Ako nabiť lítium-iónové batérie správne

Väčšina zručností používateľa v oblasti riadenia batérií sa vyvíjala na stereotypy obsluhovania niklových batérií, ktoré sa netýkajú batérií na báze lítia novej generácie. Technicky sú usporiadané rôznymi spôsobmi a elektrochemické procesy v nich majú veľa rozdielov. Preto je veľmi dôležité vedieť, ako nabíjať lítium-iónové batérie, a pamätajte si na zvláštnosti ich prevádzky.

Moderné batérie

Najstaršie práce na lítiových bunkách začal v roku 1912 americký chemik Gilbert Newton Lewis. Prvé pracovné kópie sa objavili v 70-tych rokoch, ale problémy s možnosťou spoplatnenia sa prekonali až o 10 rokov neskôr. Komercializoval technologickú spoločnosť Sony v roku 1991. Odvtedy sa vývoj lítiových buniek nezastavil a aj naďalej sa zlepšuje.

Li-Ion batéria, podobne ako ktorákoľvek iná, pozostáva z viacerých spojených prvkov. Každý z nich sa skladá z troch funkčných zložiek: anóda (záporná elektróda), katóda (kladná elektróda) ​​a vrstvu, ktorá ich oddeľuje, vyrobené z polyetylénu alebo polypropylénu. Tieto vrstvy obsahujú póry, ktoré majú schopnosť zatvárať pri teplote vyššej ako 130 ° C, čo umožňuje zastaviť akúkoľvek chemickú reakciu v prípade prehriatia batérie.

Výrobcovia tiež zabezpečujú rôzne prvky, zabezpečenie. Napríklad ako membrány, ktoré porušujú ich tesnosť v prípade nadmerného tlaku, alebo príslušné ventily.

Napriek tomu, že moderné batérie sú dostatočne bezpečné, stále potrebujú pri manipulácii opatrnosť.

Lítium a ión v názve

Lítium - najľahší kov, ktorý má vynikajúce elektrochemické vlastnosti. To umožnilo vytvoriť batérie s veľkou energetickou hustotou vzhľadom na hmotnosť. Z bezpečnostných dôvodov samotné lítium nie je prítomné v kovovej forme vo vnútri galvanických článkov kvôli svojej vnútornej nestabilite. Podieľa sa na reakcii ako ióny, ktoré majú schopnosť preniknúť do kovovej mriežky iných kovov.

Katóda spravidla pozostáva z oxidu kobaltnatého, anóda je grafit, elektrolyt je vodivá soľ. Ako súčasné kolektory sa pre pozitívnu elektródu používa hliník, pre negatívnu elektródu je použitá meď. Lítiové ióny sa pohybujú od katódy k anóde počas výboja a späť počas nabíjania batérie. Niektoré nedorozumenia v pochopení princípu fungovania sa môžu nazývať Li-Pol (lítium-polymérové) batérie. V skutočnosti je to stále rovnaká iontová batéria, len niekoľko vylepšených.

Vlastnosti v porovnaní s batériami na báze niklu:

• Veľký potenciálny rozdiel. Zvyčajne 3,6 V pre lítium-ión a 1,2 V pre NiCd a NiMH.
• Niekoľkokrát väčšia kapacita a výkon na jednotku hmotnosti.
• Nízka úroveň samovybíjania. Je to asi 8% pri 20 ° C v porovnaní s 25% pri niklových batériách.
• Schopnosť presne určiť stav zvyškovej kapacity. Kolísanie napätia s výbojom je väčšie ako v prípade batérií na báze niklu.
• Schopnosť dať ľubovoľnému tvaru zložky jedla.
• Vystavenie starnutiu. Od okamihu výroby začnú strácať vlastnosť zachovania náboja a vytvárania napätia bez ohľadu na to, ako sa používajú.
• Nebezpečenstvo výbuchu a požiaru. Teplo uvoľnené počas chemických reakcií niekedy odpadne.

Obsluha batérie

Napriek tomu, že náklady na výrobu lítiových batérií počas posledných 10 rokov výrazne klesli, sú stále dosť drahé na to, aby boli spotrebiteľmi na úrovni prstových batérií. Preto jednoduché vedomosti o tom, ako ukladať lítium-iónové batérie, pravidlá ich prevádzky a nabíjania ušetria veľa peňazí a vyhnú sa problémom.

Pozor na kategóriu

Existuje názor, že pred tým, než budete môcť nabíjať lítiovú batériu, je potrebné dosiahnuť jej úplné vybitie. Tento algoritmus bol relevantný pre elementy Ni. V skutočnosti nikdy skutočne nevyžaduje úplné vybitie lítium-iónovej batérie, inak môže dôjsť k strate kapacity. Technológia elektroniky spravidla sleduje toto a vopred hlási hrozbu úplného vybitia. To je tiež dôležité, pretože batérie často poskytujú zariadenie, ktoré je brzdené nekontrolovaným náhlym výpadkom napájania.

Okrem toho úplné vybitie spôsobuje chemické poškodenie komponentov vo vnútri batérie. Z tohto dôvodu môže byť následné okamžité nabíjanie potenciálne nebezpečné. Z tohto dôvodu majú inteligentná elektronika možnosť zakázať prácu s batériou, aby sa vylúčili akékoľvek prípady. Ten môže spôsobiť, že batéria bude nepoužiteľná na neskoršie použitie. Ak je to možné, neodporúča sa používať viac ako 95% kapacity batérie. Malé náplne v prípade lítiových batérií sú najvhodnejším spôsobom prevádzky.

Odborníci sa domnievajú, že by ste sa mali vyhnúť nabíjaniu po úplnom naplnení batérie. Teoreticky musia moderné nabíjačky zastaviť proces včas.

Ale za prvé, rôzne inštancie batérií sa môže líšiť od seba navzájom, a za druhé, chemické procesy v prvky skôr inertný, takže elektronika presne určiť čas vypínacie vyriešiť.

Cykly nabíjania

Na rozdiel od všeobecného presvedčenia počet nabíjacích cyklov nezodpovedá počtu pokusov o nabitie batérie. Napríklad batéria bola dvakrát vyprázdnená z 50% svojej kapacity. Dve nabíjania lítium-iónovej batérie na 50% zodpovedajú jednému nabíjaciemu cyklu, nie dvom, ako sa to môže zdať na prvý pohľad. Preto nie je potrebné čakať, kým nebude batéria prázdna.

Vo všetkých pravidlách existujú výnimky. Režim, pri ktorom je batéria úplne vybitá s následným nepretržitým nabíjaním, sa nazýva kalibrácia a slúži na objasnenie činnosti systémov analyzujúcich stav batérie. Tento postup sa odporúča každý mesiac, najmä ak je batéria vystavená veľmi častým a malým náplniam.

preHĺbka vybitia a životnosť batérie:

• 100% = 300 až 500 nabíjacích cyklov;
• 50% = 1200-1500 cyklov.

Teplota a skladovanie

Je veľmi dôležité, aby bola batéria v zaťažení v rozmedzí teplôt od 0 do 45 ° C. Pod nulou sa rýchlosť chemických reakcií spomaľuje a nad 45 ° C sa tlak v batérii stáva príliš vysokým. Predpokladá sa, že optimálna prevádzková teplota je 20 ° C a tento údaj je veľmi dôležitým prvkom životnosti batérie.

Ak ide o otázku dlhodobého skladovania, v tomto prípade nie je teplotný režim menej relevantný. Ideálne je suché chladné miesto bez prístupu k priamemu slnečnému žiareniu. Úroveň zvyškového náboja je mimoriadne dôležitá pre udržanie výkonu lítiových batérií.

Predpokladá sa, že nabité na polovicu svojej kapacity alebo o niečo menej prvkov budú po odpočinku v najlepšom stave. Takto sú batérie uložené v maloobchodných predajniach.

Možno teda uzavrieť, že Li-ion Životnosť batérie cyklus môže predĺžiť jednoduchých pravidiel: Používajte iba nabíjačky vysokej kvality, riadenie nabíjania a vybíjania režimy, včasné kalibráciu, ochrana akumulátora proti prehriatiu a podchladenia.