چرا باتری‌های لیتیوم یون زود می‌میرند؟ باتری های لیتیوم یونی

ویژگی های تست

مشکل اصلی در آزمایش ها اختلاف بین ظرفیت اعلام شده و ظرفیت واقعی است. همه باتری ها دارای ظرفیتی بالاتر از آنچه گفته شده است، از 0.1٪ تا 5٪، که یک عنصر اضافی غیر قابل پیش بینی را معرفی می کند.

رایج ترین باتری های مورد استفاده NCA و NMC بودند، اما باتری های لیتیوم کبالت و لیتیوم فسفات نیز مورد آزمایش قرار گرفتند.

چند اصطلاح:
وزارت دفاع - عمق تخلیه - عمق تخلیه.
SoC - وضعیت شارژ - سطح شارژ.

استفاده از باتری

تعداد چرخه ها

این منحنی منحنی Wöhler نامیده می شود. ایده اصلی از مکانیک در مورد وابستگی تعداد کشش های فنر به درجه کشش ناشی شد. مقدار اولیه 3000 چرخه در دشارژ 100 درصد باتری، میانگین وزنی دشارژ 0.1 درجه سانتیگراد است. برخی از باتری ها نتایج بهتر و برخی بدتر نشان می دهند. در جریان 1C، بسته به سازنده، تعداد سیکل های کامل در تخلیه 100٪ از 3000 به 1000-1500 کاهش می یابد.

به طور کلی، این نسبت ارائه شده در نمودارها، توسط نتایج آزمایشات تایید شد، زیرا توصیه می شود در صورت امکان باتری را شارژ کنید.

محاسبه برهم نهی چرخه

با توجه به نتایج آزمایش‌ها، چرخه ترکیبی نتایجی را نشان داد، هر دو از افزودن چرخه‌های معادل کامل دو چرخه مستقل. آن ها ظرفیت نسبی باتری در سیکل ترکیبی با توجه به مجموع دشارژها در چرخه های کوچک و بزرگ کاهش یافت (نمودار خطی در زیر ارائه شده است).


تأثیر چرخه های تخلیه طولانی بیشتر است، به این معنی که باتری در هر فرصتی بهتر شارژ می شود.

اثر حافظه

ذخیره سازی باتری

دمای ذخیره سازی

سطح شارژ

مشکلات اصلی نتایج تجربی

نتایج آزمایشات

منابع

باتری های لیتیومی

باتری های لیتیوم یا لیتیوم یون (Li-ion) عمدتاً در تلفن های همراه، لپ تاپ ها و دوربین های فیلمبرداری یافت می شوند. محصولات گران هستند، باتری‌ها نیز، بنابراین شما باید با صلاحیت بیشتری نسبت به سایر باتری‌ها از آنها استفاده کنید. پس قدرت لیتیوم یون چیست؟ احتمالاً شایعات و افسانه های بیشتری در اینجا وجود دارد. اولاً ، به خودی خود ظاهر می شود ، فقط به این دلیل که فروشندگان تجهیزات با باتری های لیتیوم یون کلمات جدایی خاصی نمی گویند و می گویند که باتری "هوشمند" است و همه چیز را به تنهایی انجام می دهد. اما نه به تنهایی. به هر حال، موارد بسیار زیادی وجود دارد که دارندگان لپ‌تاپ‌های جدید باتری را در یک ماه غیرقابل استفاده می‌کنند و سپس پول خوبی برای باتری جدید می‌پردازند. البته باتری های لیتیومی گران هستند زیرا با وسایل الکترونیکی پر شده اند، اما متأسفانه شما را از شر یک احمق نجات نمی دهد.

تخلیه مجدد

همانطور که در مورد باتری های نیکل، باتری های لیتیومی نیز از شارژ و دشارژ بیش از حد می ترسند. اما، از آنجایی که این باتری‌ها در دستگاه‌های هوشمند استفاده می‌شوند و به شارژرهای خود مجهز هستند، وسایل الکترونیکی آن‌ها اجازه شارژ بیش از حد را نمی‌دهند - بنابراین. نمی توانی از او بترسی اما کنترل بیش از حد شارژ دشوارتر است، به همین دلیل است که معمول ترین علت خرابی زودهنگام باتری است. البته در دستگاه های گران قیمت و پیچیده مانند لپ تاپ، خاموش شدن قبل از کاهش ولتاژ به یک مقدار بحرانی رخ می دهد. اما سوابق نشان می دهد که این خاموشی اضطراری بهتر است به عنوان یک اقدام اضطراری در نظر گرفته شود، که در صورت امکان، بهتر است آن را مطرح نکنید. این مهمترین قانون برای جلوگیری از تخلیه کامل است زیرا ولتاژ پایین می تواند مدار ایمنی را غیرفعال کند. این اتفاق می افتد که مردم باتری ها را "کشتند" که توسط آموزش برده می شوند. تمرین چیز خوبی است، اما برای باتری های لیتیومی، 2-3 چرخه کامل کافی است.

باتری های لیتیومی هیچ اثر حافظه ای ندارند، بنابراین می توان آن ها را در هر زمانی دوباره شارژ کرد، بنابراین بهتر است پس از تمرین، باتری آن تمام نشود. آستانه پایین توصیه شده 5-10٪ است. آستانه بحرانی پایین 3٪ است.

بسیاری از چرخه های ناقص یا یک چرخه کامل

باتری های لیتیومی تقریباً 300 چرخه عمر دارند. یک چرخه کامل، چرخه شارژ کامل و تخلیه کامل (یعنی تا حدود 3٪ ظرفیت) در نظر گرفته می شود یا برعکس. اگر باتری را تا 50٪ تخلیه کنید و سپس آن را شارژ کنید، آنگاه 1/2 چرخه خواهد بود، اگر تا 75٪ باشد و آن را شارژ کنید - 1/4 چرخه و غیره. بنابراین، برای تلفن ها و لپ تاپ ها، تفاوت مزایا بین چرخه کامل و ناقص متفاوت است. در اینترنت سرسختانه ادعا می شود که بسیاری از افراد گوشی خود را با تخلیه ناقص شارژ می کردند (یعنی هر روز گوشی را شارژ می کردند) و در نهایت آنها را خراب کردند. در عین حال، برای لپ‌تاپ‌ها، با اطمینان مشخص است که چرخه‌های کامل باتری را سریع‌تر از چرخه‌های ناقص فرسوده می‌کنند. وضعیت با بررسی دقیق باتری های لیتیوم یون دستگاه روشن تر می شود (مواد اضافی را ببینید). معلوم می شود که خیلی به کنترلر بستگی دارد. این اوست که جریان شارژ را کنترل می کند ، وضعیت باتری و غیره را نظارت می کند. بنابراین، در لپ‌تاپ‌ها، کنترلر در خود باتری قرار دارد و توسط ابزارهای سیستمی مانند کالیبراسیون تنظیم می‌شود. در تلفن های همراه کنترلر در خود گوشی قرار دارد و به راحتی قابل تنظیم نیست. اگرچه باتری های لیتیومی اثر حافظه ندارند، اما به اصطلاح اثر "حافظه دیجیتال" وجود دارد. واقعیت این است که الکترونیک کنترل شارژ-دشارژ که در خود باتری قرار دارد، مستقل از دستگاهی که از باتری استفاده می کند کار می کند. الکترونیک داخلی سطح ولتاژ سلول را نظارت می کند، با رسیدن به حداکثر مقدار تنظیم شده، شارژ را قطع می کند (با در نظر گرفتن تغییر ولتاژ به دلیل جریان شارژ و دمای باتری)، دشارژ را با رسیدن به مقدار بحرانی قطع می کند و این را گزارش می کند "بالا" ” (برای این اهداف، طیف وسیعی از ریزتراشه های تخصصی). سیستم مانیتورینگ باتری "طبقه بالا" سطح شارژ را بر اساس اطلاعات مربوط به لحظات خاموش شدن شارژ و تخلیه از باتری و خوانش های سیستم اندازه گیری فعلی محاسبه می کند. اما اگر شرایط کار به گونه‌ای باشد که قبل از خاموش شدن سخت‌افزار یا شارژ کامل، تخلیه کامل وجود نداشته باشد، ممکن است این محاسبات پس از چندین چرخه کاملاً صحیح نباشد - ظرفیت باتری با گذشت زمان کاهش می‌یابد و قرائت‌های کنتور فعلی ممکن است همیشه با واقعیت مطابقت نداشته باشند. . به طور معمول، انحرافات برای هر چرخه از یک درصد تجاوز نمی کند، مگر اینکه تغییرات جدی در حین کار رخ داده باشد، به عنوان مثال، با خرابی یکی از سلول های باتری. سیستم مانیتورینگ توانایی "یادگیری" یعنی محاسبه مجدد مقدار ظرفیت کل باتری را دارد، اما برای این کار لازم است حداقل یک چرخه شارژ-دشارژ کامل قبل از مدارهای سخت افزاری خود باتری انجام شود. فعال کردن بنابراین معلوم می شود که با چرخه های بسیار مکرر، کنترل کننده به بیراهه می رود، و بنابراین، شارژ باتری را به اشتباه محاسبه می کند و شارژ نادرست را انجام می دهد، در نتیجه باتری خراب می شود. برخلاف لپ تاپ، گوشی را نمی توان دوباره کالیبره کرد. تنها چیزی که در این مورد باقی می ماند انجام چند چرخه کامل برای مرتب کردن کنترلر است. من توصیه می کنم، در حالت ایده آل، ترکیب چرخه های کامل و جزئی را با رعایت اصل "میانگین طلایی" انجام دهید. من شخصاً این کار را با تلفن همراه خود انجام دادم - در نتیجه پس از 2 سال کار ، افت ظرفیت بیش از 40٪ نبود که یک هنجار است. تا حدی، زمان همچنین باتری های لیتیومی را ذخیره نمی کند - آنها با گذشت زمان، صرف نظر از عملکرد، فرسوده می شوند. سن آنها کوتاه است و تعویض باتری هر 2-3 سال یکبار منطقی است.

ذخیره سازی

زمانی که از باتری استفاده نمی شود، توصیه می شود آن را با ظرفیت 40 درصد در جای خنک نگهداری کنید. حد دمای پایین‌تر برای ذخیره‌سازی و کارکرد 00 درجه سانتی‌گراد است. به طور کلی، باتری‌های لیتیومی دوست دارند شارژ شوند، یعنی. آنها بهتر است برخلاف نیکل ها در حالت شارژ نگهداری شوند. اما با ذخیره طولانی مدت، حداکثر شارژ همچنان باتری را بیشتر فرسوده می کند، بنابراین 40 درصد شارژ حالت بهینه در نظر گرفته می شود.

احیای باتری

به طور کلی، اگر باتری تمام شده است، بهتر است یک باتری جدید بخرید، این منطقی ترین گزینه است، اگرچه گران است. من دستور العمل های قابل اعتمادی برای احیای باتری ها ندیده ام. افسانه های واقعی در اینجا وجود دارد، به خصوص در مورد لپ تاپ ها، که مردم باتری لپ تاپ خراب خود را دوباره زنده کردند و همه چیز با آنها خوب است. یکی از آنها اینگونه به نظر می رسد: "شما باید باتری را کاملاً خالی کنید، لپ تاپ را برای یک هفته بگذارید. سپس باتری را به طور کامل شارژ کنید و همچنین آن را به مدت یک هفته بگذارید. پس از دو ماه، ظرفیت باید بازسازی شود.

برای تلفن های همراه: چرخه های کامل و جزئی را (به نسبت "X3") ترکیب کنید.
برای لپ‌تاپ‌ها: تا حد امکان کمتر سیکل کامل (پس از تمرین).
برای همه: انجام چرخه های 80٪ توصیه می شود. اجازه تخلیه کامل (زیر 3 درصد) را ندهید.

با سلام خدمت دوستان و علاقه مندان عزیزم، خوانندگان این وبلاگ. به جای درس دیگری، گفتن مقاله در آن صحیح تر است قلک مدرسه عکس، تصمیم گرفتم در مورد یک موضوع دردناک و مهم برای همه مقاله بنویسم.

فکر می کنم برای بسیاری، از جمله شما، خوانندگان عزیز من، دانستن اینکه چه چیزی بسیار اساسی است، هم جالب و هم مفید خواهد بود. باتری های لیتیوم یونی، حدود آنها چیست، چگونه باید از آنها استفاده کرد، با استفاده صحیح چه چیزی می توان به دست آورد و البته مراقبت از آنها چگونه است. عمر باتری طولانی. پس برو جلو

برای چه؟ - از من می پرسید، من به طور کلی یک خط خطی را در مورد این موضوع شروع کردم. خوب، یک باتری و یک باتری و چه چیزی با آن است. بنابراین؟ یک نه باتری لیتیوم یون، این اساساً یک مخزن سوخت برای بسیاری از دستگاه های مورد علاقه ما و در دستگاه های مردم عادی است. پس چی؟ - تو به من بگو، - چه فرقی برای ما دارد؟ و تفاوت برای شما بزرگ و مهم است. ایده نوشتن این مقاله پس از رفتن به مدرسه عکاسی با دانش آموزان به وجود آمد. شرایط آب و هوایی کاملاً متوسط ​​در حدود -7 تا 10 درجه سانتیگراد، خورشید، نسیم ملایم، صاف است. هوای دلپذیر به طور کلی، برای چشم کنجکاو عکاس آماتور. با این حال، بسیاری از دانش آموزان نگران بودند: آیا برای دوربین خطرناک نیست؟ آیا او یخ خواهد زد؟ اگر یخ بزند چه اتفاقی می افتد؟ (در مورد رژیم های دمایی عملکرد دوربین یادداشت جداگانه ای خواهم نوشت) و اینکه چه اتفاقی برای باتری دوربین می افتد؟ شنیده ایم که باتری دوربین از سرما بسیار می ترسد و ممکن است خراب شود، آیا این درست است؟ درست است، اما نه همه و نه به طور کامل. بیایید آن را بفهمیم.

در دوربین های ما با شما، باتری های لیتیوم یونی وجود دارد. این به چه معناست؟ و در اینجا چیست.باتری‌های لیتیوم یونی در مقایسه با انواع دیگر باتری‌ها، پارامترهای استفاده بهتری دارند. من وارد جزئیات نمی‌شوم، اما امروزه، اکثر تولیدکنندگان لوازم الکترونیکی مصرفی سعی می‌کنند محصولات خود را با باتری‌های لیتیوم یونی عرضه کنند، زیرا ساخت آن‌ها ساده‌تر و ارزان‌تر بوده و برای محیط‌زیست مضر هستند.

سلول های اولیه ("باتری") با آند لیتیوم در اوایل دهه 70 قرن بیستم ظاهر شدند و به دلیل چگالی انرژی بالا و مزایای دیگر به سرعت کاربرد پیدا کردند. بنابراین، یک تمایل طولانی مدت برای ایجاد یک منبع جریان شیمیایی با فعال ترین عامل کاهنده - یک فلز قلیایی محقق شد، که امکان افزایش شدید ولتاژ کار باتری و انرژی خاص آن را فراهم کرد. اگر توسعه سلول‌های اولیه با آند لیتیوم با موفقیت نسبتاً سریعی همراه بود و چنین سلول‌هایی به‌طور محکم جای خود را به عنوان منابع انرژی برای تجهیزات قابل حمل می‌گرفتند، ایجاد باتری‌های لیتیومی با مشکلات اساسی مواجه شد که بیش از 20 سال طول کشید.

پس از آزمایش های فراوان در دهه 1980، مشخص شد که مشکل باتری های لیتیومی حول الکترودهای لیتیومی می چرخد. به طور دقیق تر، پیرامون فعالیت لیتیوم: فرآیندهایی که در حین کار رخ می دهد، در نهایت منجر به واکنش شدیدی به نام "تهویه با انتشار شعله" شد. در سال 1991 تعداد زیادی از باتری های لیتیومی که برای اولین بار به عنوان منبع تغذیه برای تلفن های همراه مورد استفاده قرار گرفتند، به تولیدکنندگان فراخوان شدند. دلیل آن این است که در حین مکالمه، زمانی که جریان مصرفی حداکثر است، شعله ای از باتری فوران کرده و چهره کاربر تلفن همراه را می سوزاند.

به دلیل ناپایداری ذاتی فلز لیتیوم، به ویژه در طول فرآیند شارژ، تحقیقات به سمت ایجاد باتری بدون استفاده از لی، اما با استفاده از یون‌های آن سوق پیدا کرده است. اگرچه باتری‌های لیتیوم یون چگالی انرژی کمی نسبت به باتری‌های لیتیومی ارائه می‌دهند، باتری‌های لیتیوم یونی با حالت‌های شارژ و دشارژ صحیح ایمن هستند.

اگر بیشتر، کسی علاقه مند است و علاقه مند به بخشی از این است که فرآیندهای شیمیایی در باتری های لیتیوم یونی چه بوده و هستند، چگونه این فرآیندها رام شده اند، به گوگل بروید. من در شیمی و فیزیک آنقدر قوی نیستم که از خواندن مقاله ای بنویسم که خودم به خواب بروم.

باتری های لیتیوم یون مدرن دارای ویژگی های خاص بالایی هستند: 100-180 Wh/kg و 250-400 Wh/l. ولتاژ کاری - 3.5-3.7 ولت.

اگر چند سال پیش، توسعه دهندگان-تولیدکنندگان حداکثر دستیابی را در نظر می گرفتند - ظرفیت باتری های لیتیوم یونی از چند آمپر ساعت بیشتر نیست (دوره فیزیک مدرسه را به خاطر بسپارید)، اکنون بیشتر دلایل محدود کننده افزایش ظرفیت بوده است. غلبه کرد و بسیاری از تولیدکنندگان شروع به تولید باتری هایی با ظرفیت صدها آمپر ساعت یا حتی هزاران کردند.

باتری های مدرن با اندازه کوچک در جریان تخلیه تا 2 درجه سانتیگراد کارآمد هستند، باتری های قدرتمند - تا 10-20 درجه سانتیگراد. محدوده دمای عملیاتی: از -20 تا +60 درجه سانتیگراد. با این حال، بسیاری از سازندگان قبلاً باتری هایی ساخته اند که می توانند در دمای -40 درجه سانتیگراد کار کنند. امکان افزایش دامنه دما تا دماهای بالاتر وجود دارد.

خود تخلیه باتری های Li-ion در ماه اول 4-6٪ است، سپس بسیار کمتر است: در 12 ماه، باتری ها 10-20٪ از ظرفیت ذخیره شده خود را از دست می دهند. اتلاف ظرفیت باتری های لیتیوم یون چندین برابر کمتر از باتری های نیکل کادمیوم (Ni-Cd) است، هم در دمای 20 درجه سانتی گراد و هم در دمای 40 درجه سانتی گراد. منبع باتری های لیتیوم یون: 500-1000 چرخه شارژ-دشارژ.

و اینجا خیلی ها خواهند گفت: -آآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآآزادن. به همین دلیل است که می توانید با دوربین در دماهای نسبتاً پایین عکاسی کنید. بله، من به شما پاسخ خواهم داد. بعلاوه، زمانی که باتری برای تحویل انرژی کار می‌کند، واکنش‌های شیمیایی در باتری رخ می‌دهد که اثر جانبی آن آزاد شدن انرژی گرمایی است که به باتری اجازه می‌دهد تا محدوده دمایی کارکرد خود را برای مدت طولانی‌تری حفظ کند. علاوه بر این، وقتی دوربین را از کیس خارج می کنیم، در خیابان، آن (دوربین، دوربین) نیز دمای مثبتی دارد، یعنی همچنان منبع زمانی را که در طی آن می توانیم در فضای باز در 7- ..- عکاسی کنیم افزایش می دهیم. 15 درجه سانتی گراد گرمایش حرارتی پردازنده دوربین در حین تصویربرداری را اضافه کنید، گرم شدن ماتریس، حتی گرمای دست هایی که دوربین را با آن می گیریم و آن را منتقل می کنیم، عمر حرارتی و موقتی دوربین را در دماهای نسبتا پایین طولانی می کند.

این با توجه به استفاده از باتری در کار است. حالا بیایید کمی به قسمت شارژ و ذخیره سازی نگاه کنیم. باتری های لیتیوم یونی نیازی به مراقبت خاصی ندارند. قوانین اساسی برای عملکرد آنها را می توان در دستورالعمل های تلفن / لپ تاپ / دوربین پیدا کرد و سایر موارد توسط مدار BMS و کنترل کننده شارژ در دستگاه برقی مراقبت می شود. با این وجود، هنگام خرید، اغلب می توانید اظهارات زیر را از یک فروشنده یا یک دوست "گورو" بشنوید:

"... اولین شارژ 12 تا 15 ساعت است..." یا، "...فقط دستگاه را تمام شب وصل کنید..."؛

"... باید 3-5 چرخه کامل انجام دهید تا باتری ظرفیت بیشتری پیدا کند ...";

"... مطلوب است که باتری را به طور کامل شارژ و تخلیه کنید ..."؛

«... پس چه می شود اگر باتری قبلاً یک سال از عمر آن گذشته باشد، از آن استفاده نشده باشد. عمر مفید آن صرفاً به تعداد چرخه های شارژ-تخلیه بستگی دارد ... ".

بیایید ببینیم که چگونه موارد بالا درست است.

بیانیه اول به سادگی بی معنی است - الکترونیک کنترل به شما اجازه نمی دهد باتری را بیش از آنچه باید شارژ کنید.

نکته شماره 2 نیز غیرقابل دفاع است. باتری های لیتیوم یونی پس از اولین شارژ با راندمان کامل کار می کنند و در ابتدا سریعتر تخلیه می شوند فقط به این دلیل که صاحب دستگاه آن را راه اندازی و مطالعه می کند، آن را به دوستان و آشنایان نشان می دهد و ... بعد از یک یا دو هفته، گجت وارد حالت عادی می شود که طبیعتاً تأثیر مثبتی بر استقلال دارد. اما یک بار شارژ کامل قبل از استفاده همچنان مطلوب است. این برای باتری ضروری نیست، بلکه برای اینکه دستگاه بتواند ظرفیت واقعی خود را تعیین کند و متعاقباً شارژ باقیمانده را به درستی نمایش دهد.

توصیه شماره 3 "پاها رشد می کنند" از قوانین مربوط به کارکرد باتری های نیکل کادمیوم، که باید ابتدا به طور کامل تخلیه می شدند، در غیر این صورت بخشی از ظرفیت به طور غیرقابل برگشتی از بین می رفت. همتایان لیتیوم یون آنها چنین "اثر حافظه" ندارند، علاوه بر این، تخلیه عمیق برای آنها منع مصرف دارد. با استفاده مکرر، این موضوع بی ربط است، زیرا سیستم BMS اجازه نمی دهد باتری به طور کامل تخلیه شود، اما اگر به مدت یک ماه یا بیشتر در حالت دشارژ بماند، شارژ باقی مانده "نشت می کند"، مدار حفاظتی را مسدود می کند. فرآیند شارژ را انجام داده و خاموش کنید، پس از آن دیگر امکان شارژ وجود نخواهد داشت. شارژ بیش از حد نیز مضر است، اما در اکثر دستگاه ها این مورد در نظر گرفته شده است و باتری را تا 100٪ شارژ نمی کنند.

همچنین توصیه هایی مانند "هر طور که می خواهید شارژ کنید، اما حداقل یک بار در هفته (ماه) چرخه کامل" وجود دارد. این طرح عملکرد برای باتری های هیدرید نیکل-فلز بهینه است - آنها همچنین دارای اثر حافظه هستند، اما بسیار کمتر از Ni-Cd، و ظرفیت را پس از 1-2 چرخه کامل بازیابی می کنند. برای باتری های لیتیوم یون، این فقط تا حدی درست است، به عنوان مثال، توصیه می شود این کار را پس از مدت طولانی ذخیره سازی انجام دهید.

از عبارت شماره 4، یک نتیجه گیری به ظاهر منطقی به دست می آید: از آنجایی که عمر باتری با تعداد چرخه ها اندازه گیری می شود، به این معنی است که بهتر است از آن حداکثر استفاده کنید. این اشتباهه شارژ و دشارژ کامل سریعتر فرسوده می شود و چرخه های ناقص، برعکس، عمر را طولانی می کنند. علاوه بر این، باتری های لیتیوم یونی حتی بدون استفاده ظرفیت خود را از دست می دهند. در حال حاضر پس از یک سال "در قفسه" منابع آنها 5-10٪ کاهش می یابد، پس از 2 سال - 20-30٪. بنابراین هنگام خرید دستگاه قابل حمل جدید به تاریخ عرضه پاور توجه کنید. همچنین بدیهی است که خرید باتری "برای استفاده در آینده"، حتی اگر پیدا کردن آن در فروش دشوار باشد، بی فایده است.

رعایت دمای کارکرد باتری های لیتیوم یون بسیار مهم است. در یخبندان زیر 20- درجه سانتیگراد، آنها به سادگی جریان را متوقف می کنند، و در گرمای بالای 45 درجه سانتیگراد، اگرچه کار می کنند، چنین شرایط آب و هوایی فرآیند پیری را فعال می کند و به طور قابل توجهی عمر باتری را کاهش می دهد. اما شما می توانید آن را فقط در دمای مثبت (سلسیوس) شارژ کنید، در غیر این صورت خطر خرابی دستگاه زیاد است. به طور کلی دمای کارکرد بهینه برای باتری های لیتیوم یونی +20 درجه سانتی گراد است.

باتری های لیتیوم یون به طور مداوم در حال بهبود هستند، تولید کنندگان به طور فعال با مواد الکترود و الکترولیت آزمایش می کنند. در سال 1994، باتری هایی با کاتدهای لیتیوم-منگنز و در سال 1996 - با کاتدهای لیتیوم-آهن-فسفات ظاهر شدند. آنها بسیار پایدارتر هستند و به راحتی جریان تخلیه زیادی را حمل می کنند، بنابراین در ابزارهای برقی و وسایل نقلیه الکتریکی کاربرد پیدا کرده اند. از سال 2003، باتری‌هایی تولید شده‌اند که از ترکیب کاتدی پیچیده (LiNiMnCoO2) استفاده می‌کنند و بهترین ترکیب ویژگی‌ها را در میان تمام موارد ذکر شده دارند. اما هیچ کس هنوز نتوانسته از نظر ظرفیت و قیمت خاص از نمونه های لیتیوم کبالت پیشی بگیرد و مزایای انواع جدید در تلفن های همراه و لپ تاپ هایی که جریان نسبتاً کمی مصرف می کنند مورد تقاضا نیست.

اگر به‌طور موقت دستگاه خود را کنار گذاشته‌اید، اما می‌خواهید باتری آن را در شرایط کار نگه دارید، باید بدانید که باتری‌های لیتیوم یونی بهتر است در دمای حدود ۵+ درجه سانتی‌گراد نگهداری شوند. هرچه بالاتر باشد و درجه شارژ به 100% نزدیکتر باشد، باتری سریعتر پیر می شود و ظرفیت خود را از دست می دهد. بهتر است آن را تا 40 تا 50 درصد شارژ کنید، آن را از دستگاه خارج کنید، آن را در یک کیسه پلاستیکی در بسته بسته بندی کنید، آن را در یخچال بگذارید (اما نه در فریزر!) و به طور دوره ای آن را شارژ کنید.

این تمام چیزی است که می خواستم در مورد باتری ها، دوستانمان، حیوانات خانگی الکترونیکی بگویم. چه گوشی، پخش کننده یا دوربین باشد.

این مقاله بر اساس مطالب یافت شده در اینترنت تهیه شده است و برای راحتی و درک اصل فرآیند در اینجا جمع آوری شده است.

سوالی دارید؟ در نظرات بنویسید حتما پاسخ خواهم داد.

P.S. دوستان اگر مقاله را دوست داشتید یا برایتان مفید بود. به من هم لطف کن پیوند مقاله را در صفحات خود "Vkontakte"، "Odnoklassniki"، "Facebook"، "Tweeter" و صفحات دیگر به اشتراک بگذارید. برای این کار کافیست روی دکمه های پایین صفحه کلیک کنید و مراحل ساده دستورالعمل را دنبال کنید. همچنین از شما دعوت می کنم که در خبرنامه من مشترک شوید، سپس قطعا مقاله بعدی را از دست نخواهید داد، امیدوارم مقاله جالب و مفیدی باشد. فرم اشتراک در گوشه سمت راست بالای صفحه است.

در میان مدرن ترین باتری ها، لیتیوم جایگاه ویژه ای را به خود اختصاص داده است. در شیمی، لیتیوم فعال ترین فلز است.

منبع ذخیره انرژی عظیمی دارد. 1 کیلوگرم لیتیوم قادر است 3860 آمپر ساعت را ذخیره کند. روی معروف بسیار عقب است. او این رقم را 820 آمپر ساعت دارد.

سلول های مبتنی بر لیتیوم می توانند ولتاژ تا 3.7 ولت تولید کنند. اما نمونه های آزمایشگاهی قادر به تولید ولتاژ حدود 4.5 ولت هستند.

لیتیوم خالص در باتری های لیتیومی مدرن استفاده نمی شود.

امروزه از 3 نوع باتری لیتیومی استفاده می شود:

لیتیوم یون ( لیتیوم یون). ولتاژ نامی (نام U) - 3.6 ولت؛

لیتیوم پلیمر ( لیپو, پلیمر لییا "لیپو"). U nom. - 3.7 ولت؛

لیتیوم فسفات آهن ( Li-Feیا LFP ). U nom. - 3.3 ولت

همه این نوع باتری های لیتیومی در مواد کاتد یا الکترولیت متفاوت هستند. یون لیتیوم از کاتد لیتیوم کبالتات استفاده می کند LiCoO 2، Li-Po از الکترولیت پلیمری ژل استفاده می کند و Li-Fe از کاتد لیتیوم فرو فسفات استفاده می کند. LiFePO 4.

هر باتری لیتیومی (یا دستگاهی که در آن کار می کند) مجهز به یک مدار الکترونیکی کوچک - یک کنترل کننده شارژ / تخلیه است. از آنجایی که باتری های لیتیومی به شارژ بیش از حد و تخلیه عمیق بسیار حساس هستند، این امر ضروری است. اگر هر باتری لیتیومی را از تلفن همراه "باز کنید"، می توانید یک مدار الکترونیکی کوچک در آن پیدا کنید - این کنترل کننده محافظ است ( آی سی حفاظتی ).

اگر کنترل کننده داخلی (یا ناظر شارژ) در باتری لیتیومی وجود نداشته باشد، چنین باتری محافظت نشده نامیده می شود. در این حالت کنترلر داخل دستگاه تعبیه شده است که با چنین باتری تغذیه می شود و شارژ فقط از دستگاه یا از شارژر مخصوص امکان پذیر است.

عکس یک باتری Li-Po محافظت نشده را نشان می دهد Turnigy 2200mAh 3C 25C Lipo Pack. این باتری از 3 سلول متصل به صورت سری (3C - 3 سلولی) 3.7 ولت تشکیل شده است و بنابراین دارای یک کانکتور متعادل کننده است. جریان تخلیه مداوم می تواند به 25 درجه سانتیگراد برسد، یعنی. 25 * 2200 میلی آمپر = 55000 میلی آمپر = 55 آمپر! و جریان تخلیه کوتاه مدت (10 ثانیه) - 35 درجه سانتیگراد!

باتری های لیتیومی که چندین سلول به صورت سری به هم متصل هستند، به یک شارژر پیچیده مجهز به متعادل کننده نیاز دارند. چنین عملکردی برای مثال در شارژرهای جهانی مانند Turnigy Accucell 6 و IMAX B6 اجرا می شود.

متعادل کننده برای یکسان سازی ولتاژ روی سلول های جداگانه در طول شارژ باتری لیتیومی کامپوزیت مورد نیاز است. به دلیل تفاوت بین سلول ها، برخی ممکن است سریع تر و برخی دیگر کندتر شارژ شوند. بنابراین، یک مدار شنت جریان شارژ ویژه استفاده می شود.

این سیم کشی برای کابل متعادل کننده و برق باتری LiPo در 11.1 ولت است.

همانطور که می دانید، شارژ بیش از حد یک سلول باتری لیتیومی (به ویژه Li-Polymer) بیش از 4.2 ولت می تواند منجر به انفجار یا احتراق خود به خودی شود. بنابراین در هنگام شارژ، کنترل ولتاژ ضروری است روی هر سلولباتری کامپوزیت باتری!

شارژ صحیح باتری های لیتیومی

باتری های لیتیومی (Li-ion، Li-Po، Li-Fe) شارژ می شوند به روش CC/CV ("جریان ثابت/ولتاژ ثابت"). این روش شامل این واقعیت است که در ابتدا، زمانی که ولتاژ روی عنصر کم است، با جریان ثابتی با مقدار مشخصی شارژ می شود. هنگامی که ولتاژ روی عنصر می رسد (به عنوان مثال، تا 4.2 ولت - بستگی به نوع باتری دارد)، کنترل کننده شارژ یک ولتاژ ثابت را روی آن نگه می دارد.

مرحله اولشارژ باتری لیتیومی - CC- از طریق بازخورد اجرا می شود. کنترل کننده ولتاژ عنصر را به گونه ای انتخاب می کند که جریان شارژ کاملاً ثابت باشد.

در مرحله اول شارژ، باتری لیتیومی بیشتر انرژی (60 تا 80 درصد) را جمع می کند.

مرحله دومشارژ - رزومه- زمانی شروع می شود که ولتاژ روی عنصر به حد آستانه مشخصی برسد (مثلاً 4.2 ولت). پس از آن، کنترل کننده به سادگی ولتاژ ثابتی را روی عنصر حفظ می کند و جریان مورد نیاز را به آن می دهد. با پایان شارژ، جریان به مقدار 30 - 10 میلی آمپر کاهش می یابد. در این جریان، عنصر باردار در نظر گرفته می شود.

در مرحله دوم، باتری 40 تا 20 درصد انرژی باقی مانده را جمع می کند.

شایان ذکر است که تجاوز از ولتاژ آستانه در باتری لیتیومی مملو از گرمای بیش از حد و حتی انفجار آن است!

هنگام شارژ باتری های لیتیومی، توصیه می شود آنها را در یک کیسه غیر قابل اشتعال قرار دهید. این امر به ویژه در مورد باتری هایی که جعبه خاصی ندارند صادق است. به عنوان مثال، آنهایی که در مدل های رادیو کنترلی (خودکار، مدل سازی هواپیما) استفاده می شوند.

معایب باتری های لیتیوم یونی

اصلی‌ترین و ترسناک‌ترین عیب باتری‌های لیتیومی، من آنها را خطر آتش‌سوزی در صورت افزایش ولتاژ کار، گرمای بیش از حد، شارژ نامناسب و عملکرد بی سواد می‌نامم. به خصوص شکایات زیادی در مورد باتری های لیتیوم پلیمر (Li-Polymer) وجود دارد. با این حال، باتری های لیتیوم-آهن-فسفات (Li-Fe) چنین ویژگی منفی ندارند - آنها ضد حریق هستند.

همچنین، باتری های لیتیومی از سرما بسیار می ترسند - آنها به سرعت ظرفیت خود را از دست می دهند و شارژ را متوقف می کنند. این در مورد باتری های Li-ion و Li-Po صدق می کند. باتری های لیتیوم آهن فسفات (Li-Fe) در برابر یخ زدگی مقاوم تر هستند. در واقع، این یکی از ویژگی های مثبت باتری های Li-Fe است.

نقطه ضعف باتری های لیتیومی این است که آنها به یک کنترل کننده شارژ ویژه - یک مدار الکترونیکی نیاز دارند. و در مورد باتری کامپوزیت و بالانس.

باتری های لیتیومی وقتی عمیقاً دشارژ می شوند، خواص اصلی خود را از دست می دهند. باتری های Li-ion و Li-Po به ویژه از تخلیه عمیق می ترسند. حتی پس از بازیابی، چنین باتری ظرفیت کمتری خواهد داشت.

اگر باتری لیتیومی برای مدت طولانی "کار نمی کند" ، در ابتدا ولتاژ روی آن به سطح آستانه (معمولاً 3.2-3.3 ولت) کاهش می یابد. مدار الکترونیکی سلول باتری را به طور کامل خاموش می کند و سپس تخلیه عمیق آغاز می شود. اگر ولتاژ روی سلول به 2.5 ولت کاهش یابد، این می تواند منجر به خرابی آن شود.

بنابراین، ارزش آن را دارد که باتری لپ تاپ ها، تلفن های همراه، پخش کننده های mp3 را هر چند وقت یکبار در مدت زمان طولانی از کار بیاندازید.

به طور معمول، عمر باتری لیتیومی معمولی 3 تا 5 سال است. پس از 3 سال، ظرفیت باتری به طور قابل توجهی شروع به کاهش می کند.

باتری های لیتیوم یونی به اندازه همتایان نیکل-فلز هیدرید خود «درخت» نیستند، اما همچنان نیاز به تعمیر و نگهداری دارند. چسبیدن به پنج قانون ساده، نه تنها می توانید چرخه عمر باتری های لیتیوم یون را افزایش دهید، بلکه زمان کار دستگاه های تلفن همراه را بدون شارژ مجدد نیز افزایش دهید.

از ترشح کامل خودداری کنید.باتری‌های لیتیوم یونی به اصطلاح اثر حافظه ندارند، بنابراین می‌توانند و علاوه بر این، نیاز به شارژ شدن دارند بدون اینکه منتظر تخلیه تا صفر باشند. بسیاری از سازندگان عمر باتری لیتیوم یونی را با تعداد چرخه های تخلیه کامل (تا 0٪) محاسبه می کنند. برای باتری های با کیفیت بالا 400-600 سیکل. برای افزایش عمر باتری لیتیوم یونی خود، تلفن خود را بیشتر شارژ کنید. در حالت بهینه، به محض اینکه نشانگر باتری به زیر 10-20 درصد رسید، می توانید گوشی را شارژ کنید. این باعث افزایش تعداد چرخه های تخلیه به 1000-1100 .
کارشناسان این فرآیند را با شاخصی مانند عمق تخلیه توصیف می کنند. اگر گوشی شما تا 20 درصد دشارژ شده باشد، عمق دشارژ 80 درصد است. جدول زیر وابستگی تعداد چرخه های دشارژ یک باتری لیتیوم یونی به عمق دشارژ را نشان می دهد:

هر 3 ماه یکبار ترخیص کنید.شارژ کامل در مدت زمان طولانی برای باتری‌های لیتیوم یونی به همان اندازه که دشارژ ثابت تا صفر بد است.
به دلیل فرآیند شارژ بسیار ناپایدار (ما اغلب گوشی را در صورت نیاز شارژ می کنیم، و در جایی که کار می کند، از USB، از پریز دیوار، از باتری خارجی و غیره)، کارشناسان توصیه می کنند که باتری را هر 3 ماه یک بار و بعد از آن کاملاً تخلیه کنید. که تا 100٪ شارژ می شود و 8 تا 12 ساعت در شارژ نگه می دارد. این به بازنشانی به اصطلاح پرچم های باتری کم و زیاد کمک می کند. می توانید در این مورد بیشتر بخوانید.

فروشگاه با شارژ جزئی. حالت بهینه برای ذخیره سازی طولانی مدت باتری لیتیوم یونی بین 30 تا 50 درصد شارژ در دمای 15 درجه سانتی گراد است. اگر باتری را به طور کامل شارژ کنید، ظرفیت آن در طول زمان به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. اما باتری، که برای مدت طولانی گرد و غبار را روی قفسه تخلیه می کرد، به احتمال زیاد دیگر مستاجر نیست - زمان ارسال آن برای بازیافت است.
جدول زیر نشان می‌دهد که باتری لیتیوم یونی بسته به دمای ذخیره‌سازی و سطح شارژ در مدت ۱ سال چقدر ظرفیت باقی می‌ماند.

از شارژر اصلی استفاده کنید.تعداد کمی از مردم می دانند که در بیشتر موارد شارژر مستقیماً در دستگاه های تلفن همراه ساخته می شود و آداپتور AC خارجی فقط ولتاژ را کاهش می دهد و جریان منبع تغذیه خانگی را اصلاح می کند ، یعنی مستقیماً روی باتری تأثیر نمی گذارد. برخی از گجت‌ها، مانند دوربین‌های دیجیتال، شارژر داخلی ندارند و بنابراین باتری‌های لیتیوم یون آن‌ها در یک «شارژر» خارجی قرار می‌گیرند. اینجاست که استفاده از یک شارژر خارجی با کیفیت مشکوک به جای شارژر اصلی می تواند بر عملکرد باتری تأثیر منفی بگذارد.

از گرمای بیش از حد خودداری کنید.خوب، بدترین دشمن باتری های لیتیوم یون دمای بالا است - آنها به هیچ وجه گرم شدن بیش از حد را تحمل نمی کنند. بنابراین، دستگاه های تلفن همراه را در معرض نور مستقیم خورشید قرار ندهید و آنها را در مجاورت منابع گرما مانند بخاری برقی قرار ندهید. حداکثر دمای مجاز که در آن استفاده از باتری های لیتیوم یون امکان پذیر است: -40 تا +50 درجه سانتی گراد

همچنین، می توانید ببینید