Литий-ионный – аккумулятор нового поколения

Просмотров: 875

В связи со стремительным развитием технологий энергетические батареи-никель металл гидридные и никель-кадмиевые традиционно используемые в производстве электронных устройств, сменились на литий ионные. Имея примерно равный вес одного элемента, последние, в состав которых входит литиевый электрод, в отличие от вышеупомянутых обладают более высоким напряжением на одном элементе и большей степенью емкости. Очевидно, что на сегодняшний день одним из наиболее часто используемых типов энергетических накопителей в бытовых устройствах является аккумулятор li ion. Впервые на мировом рынке о нем заговорили вначале 1990х годов, когда компания Sony Energetic максимализировала выпуск литий-ионных аккумуляторов. Эта компания и сегодня остается крупнейшим импортером аккумуляторов li ion.

Характеристика

Главными составляющими литий-ионных аккумуляторов являются два электрода – отрицательно заряженный (анод) и положительно заряженный (катод), которые помещены в специальный воздухонепроницаемый корпус. Участок между ними полностью заполняется пористым сепаратором. Для пропитки последнего используется электролит (растворенная литиевая соль), благодаря которому в батареях накапливается электрическая энергия. Главная функция сепаратора – предотвратить возможное короткое замыкание между разно полюсными катодом и анодом и обеспечить такой запас электролита, чтобы ионная проводимость была максимально высокой. Когда ионы лития перемещаются из материи анода по электролиту в материю катода, во внешней цепи появляется электрический ток. Выпускаемый на текущий момент аккумулятор li ion наделен хорошей удельной энергоёмкостью (100-180 ватт-час на кг.), рабочее напряжение (от 3,4 до 3,6 в.). Ток разряда в нем колеблется от 2 С до 20 С. Новейшие литий-ионные батареи способны служить при температуре внешней среды от -20 до +60 C. На рынке литиевые батареи встречаются в разных электрических характеристиках, габаритах, размерах и т. д. Причиной этому является то, что на текущий момент не существует единых ГОСТ ов в этом направлении.

Зарядка аккумулятора

Li ion аккумуляторы отличаются комбинированным зарядом. Пока напряжение в аккумуляторе не достигнет значения в 4, 14, 2 вольта, зарядка происходит при постоянно идущем электрическом токе в 0,21С. А затем напряжение на нем поступает непрерывно. Первая часть занимает примерно 40 минут, а вторая – около полутора часов. Для ускоренной зарядки накопителя применяется импульсный режим.
При эксплуатации необходимо соблюдать ряд ограничений:

  • степень емкости должна быть в два раза меньше тока разряда; Если ее значение равно – 2200мАЧ, максимально допустимый ток должен быть 4400 мА;
  • недопустимо опускать его минимальное значение ниже отметки в 2,3 В;
  •  напряжение перезаряда не должно быть выше 4,35В;

Для зарядки батарей лучше всего подходит оригинальное зарядное устройство для 18650 li ion с индикатором уровня заряда, которое идет с ним в комплекте.

Правильная эксплуатация li ion аккумуляторов

Безопасности эксплуатации li ion аккумуляторов изготовители уделяют самое большое внимание. Все накопители такого типа защищены от замыканий, как внутри самого аккумулятора, так и на его поверхности. За обеспечение сохранности устройства отвечает двухслойный сепаратор, в котором один из слоев состоит не из полипропилена, а из материала, идентичного с полиэтиленом. При коротком замыкании благодаря местному разогреву такой слой сепаратора подвергается плавлению и приобретает свойство непроницаемости материи. Более того, для обеспечения безопасности в эксплуатации литий -ионных аккумуляторов в штатном порядке применяется электронная плата. Главная ее функция – контроль за осуществлением процесса заряда и разряда, недопущение перегрева и короткого замыкания.

Тем не менее важно следить за тем, чтобы в батарее постоянно находилось хотя бы минимальное количество заряда. В случае если батарейка не находится в использовании, и ее заряд равен нулю, это привет к недолгому сроку ее службы.

li ionНа работу li ion батареек сильно влияет температурный режим. Не стоит хранить литий – ионные аккумуляторы в крайне высоких или низких температурах, это может значительно снизить показатель их емкости.

Перемена напряжения также может послужить потерей части емкости, если напряжение в зарядном устройстве превысит допустимый уровень. Однако на многих современных моделях имеется механический выключатель, который при резком повышении давления внутри корпуса, отключает банку как по минимальному, так и по максимально возможному напряжению. Некоторые виды Li-ion батарей, в состав которых входит такое вещество, как марганец, не имеют схему защиты и оснащены лишь одним предохранителем. Но даже эти модели безопасны ввиду их небольших размеров и маленькой емкости.

Калибровка

Для того, чтобы срок службы батареи и время работы в автономном режиме вашего нового гаджета или бытового устройства были увеличены, необходимо обязательно подготовить li ion аккумулятор к работе. За все это отвечает калибровка контроллера и модуль заряда батареи. Контроллер заряда li ion аккумулятора необходим для того, чтобы вовремя восстановить энергетические потери.

В новейшую АКБ входят несколько последовательно подключенных аккумуляторных частей, и если изготовителем не была предусмотрена установка контроллера, и между питающими компонентами отсутствует балансировка при разряде, происходит выравнивание напряжения и полный заряд всей батареи. Балансир для li ion аккумуляторов как раз следит за силой напряжения на каждом отдельном сегменте.

Хранение литийионных АКБ

Хранение li ion аккумулятора выполняется с учетом температурного режима. АКБ не стоит переохлаждать или подвергать воздействию высоких температур. При должном хранении саморазряд накопителя типа li ion составляет не более 10-20%. Однако даже если он не используется, происходит разрушение элементов батареи. Каждый конкретный образец имеет свои электрические параметры, поэтому все зависит от качества и сборки аккумулятора в целом. Например, напряжение при разряде зависит как от степени зарядки, так и от таких составляющих, как ток, температура внешней среды и другое.

Ошибки в эксплуатации

При повреждении сепаратора внутри самого аккумулятора может произойти короткое замыкание, в результате которого происходит возгорание. Для того, чтобы уберечь li ion аккумуляторы от воспламенения, стоит избегать некоторых ошибок, которые пользователь устройства может допустить в процессе эксплуатации. Среди них: сгибание и деформация части корпуса, сильный перегрев корпуса, неправильно осуществимая зарядка или разрядка устройства, когда превышается максимально допустимое напряжение или подача электрического тока. Батареи типа li ion включают в себя примерно 400-500 циклов перезарядки.

Чтобы продлить срок службы, аккумулятор необходимо правильно эксплуатировать:

  1. После покупки литиевого накопителя в магазине необходимо осуществить полный заряд (100%) и полностью разрядить его. Для этого можно включить любимое видео, игру, приложение, которое потребляет достаточно энергии. После всех операций накопитель снова заряжают на 100% и полностью разряжают;
  2. Батарея всегда должна иметь минимальное количество заряда, чтобы сохранить ее ресурс. Не допускается ее полная разрядка;
  3. Нельзя нагревать аккумуляторы, чтобы не способствовать процессу его старения. Оптимальная температура использования литий – ионного аккумулятора 20-25 градусов, в этом случае возможно максимальное потребление ресурса.
  4. При низких температурах аккумулятор следует завернуть в полиэтиленовый пакет, имеющий вакуумный замок. В таком случае можно хранить в неотапливаемом помещении. Количество заряда в аккумуляторе должно быть хотя бы 50% от полного;
  5. После того, как аккумулятор эксплуатировался в холодном помещении и при низких температурах, он на некоторое время остается разряженным до его прогревания. Только выдержав некоторое время в отапливаемом помещении, можно приступить к его зарядке.