravidla. Vědecké studie ukazují energii takových baterií jako chaotický pohyb iontů. Tvrzení vědců si zaslouží pozornost. Pokud je vědecky správné nabíjet lithium-iontové baterie, pak by tato zařízení měla vydržet navždy.

Praxí potvrzená fakta ztráty užitečné kapacity baterie vědci vidí v iontech zablokovaných takzvanými pastmi.

Proto, stejně jako u jiných podobných systémů, nejsou lithium-iontová zařízení imunní vůči defektům v procesu jejich aplikace v praxi.

Nabíječky pro Li-ion design mají určité podobnosti se zařízeními určenými pro olovo-kyselinové systémy.

Ale hlavní rozdíly mezi takovými nabíječkami jsou vidět v přívodu vysokého napětí do článků. Kromě toho jsou zaznamenány užší tolerance proudu a eliminace přerušovaného nebo plovoucího nabíjení, když je baterie plně nabitá.

Pokud se liší určitou flexibilitou, pokud jde o připojení / odpojení napětí, výrobci lithium-iontových systémů tento přístup kategoricky odmítají.

Li-ion baterie a provozní řády těchto zařízení neumožňují možnost neomezeného přebíjení.

Pro lithium-iontové baterie proto neexistuje tzv. „zázračná“ nabíječka, která dokáže životnost prodloužit na dlouhou dobu.

Je nemožné získat dodatečnou kapacitu Li-ion kvůli impulsnímu nabíjení nebo jiným známým trikům. 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 tvořena materiály:

• kobalt,
• nikl,
• mangan,
• hliník.

Všechny jsou obvykle nabíjeny napětím do 4,20V/I. Přípustná odchylka není větší než +/- 50 mV/I. Existují však také určité typy lithium-iontových baterií na bázi niklu, které umožňují nabíjecí napětí až 4,10 V/m.

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

No, zvýšení napětí zvyšuje kapacitu, ale pokud napětí přesahuje specifikaci, je to plné zničení struktury baterie.

Lithium-iontové baterie jsou proto z velké části vybaveny ochrannými obvody, jejichž účelem je dodržení stanovené normy.

Plné nebo částečné nabití

Praxe však ukazuje, že většina výkonných lithium-iontových baterií dokáže akceptovat vyšší úroveň napětí, za předpokladu, že je aplikována krátkodobě.

S touto možností je účinnost nabíjení asi 99 % a článek zůstává po celou dobu nabíjení studený. Je pravda, že některé lithium-iontové baterie se při dosažení plného nabití stále zahřívají o 4-5C.

Možná je to kvůli ochraně nebo kvůli vysokému vnitřnímu odporu. U takových baterií by mělo být nabíjení zastaveno, když teplota při mírném nabíjení stoupne o více než 10ºC.

K úplnému nabití systémů s příměsí kobaltu dochází při prahové hodnotě napětí. V tomto případě proud klesne až o 3 -5 % jmenovité hodnoty.

Baterie bude vykazovat plné nabití i při dosažení určité úrovně kapacity, která zůstane po dlouhou dobu nezměněna. Důvodem může být zvýšené samovybíjení baterie.

Zvyšování nabíjecího proudu a saturačního nabíjení

Je třeba poznamenat, že zvýšení nabíjecího proudu neurychlí dosažení stavu plného nabití. Lithium - dosáhne špičkového napětí rychleji, ale nabití do plného nasycení kapacity trvá déle. Nabíjení baterie vysokým proudem však rychle zvyšuje kapacitu baterie na přibližně 70 %.

Lithium-iontové baterie nevyžadují plné nabití, jako je tomu u olověných zařízení. Navíc právě tato možnost nabíjení je pro Li-ion nežádoucí. Ve skutečnosti je nejlepší baterii plně nenabíjet, protože vysoké napětí baterii zatěžuje.

Volba nižšího prahu napětí nebo úplné odstranění saturačního nabití prodlouží životnost Li-Ion baterie. Je pravda, že tento přístup je doprovázen snížením doby návratu energie baterie.

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

Výrobci nabíječek lithium-iontových baterií považují dlouhou životnost za menší problém než náklady na složitost obvodu.

Nabíječky Li-ion baterií

Některé levné domácí nabíječky často používají zjednodušenou metodu. Nabíjejte lithium-iontovou baterii po dobu jedné hodiny nebo méně, aniž by došlo k nasycení.

Indikátor připravenosti na takových zařízeních se rozsvítí, když baterie dosáhne prahu napětí v prvním stupni. Stav nabití je v tomto případě asi 85 %, což často uspokojí mnoho uživatelů.

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

Tabulka ukazuje vypočítané výkony při nabíjení takovými zařízeními při různých prahových hodnotách napětí, se saturačním nabíjením a bez něj:

Jakmile se lithium-iontová baterie začne nabíjet, dojde k rychlému nárůstu napětí. Toto chování je srovnatelné se zvedáním břemene pomocí gumového pásku, když dochází ke zpoždění.

Kapacita se nakonec naplní, když je baterie plně nabitá. Tato charakteristika nabíjení je typická pro všechny baterie.

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

Vyhodnocování stavu nabití odečítáním napětí nabité baterie není praktické. Nejlepším hodnotícím ukazatelem je měření napětí naprázdno (naprázdno) poté, co byla baterie několik hodin v klidu.

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

Lithium-iontová baterie: práh nasycení

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

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

Abyste minimalizovali vznik závad, měli byste lithium-iontovou baterii odpojit co nejdříve, jakmile dosáhne vrcholu nabití.

Jakmile se nabíjení zastaví, napětí lithium-iontové baterie začne klesat. Projevuje se efekt snížení fyzického stresu.

Po nějakou dobu bude napětí naprázdno rozloženo mezi nerovnoměrně nabité články s napětím 3,70 V a 3,90 V.

Zde proces také přitahuje pozornost, když lithium-iontová baterie, která obdržela plně nabitý náboj, se začne nabíjet sousední (pokud je součástí obvodu), která nedostala saturační náboj.

Když je třeba lithium-iontové baterie po celou dobu uchovávat v nabíječce, aby bylo zajištěno, že jsou připraveny, měli byste se spolehnout na nabíječky, které mají funkci krátkodobého udržovacího nabíjení.

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

Nabíječky navržené pro pohotovostní nebo pohotovostní režim často umožňují pokles napětí baterie na 4,00 V/m a nabíjejí lithium-iontové baterie pouze na 4,05 V/m, aniž by dosáhly plných 4,20 V/m.

Tato technika snižuje fyzické napětí vlastní technickému napětí a pomáhá prodloužit životnost baterie.

Nabíjení bezkobaltových baterií

Tradiční baterie mají jmenovité napětí článku 3,60 V. U zařízení, která neobsahují kobalt, je však hodnota jiná.

Takže lithium-fosfátové baterie mají jmenovité napětí 3,20 voltů (nabíjecí napětí 3,65 V). A nové lithium-titanátové baterie (vyrobené v Rusku) mají jmenovité napětí článku 2,40 V (nabíječka 2,85).

Pro takové baterie nejsou vhodné klasické nabíječky, které přetěžují baterii s hrozbou výbuchu. Naopak nabíjecí systém pro bezkobaltové baterie neposkytne dostatečné nabití pro 3,60V tradiční Li-Ion baterii.

Nadměrné nabití lithium-iontové baterie

Lithium-iontová baterie funguje bezpečně v rámci specifikovaných provozních napětí. Výkon baterie se však stává nestabilním, pokud je nabíjen nad provozní limity.

Dlouhodobé nabíjení lithium-iontové baterie s napětím nad 4,30 V, navržené pro pracovní jmenovité napětí 4,20 V, je zatíženo lithiovým pokovováním anody.

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

Tlak článku baterie se zvyšuje a pokud nabíjení pokračuje, vnitřní ochranné zařízení se vypne při tlaku mezi 1000 kPa a 3180 kPa.

Pokud poté nárůst tlaku pokračuje, ochranná membrána se otevře při tlaku 3,450 kPa. V tomto stavu je článek lithium-iontové baterie na pokraji výbuchu a nakonec se přesně to stane.

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

Proto jsou lithium-iontové baterie považovány za bezpečnější za podmínek nízkoúrovňového nabíjení. To je důvod, proč úřady některých zemí vyžadují použití Li-ion baterií v letadlech, nasycených energií ne vyšší než 30 % jejich plné kapacity.

Prahová hodnota vnitřní teploty baterie při plné zátěži 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 podmínkách energetického přetížení.

Například olovo-niklové baterie jsou také náchylné k roztavení a následnému požáru, pokud je energetická saturace prováděna v rozporu s pasovým režimem.

Proto je pro všechny lithium-iontové baterie nanejvýš důležité použití nabíječek, které jsou pro baterii ideálně vhodné.

Některé závěry z analýzy

Nabíjení lithium-iontových baterií se oproti niklovým systémům vyznačuje zjednodušeným způsobem. Nabíjecí obvod je jednoduchý, s omezením napětí a proudu.

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

Proces saturace lithium-iontových baterií je přerušitelný, tyto baterie není nutné zcela saturovat, jako je tomu u olověných baterií.

Vlastnosti lithium-iontových baterií slibují výhody při provozu obnovitelných zdrojů energie (solární panely a větrné turbíny). Zpravidla nebo větrný generátor zřídka poskytuje plné nabití baterie.

U lithium-iontových baterií nedostatek stabilních požadavků na nabíjení zjednodušuje obvod regulátoru nabíjení. Lithium-iontová baterie nevyžaduje regulátor, který vyrovnává napětí a proud, jak je vyžadováno u olověných baterií.

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

Lithiové baterie

Lithiové nebo lithium-iontové (Li-ion) baterie se nacházejí především v mobilních telefonech, noteboocích a videokamerách. Výrobky jsou drahé, baterie také, takže s nimi musíte zacházet ještě kompetentněji než s jinými bateriemi. Jaká je tedy síla Lithium-Ion? Fám a mýtů je zde pravděpodobně ještě více. Za prvé, začíná se objevovat samo o sobě, i když jen proto, že prodejci zařízení s Li-ion bateriemi nedávají zvláštní slova na rozloučenou, říkají, že baterie je „chytrá“ a udělá vše správně sama. Ale ne sama od sebe. Ostatně případů, kdy majitelé nových notebooků udělali baterii nepoužitelnou za měsíc a pak zaplatili pěkné peníze za novou baterii, je tolik. Lithiové baterie jsou samozřejmě drahé, protože jsou nacpané elektronikou, ale bohužel vás to nezachrání před bláznem.

Znovu vybití

Stejně jako v případě niklových baterií se také lithiové baterie velmi bojí přebíjení a nadměrného vybíjení. Ale jelikož se tyto baterie používají v chytrých zařízeních a jsou vybaveny vlastními nabíječkami, jejich elektronika neumožňuje přebíjení – tedy. nemůžeš se ho bát. Nadměrné vybití je však obtížnější kontrolovat, a proto je nejčastější příčinou předčasného selhání baterie. Samozřejmě, že u drahých a složitých zařízení, jako jsou notebooky, dojde k vypnutí dříve, než napětí klesne na kritickou hodnotu. Z precedentů však vyplývá, že na toto nouzové odstavení je nejlepší pohlížet jako na nouzové opatření, ke kterému je, pokud možno, raději nepřistupovat. Toto je nejdůležitější pravidlo, aby se zabránilo úplnému vybití, protože nízké napětí může vyřadit bezpečnostní obvod. Stává se, že lidé „zabíjejí“ baterie, unášeni tréninkem. Trénink je dobrá věc, ale pro lithiové baterie stačí 2-3 plné cykly.

Lithiové baterie nemají paměťový efekt, takže je lze kdykoli dobít, proto je nejlepší, aby vám baterie po tréninku nedošly. Doporučená spodní hranice je 5–10 %. Kritická spodní hranice jsou 3 %.

Mnoho nedokončených cyklů nebo jeden dokončený

Lithiová baterie má životnost přibližně 300 cyklů. Za plný cyklus se považuje cyklus plného nabití a plného (tj. do cca 3 % kapacity) vybití, nebo naopak. Pokud baterii vybijete na 50% a poté ji nabijete, bude to 1/2 cyklu, pokud je to do 75% a nabijete ji - 1/4 cyklu atd. Takže u telefonů a notebooků je rozdíl ve výhodách mezi plnými a neúplnými cykly odlišný. Na internetu se tvrdošíjně tvrdí, že spousta lidí nabíjela své telefony neúplným vybitím (tedy každý den dobíjeli telefon) a nakonec je zničili. U notebooků je přitom spolehlivě známo, že plné cykly opotřebovávají baterii rychleji než nekompletní. Situace se vyjasní při podrobném zkoumání Li-ion baterií zařízení (viz doplňkové materiály). Ukazuje se, že hodně záleží na ovladači. Je to on, kdo řídí nabíjecí proud, sleduje stav baterie atd. Takže u notebooků je ovladač umístěn v samotné baterii a je upravován systémovými nástroji, jako je kalibrace. U mobilních telefonů je ovladač umístěn v samotném telefonu a nelze jej snadno nastavit. Přestože lithiové baterie nemají paměťový efekt, existuje efekt tzv. „digitální paměti“. Faktem je, že řídicí elektronika nabíjení-vybíjení, umístěná v samotné baterii, funguje nezávisle na zařízení, které baterii využívá. Vnitřní elektronika hlídá úroveň napětí článku, přeruší nabíjení při dosažení nastavené maximální hodnoty (s přihlédnutím ke změně napětí vlivem nabíjecího proudu a teploty baterie), přeruší vybíjení při dosažení kritické hodnoty a hlásí toto „up “ (pro tyto účely velká řada specializovaných mikročipů). Monitorovací systém baterie „nahoře“ vypočítává úroveň nabití na základě informací o okamžicích vypnutí nabíjení a vybíjení baterie a odečtů aktuálního měřicího systému. Pokud jsou však provozní podmínky takové, že před vypnutím hardwaru nebo plným nabitím nedojde k úplnému vybití, nemusí být tyto výpočty po několika cyklech zcela správné - kapacita baterie se časem snižuje a aktuální stavy měřiče nemusí vždy odpovídat skutečnosti . Odchylky obvykle nepřesahují jedno procento pro každý cyklus, pokud během provozu nenastaly závažné změny, například při selhání jednoho z článků baterie. Monitorovací systém má schopnost „učit se“, tedy přepočítat hodnotu celkové kapacity baterie, k tomu je však nutné provést alespoň jeden úplný cyklus nabití-vybití před hardwarovými obvody samotné baterie. aktivovat. Ukazuje se tedy, že při velmi častých cyklech se regulátor ztratí, a proto nesprávně počítá nabití baterie a provádí nesprávné nabíjení, v důsledku čehož se baterie zhoršuje. Na rozdíl od notebooku nelze telefon překalibrovat. V tomto případě zbývá pouze provést několik úplných cyklů, aby se ovladač dal do pořádku. Doporučuji v ideálním případě kombinovat plné a částečné cykly, dodržovat zásadu „zlatého středu“. Osobně jsem to udělal se svým mobilním telefonem - ve výsledku po 2 letech provozu pokles kapacity nebyl větší než 40%, což je norma. Částečně čas také nešetří lithiové baterie – ty se časem opotřebovávají bez ohledu na provoz; jejich stáří je krátké a je rozumné měnit baterie každé 2-3 roky.

Úložný prostor

Když se baterie nepoužívá, doporučuje se ji skladovat na 40% kapacity na chladném místě. Spodní teplotní limit pro skladování a provoz je 00 C. Obecně se lithiové baterie rády nabíjejí, tzn. je lepší je skladovat a uchovávat v nabitém stavu, na rozdíl od niklových. Ale při dlouhodobém skladování maximální nabití stále více opotřebovává baterii, takže 40% nabití je považováno za optimální stav.

Resuscitace baterie

Obecně platí, že pokud je baterie vybitá, je lepší koupit novou, je to nejlogičtější možnost, i když drahá. Spolehlivé recepty na resuscitaci baterií jsem neviděl. Zejména o noteboocích existují skutečné legendy, že lidé oživili zničenou baterii notebooku a vše je s nimi v pořádku. Jeden z nich zní takto: „Musíte úplně vybít baterii, nechte notebook týden; poté baterii plně nabijte a také ji nechte týden; po dvou měsících by měla být kapacita obnovena.

Pro mobilní telefony: kombinujte plné a částečné cykly (v poměru „X3“).
Pro notebooky: co nejméně úplných cyklů (po tréninku).
Pro všechny: doporučuje se udělat 80% cyklů; nedovolte úplné vybití (pod 3 %).

V současné době jsou rozšířené li-ion baterie a Li-pol (lithium-polymerové) baterie.

Rozdíl mezi nimi je v elektrolytu. V první verzi se používá helium jako takové, ve druhé polymer nasycený roztokem obsahujícím lithium. Vzhledem k oblibě automobilů s elektromotory je dnes otázka nalezení ideálního typu li-ion baterie, která je pro takové vozidlo optimální, akutní.

Skládá se, stejně jako ostatní baterie, z anody (porézní uhlík) a katody (lithium), separátoru, který je odděluje, a vodiče elektrolytu. Proces vybíjení je doprovázen přechodem „anodových“ iontů na katodu přes separátor a elektrolyt. Jejich směr je při nabíjení obrácený (obrázek níže).

Ionty cirkulují v procesu vybíjení a nabíjení článku mezi opačně nabitými elektrodami.

Iontové baterie mají katodu vyrobenou z různých kovů, což je jejich hlavní rozdíl. Výrobci, kteří používají různé materiály pro elektrody, zlepšují vlastnosti baterií.

Stává se však, že zlepšení některých vlastností vede k prudkému zhoršení jiných. Například optimalizací kapacity potřebné ke zvýšení doby cestování můžete zvýšit výkon, bezpečnost a snížit dopad na životní prostředí. Zároveň můžete snížit zatěžovací proud, zvýšit cenu nebo velikost baterie.

S hlavními parametry různých typů lithiových baterií (lithium-manganové, lithium-kobaltové, lithium-fosfátové a nikl-mangan-kobaltové) se můžete seznámit v tabulce:

Pravidla pro uživatele elektrické dopravy

Kapacita takových baterií při dlouhodobém skladování prakticky neklesá. Li-ion baterie se při skladování při teplotě 60 stupňů po dobu 15 let vybijí pouze o 23 %. Právě díky těmto vlastnostem nacházejí široké uplatnění v technologiích elektrické dopravy.

Lithium-iontové baterie jsou vhodné pro elektromobily, které mají ve skříni zabudovaný kompletní řídicí systém.

Z tohoto důvodu uživatelé během provozu zapomínají na základní pravidla, která mohou prodloužit jejich životnost:

• baterie musí být plně nabita ihned po zakoupení v obchodě, protože elektrody jsou během výrobního procesu nabity na 50 %. Dostupná kapacita se tedy sníží, tzn. provozní doba, pokud nedojde k počátečnímu nabití;
• baterie se nesmí nechat úplně vybít, aby se šetřil její zdroj;
• je nutné nabít baterii po každém odjezdu, i když nabití ještě zbývá;
• Nezahřívejte baterie, protože vysoké teploty přispívají k procesu stárnutí. Aby bylo možné zdroj co nejvíce využít, je nutné pracovat při optimální teplotě, která je 20-25 stupňů. Baterii proto nelze skladovat v blízkosti zdroje tepla;
• v chladném počasí se doporučuje zabalit baterii do plastového sáčku s vakuovým zámkem pro skladování při 3-4 stupních, tzn. v nevytápěné místnosti. Nabití by mělo být alespoň 50 % z plné kapacity;
• poté, co byla baterie provozována při nízkých teplotách, nelze ji nabíjet, aniž by byla po určitou dobu ponechána při pokojové teplotě, tj. je třeba ji zahřát;
• Baterii musíte nabíjet nabíječkou dodávanou se sadou.

PU těchto baterií má několik poddruhů - lithium - LiFePO4 (železo - fosforečnan), využívající katodu fosforečnanu železa. Jejich vlastnosti nám umožňují hovořit o bateriích jako o vrcholu technologie používané pro výrobu baterií.

Jejich hlavní výhody jsou:

• počet cyklů nabití-vybití, který dosáhne 5000 až do okamžiku, kdy se kapacita sníží o 20%;
• dlouhá životnost;
• chybí "paměťový efekt";
• široký teplotní rozsah s nezměněným výkonem (300-700 stupňů Celsia);
• chemická stabilita a tepelná odolnost, které zvyšují bezpečnost.

Nejpoužívanější baterie

Mezi mnoha nejběžnějšími jsou 18650 li-ion baterie vyráběné pěti společnostmi: LG, Sony, Panasonic, Samsung, Sanyo, jejichž továrny se nacházejí v Japonsku, Číně, Malajsii a Jižní Koreji. Bylo plánováno, že li ion baterie 18650 budou použity v laptopech. Vzhledem k úspěšnému formátu se však používají v rádiem řízených modelech, elektrických vozidlech, lucernách atd.

Jako každý kvalitní výrobek mají i takové baterie mnoho padělků, proto, abyste prodloužili životnost zařízení, musíte zakoupit pouze baterie od známých značek.

Chráněné a nechráněné lithium-iontové baterie

U lithiových baterií je také důležité, zda jsou chráněny nebo ne. Provozní rozsah prvního je 4,2-2,5 V (používá se v zařízeních určených pro práci s lithium-iontovými zdroji): LED světla, nízkoenergetické domácí spotřebiče atd.

U elektrického nářadí, jízdních kol s elektromotory, notebooků, video a fototechniky se používají nechráněné baterie, ovládané ovladačem.

Co potřebujete vědět o lithium-iontových bateriích?

Za prvé, omezení, která je třeba dodržovat během provozu:

• dobíjecí napětí (maximum) nesmí být vyšší než 4,35V;
• jeho minimální hodnota nesmí být nižší než 2,3 V;
• vybíjecí proud by neměl překročit více než dvojnásobek hodnoty kapacity. Pokud je hodnota 2200 mAh, maximální proud je 4400 mA.

Funkce prováděné ovladačem

Proč potřebujete regulátor nabíjení Li-Ion baterie? Plní několik funkcí:

• dodává proud, který kompenzuje samovybíjení. Jeho hodnota je menší než maximální nabíjecí proud, ale větší než samovybíjecí proud;
• implementuje účinný algoritmus cyklu nabíjení/vybíjení pro konkrétní baterii;
• vyrovnává rozdíl v tocích energie při nabíjení a poskytování energie spotřebiteli. Například při nabíjení a napájení notebooku;
• měří teplotu při přehřátí nebo podchlazení, čímž zabraňuje poškození baterie.

Regulátor nabíjení li-ion baterie je vyroben buď ve formě mikroobvodu zabudovaného do baterie, nebo jako samostatné zařízení.

Pro nabíjení baterií je lepší použít standardní nabíječku pro 18650 li-ion baterie dodávané v sadě. Nabíječka pro lithiové baterie 18650 má obvykle indikaci úrovně nabití. Častěji se jedná o LED, která ukazuje, kdy probíhá nabíjení a jeho konec.

Na pokročilejších zařízeních můžete sledovat čas zbývající do konce nabíjení, aktuální napětí na displeji. U baterie 18650 s kapacitou 2200mA je doba nabíjení 2 hodiny.

Je ale důležité vědět, jakým proudem nabíjet li ion baterii 18650. Měla by mít poloviční kapacitu, tedy pokud je 2000 mAh, pak je optimální proud 1A. Nabíjením baterie vysokým proudem rychle nastává její degradace. Při použití nízkého proudu to zabere více času.

Video: Jak nabíjet nabíječku Li-ion baterií vlastníma rukama

Schéma zařízení pro nabíjení baterií

Vypadá to takto:

Obvod se vyznačuje spolehlivostí a opakovatelností a vstupní části jsou levné a snadno dostupné. Aby se prodloužila životnost baterie, je nutné kompetentní nabíjení li-ion baterií: na konci nabíjení by mělo napětí klesnout.

Po jejím dokončení, tzn. když proud dosáhne nuly, nabíjení li-ion baterie by se mělo zastavit. Výše uvedený obvod splňuje tyto požadavky: vybitá baterie připojená k nabíječce (svítí VD3) používá proud 300 mA.

Probíhající proces je indikován svítící LED VD1 Postupně klesající proud na 30 mA signalizuje nabíjení baterie. Ukončení procesu je signalizováno rozsvícením LED VD2.

Obvod využívá operační zesilovač LM358N (můžete jej nahradit analogovým KR1040UD1 nebo KR574UD2, který má jiné uspořádání pinů), dále tranzistor VT1 S8550 9 žlutých, červených a zelených LED (1,5V).

Lze baterii oživit?

Po několika letech aktivního používání baterie katastrofálně ztrácejí kapacitu, což způsobuje problémy při používání vašeho oblíbeného zařízení. Je možné a jak obnovit li-ion baterii, zatímco uživatel hledá náhradu?

Obnova li-ion baterie je dočasně možná několika způsoby.

Pokud je baterie oteklá, tzn. přestal držet náboj, což znamená, že se uvnitř nahromadily plyny.

Poté postupujte následovně:

• pouzdro baterie je opatrně odpojeno od snímače;
• oddělení elektronického snímače;
• najděte pod ním uzávěr s řídicí elektronikou a opatrně jej propíchněte jehlou;
• poté najdou těžký plochý předmět, jehož plocha je větší než plocha baterie, která bude použita jako lis (nepoužívejte svěrák a podobná zařízení);
• položte baterii na vodorovnou rovinu a zatlačte dolů, přičemž pamatujte, že baterie může být poškozena použitím nadměrné síly. Pokud to nestačí, nemusí být výsledek dosažen. Toto je nejdůležitější okamžik;
• zbývá nakapat epoxid na otvor a senzor připájet.

Existují i ​​jiné způsoby, o kterých se můžete dočíst na internetu.

Nabíječku si můžete vybrat na webu http://18650.in.ua/chargers/.

Video: Li-ion baterie, tipy pro používání li-ion baterií