Typer moderne litiumbatterier. Litium-ion- og litium-polymer-batterier

Blant de mest moderne batteriene har litiumbatterier en spesiell plass. I kjemi er litium det mest aktive metallet.

Den har en enorm energilagringsressurs. 1 kg litium kan lagre 3860 amperetimer. Den velkjente sinken henger langt etter. Tallet hans er 820 amperetimer.

Litiumbaserte celler kan produsere spenninger opp til 3,7V. Men laboratorieprøver er i stand til å produsere en spenning på omtrent 4,5V.

Moderne litiumbatterier bruker ikke rent litium.

Det er for tiden 3 vanlige typer litiumbatterier:

Litium-ion ( Li-ion). Nominell spenning (U nom.) - 3,6V;

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

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

Alle disse typene litiumbatterier er forskjellige i katode- eller elektrolyttmateriale. Li-ion bruker en litiumkoboltatkatode LiCoO2, Li-Po bruker en gelpolymerelektrolytt, og Li-Fe bruker en litiumferrofosfatkatode LiFePO 4.

Ethvert litiumbatteri (eller enheten det fungerer i) er utstyrt med en liten elektronisk krets - en lade-/utladningskontroller. Siden litiumbaserte batterier er svært følsomme for overlading og dyp utladning, er dette nødvendig. Hvis du "plukker fra hverandre" et litiumbatteri fra en mobiltelefon, kan du finne en liten elektronisk krets i den - dette er den beskyttende kontrolleren ( Beskyttelse IC ).

Hvis det ikke er innebygd kontroller (eller ladeovervåker) i et litiumbatteri, kalles et slikt batteri ubeskyttet. I dette tilfellet er kontrolleren innebygd i enheten, som drives av et slikt batteri, og lading er bare mulig fra enheten eller fra en spesiell lader.

Bildet viser et ubeskyttet Li-Po-batteri Turnigy 2200 mAh 3C 25C Lipo Pack. Dette batteriet består av 3 celler koblet i serie (3C - 3 celler) på 3,7V hver og har derfor en balanserende kontakt. Den kontinuerlige utladningsstrømmen kan nå 25C, dvs. 25 * 2200 mA = 55 000 mA = 55 A! Og den kortsiktige utladningsstrømmen (10 sek.) er 35C!

Litiumbatterier, som består av flere celler koblet i serie, krever en kompleks lader utstyrt med en balanserer. Denne funksjonaliteten er implementert for eksempel i slike universalladere som Turnigy Accucell 6 og IMAX B6.

En balanserer er nødvendig for å utjevne spenningen over individuelle celler under lading av et kompositt litiumbatteri. På grunn av forskjeller mellom cellene kan noen lades raskere og andre saktere. Derfor brukes en spesiell krets for shunting av ladestrømmen.

Dette er ledningen for balansering og strømkablene til et 11,1V LiPo-batteri.

Som kjent kan overlading av en litiumbattericelle (spesielt Li-Polymer) over 4,2V føre til eksplosjon eller spontan forbrenning. Derfor er det nødvendig å kontrollere spenningen under lading på hver celle sammensatt batteri batteri!

Riktig lading av litiumbatterier.

Litiumbatterier (Li-ion, Li-Po, Li-Fe) lades etter CC/CV-metoden ("konstant strøm/konstant spenning"). Metoden er at først, når spenningen på elementet er lav, lades det med en konstant strøm av en viss verdi. Når spenningen på cellen når (for eksempel opptil 4,2V - avhenger av typen batteri), opprettholder ladekontrolleren en konstant spenning over den.

Første etappe litium batterilading - CC- implementert gjennom tilbakemelding. Kontrolleren velger spenningen på elementet slik at ladestrømmen er strengt konstant.

Under det første ladestadiet akkumulerer litiumbatteriet mesteparten av strømmen (60 - 80%).

Andre trinn lade - CV- begynner når spenningen på elementet når et visst terskelnivå (for eksempel 4,2V). Etter dette holder kontrolleren ganske enkelt en konstant spenning på elementet og gir det strømmen den trenger. Mot slutten av ladningen synker strømmen til 30 - 10 mA. Ved denne strømmen anses elementet som ladet.

I løpet av det andre trinnet akkumulerer batteriet de resterende 40 - 20% av strømmen.

Det er verdt å merke seg at overskridelse av terskelspenningen på et litiumbatteri kan føre til at det overopphetes og til og med eksploderer!

Ved lading av litiumbatterier anbefales det å legge dem i en brannsikker pose. Dette gjelder spesielt for batterier som ikke har en spesiell boks. For eksempel de som brukes i radiostyrte modeller (bil-, flymodellering).

Ulemper med litium-ion-batterier.

Den største og mest skremmende ulempen med litiumbaserte batterier er brannfaren hvis driftsspenningen overskrides, overoppheting, feil lading og analfabeter. Det er spesielt mange klager angående litium-polymer (Li-Polymer) batterier. Litiumjernfosfat (Li-Fe)-batterier har imidlertid ikke en slik negativ egenskap - de er brannsikre.

Litiumbatterier er også veldig redde for kulde - de mister raskt kapasiteten og slutter å lade. Dette gjelder Li-ion- og Li-Po-batterier. Litiumjernfosfat (Li-Fe)-batterier er mer motstandsdyktige mot frost. Faktisk er dette en av de positive egenskapene til Li-Fe-batterier.

Ulempen med litiumbatterier er at de krever en spesiell ladekontroller - en elektronisk krets. Og når det gjelder et komposittbatteri og balanserer.

Når de er dypt utladet, mister litiumbatterier sine opprinnelige egenskaper. Li-ion- og Li-Po-batterier er spesielt utsatt for dyp utladning. Selv etter restaurering vil et slikt batteri ha lavere kapasitet.

Hvis et litiumbatteri ikke "fungerer" på lenge, vil først spenningen på det falle til et terskelnivå (vanligvis 3,2-3,3V). Den elektroniske kretsen slår helt av battericellen, og deretter begynner en dyp utladning. Hvis spenningen på cellen faller til 2,5V, kan dette føre til svikt.

Derfor er det verdt å lade batteriene til bærbare datamaskiner, mobiltelefoner og mp3-spillere fra tid til annen under lange perioder med inaktivitet.

Vanligvis er levetiden til et vanlig litiumbatteri 3 - 5 år. Etter 3 år begynner batterikapasiteten å synke ganske merkbart.

Når du leser "tips for drift" av batterier på fora, kan du ikke la være å tenke - enten hoppet folk over fysikk og kjemi på skolen, eller så tror de at reglene for bruk av bly-syre- og ionbatterier er de samme.
La oss starte med prinsippene for drift av et Li-Ion-batteri. På fingrene er alt ekstremt enkelt - det er en negativ elektrode (vanligvis laget av kobber), det er en positiv (laget av aluminium), mellom dem er det et porøst stoff (separator) impregnert med elektrolytt (det forhindrer " uautorisert" overføring av litiumioner mellom elektrodene):

Operasjonsprinsippet er basert på litiumioners evne til å integreres i krystallgitteret til forskjellige materialer - vanligvis grafitt eller silisiumoksyd - med dannelse av kjemiske bindinger: følgelig, under lading, bygges ionene inn i krystallgitteret, derved akkumuleres en ladning på en elektrode, og når de utlades, beveger de seg henholdsvis tilbake til en annen elektrode , og gir bort elektronet vi trenger (som er interessert i en mer nøyaktig forklaring av prosessene som finner sted - google intercalation). Vannholdige løsninger som ikke inneholder et fritt proton og er stabile over et bredt spenningsområde, brukes som elektrolytter. Som du kan se, i moderne batterier gjøres alt ganske trygt - det er ikke noe litiummetall, det er ingenting å eksplodere, bare ioner går gjennom separatoren.
Nå som alt har blitt mer eller mindre klart om driftsprinsippet, la oss gå videre til de vanligste mytene om Li-Ion-batterier:

Myte en. Li-Ion-batteriet i enheten kan ikke lades ut til null prosent.
Faktisk høres alt riktig ut og er i samsvar med fysikk - når det utlades til ~2,5 V, begynner Li-Ion-batteriet å degraderes veldig raskt, og selv en slik utladning kan redusere kapasiteten betydelig (opptil 10 %). I tillegg, hvis spenningen utlades til en slik spenning med en standardlader, vil det ikke lenger være mulig å lade den - hvis battericellespenningen faller under ~3 V, vil den "smarte" kontrolleren slå den av som skadet, og hvis det er alle slike celler, kan batteriet tas med til søpla.
Men det er en veldig viktig ting som alle glemmer: i telefoner, nettbrett og andre mobile enheter er driftsspenningsområdet på batteriet 3,5-4,2 V. Når spenningen faller under 3,5 V, viser indikatoren null prosent ladning og enheten slår seg av, men før "kritisk" er 2,5 V fortsatt veldig langt unna. Dette bekreftes av det faktum at hvis du kobler en LED til et slikt "utladet" batteri, kan den forbli på i lang tid (kanskje noen husker at de pleide å selge telefoner med lommelykter som ble slått på med en knapp uavhengig av Så lyset der fortsatte å brenne selv etter utlading og slå av telefonen). Det vil si, som du kan se, ved normal bruk skjer ikke utladning til 2,5 V, noe som betyr at det er fullt mulig å lade ut batteriet til null prosent.
Myte to. Hvis Li-Ion-batterier er skadet, eksploderer de.
Vi husker alle den "eksplosive" Samsung Galaxy Note 7. Dette er imidlertid snarere et unntak fra regelen - ja, litium er et veldig aktivt metall, og det er ikke vanskelig å eksplodere det i luften (og det brenner veldig sterkt i vann). Imidlertid bruker moderne batterier ikke litium, men dets ioner, som er mye mindre aktive. Så for at en eksplosjon skal oppstå, må du prøve veldig hardt - enten fysisk skade ladebatteriet (forårsake en kortslutning), eller lade det med veldig høy spenning (da vil det bli skadet, men mest sannsynlig vil kontrolleren ganske enkelt brenne ut av seg selv og lar ikke batteriet lades). Derfor, hvis du plutselig har et skadet eller rykende batteri i hendene, ikke kast det på bordet og løp vekk fra rommet og roper "vi kommer alle til å dø" - bare legg det i en metallbeholder og ta det ut til balkongen (for ikke å puste inn kjemikaliene) - batteriet vil ulme en stund for så å gå ut. Hovedsaken er å ikke fylle den med vann, ionene er selvfølgelig mindre aktive enn litium, men likevel vil det også frigjøres en viss mengde hydrogen når den reagerer med vann (og den eksploderer gjerne).
Myte tre. Når et Li-Ion-batteri når 300 (500/700/1000/100500) sykluser, blir det utrygt og må skiftes ut snarest.
En myte, heldigvis, som sirkulerer mindre og mindre på forum og som ikke har noen fysisk eller kjemisk forklaring i det hele tatt. Ja, under drift oksiderer og korroderer elektrodene, noe som reduserer batterikapasiteten, men dette truer deg ikke med annet enn kortere batterilevetid og ustabil oppførsel ved 10-20 % lading.
Myte fire. Li-ion-batterier kan ikke brukes i kulde.
Dette er mer en anbefaling enn et forbud. Mange produsenter forbyr bruk av telefoner ved minusgrader, og mange har opplevd rask utlading og til og med avstengning av telefoner i kulde. Forklaringen på dette er veldig enkel: elektrolytten er en vannholdig gel, og alle vet hva som skjer med vann ved minusgrader (ja, det fryser, om noe), og gjør dermed et område av batteriet ubrukelig. Dette fører til et spenningsfall, og kontrolleren begynner å betrakte dette som en utladning. Dette er ikke bra for batteriet, men det er heller ikke dødelig (etter oppvarming vil kapasiteten komme tilbake), så hvis du desperat trenger å bruke telefonen i kulde (for å bruke den - ta den ut av en varm lomme, sjekk tiden og sette den tilbake teller ikke) da er det bedre å lade den 100% og slå på en hvilken som helst prosess som laster prosessoren - dette vil kjøle den ned saktere.
Myte femte. Et hovent Li-Ion-batteri er farlig og bør kastes umiddelbart.
Dette er ikke akkurat en myte, men snarere en forholdsregel – et oppsvulmet batteri kan rett og slett sprekke. Fra et kjemisk synspunkt er alt enkelt: under interkaleringsprosessen brytes elektrodene og elektrolytten ned, noe som resulterer i frigjøring av gass (den kan også frigjøres under opplading, men mer om det nedenfor). Men svært lite av det frigjøres, og for at batteriet skal virke hovent, må flere hundre (om ikke tusenvis) ladesykluser gjennomgå (med mindre det selvfølgelig er defekt). Det er ingen problemer med å kvitte seg med gass - bare stikk hull i ventilen (i noen batterier åpner den seg selv når det er overtrykk) og luft den ut (jeg anbefaler ikke å puste med den), deretter kan du dekke hullet med epoksy harpiks. Dette vil selvfølgelig ikke returnere batteriet til sin tidligere kapasitet, men nå vil det definitivt ikke sprekke.
Myte seks. Overlading er skadelig for Li-Ion-batterier.
Men dette er ikke lenger en myte, men en tøff realitet – ved opplading er det stor sjanse for at batteriet hovner opp, sprekker og tar fyr – tro meg, det er liten glede i å bli sprutet med kokende elektrolytt. Derfor har alle batterier kontrollere som rett og slett hindrer at batteriet lades over en viss spenning. Men her må du være ekstremt forsiktig med å velge batteri - kinesiske håndverkskontrollere kan ofte fungere feil, og jeg tror ikke fyrverkeri fra telefonen din klokken 3 vil gjøre deg glad. Selvfølgelig finnes det samme problemet i merkede batterier, men for det første skjer dette mye sjeldnere der, og for det andre vil de erstatte hele telefonen din under garantien. Denne myten gir vanligvis opphav til følgende:
Myte syvende. Når du når 100 %, må du fjerne telefonen fra lading.
Fra den sjette myten virker dette rimelig, men i virkeligheten er det ingen vits i å stå opp midt på natten og koble fra enheten: For det første er kontrollerfeil ekstremt sjeldne, og for det andre, selv når indikatoren når 100 %, batteriet lader fortsatt en stund til de aller, aller maksimale lave strømmene, noe som gir ytterligere 1-3 % kapasitet. Så i virkeligheten bør du ikke spille det trygt.
Myte åtte. Du kan kun lade enheten med den originale laderen.
Myten eksisterer på grunn av den dårlige kvaliteten på kinesiske ladere - ved en normal spenning på 5 +- 5% volt kan de produsere både 6 og 7 - kontrolleren vil selvfølgelig jevne ut denne spenningen i noen tid, men i fremtiden det vil i beste fall føre til at kontrolleren brenner ut, i verste fall - til en eksplosjon og (eller) svikt på hovedkortet. Det motsatte skjer også - under belastning produserer den kinesiske laderen 3-4 volt: dette vil føre til at batteriet ikke kan lades helt opp.

Som man kan se fra en hel haug med misoppfatninger, har ikke alle en vitenskapelig forklaring, og enda færre forverrer faktisk ytelsen til batterier. Men dette betyr ikke at du etter å ha lest artikkelen min må løpe hodestups og kjøpe billige kinesiske batterier for et par dollar - for holdbarheten er det likevel bedre å ta enten de originale eller høykvalitetskopier av de originale.

I moderne mobiltelefoner, kameraer og andre enheter brukes oftest litium-ion-batterier, som erstatter alkaliske og nikkel-kadmium-batterier, som de er overlegne på mange måter. Batterier med litiumanode dukket først opp på 70-tallet av forrige århundre og ble umiddelbart veldig populære på grunn av deres høye spenning og energiintensitet.

Utseendehistorie

Utviklingen var kortvarig, men på et praktisk nivå oppsto det vanskeligheter som ble løst først på 90-tallet av forrige århundre. På grunn av litiums høye aktivitet skjedde det kjemiske prosesser inne i elementet, som førte til brann.

På begynnelsen av 90-tallet skjedde en rekke ulykker - telefonbrukere, mens de snakket, fikk alvorlige brannskader som følge av spontan antennelse av elementene, og deretter av kommunikasjonsenhetene selv. I denne forbindelse ble batteriene fullstendig avviklet og tidligere utgitte ble returnert fra salg.

Moderne litium-ion-batterier bruker ikke rent metall, bare dets ioniserte forbindelser, da de er mer stabile. Dessverre måtte forskere redusere batteriets evner betydelig, men de klarte å oppnå det viktigste - folk led ikke lenger av brannskader.

Krystallgitteret til forskjellige karbonforbindelser ble funnet å være egnet for interkalering av litiumioner ved den negative elektroden. Ved lading beveger de seg fra anoden til katoden, og ved utlading, omvendt.

Driftsprinsipp og varianter

I hvert litiumionbatteri er grunnlaget for den negative elektroden karbonholdige stoffer, hvis struktur kan bestilles eller delvis bestilles. Avhengig av materialet varierer prosessen med interkalering av Li til C. Den positive elektroden er hovedsakelig laget av belagt nikkel eller koboltoksid.

Oppsummerer alle reaksjoner, kan de representeres i følgende ligninger:

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

Ligningene er presentert for tilfellet med utslipp; under lading flyter de i motsatt retning. Forskere forsker på nye materialer som består av blandede fosfater og oksider. Disse materialene er planlagt brukt til katoden.

Det finnes to typer Li-Ion-batterier:

sylindrisk;
prismatisk.

Hovedforskjellen er plasseringen av platene (i prismatisk - oppå hverandre). Størrelsen på litiumbatteriet avhenger av dette. Prismatiske er som regel tettere og mer kompakte.

I tillegg er det et sikkerhetssystem inne - en mekanisme som, når temperaturen øker, øker motstanden, og når trykket øker, bryter den anode-katodekretsen. Takket være det elektroniske kortet blir en kortslutning umulig, siden den styrer prosessene inne i batteriet.

Elektroder med motsatt polaritet er atskilt med en separator. Dekselet må være forseglet; lekkasje av elektrolytt eller inntrenging av vann og oksygen vil ødelegge både batteriet og selve den elektroniske bæreenheten.

Fra forskjellige produsenter kan et litiumbatteri se helt annerledes ut; det er ingen enhetlig produktform. Forholdet mellom de aktive massene til anoden og katoden bør være omtrent 1:1, ellers er dannelsen av litiummetall mulig, noe som vil føre til brann.

Fordeler og ulemper

Batterier har utmerkede parametere som varierer mellom ulike produsenter. Den nominelle spenningen er 3,7−3,8 V med maksimalt 4,4 V. Energitetthet (en av hovedindikatorene) er 110−230 Wh/kg.

Intern motstand varierer fra 5 til 15 mOhm/1Ah. Levetiden etter antall sykluser (utladning/lading) er 1000–5000 enheter. Hurtigladetid er 15−60 minutter. En av de viktigste fordelene er den langsomme selvutladingsprosessen (bare 10-20% per år, hvorav 3-6% i den første måneden). Driftstemperaturområdet er 0 C - +65 C; ved temperaturer under null er lading umulig.

Lading skjer i flere stadier:

opp til et visst punkt flyter den maksimale ladestrømmen;
når driftsparametere er nådd, synker strømmen gradvis til 3 % av maksimalverdien.

Under lagring kreves periodisk opplading omtrent hver 500. time for å kompensere for selvutlading. Ved overlading kan litiummetall avsettes, som i samspill med elektrolytten danner oksygen. Dette øker risikoen for trykkavlastning på grunn av økt indre trykk.

Hyppig opplading reduserer batterilevetiden betraktelig. I tillegg påvirkes miljø, temperatur, strøm osv.

Elementet har ulemper, blant dem er følgende:

vilkår for bruk

Det er best å oppbevare batteriet under følgende forhold: Ladningen bør være minst 40 %, og temperaturen bør ikke være veldig lav eller høy. Det beste alternativet er området fra 0C til +10C. Vanligvis går ca. 4 % av kapasiteten tapt innen 2 år, og derfor anbefales det ikke å kjøpe batterier fra tidligere produksjonsdatoer.

Forskere har funnet opp en måte å øke holdbarheten på. Et passende konserveringsmiddel tilsettes elektrolytten. Imidlertid bør slike batterier "trenes" i form av 2-3 fulle utladings-/ladesykluser slik at de senere kan fungere normalt. Ellers kan det oppstå en "minneeffekt" og påfølgende hevelse av hele strukturen. Når det brukes riktig og følger alle lagringsstandarder, kan batteriet vare lenge, mens kapasiteten vil holde seg på et høyt nivå.

Siden ethvert batteri (batteri) er en kilde til konstant elektrisk strøm, vil ladningen før eller senere uunngåelig bli oppbrukt. For hver opplading vil kapasiteten bli mindre og mindre. Dette er fysikkens lover.

Du kan bare forlenge arbeidet for en kort tid. La oss se på hvordan du rekondisjonerer et litium-ion-batteri for å få tiden som trengs for å bytte ut batteriet.

VIKTIG. Hvis du er ny på teknologi, så er det generelt ikke noe verdt å lese videre - bare kjøp et nytt batteri eller inviter en kompetent venn. (Du trenger ikke å ringe gudfar!).

I tillegg vil du lære om årsakene til brann, eksplosjonsfare og aldring av LIBer. Denne informasjonen vil bidra til å finne ut hva som skjedde med batteriet, og vil også gjøre det mulig å unngå driftsfeil.

Så, litium-ion-batterier (LIB) brukes i et bredt spekter av ulike moderne teknologier som en kilde til elektrisitet. energi fra mobiltelefoner til lagringsenheter i energisystemer.

Deres viktigste ytelsesindikatorer kan variere innenfor følgende grenser (dette avhenger av deres kjemiske sammensetning):

Spenning (nominell) - 3,7 V eller 3,8 V;
Maksimal spenning - 4,23 V eller 4,4 V;
Minimum spenning - 2,5–2,75 V eller 3,0 V;
Antall ladeutladninger er 600 (med et tap på 20 % av kapasiteten);
Intern motstand 5–15 mOhm/Ah;
Under normale forhold er selvutladningsverdien 3 % per måned;
Driftstemperaturområdet er fra minus 20°C til pluss 60°C, den optimale temperaturen er pluss 20°C.
Hvis spenningen overskrides under lading av LIB, kan den ta fyr. For å beskytte mot dette, er en kontroller satt inn i huset. Dens funksjon er å deaktivere LIA. (Kontrollerer også strøm, overoppheting og utladningsdybde).
For å redusere kostnadene er ikke alle litiumbatterier utstyrt med en kontroller (eller gir ikke beskyttelse for alle parametere).

INTERESSANT: Den første produsenten av litiumbatterier var Sony Corporation i 1991.

Design og fordeler med LIB

En LIB består av en katode (på aluminiumsfolie) og en anode (på kobberfolie), atskilt av en elektrolytisk separator og plassert i en forseglet "boks".

Katoden og anoden er koblet til strømoppsamlingsterminalene.

Huset er noen ganger utstyrt med en ventil for å avlaste trykket i nødstilfeller.

I et litiumionbatteri (LIB) bæres ladningen av et litiumion. Dens karakteristiske evne er evnen til å trenge inn i krystallgitteret til andre materialer (i vårt tilfelle grafitt, oksider eller salter av metaller), og derved danne kjemiske bindinger.

For tiden brukes tre typer katodematerialer:

Litiumkoboltater (takket være kobolt øker antallet ladnings-utladningssykluser, og det blir også mulig å operere ved lave temperaturer);
Litium mangan;
Litiumferrofosfat (lav kostnad).
Fordelene med LIB-er er lav selvutladning og et stort antall sykluser.

Ulemper med LIA

Eksplosjonsfaren til Li-ion-batterier i første generasjon ble begrunnet med forekomsten av gassformasjoner som førte til kortslutning mellom elektrodene. Dette er nå eliminert ved å endre anodematerialet fra litiummetall til grafitt.

Eksplosjonsfare oppsto også i koboltoksid-LIB på grunn av driftssvikt.

LIBer basert på litiumferrofosfat er helt fri for denne ulempen.

VIKTIG. Utlading av LIBer ved lave temperaturer (spesielt gjentatt utladning) fører til en reduksjon i rekylenergi på opptil titalls prosent. I tillegg reagerer LIB-er "skarpt" på temperaturen under lading: den optimale temperaturen er +20 °C, og +5 °C anbefales ikke lenger.

Minneeffekt

Forskning har bekreftet eksistensen av en minneeffekt i LIB. Men poenget er dens grunnleggende tilstedeværelse, og ikke dens innflytelse på verket som helhet.

Forklaringen på denne prosessen er som følger: Batteriet fungerer ved periodisk å frigjøre og fange opp litiumioner, og denne prosessen, når den ikke er fulladet, forringes på grunn av forstyrrelse av mikrostrukturen til elektroden.

VIKTIG. Eksperter har identifisert to regler for å forlenge levetiden til LIBer:

Forhindre fullstendig utslipp;
Ikke lad i nærheten av varmekilder.

Aldring

LIB-er eldes selv når de ikke er i bruk. Tjue prosent av kapasiteten er tapt etter bare to år. Du bør ikke kjøpe dem "til bordet". Ved kjøp, se på produksjonsdatoen.

Lave temperaturer og kraft

Opptil femti prosent av batteristrømmen går tapt ved driftstemperaturer under 0 °C.

Selvantennelse

LIBer er utsatt for spontan forbrenning. Under termisk akselerasjon av et defekt (skadet) batteri frigjøres stoffer som akselererer selvoppvarmingen (oksygen pluss brennbare gasser). Derfor er den i stand til å brenne selv i fravær av luft.

For å slukke i slike tilfeller, sørg for en lavere temperatur og hindre spredning av brann.

La oss starte restaurering

Når du allerede fra det ovenstående vet "fysikken" og "kjemien" for driften av LIB og dens fylling, kan du uavhengig velge en av metodene for å behandle batteriet ditt, og også vurdere "rimeligheten" til metodene nedenfor.

Bli kvitt gasser

Vi vet allerede at hvis de brukes feil, kan det dannes gassformige stoffer inne i "boksen".

Essensen av denne metoden er at du må bli kvitt dem. For å gjøre dette, fjern først den øvre blokken (kontrolleren), stikk hull i den oppdagede hetten, og trykk den deretter mot en hard overflate med en slags press for å frigjøre gasser.

Etter dette, forsegle hullet med epoksyharpiks og sett kontrolleren tilbake på plass.

Men før du gjenoppliver telefonbatteriet på denne måten, husk de forventede farene ved denne metoden:

Skade på enheten på grunn av overdreven støt;
Skade på elektronikken under hetten;
Mulighet for eksplosjon (spontan forbrenning) når katoden er kortsluttet med anoden.

Kortsiktig "retur" av kapasitet

Du kan gjenopplive batteriet kort hvis du "gjenoppliver" det ved å bruke en 5–12 volt strømforsyning, en motstand fra 330 til 1000 ohm og en effekt på minst 500 mW.

For å gjøre dette er kontaktene til strømforsyningen koblet til kontaktene til LIB: minus til minus, og pluss til pluss gjennom en motstand, hvis polaritet kontrolleres med et multimeter. Forbrukstiden er ikke mer enn to til tre minutter.

Vær oppmerksom på at parameterne til den tilførte strømmen må samsvare med de nødvendige, og bruk et voltmeter eller tester for å kontrollere spenningen.

Vi bruker kjøleskapet

Ved å følge denne enkle metoden utføres batterigjenoppretting som følger:

Batteriet som er fjernet fra smarttelefonen må plasseres i kjøleskapet i en periode på tjue til tretti minutter, etter å ha lagt det i en plastpose. Koble den deretter til laderen i ett minutt, og vent til den varmes opp til romtemperatur.

Angivelig, etter disse manipulasjonene kan den brukes som vanlig.

Lade-utladningsmetode

Denne metoden bør kalles en metode for å gjenopplive et batteri for en elev i femte klasse.

I følge popularisørene av denne "vitsen" kan telefonens batteri "lives til live" ved å lade det "flere ganger" (antall ganger er ikke spesifisert) til 100% og deretter lade batteriet helt ut. For å lade ut, anbefales det å bruke et ressurskrevende spill eller AnTuTu-verktøy, hver gang du fjerner og setter det inn i mobiltelefonen igjen.

Det er fortsatt uklart hvordan batteriet skal lades flere ganger til 100 prosent hvis det allerede er ute av drift?

"Vill" gjenopprettingsmetode

Denne "manøveren" består i det faktum at etter å ha fjernet den beskyttende kontrolleren, må du kortslutte utgangsstrømkollektorterminalene med en metallgjenstand. Etter dette går kontrolleren tilbake til sin plass.

Samtidig legges et annet viktig poeng til - i begynnelsen av prosedyren må du av en eller annen grunn skrelle av klistremerket med de tekniske egenskapene til LIB. Dette er virkelig "dans med tamburin"!

Rocking LIB deaktivert av kontrolleren

For å forhindre dyp utladning er litium-ion-batterier utstyrt med en kontroller som setter dem i en "avstengt"-tilstand. I dette tilfellet, når du måler spenningen på terminalene foran kontrolleren, kan du oppdage en verdi på omtrent 2,5 volt. Dette betyr at batteriet fortsatt er i live!

For å gjøre dette blir beskyttelseskretsen først slått av (uloddet).

"Bannen" er koblet til en universell ladeutladningsenhet (for eksempel Turnigy Accucell 6). I dette tilfellet overvåker enheten selv prosessen, og restaureringen finner sted under dens kontroll.

"TYPE"-knappen velger "Li-Po"-ladeprogrammet, fordi vår LIB er 3,7V.

Ved å trykke kort på "START" velges ladeparametrene. For Li-ion - verdien er 3,6 V, for Li-pol - 3,7 V.

Du må velge "AUTO" for parameteren, siden i vårt tilfelle vil ikke ladingen starte på grunn av lav batterilading.

Ladestrømmen må settes til ti prosent av batterikapasiteten (i vårt tilfelle 150 mA). Verdien stilles inn med "+" og "-" knappene.

Når batteriladingen når 4,2 V, vil enheten byttes til spenningsstabiliseringsmodus, og når prosessen er fullført, høres et lydsignal og meldingen "FULL" vises på skjermen.

Og til slutt, en video om hvordan du ikke trenger å lade batteriene

Sikkerhetsmerknader

Før du rekondisjonerer et litiumionbatteri, bør du huske følgende regler:

Du bør ikke la en problematisk LIB være uten tilsyn under reparasjoner. Spontan forbrenning er ikke en trussel, men et reelt faktum.
Det er nødvendig å periodisk overvåke temperaturen på telefonbatteriet med et eksternt termoelement, et elektronisk termometer, eller i det minste med hånden. Hvis overflaten fremstår som varm i stedet for varm, må reparasjoner stanses umiddelbart.
Ikke bruk høye strømmer til lading. Det mulige tillatte maksimum er 50 mA. Denne parameteren beregnes ved å dele strømforsyningsspenningen med motstandskapasitansen. For eksempel, ved 12 V og 500 ohm vil det være 24 mA.
I stedet for motstand er det tillatt å bruke en standard 80 mm datavifte.

Husk at metodene ovenfor ikke gir 100 % resultat, og ansvaret ligger uansett hos deg. Dette gjelder spesielt for humanister.

Ikke overvurder din kunnskap og evner. Det er bedre å rådføre seg med kunnskapsrike folk igjen.

Del opplevelsen din med venner og skriv i kommentarfeltet.

Hilsen, mine kjære venner og beundrere, lesere av denne bloggen. I stedet for en annen leksjon, ville det vært mer riktig å si artikler i fotoskole sparegris, bestemte jeg meg for å skrive en artikkel om et emne som er sårt og viktig for alle.

Jeg tror mange, inkludert dere, mine kjære lesere, vil finne det både interessant og nyttig å vite hva slike grunnleggende ting er litium-ion-batterier, hva er deres begrensende egenskaper, hvordan bør de brukes, hva kan oppnås med riktig bruk, og selvfølgelig, hva bør man passe på lang batterilevetid. Så fortsett.

Hvorfor? - spør du meg, jeg begynte faktisk å skrive om dette emnet. Vel, et batteri og et batteri og hva med det. Så? Men nei. Li-ion batteri, dette er egentlig en drivstofftank for mange av favorittenhetene våre, eller enheter på vanlig språk. Hva så? - du forteller meg, - hvilken forskjell gjør det for oss? Og forskjellen er stor og viktig for deg. Ideen til å skrive denne artikkelen kom etter at fotoskoleelevene og jeg deltok. Værforholdene er ganske vanlige, ca -7 -10 Celsius, sol, lett bris, klart. Generelt behagelig vær for det nysgjerrige øyet til en amatørfotograf. Imidlertid ble mange studenter bekymret: Er ikke dette farlig for kameraet? Vil hun ikke fryse? Hva skjer hvis det fryser? (Jeg vil skrive et eget notat om temperaturforholdene til kameraet) Hva vil skje med kameraets batteri? Vi hørte at kamerabatteriet er veldig følsomt for kulde og kan svikte, er dette sant? Sant, men ikke alle og ikke helt. La oss finne ut av det.

Kameraene våre inneholder litium-ion-batterier. Hva ville det bety? Her er hva. Li-ion-batterier har betydelig bedre bruksparametere sammenlignet med andre typer batterier. Jeg vil ikke gå inn på detaljer, men i dag prøver de fleste produsenter av forbrukerelektronikk å utstyre produktene sine med Li-ion-batterier, siden de er enklere og billigere å produsere og er mindre skadelige for miljøet.

Primærceller ("batterier") med en litiumanode dukket opp på begynnelsen av 70-tallet av det 20. århundre og fant raskt bruk på grunn av deres høye spesifikke energi og andre fordeler. Dermed ble et langvarig ønske realisert om å lage en kjemisk strømkilde med det mest aktive reduksjonsmidlet - et alkalimetall, som gjorde det mulig å kraftig øke både driftsspenningen til batteriet og dets spesifikke energi. Mens utviklingen av primærceller med en litiumanode ble kronet med relativt rask suksess og slike elementer fast tok sin plass som strømkilder for bærbart utstyr, møtte etableringen av litiumbatterier grunnleggende vanskeligheter, som tok mer enn 20 år å overvinne.

Etter mange tester i løpet av 1980-tallet viste det seg at problemet med litiumbatterier dreide seg om litiumelektrodene. Mer presist, rundt aktiviteten til litium: prosessene som skjedde under drift førte til slutt til en voldsom reaksjon, kalt "ventilasjon med flammeutslipp." I 1991 ble et stort antall litiumbatterier, som først ble brukt som strømkilde for mobiltelefoner, tilbakekalt av produsenter. Årsaken var at under en samtale, da strømforbruket var på sitt maksimale, brøt det ut en flamme fra batteriet som brant ansiktet til mobiltelefonbrukeren.

På grunn av den iboende ustabiliteten til litiummetall, spesielt under lading, har forskningen beveget seg mot å lage et batteri uten bruk av Li, men ved å bruke dets ioner. Selv om litium-ion-batterier gir litt lavere energitetthet enn litium-batterier, er Li-ion-batterier trygge når de er riktig ladet og utladet.

Hvis ytterligere noen er interessert i delen om hvilke kjemiske prosesser som var og er i litium-ion-batterier, og hvordan de samme prosessene ble temmet, så gå til Google. Jeg er ikke sterk nok i kjemi og fysikk til å skrive en artikkel som får meg til å sovne av å lese den.

Moderne Li-ion-batterier har høye spesifikke egenskaper: 100-180 Wh/kg og 250-400 Wh/l. Driftsspenning: 3,5-3,7 V.

Hvis produksjonsutviklere for bare noen få år siden anså at den maksimalt oppnåelige kapasiteten til Li-ion-batterier ikke var mer enn flere amperetimer (husk skolens fysikkkurs), er nå de fleste årsakene som begrenser kapasitetsøkningen blitt overvunnet og mange produsenter begynte å produsere batterier med en kapasitet på hundrevis av ampere-timer, eller til og med tusenvis.

Moderne små batterier er operative ved utladningsstrømmer på opptil 2 C, kraftige - opptil 10-20 C. Driftstemperaturområde: fra -20 til +60 °C. Imidlertid har mange produsenter allerede utviklet batterier som fungerer ved -40 °C. Det er mulig å utvide temperaturområdet til høyere temperaturer.

Selvutladingen av Li-ion-batterier er 4-6% den første måneden, deretter er den betydelig mindre: på 12 måneder mister batteriene 10-20% av sin lagrede kapasitet. Kapasitetstapet til Li-ion-batterier er flere ganger mindre enn for nikkel-kadmium (Ni-Cd)-batterier, både ved 20 °C og ved 40 °C. Ressursen til litium-ion-batterier: 500-1000 lade-utladingssykluser.

Og her vil mange si: -Ahhh. Dette er grunnen til at du kan fotografere med kameraet i moderate temperaturer. Ja, jeg skal svare deg. I tillegg, når batteriet fungerer og frigjør energi, oppstår det kjemiske reaksjoner i det, bieffekten av disse er frigjøring av termisk energi, som lar batteriet opprettholde driftstemperaturområdet lenger. I tillegg, når vi tar kameraet ut av etuiet på gaten, har det (kameraet, kameraet) også en positiv temperatur, det vil si at vi ytterligere øker tidsressursen som vi kan ta bilder på gaten ved -7 ..-15 °C. Legg til dette den termiske oppvarmingen av kameraprosessoren under fotografering, oppvarmingen av matrisen, til og med varmen fra hendene som vi holder kameraet med og overfører det til det, forlenger den termiske og tidsmessige levetiden til kameraet ved moderat lave temperaturer .

Dette gjelder bruk av batterier i arbeid. La oss nå se litt på lade- og lagringssiden. Litium-ion-batterier krever ingen spesiell pleie. De grunnleggende reglene for deres drift finner du i instruksjonene for telefonen/den bærbare datamaskinen/kameraet, og alt annet blir tatt hånd om av BMS-kretsen og ladekontrolleren i den drevne enheten. Men når du kjøper, kan du ofte høre følgende uttalelser fra en selger eller en annen "guru":

"...første lading - 12–15 timer..." eller, alternativt, "...bare la enheten være tilkoblet hele natten...";

"...du må gjøre 3-5 hele sykluser for at batteriet skal få kapasitet...";

"...det er lurt å lade og utlade batteriet helt...";

"... så hva om batteriet allerede er et år gammelt, det har ikke blitt brukt; levetiden avhenger utelukkende av antall lade-utladingssykluser..."

La oss se hvor sant ovenstående er.

Det første utsagnet er rett og slett meningsløst - kontrollelektronikken vil ikke tillate at batteriet lades mer enn det burde være.

Tips 2 er også uholdbart. Etter den første ladingen fungerer litium-ion-batterier med full effektivitet, og til å begynne med lades de ut raskere rett og slett fordi eieren av enheten setter opp og studerer den, viser den til venner og bekjente osv. Etter en uke eller to, gadgeten går inn i normal modus, som er naturlig , har en positiv effekt på autonomi. Men én full lading før bruk er fortsatt tilrådelig. Dette er ikke nødvendig for batteriet, men for at enheten skal kunne bestemme dens reelle kapasitet og deretter vise gjenværende lading korrekt.

Anbefaling nr. 3 har "bein som vokser" selv fra reglene for drift av nikkel-kadmium-batterier, som først måtte utlades fullstendig, ellers ville deler av kapasiteten gå irreversibelt tapt. Deres litiumion-motstykker har ikke en lignende "minneeffekt"; dessuten er dyp utladning kontraindisert for dem. Ved hyppig bruk er dette ikke relevant, siden BMS-systemet ikke lar batteriet lades helt ut, men hvis det forblir i utladet tilstand i en måned eller mer, vil den gjenværende ladningen "lekke bort", beskyttelseskretsen vil blokkere ladeprosessen og slå av, hvoretter lading ikke lenger vil være mulig. Overlading er også skadelig, men de fleste enheter tar allerede hensyn til dette og lader ikke batteriet til 100 %.

Det er også råd som "lad som du ønsker, men minst en gang i uken (måned) utfør en komplett syklus." Dette driftsskjemaet er optimalt for nikkel-metallhydridbatterier - de har også en minneeffekt, men mye mindre enn Ni-Cd, og gjenoppretter kapasiteten etter 1-2 fulle sykluser. For litium-ion-batterier er dette bare delvis sant; for eksempel anbefales det å gjøre dette etter langtidslagring.

Fra utsagn nummer 4 følger en tilsynelatende logisk konklusjon: siden batterilevetiden måles ved antall sykluser, betyr det at det er bedre å bruke det maksimalt. Dette er feil. Full lading og utlading sliter den ut raskere, mens ufullstendige sykluser tvert imot forlenger levetiden. I tillegg mister litium-ion-batterier kapasitet selv uten bruk. Allerede etter et år "på sokkelen" reduseres ressursen deres med 5–10 %, etter 2 år – med 20–30 %. Derfor, når du kjøper en ny bærbar enhet, vær oppmerksom på utgivelsesdatoen for strømforsyningen. Det er også åpenbart at å kjøpe et batteri for fremtidig bruk, selv om det er vanskelig å finne på salg, er ubrukelig.

Det er svært viktig å observere driftstemperaturforholdene til litium-ion-batterier. I frost under -20 °C slutter de ganske enkelt å levere strøm, og i varme over +45 °C selv om de fungerer, aktiverer slike klimatiske forhold aldringsprosessen, og reduserer batteriets levetid betydelig. Men du kan lade den bare ved positive (Celsius) temperaturer, ellers er det stor risiko for enhetsfeil. Generelt er den optimale driftstemperaturen for litium-ion-batterier +20 °C.

Litium-ion-batterier blir stadig forbedret, og produsenter eksperimenterer aktivt med elektrode- og elektrolyttmaterialer. I 1994 dukket det opp batterier med litium-mangan-katoder, og i 1996 - med litium-jern-fosfat-katoder. De er mye mer stabile og tåler lett høye utladningsstrømmer, så de brukes i elektroverktøy og elektriske kjøretøy. Siden 2003 har det blitt produsert batterier som bruker en kompleks katodesammensetning (LiNiMnCoO2) og har den beste kombinasjonen av egenskaper blant alle oppførte. Men ingen har ennå klart å overgå litium-koboltprøver når det gjelder spesifikk kapasitet og pris, og fordelene med de nye typene er ikke etterspurt i mobiltelefoner og bærbare datamaskiner som bruker relativt lite strøm.

Hvis du midlertidig har lagt enheten til side, men ønsker å holde batteriet i fungerende stand, må du vite at litium-ion-batterier best lagres ved en temperatur på ca. +5 °C. Jo høyere det er og jo nærmere ladenivået er 100 %, jo raskere eldes batteriet og mister kapasitet. Det er best å lade det til 40–50 %, fjerne det fra enheten, pakke det i en forseglet plastpose, sette det i kjøleskapet (men ikke i fryseren!) og lade det opp med jevne mellomrom.

Det var alt jeg ville si om batterier, vennene våre, elektroniske kjæledyr. Det være seg en telefon, en spiller eller et kamera.

Denne artikkelen ble utarbeidet basert på materialer funnet på Internett og samlet her i en haug for enkelhets skyld og forståelse av essensen av prosessen.

Har du spørsmål? Skriv i kommentarfeltet, så skal jeg definitivt svare.

P.S. Venner, hvis du likte artikkelen eller fant den nyttig. Gjør meg også en tjeneste. Del en lenke til artikkelen på VKontakte, Odnoklassniki, Facebook, Twitter og andre sider. For å gjøre dette trenger du bare å klikke på knappene nederst på siden og følge de enkle trinnene i instruksjonene. Jeg inviterer deg også til å abonnere på nyhetsbrevet mitt, så vil du definitivt ikke gå glipp av den neste, forhåpentligvis interessante og nyttige, artikkelen. Abonnementsskjemaet finner du øverst til høyre på siden.