Typer af moderne lithium-batterier. Lithium-ion og lithium-polymer batterier

Blandt de mest moderne batterier indtager lithium-batterier en særlig plads. I kemi er lithium det mest aktive metal.

Det har en enorm energilagringsressource. 1 kg lithium kan lagre 3860 amperetimer. Den velkendte zink halter langt bagefter. Hans tal er 820 ampere-timer.

Lithium-baserede celler kan producere spændinger op til 3,7V. Men laboratorieprøver er i stand til at producere en spænding på omkring 4,5V.

Moderne lithiumbatterier bruger ikke ren lithium.

Der er i øjeblikket 3 almindelige typer lithium-batterier:

Lithium-ion ( Li-ion). Nominel spænding (U nom.) - 3,6V;

Lithium polymer ( Li-Po, Li-polymer eller "lipo"). U nom. - 3,7V;

Lithiumjernfosfat ( Liv eller LFP ). U nom. - 3,3V.

Alle disse typer lithiumbatterier er forskellige i katode- eller elektrolytmaterialet. Li-ion bruger en lithium cobaltat katode LiCoO2, Li-Po bruger en gelpolymerelektrolyt, og Li-Fe bruger en lithiumferrophosphatkatode LiFePO 4.

Ethvert lithiumbatteri (eller den enhed, det fungerer i) er udstyret med et lille elektronisk kredsløb - en opladnings-/afladningscontroller. Da lithiumbaserede batterier er meget følsomme over for overopladning og dyb afladning, er dette nødvendigt. Hvis du "vælger" et lithiumbatteri fra en mobiltelefon, kan du finde et lille elektronisk kredsløb i det - dette er den beskyttende controller ( Beskyttelse IC ).

Hvis der ikke er indbygget controller (eller charge supervisor) i et lithiumbatteri, så kaldes et sådant batteri ubeskyttet. I dette tilfælde er controlleren indbygget i enheden, som drives af et sådant batteri, og opladning er kun mulig fra enheden eller fra en speciel oplader.

Billedet viser et ubeskyttet Li-Po batteri Turnigy 2200 mAh 3C 25C Lipo Pack. Dette batteri består af 3 celler forbundet i serie (3C - 3 celler) på hver 3,7V og har derfor et balancerende stik. Den kontinuerlige afladningsstrøm kan nå 25C, dvs. 25 * 2200 mA = 55000 mA = 55 A! Og den kortsigtede afladningsstrøm (10 sek.) er 35C!

Lithium-batterier, som består af flere celler forbundet i serie, kræver en kompleks oplader udstyret med en balancer. Denne funktionalitet er implementeret for eksempel i sådanne universalopladere som Turnigy Accucell 6 og IMAX B6.

En balancer er nødvendig for at udligne spændingen over individuelle celler under opladning af et sammensat lithiumbatteri. På grund af forskelle mellem celler kan nogle oplade hurtigere og andre langsommere. Derfor anvendes et specielt kredsløb til shuntning af ladestrømmen.

Dette er ledningerne til balance- og strømkabler til et 11,1V LiPo-batteri.

Som det er kendt, kan overopladning af en lithiumbattericelle (især Li-Polymer) over 4,2V føre til en eksplosion eller spontan forbrænding. Derfor er det nødvendigt at kontrollere spændingen under opladning på hver celle sammensat batteri batteri!

Korrekt opladning af lithium-batterier.

Lithium-batterier (Li-ion, Li-Po, Li-Fe) er opladet ved CC/CV-metoden ("konstant strøm/konstant spænding"). Metoden er, at først, når spændingen på elementet er lav, oplades det med en konstant strøm af en vis værdi. Når spændingen på cellen når (for eksempel op til 4,2V - afhænger af typen af batteri), opretholder laderegulatoren en konstant spænding over den.

Første etape lithium batteri opladning - CC- implementeret gennem feedback. Regulatoren vælger spændingen på elementet, så ladestrømmen er strengt konstant.

Under den første fase af opladningen akkumulerer lithiumbatteriet det meste af strømmen (60 - 80%).

Anden fase opladning - CV- begynder, når spændingen på elementet når et bestemt tærskelniveau (for eksempel 4,2V). Herefter holder regulatoren blot en konstant spænding på elementet og giver det den strøm, den har brug for. Mod slutningen af opladningen falder strømmen til 30 - 10 mA. Ved denne strøm betragtes elementet som ladet.

Under andet trin akkumulerer batteriet de resterende 40 - 20% af strømmen.

Det er værd at bemærke, at overskridelse af tærskelspændingen på et lithiumbatteri kan få det til at overophedes og endda eksplodere!

Ved opladning af lithiumbatterier anbefales det at placere dem i en brandsikker pose. Dette gælder især for batterier, der ikke har en speciel boks. For eksempel dem, der bruges i radiostyrede modeller (bil-, flymodellering).

Ulemper ved lithium-ion-batterier.

Den største og mest skræmmende ulempe ved lithium-baserede batterier er deres brandfare, hvis driftsspændingen overskrides, overophedning, forkert opladning og analfabetisme. Der er især mange klager vedrørende lithium-polymer (Li-Polymer) batterier. Lithium jernfosfat (Li-Fe) batterier har dog ikke sådan en negativ egenskab – de er brandsikre.

Lithium-batterier er også meget bange for kulden - de mister hurtigt deres kapacitet og holder op med at oplade. Dette gælder Li-ion og Li-Po batterier. Lithiumjernfosfat (Li-Fe) batterier er mere modstandsdygtige over for frost. Faktisk er dette en af de positive egenskaber ved Li-Fe-batterier.

Ulempen ved lithiumbatterier er, at de kræver en speciel laderegulator - et elektronisk kredsløb. Og i tilfælde af et kompositbatteri og balancer.

Når de er dybt afladede, mister lithiumbatterier deres oprindelige egenskaber. Li-ion- og Li-Po-batterier er særligt modtagelige for dybafladning. Selv efter restaurering vil et sådant batteri have en lavere kapacitet.

Hvis et lithiumbatteri ikke "virker" i lang tid, vil først spændingen på det falde til et tærskelniveau (normalt 3,2-3,3V). Det elektroniske kredsløb slukker helt for battericellen, og derefter begynder en dyb afladning. Hvis spændingen på cellen falder til 2,5V, kan det føre til dens fejl.

Derfor er det umagen værd at genoplade batterierne på bærbare computere, mobiltelefoner og mp3-afspillere fra tid til anden under lange perioder med inaktivitet.

Typisk er levetiden for et almindeligt lithiumbatteri 3 - 5 år. Efter 3 år begynder batterikapaciteten at falde ret mærkbart.

Når du læser "tip til drift" af batterier på fora, kan du ikke lade være med at tænke - enten sprang folk over fysik og kemi i skolen, eller også tror de, at reglerne for drift af bly-syre- og ionbatterier er de samme.
Lad os starte med principperne for drift af et Li-Ion-batteri. På fingrene er alt ekstremt enkelt - der er en negativ elektrode (normalt lavet af kobber), der er en positiv (lavet af aluminium), mellem dem er der et porøst stof (separator) imprægneret med elektrolyt (det forhindrer " uautoriseret" overførsel af lithium-ioner mellem elektroderne):

Funktionsprincippet er baseret på lithium-ioners evne til at blive integreret i krystalgitteret af forskellige materialer - sædvanligvis grafit eller siliciumoxid - med dannelse af kemiske bindinger: følgelig, ved opladning, er ionerne indbygget i krystalgitteret, derved akkumulerer en ladning på den ene elektrode, og når de aflades, flytter de sig henholdsvis tilbage til den anden elektrode og giver den elektron væk, vi har brug for (hvem er interesseret i en mere præcis forklaring på de processer, der finder sted - google intercalation). Vandholdige opløsninger, der ikke indeholder en fri proton og er stabile over et bredt spændingsområde, anvendes som elektrolytter. Som du kan se, foregår alt i moderne batterier ganske sikkert - der er intet lithiummetal, der er intet at eksplodere, kun ioner løber gennem separatoren.
Nu hvor alt er blevet mere eller mindre klart om driftsprincippet, lad os gå videre til de mest almindelige myter om Li-Ion-batterier:

Myte en. Li-Ion-batteriet i enheden kan ikke aflades til nul procent.
Faktisk lyder alt korrekt og er i overensstemmelse med fysikken - når det aflades til ~2,5 V, begynder Li-Ion-batteriet at nedbrydes meget hurtigt, og selv en sådan afladning kan reducere dets kapacitet betydeligt (op til 10 %). Derudover, hvis spændingen aflades til en sådan spænding med en standardoplader, vil det ikke længere være muligt at oplade den - hvis battericellespændingen falder til under ~3 V, vil den "smarte" controller slukke for den som beskadiget, og hvis der er alle sådanne celler, kan batteriet tages i skraldespanden.
Men der er en meget vigtig ting, som alle glemmer: I telefoner, tablets og andre mobile enheder er driftsspændingsområdet på batteriet 3,5-4,2 V. Når spændingen falder til under 3,5 V, viser indikatoren nul procent ladning, og enheden slukker, men før "kritisk" er 2,5 V stadig meget langt væk. Dette bekræftes af det faktum, at hvis du tilslutter en LED til et sådant "afladet" batteri, kan den forblive tændt i lang tid (måske kan nogen huske, at de plejede at sælge telefoner med lommelygter, der blev tændt med en knap, uanset Så lyset der fortsatte med at brænde selv efter afladning og slukke for telefonen). Det vil sige, som du kan se, at der ved normal brug ikke sker afladning til 2,5 V, hvilket betyder, at det er ganske muligt at aflade batteriet til nul procent.
Myte to. Hvis Li-Ion-batterier er beskadiget, eksploderer de.
Vi husker alle den "eksplosive" Samsung Galaxy Note 7. Dette er dog snarere en undtagelse fra reglen - ja, lithium er et meget aktivt metal, og det er ikke svært at eksplodere det i luften (og det brænder meget stærkt i vand). Moderne batterier bruger dog ikke lithium, men dets ioner, som er meget mindre aktive. Så for at en eksplosion kan opstå, skal du prøve meget hårdt - enten fysisk beskadige opladningsbatteriet (forårsage en kortslutning), eller oplade det med en meget høj spænding (så vil det blive beskadiget, men mest sandsynligt vil controlleren simpelthen brænde ud af sig selv og tillader ikke batteriet at oplade). Derfor, hvis du pludselig har et beskadiget eller rygende batteri i hænderne, skal du ikke smide det på bordet og løbe væk fra rummet og råbe "vi skal alle dø" - bare læg det i en metalbeholder og tag det ud til altanen (for ikke at indånde kemikalierne) - batteriet vil ulme i nogen tid og så gå ud. Det vigtigste er ikke at fylde det med vand, ionerne er selvfølgelig mindre aktive end lithium, men alligevel vil der også blive frigivet en vis mængde brint, når det reagerer med vand (og det kan godt lide at eksplodere).
Myte tre. Når et Li-Ion-batteri når 300 (500/700/1000/100500) cyklusser, bliver det usikkert og skal udskiftes omgående.
En myte, heldigvis, der cirkulerer mindre og mindre på fora og overhovedet ikke har nogen fysisk eller kemisk forklaring. Ja, under drift oxiderer og korroderer elektroderne, hvilket reducerer batterikapaciteten, men det truer dig ikke med andet end kortere batterilevetid og ustabil adfærd ved 10-20 % opladning.
Myte fire. Li-ion-batterier kan ikke bruges i kulde.
Dette er mere en anbefaling end et forbud. Mange producenter forbyder brug af telefoner ved minusgrader, og mange har oplevet hurtig afladning og endda nedlukning af telefoner i kulde. Forklaringen på dette er meget enkel: elektrolytten er en vandholdig gel, og alle ved, hvad der sker med vand ved minusgrader (ja, det fryser, hvis noget), hvilket gør et område af batteriet ubrugeligt. Dette fører til et spændingsfald, og controlleren begynder at betragte dette som en udladning. Dette er ikke gavnligt for batteriet, men det er heller ikke dødeligt (efter opvarmning vil kapaciteten vende tilbage), så hvis du har desperat brug for at bruge telefonen i kulden (for at bruge den - tag den op af en varm lomme, tjek tiden og sætte den tilbage tæller ikke), så er det bedre at oplade den 100% og tænde for enhver proces, der belaster processoren - på denne måde vil afkøling ske langsommere.
Myte femte. Et hævet Li-Ion-batteri er farligt og bør kasseres med det samme.
Dette er ikke ligefrem en myte, men derimod en forholdsregel – et opsvulmet batteri kan simpelthen briste. Fra et kemisk synspunkt er alt simpelt: under interkalationsprocessen nedbrydes elektroderne og elektrolytten, hvilket resulterer i frigivelse af gas (det kan også frigives under genopladning, men mere om det nedenfor). Men meget lidt af det frigives, og for at batteriet skal se hævet ud, skal der gå flere hundrede (hvis ikke tusindvis) af genopladningscyklusser (medmindre det selvfølgelig er defekt). Der er ingen problemer med at komme af med gas - bare gennembore ventilen (i nogle batterier åbner den sig selv, når der er overtryk) og udluft den (jeg anbefaler ikke at trække vejret med den), hvorefter du kan dække hullet med epoxy harpiks. Dette vil naturligvis ikke returnere batteriet til dets tidligere kapacitet, men nu vil det i hvert fald ikke briste.
Myte seks. Overopladning er skadelig for Li-Ion-batterier.
Men dette er ikke længere en myte, men en barsk realitet - ved genopladning er der stor chance for, at batteriet svulmer op, brister og går i brand - tro mig, der er lidt fornøjelse ved at blive oversprøjtet med kogende elektrolyt. Derfor har alle batterier controllere, der blot forhindrer batteriet i at blive opladet over en bestemt spænding. Men her skal du være ekstremt forsigtig med at vælge et batteri - kinesiske håndværkscontrollere kan ofte fejle, og jeg tror ikke, at fyrværkeri fra din telefon klokken 3 om morgenen vil gøre dig glad. Selvfølgelig eksisterer det samme problem i mærkevarebatterier, men for det første sker dette meget sjældnere der, og for det andet vil de erstatte hele din telefon under garantien. Denne myte giver normalt anledning til følgende:
Myte syvende. Når du når 100 %, skal du fjerne telefonen fra opladning.
Fra den sjette myte virker dette rimeligt, men i virkeligheden er der ingen mening i at stå op midt om natten og tage stikket ud af enheden: For det første er controllerfejl ekstremt sjældne, og for det andet, selv når indikatoren når 100 %, batteriet oplades stadig i nogen tid til de meget, meget maksimale lave strømme, hvilket tilføjer yderligere 1-3 % kapacitet. Så i virkeligheden bør du ikke spille det sikkert.
Myte otte. Du kan kun oplade enheden med den originale oplader.
Myten eksisterer på grund af den dårlige kvalitet af kinesiske opladere - ved en normal spænding på 5 +- 5% volt kan de producere både 6 og 7 - controlleren vil selvfølgelig udjævne denne spænding i nogen tid, men i fremtiden det vil i bedste fald føre til, at controlleren brænder ud, i værste fald - til en eksplosion og (eller) fejl på bundkortet. Det modsatte sker også - under belastning producerer den kinesiske oplader 3-4 volt: Det vil føre til, at batteriet ikke kan lade helt op.

Som det fremgår af en hel bunke misforståelser, har de ikke alle en videnskabelig forklaring, og endnu færre forringer faktisk batteriernes ydeevne. Men det betyder ikke, at du efter at have læst min artikel skal løbe hovedkulds og købe billige kinesiske batterier for et par dollars - ikke desto mindre er det for en lang levetid bedre at tage enten de originale eller højkvalitetskopier af de originale.

Moderne mobiltelefoner, kameraer og andre enheder bruger oftest lithium-ion-batterier, der erstatter alkaline- og nikkel-cadmium-batterier, som de er overlegne i mange henseender. Batterier med en lithiumanode dukkede først op i 70'erne af det forrige århundrede og blev straks meget populære på grund af deres høje spænding og energiintensitet.

Udseendehistorie

Udviklingen var kortvarig, men der opstod vanskeligheder på det praktiske plan, som først blev løst i 90'erne af forrige århundrede. På grund af lithiums høje aktivitet opstod der kemiske processer inde i grundstoffet, som førte til brand.

I begyndelsen af 90'erne skete der en række ulykker - telefonbrugere fik, mens de snakkede, alvorlige forbrændinger som følge af spontan antændelse af elementerne og derefter af selve kommunikationsanordningerne. I denne forbindelse blev batterierne helt udgået, og tidligere udgivne blev returneret fra salg.

Moderne lithium-ion-batterier bruger ikke rent metal, kun dets ioniserede forbindelser, da de er mere stabile. Desværre måtte forskerne reducere batteriets evner betydeligt, men de formåede at opnå det vigtigste - folk led ikke længere af forbrændinger.

Krystalgitteret af forskellige kulstofforbindelser viste sig at være egnet til interkalation af lithiumioner ved den negative elektrode. Ved opladning bevæger de sig fra anoden til katoden, og ved afladning omvendt.

Driftsprincip og varianter

I hvert lithium-ion-batteri er grundlaget for den negative elektrode kulstofholdige stoffer, hvis struktur kan bestilles eller delvist bestilles. Afhængigt af materialet varierer processen med interkalation af Li til C. Den positive elektrode er hovedsageligt lavet af belagt nikkel eller koboltoxid.

Sammenfattende alle reaktioner kan de repræsenteres i følgende ligninger:

LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe - for katoden.
C + xLi+ + xe → CLix - for anoden.

Ligningerne er præsenteret for tilfælde af udledning under opladning, de flyder i den modsatte retning. Forskere forsker i nye materialer bestående af blandede fosfater og oxider. Disse materialer er planlagt til at blive brugt til katoden.

Der er to typer Li-Ion-batterier:

cylindrisk;
prismatisk.

Den største forskel er placeringen af pladerne (i prismatisk - oven på hinanden). Lithiumbatteriets størrelse afhænger af dette. Prismatiske er som regel tættere og mere kompakte.

Derudover er der et sikkerhedssystem indeni - en mekanisme, der, når temperaturen stiger, øger modstanden, og når trykket stiger, bryder det anode-katodekredsløbet. Takket være det elektroniske kort bliver en kortslutning umulig, da den styrer processerne inde i batteriet.

Elektroder med modsat polaritet er adskilt af en separator. Etuiet skal forsegles; lækage af elektrolyt eller indtrængen af vand og ilt vil ødelægge både batteriet og selve den elektroniske bæreanordning.

Fra forskellige producenter kan et lithiumbatteri se helt anderledes ud, der er ingen ensartet produktform. Forholdet mellem anodens aktive masser og katoden skal være ca. 1:1, ellers er dannelsen af lithiummetal mulig, hvilket vil føre til brand.

Fordele og ulemper

Batterier har fremragende parametre, der adskiller sig fra en producent til en anden. Den nominelle spænding er 3,7−3,8 V med et maksimum på 4,4 V. Energitæthed (en af hovedindikatorerne) er 110−230 Wh/kg.

Intern modstand spænder fra 5 til 15 mOhm/1Ah. Levetiden efter antal cyklusser (afladning/opladning) er 1000-5000 enheder. Hurtig opladningstid er 15-60 minutter. En af de væsentligste fordele er den langsomme selvafladningsproces (kun 10-20% om året, heraf 3-6% i den første måned). Driftstemperaturområdet er 0 C - +65 C ved temperaturer under nul, opladning er umulig.

Opladning sker i flere trin:

op til et vist punkt løber den maksimale ladestrøm;
når driftsparametre er nået, falder strømmen gradvist til 3% af den maksimale værdi.

Under opbevaring er periodisk genopladning påkrævet cirka hver 500. time for at kompensere for selvafladning. Ved overopladning kan der aflejres lithiummetal, som i vekselvirkning med elektrolytten danner ilt. Dette øger risikoen for trykaflastning på grund af øget indre tryk.

Hyppig genopladning reducerer batteriets levetid betydeligt. Desuden påvirkes miljø, temperatur, strøm mv.

Elementet har ulemper, blandt hvilke er følgende:

vilkår for brug

Det er bedst at opbevare batteriet under følgende forhold: Ladningen skal være mindst 40 %, og temperaturen bør ikke være meget lav eller høj. Den bedste mulighed er området fra 0C til +10C. Typisk går omkring 4 % af kapaciteten tabt over 2 år, hvorfor det ikke anbefales at købe batterier fra tidligere fremstillingsdatoer.

Forskere har opfundet en måde at øge holdbarheden på. Et passende konserveringsmiddel tilsættes elektrolytten. Sådanne batterier bør dog "trænes" i form af 2-3 fulde afladnings-/opladningscyklusser, så de efterfølgende kan fungere normalt. Ellers kan der opstå en "hukommelseseffekt" og efterfølgende hævelse af hele strukturen. Når det bruges korrekt og følger alle opbevaringsstandarder, kan batteriet holde længe, mens dets kapacitet forbliver på et højt niveau.

Da ethvert batteri (batteri) er en kilde til konstant elektrisk strøm, vil dets ladning før eller siden uundgåeligt blive opbrugt. For hver genopladning vil dens kapacitet blive mindre og mindre. Det er fysikkens love.

Du kan kun forlænge dets arbejde i kort tid. Lad os se på, hvordan man istandsætter et lithium-ion-batteri for at få den nødvendige tid til at udskifte batteriet.

VIGTIG. Hvis du er ny inden for teknologi, så er der generelt ikke noget, der er værd at læse videre - bare tag et nyt batteri eller inviter en kompetent ven. (Ingen grund til at ringe til gudfar!).

Derudover vil du lære om årsagerne til brand, eksplosionsfarer og aldring af LIB'er. Disse oplysninger hjælper med at bestemme, hvad der præcist skete med batteriet, og vil også gøre det muligt at undgå driftsfejl.

Så lithium-ion-batterier (LIB) bruges i en bred vifte af forskellige moderne teknologier som en kilde til elektricitet. energi fra mobiltelefoner til lagerenheder i energisystemer.

Deres vigtigste præstationsindikatorer kan variere inden for følgende grænser (dette afhænger af deres kemiske sammensætning):

Spænding (nominel) - 3,7 V eller 3,8 V;
Maksimal spænding - 4,23 V eller 4,4 V;
Minimumsspænding - 2,5–2,75 V eller 3,0 V;
Antallet af opladninger er 600 (med et tab på 20 % af kapaciteten);
Intern modstand 5–15 mOhm/Ah;
Under normale forhold er selvafladningsværdien 3 % pr. måned;
Driftstemperaturområdet er fra minus 20°C til plus 60°C, den optimale temperatur er plus 20°C.
Hvis spændingen overskrides ved opladning af LIB'en, kan den gå i brand. For at beskytte mod dette er der indsat en controller i huset. Dens funktion er at deaktivere LIA. (Styrer også strøm, overophedning og afladningsdybde).
For at reducere omkostningerne er ikke alle lithiumbatterier udstyret med en controller (eller giver ikke beskyttelse for alle parametre).

INTERESSANT: Den første producent af lithium-batterier var Sony Corporation i 1991.

Design og fordele ved LIB

En LIB består af en katode (på aluminiumsfolie) og en anode (på kobberfolie), adskilt af en elektrolytisk separator og placeret i en forseglet "dåse".

Katoden og anoden er forbundet til de strømsamlende terminaler.

Huset er nogle gange udstyret med en ventil for at aflaste trykket i nødstilfælde.

I et lithium-ion-batteri (LIB) bæres ladningen af en lithium-ion. Dens karakteristiske evne er evnen til at trænge ind i krystalgitteret af andre materialer (i vores tilfælde grafit, oxider eller salte af metaller) og derved danne kemiske bindinger.

I øjeblikket anvendes tre typer katodematerialer:

Lithiumkoboltater (takket være kobolt øges antallet af ladnings-afladningscyklusser, og det bliver også muligt at arbejde ved lave temperaturer);
Lithium mangan;
Lithiumferrophosphat (lav pris).
Fordelene ved LIB'er er lav selvafladning og et stort antal cyklusser.

Ulemper ved LIA

Eksplosionsfaren for Li-ion-batterier i den første generation var begrundet i forekomsten af gasformige formationer, der førte til en kortslutning mellem elektroderne. Dette er nu blevet elimineret ved at ændre anodematerialet fra lithiummetal til grafit.

Eksplosionsfarer opstod også i koboltoxid-LIB'er på grund af driftsfejl.

LIB'er baseret på lithiumferrophosphat er fuldstændig fri for denne ulempe.

VIGTIG. Afladning af LIB'er ved lave temperaturer (især gentagen afladning) fører til en reduktion i rekylenergi på op til titusinder af procent. Derudover reagerer LIB'er "skarpt" på temperaturen under opladning: den optimale temperatur er +20 °C, og +5 °C anbefales ikke længere.

Hukommelseseffekt

Forskning har bekræftet eksistensen af en hukommelseseffekt i LIB. Men pointen er dens grundlæggende tilstedeværelse og ikke dens indflydelse på værket som helhed.

Forklaringen på denne proces er som følger: Batteriet fungerer ved periodisk at frigive og fange lithium-ioner, og denne proces, når den ikke er fuldt opladet, forringes på grund af forstyrrelse af elektrodens mikrostruktur.

VIGTIG. Eksperter har identificeret to regler for at forlænge levetiden for LIB'er:

Forebyggelse af fuldstændig udledning;
Oplad ikke i nærheden af varmekilder.

Aldring

LIBs ældes, selv når de ikke er i brug. Tyve procent af kapaciteten er tabt efter blot to år. Du bør ikke købe dem "til bordet". Ved køb skal du se på produktionsdatoen.

Lave temperaturer og effekt

Op til halvtreds procent af batteristrømmen går tabt ved driftstemperaturer under 0 °C.

Spontan forbrænding

LIB'er er tilbøjelige til spontan forbrænding. Under termisk acceleration af et defekt (beskadiget) batteri frigives stoffer, der accelererer dets selvopvarmning (ilt plus brændbare gasser). Derfor er det i stand til at brænde selv i fravær af luft.

For at slukke i sådanne tilfælde skal du sørge for en lavere temperatur og forhindre spredning af brand.

Lad os starte restaurering

Når du allerede fra ovenstående kender "fysikken" og "kemien" af driften af LIB og dens påfyldning, kan du selvstændigt vælge en af metoderne til behandling af dit batteri og også vurdere "rimeligheden" af metoderne nedenfor.

At slippe af med gasser

Vi ved allerede, at hvis de bruges forkert, kan der dannes gasformige stoffer inde i "dåsen".

Essensen af denne metode er, at du skal slippe af med dem. For at gøre dette skal du først fjerne den øverste blok (controller), derefter gennembore den opdagede hætte og derefter trykke den til en hård overflade med en form for tryk for at frigive gasser.

Efter dette skal du forsegle hullet med epoxyharpiks og returnere controlleren til sin plads.

Men før du genopliver dit telefonbatteri på denne måde, skal du huske de forventede farer ved denne metode:

Skader på enheden på grund af overdreven stød;
Skader på elektronikken under hætten;
Mulighed for eksplosion (spontan forbrænding), når katoden er kortsluttet med anoden.

Kortsigtet "tilbageføring" af kapacitet

Du kan kortvarigt genoplive batteriet, hvis du "genopliver" det ved hjælp af en 5-12 volt strømforsyning, en modstand fra 330 til 1000 ohm og en effekt på mindst 500 mW.

For at gøre dette er strømforsyningens kontakter forbundet med kontakterne på LIB: minus til minus og plus til plus gennem en modstand, hvis polaritet kontrolleres med et multimeter. Forbrugstiden er ikke mere end to til tre minutter.

Bemærk venligst, at parametrene for den leverede strøm skal svare til de påkrævede, og brug et voltmeter eller tester til at styre spændingen.

Vi bruger køleskabet

Ved at følge denne enkle metode udføres batterigendannelse som følger:

Batteriet, der er fjernet fra smartphonen, skal placeres i køleskabet i en periode på tyve til tredive minutter, efter at det er lagt i en plastikpose. Tilslut den derefter til opladeren i et minut, og vent derefter, indtil den varmes op til stuetemperatur.

Efter disse manipulationer kan det angiveligt bruges som normalt.

Opladning-afladningsmetode

Denne metode bør kaldes en metode til genoplivning af et batteri for en elev i femte klasse.

Ifølge popularisatorerne af denne "joke" kan telefonens batteri "bringes til live" ved at oplade det "flere gange" (antallet af gange er ikke angivet) til en 100% opladning og derefter helt aflade batteriet. For at aflade det anbefales det at bruge et ressourcekrævende spil eller AnTuTu-værktøj, hver gang du fjerner og indsætter det tilbage i mobiltelefonen.

Det er stadig uklart, hvordan batteriet vil blive opladet flere gange til 100 procent, hvis det allerede er ude af drift?

"Wild" gendannelsesmetode

Denne "manøvre" består i, at efter at have fjernet den beskyttende controller, skal du kortslutte udgangsstrømkollektorterminalerne med en metalgenstand. Herefter vender controlleren tilbage til sin plads.

Samtidig tilføjes et andet væsentligt punkt - i begyndelsen af proceduren skal du af en eller anden grund skrælle klistermærket med de tekniske egenskaber for LIB. Dette er virkelig "dans med en tamburin"!

Vippende LIB deaktiveret af controlleren

For at forhindre dyb afladning er lithium-ion-batterier udstyret med en controller, der sætter dem i en "shutdown"-tilstand. I dette tilfælde, når du måler spændingen ved dens terminaler foran controlleren, kan du registrere en værdi på omkring 2,5 volt. Det betyder, at batteriet stadig er i live!

For at gøre dette slukkes beskyttelseskredsløbet først (uloddet).

"Dåsen" er forbundet til en universel lade-afladningsenhed (f.eks. Turnigy Accucell 6). I dette tilfælde overvåger enheden selv processen, og restaureringen finder sted under dens kontrol.

"TYPE"-knappen vælger "Li-Po" opladningsprogrammet, fordi vores LIB er 3,7V.

Ved et kort tryk på "START" vælges opladningsparametrene. For Li-ion - værdien er 3,6 V, for Li-pol - 3,7 V.

Du skal vælge "AUTO" for parameteren, da opladningen i vores tilfælde ikke starter på grund af lav batteriopladning.

Ladestrømmen skal indstilles til ti procent af batterikapaciteten (i vores tilfælde 150 mA). Værdien indstilles med “+” og “-” knapperne.

Når batteriopladningen når 4,2 V, vil enheden blive skiftet til spændingsstabiliseringstilstand, og når processen er afsluttet, lyder et lydsignal, og meddelelsen "FULL" vises på displayet.

Og endelig en video om, hvordan du ikke behøver at genoplade batterierne

Sikkerhedsbemærkninger

Før du reparerer et lithium-ion-batteri, bør du huske følgende regler:

Du bør ikke efterlade en problematisk LIB uden opsyn under reparationer. Spontan forbrænding er ikke en trussel, men en reel kendsgerning.
Det er nødvendigt med jævne mellemrum at overvåge telefonens batteritemperatur med et fjerntliggende termoelement, et elektronisk termometer eller i det mindste med hånden. Hvis overfladen fremstår varm frem for varm, skal reparationer straks standses.
Brug ikke høje strømme til opladning. Det mulige tilladte maksimum er 50 mA. Denne parameter beregnes ved at dividere strømforsyningsspændingen med modstandens kapacitans. For eksempel vil den ved 12 V og 500 ohm være 24 mA.
I stedet for en modstand er det tilladt at bruge en standard 80 mm computerblæser.

Husk at ovenstående metoder ikke giver et 100% resultat, og under alle omstændigheder ligger ansvaret hos dig. Dette gælder især for humanister.

Overvurder ikke din viden og dine evner. Det er bedre at rådføre sig med kyndige mennesker igen.

Og del din oplevelse med venner og skriv i kommentarerne.

Hilsen, mine kære venner og beundrere, læsere af denne blog. I stedet for en anden lektion ville det være mere korrekt at sige artikler i fotoskole sparegris, besluttede jeg at skrive en artikel om et emne, der er ømt og vigtigt for alle.

Jeg tror, at mange, også jer, mine kære læsere, vil finde det både interessant og nyttigt at vide, hvad sådanne grundlæggende ting er lithium-ion batterier, hvad er deres begrænsende egenskaber, hvordan skal de bruges, hvad kan opnås ved korrekt brug, og selvfølgelig hvad skal man passe på lang batterilevetid. Så gå videre.

Hvorfor - spørger du mig, jeg begyndte faktisk at skrive om dette emne. Nå, et batteri og et batteri og hvad med det. Så? Men nej. Li-ion batteri, dette er i bund og grund en brændstoftank til mange af vores yndlingsenheder, eller enheder i almindelig sprogbrug. Hvad så? - siger du mig, - hvilken forskel gør det for os? Og forskellen er stor og vigtig for dig. Idéen til at skrive denne artikel kom efter fotografiskoleeleverne og jeg deltog. Vejrforholdene er ganske almindelige, omkring -7 -10 Celsius, solrigt, let brise, klart. Generelt behageligt vejr for en amatørfotografs nysgerrige øje. Mange elever blev dog bekymrede: Er det ikke farligt for kameraet? Vil hun ikke fryse? Hvad sker der, hvis det fryser? (Jeg vil skrive en særskilt note om kameraets temperaturforhold) Hvad vil der ske med kameraets batteri? Vi har hørt, at kameraets batteri er meget følsomt over for kulde og kan svigte, er det sandt? Sandt, men ikke alle og ikke helt. Lad os finde ud af det.

Vores kameraer indeholder lithium-ion-batterier. Hvad ville det betyde? Her er hvad. Li-ion batterier har væsentligt bedre brugsparametre sammenlignet med andre typer batterier. Jeg vil ikke gå i detaljer, men i dag forsøger de fleste producenter af forbrugerelektronik at udstyre deres produkter med Li-ion-batterier, da de er enklere og billigere at producere og er mindre skadelige for miljøet.

Primære celler ("batterier") med en lithiumanode dukkede op i begyndelsen af 70'erne af det 20. århundrede og fandt hurtigt anvendelse på grund af deres høje specifikke energi og andre fordele. Således blev et langvarigt ønske realiseret om at skabe en kemisk strømkilde med det mest aktive reduktionsmiddel - et alkalimetal, som gjorde det muligt kraftigt at øge både batteriets driftsspænding og dets specifikke energi. Mens udviklingen af primære celler med en lithiumanode blev kronet med relativt hurtig succes, og sådanne elementer fast tog deres plads som strømkilder til bærbart udstyr, stødte skabelsen af lithiumbatterier på fundamentale vanskeligheder, som tog mere end 20 år at overvinde.

Efter mange tests i løbet af 1980'erne viste det sig, at problemet med lithiumbatterier drejede sig om lithiumelektroderne. Mere præcist omkring lithiums aktivitet: de processer, der opstod under drift, førte i sidste ende til en voldsom reaktion, kaldet "ventilation med flammeemission." I 1991 blev et stort antal lithium-batterier, som først blev brugt som strømkilde til mobiltelefoner, tilbagekaldt af producenterne. Årsagen var, at der under en samtale, hvor det aktuelle forbrug var på sit maksimum, brød en flamme ud af batteriet, som brændte ansigtet på mobiltelefonbrugeren.

På grund af lithiummetals iboende ustabilitet, især under opladning, har forskningen bevæget sig i retning af at skabe et batteri uden brug af Li, men ved at bruge dets ioner. Selvom lithium-ion-batterier giver lidt mindre energitæthed end lithium-batterier, er Li-ion-batterier sikre, når de oplades og aflades korrekt.

Hvis yderligere nogen er interesseret i delen om, hvilke kemiske processer der var og er i lithium-ion-batterier, og hvordan de samme processer blev tæmmet, så gå til Google. Jeg er ikke stærk nok i kemi og fysik til at skrive en artikel, der ville få mig til at falde i søvn ved at læse den.

Moderne Li-ion-batterier har høje specifikke egenskaber: 100-180 Wh/kg og 250-400 Wh/l. Driftsspænding: 3,5-3,7 V.

Hvis produktionsudviklere for blot et par år siden anså den maksimalt opnåelige kapacitet af Li-ion-batterier til ikke at være mere end adskillige ampere-timer (husk skolens fysikkursus), nu er de fleste af årsagerne til at begrænse kapacitetsforøgelsen blevet overvundet og mange producenter begyndte at producere batterier med en kapacitet på hundredvis af ampere-timer eller endda tusinder.

Moderne små batterier fungerer ved afladningsstrømme på op til 2 C, kraftige - op til 10-20 C. Driftstemperaturområde: fra -20 til +60 °C. Mange producenter har dog allerede udviklet batterier, der fungerer ved -40 °C. Det er muligt at udvide temperaturområdet til højere temperaturer.

Selvafladningen af Li-ion-batterier er 4-6% i den første måned, derefter er det væsentligt mindre: På 12 måneder mister batterierne 10-20% af deres lagrede kapacitet. Kapacitetstabet for Li-ion-batterier er flere gange mindre end for nikkel-cadmium (Ni-Cd)-batterier, både ved 20 °C og ved 40 °C. Ressource af lithium-ion-batterier: 500-1000 opladnings-afladningscyklusser.

Og her vil mange sige: -Ahhh. Det er derfor, du kan optage med dit kamera i moderat kolde temperaturer. Ja, jeg vil svare dig. Plus, når batteriet fungerer og frigiver energi, sker der kemiske reaktioner i det, hvis bivirkning er frigivelsen af termisk energi, som gør det muligt for batteriet at opretholde sit driftstemperaturområde længere. Derudover, når vi tager kameraet ud af etuiet på gaden, har det (kameraet, kameraet) også en positiv temperatur, det vil sige, at vi yderligere øger tidsressourcen, hvor vi kan skyde på gaden ved -7 ..-15 °C. Tilføj hertil temperaturopvarmningen af kameraprocessoren under optagelse, opvarmningen af matrixen, selv varmen fra hænderne, som vi holder kameraet med og overfører det til det, forlænger kameraets termiske og tidsmæssige levetid ved moderat lave temperaturer .

Det drejer sig om brug af batterier i arbejdet. Lad os nu se lidt på opladnings- og opbevaringssiden. Lithium-ion-batterier kræver ingen særlig pleje. De grundlæggende regler for deres betjening kan findes i instruktionerne til telefonen/laptop/kamera, og alt andet varetages af BMS-kredsløbet og laderegulatoren i den strømforsynede enhed. Men når du køber, kan du ofte høre følgende udtalelser fra en sælger eller en kollega "guru":

"...første opladning - 12–15 timer..." eller alternativt "... bare lad enheden være tilsluttet hele natten...";

"...du skal lave 3-5 hele cyklusser for at batteriet kan få kapacitet...";

"...det er tilrådeligt at oplade og aflade batteriet helt...";

“... så hvad hvis batteriet allerede er et år gammelt, det ikke er blevet brugt; dens levetid afhænger udelukkende af antallet af opladnings-afladningscyklusser..."

Lad os se, hvor sandt ovenstående er.

Det første udsagn er simpelthen meningsløst - styreelektronikken vil ikke tillade, at batteriet oplades mere, end det burde være.

Tip #2 er også uholdbart. Efter den første opladning fungerer lithium-ion-batterier med fuld effektivitet, og i starten aflades de hurtigere, blot fordi ejeren af enheden sætter den op og studerer den, viser den til venner og bekendte osv. Efter en uge eller to er gadgetten. går ind i normal tilstand, hvilket er naturligt, har en positiv effekt på autonomien. Men én fuld opladning før brug er stadig tilrådeligt. Dette er ikke nødvendigt for batteriet, men for at enheden kan bestemme sin reelle kapacitet og efterfølgende korrekt vise den resterende opladning.

Anbefaling nr. 3 har "ben vokser" selv fra reglerne for drift af nikkel-cadmium-batterier, som først skulle aflades helt, ellers ville en del af kapaciteten gå irreversibelt tabt. Deres lithium-ion-modstykker har ikke en lignende "hukommelseseffekt" desuden er dyb udledning kontraindiceret for dem. Ved hyppig brug er dette ikke relevant, da BMS-systemet ikke tillader batteriet at aflade helt, men hvis det forbliver i en afladet tilstand i en måned eller mere, vil den resterende ladning "lække væk", beskyttelseskredsløbet vil blokere opladningsprocessen og sluk, hvorefter opladning ikke længere er mulig. Overopladning er også skadeligt, men de fleste enheder har allerede taget højde for dette og oplader ikke batteriet til 100 %.

Der er også råd som "oplad som du ønsker, men udfør en komplet cyklus mindst en gang om ugen (måneden). Dette driftsskema er optimalt for nikkel-metalhydrid-batterier - de har også en hukommelseseffekt, men meget mindre end Ni-Cd, og genopretter kapaciteten efter 1-2 hele cyklusser. For lithium-ion-batterier er dette kun delvist sandt, for eksempel anbefales det at gøre dette efter langtidsopbevaring.

Fra udsagn nummer 4 følger en tilsyneladende logisk konklusion: da batterilevetiden måles ved antallet af cyklusser, betyder det, at det er bedre at bruge det maksimalt. Dette er en fejl. Fuld opladning og afladning slider den hurtigere op, mens ufuldstændige cyklusser tværtimod forlænger levetiden. Derudover mister lithium-ion-batterier kapacitet selv uden brug. Allerede efter et år "på hylden" falder deres ressource med 5-10%, efter 2 år - med 20-30%. Derfor, når du køber en ny bærbar enhed, skal du være opmærksom på udgivelsesdatoen for strømforsyningen. Det er også indlysende, at det er nytteløst at købe et batteri til fremtidig brug, selvom det er svært at finde på udsalg.

Det er meget vigtigt at observere driftstemperaturforholdene for lithium-ion-batterier. I frost under -20 °C holder de simpelthen op med at levere strøm, og i varme over +45 °C, selvom de fungerer, aktiverer sådanne klimatiske forhold ældningsprocessen, hvilket reducerer batteriets levetid betydeligt. Men du kan kun oplade den ved positive (Celsius) temperaturer, ellers er der stor risiko for enhedsfejl. Generelt er den optimale driftstemperatur for lithium-ion-batterier +20 °C.

Lithium-ion-batterier bliver konstant forbedret, og producenterne eksperimenterer aktivt med elektrode- og elektrolytmaterialer. I 1994 dukkede batterier med lithium-mangan-katoder op, og i 1996 - med lithium-jern-phosphat-katoder. De er meget mere stabile og kan nemt modstå høje afladningsstrømme, så de bruges i elværktøj og elektriske køretøjer. Siden 2003 er der blevet produceret batterier, der bruger en kompleks katodesammensætning (LiNiMnCoO2) og har den bedste kombination af egenskaber blandt alle de nævnte. Men ingen har endnu været i stand til at overgå lithium-kobolt-prøver med hensyn til specifik kapacitet og pris, og fordelene ved de nye typer er ikke efterspurgte i mobiltelefoner og bærbare computere, der forbruger relativt lidt strøm.

Hvis du midlertidigt har lagt din enhed til side, men ønsker at holde dens batteri i funktionsdygtig stand, skal du vide, at lithium-ion-batterier bedst opbevares ved en temperatur på omkring +5 ° C. Jo højere det er, og jo tættere opladningsniveauet er på 100 %, jo hurtigere ældes batteriet og taber kapacitet. Det er bedst at oplade det til 40–50 %, fjerne det fra enheden, pakke det i en forseglet plastikpose, lægge det i køleskabet (men ikke i fryseren!) og genoplade det med jævne mellemrum.

Det var alt, hvad jeg ville sige om batterier, vores venner, elektroniske kæledyr. Det være sig en telefon, en afspiller eller et kamera.

Denne artikel blev udarbejdet baseret på materialer fundet på internettet og samlet her i en bunke for nemheds skyld og forståelse af essensen af processen.

Har du spørgsmål? Skriv i kommentarerne, så svarer jeg helt sikkert.

P.S. Venner, hvis du kunne lide artiklen eller fandt den nyttig. Gør mig også en tjeneste. Del et link til artiklen på dine VKontakte, Odnoklassniki, Facebook, Twitter og andre sider. For at gøre dette skal du blot klikke på knapperne nederst på siden og følge de enkle trin i instruktionerne. Jeg inviterer dig også til at tilmelde dig mit nyhedsbrev, så går du bestemt ikke glip af den næste, forhåbentlig interessante og brugbare, artikel. Tilmeldingsformularen er placeret i øverste højre hjørne af siden.