Lítiové batérie alebo zdroje s dlhou životnosťou

Lítiové zdroje energie sú potrebné pre mnoho elektronických zariadení. Tento článok sa bude zaoberať bežne používanými lítium-iónovými batériami.

Zloženie lítiovej batérie

Lítiová batéria funguje na princípe nevratnej oxidačnej reakcie. Kovové lítium slúži ako anóda, zatiaľ čo ako pevná katóda sa môže použiť oxid mangánu, disulfid železa alebo oxid medi. Medzi kvapalné oxidy patrí oxid síry a tionylchlorid. Ako oxidačné činidlo sa používa aktívne lítium, ktoré účinne odstraňuje elektróny.

Typy lítiových batérií

Jedným z klasifikačných kritérií pre pamäťové zariadenia je typ hlavnej účinnej látky:

• Lítium-nikel-kobalt-oxidové (NCA) batérie
• Lítium-mangánové batérie
• Lítium-kobaltové batérie.
• Lítium-železitopofosfátové batérie
• Zdroje titaničitanu lítneho
• Lítium-polymérové ​​batérie
• Lítium-tionylchloridová batéria

Jedným z dôležitých ukazovateľov pri výbere batérie je prevádzkové napätie.

Pozrime sa len na niektoré z nich.

3V lítiové batérie sa používajú iba v špeciálne navrhnutých zariadeniach; nemožno ich použiť v diaľkových ovládačoch ani v bežných domácich hodinkách.

6V lítiová batéria sa môže použiť v neprerušiteľných zdrojoch napájania, autíčkach na batérie a mnohých ďalších aplikáciách.

12-voltová lítiová batéria sa používa okrem inštalácie v UPSv samostatných nástrojoch, ako napríklad skrutkovač.

Značenie

Aké označenia by mali mať lítium-iónové batérie? Podľa požiadaviek IEC musia byť na puzdre batérie vyznačené nasledujúce indikátory:

1. Kapacita lítiová batéria
2. Veľkosti lítiových batérií
3. Zložené
4. Trieda
5. Napätie

Lítiové batérie sú označené písmenami „CR“. Nasledujúce číslo označuje veľkosť batérie. Tabuľka nižšie zobrazuje ich kalibráciu.

Meno	Značenie	Napätie, V
Veľké okrúhle, D	20	1,5
Malé okrúhle, C	14	1,5
Prst, AA	6	1,5
Mikroprst, AAA	03	1,5
«Koruna», RR3	22. júna	9,0

Nabíjanie zariadení na ukladanie energie

Mnoho ľudí sa pýta, či sa lítium-iónové batérie dajú nabíjať. Je zrejmé, že nabíjať sa dajú iba špeciálne navrhnuté batérie, známe ako nabíjateľné batérie.

Typické typy batériových zdrojov aKtoré batérie sú lepšie?

Typy batérií zahŕňajú iónové (Li-ion) a polymérové ​​(Li-polymér) batérie. Porovnávacia tabuľka charakteristík lítiových batérií vám pomôže ich podrobnejšie analyzovať.

Charakteristiky	Lítium-iónové batérie	Lítium-polymérové ​​batérie
Dizajnové prvky	Produktivita závisí od umiestnenia prvkov v bloku	Prítomnosť tekutého elektrolytu je vylúčená
Veľkosti lítiových batérií	Malá sada možností	Široký výber bez ohľadu na formát bunky
Energetická náročnosť	Vysoká	Nízky, počet nabíjaní je nižší
Hmotnosť	Mierne vyššie	Krátky
Kapacita	Nie veľký	Dvakrát toľko pri rovnakom objeme
Životnosť	Nemá významné odchýlky	Nemá významné odchýlky
Čas nabíjania	Dlhodobé	Výrazne menej
Noste	Porovnateľne vyššie	Nižšie
Bezpečnosť (riziko požiaru)	Nízke (riziko výbuchu)	Hore (má zabudovanú ochranu)
Cena	Nižšie	Vyššia

Dnes je v plnom prúde vývoj nových lítium-kovových článkov (li-metal) so zvýšenou bezpečnosťou a predĺženou životnosťou.

Lítium-kovové batérie sú pomerne sľubné pre nahradenie lítium-iónových a lítium-pol zdrojov.

Funkcie nabíjania lítium-polymérovej batérie

Pre udržanie neustále plnej kapacity zdroja energie je potrebné ho nabíjať podľa plánu, a to po vybití po 500 hodinách prevádzky zariadenia.

Polymérová batéria je citlivá na mechanické poškodenie, podchladenie, ako aj na kolísanie napätia a preťaženie, preto by mala byť pripojená iba k stabilnému zdroju napájania.

Ako obnoviť lítium-iónovú batériu

Životnosť lítiovej batérie je pomerne dlhá, ale skôr či neskôr stratí svoju pôvodnú kapacitu. kapacitaPreto sa veľa ľudí obáva o obnovu batérie.

Pozrime sa na dva spôsoby obnovenia disku.

Prvá metóda sa zdá byť pochybná, ale je najjednoduchšia a podľa odborníkov často funguje. Potrebujete:

1. Vložte napájací zdroj do mrazničky na 30 – 40 minút.
2. Po vybratí ho ihneď niekoľko minút nabíjajte.
3. potom nechajte vyrovnať izbovú teplotu
4. a až potom pokračujte v nabíjaní.

Ovládač často prestáva blokovať prevádzku prvku.

Druhá metóda sa oplatí vyskúšať, ak štandardné postupy nabíjania a zmrazovania nepomáhajú. Táto metóda zahŕňa odpojenie ochrannej dosky pomocou nasledujúcich krokov:

1. Na meranie napätia batérie použite tester (ak je hodnota nulová, môžete pokračovať).
2. opatrne odpojte ochrannú dosku
3. znova zmerajte napätie (malo by sa zvýšiť na maximálne 2,5 V)
4. pripojte k nabíjačke (s nastaviteľným prúdom) a nastavte prúd na 100 mA a napätie na 4,2 V na 10-15 minút
5. Nezabudnite sledovať napätie (nemalo by prekročiť 3,2 V). Ak sa článok zahreje, okamžite prestaňte nabíjať.
6. Po dosiahnutí požadovaných hodnôt prúdu a napätia vráťte dosku na pôvodné miesto a nabíjajte ju v normálnom režime.

Ako dlho trvá nabitie lítiových batérií?

Nabíjačky s indikátormi úrovne nabitia sa v dnešnej dobe hojne používajú, ale ak ich nemáte, môžete si požadovaný čas vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:

T (čas) = ​​1,4*Y(mAh)/X (mA), kde 1,4 je koeficient prestupu tepla.

Ako skontrolovať napájací zdroj?

Najjednoduchší a najrýchlejší spôsob, ako skontrolovať nabitie zdroja energie, je pomocou multimetra.

Existujú dva spôsoby kontroly:

1. Testovanie bez záťaže. Hodnoty 1,35 V alebo vyššie naznačujú, že prvok je plne funkčný.
2. Záťažové testovanie umožňuje presnejšie vyradenie nízkonapäťových pohonov. To si vyžaduje vykonanie merania, keď je batéria v prevádzke.

Ako vymeniť batériu?

Výmena slabých jednorazových batérií predstavuje značnú finančnú záťaž. Preto mnohí zvažujú kúpu nabíjateľných batérií. Lítiové batérie sú na tento účel nepochybne najvhodnejšie.

Vyhľadávania na internetových vyhľadávačoch sú obzvlášť populárne pri prestavbe starších modelov skrutkovačov na lítiové batérie. Na to stačí nájsť tie správne. skrutkovačlítiové analógy rovnakej veľkosti a napätia.

Koľko stojí lítiová batéria?

Lítiové gombíkové batérie patria medzi najlacnejšie batérie. Bežne známe ako lítiové gombíkové batérie, používajú sa na napájanie hodiniek, váh, procesorov a iných zariadení s nízkou spotrebou energie. Ceny týchto batérií začínajú na 10 rubľoch a sú obmedzené iba chuťou výrobcov a distribútorov.

Vzhľadom na obrovskú rozmanitosť je ťažké určiť hornú hranicu. Je však zrejmé, že ako pri všetkých technologických inováciách, náklady klesajú v dôsledku zvýšenej efektívnosti výroby a rastúceho počtu výrobcov.

Výroba batérií

Pri výrobe elektromobilov sa používajú vysokokapacitné lítiové batérie. Vzhľadom na rastúcu popularitu elektromobilov sa očakáva otvorenie mnohých tovární na výrobu týchto batérií. Podľa rôznych konzultačných firiem bude čoskoro v prevádzke približne 26 takýchto veľkých tovární. Niektoré z nich už fungujú, zatiaľ čo spustenie ostatných sa plánuje do roku 2021.

Ďalšie informácie o lítiových batériách

Tieto batérie sú najefektívnejšie a znesú vysokú záťaž. Používatelia zdôrazňujú množstvo výhod: zvýšenú energetickú kapacitu, stabilné napätie a vysokú kapacitu. Rovnako ako iné batérie, aj lítiové batérie pozostávajú z anódy, katódy, separátora a membrány. Posledné dva prvky slúžia ako dielektrikum. Tento zdroj energie používa špeciálnu impregnáciu pre membránu.

Hlavný rozdiel medzi lítium-iónovými batériami a alkalickými batériami je ich dlhá životnosť. To sa dosahuje použitím špeciálnej technológie, ktorá eliminuje závislosť lítium-iónových batérií od zaťažovacieho prúdu. Túto vlastnosť nemajú. Preto ich možno skladovať až 12 rokov. Napriek zložitosti výrobného procesu sa výrobcovia naučili vyrábať rôzne typy lítium-iónových batérií. Tieto batérie ľahko odolávajú teplotným výkyvom a dokážu dlhodobo fungovať pri nepretržitom zaťažení.

Elektrolyt používaný v lítiových batériách

1. tionylchlorid.
2. oxid manganičitý;
3. polyfluórované uhľovodíkové zlúčeniny;
4. oxid siričitý;
5. jód;
6. oxid meďnatý;
7. sírovodík železitý;

Menovité napätie takejto batérie je 3,7 voltu. Lítium vytvára ľahké a veľmi tenké články. V podstate ide o mäkký a tvárny kov.

Tieto zdroje energie sa začali vyrábať začiatkom 70. rokov 20. storočia. Počiatočné experimenty s týmito batériami boli neúspešné a často končili výbuchmi. Po určitom čase sa však všetky nedostatky odstránili. Napriek tomu sa lítiové batérie musia používať v súlade s návodom na obsluhu.

Na vytvorenie bezpečného zdroja energie z lítia bolo potrebné ho skombinovať s pevnými organickými elektrolytmi. Výsledkom bol výkonnejší a kompaktnejší batériový článok. Dve 3-voltové lítiové batérie dokážu ľahko nahradiť 4-5-voltové alkalické batérie.

Ochrana

Pre zaistenie stabilnej a spoľahlivej prevádzky lítiových batérií bol do ich konštrukcie zabudovaný špeciálny ochranný obvod. Chráni pred:

1. Silné zahrievanie.
2. Dobitie.
3. Skraty.
4. Nadmerné vybitie.

Je prispájkovaný na svorky. Má zabudovaný ovládač, ktorý monitoruje nabitie batérie. Ak sa batéria prebije nad 4,25 V, odpojí ju od nabíjačky.

Ako nabíjať lítiové batérie?

Batérie sa v podstate nedajú nabíjať, najmä ak sú označené ako „nenabíjať“. Ak je váš článok nabíjateľná batéria, nabíjanie sa riadi týmto postupom.

Nabíjanie prebieha v 2 fázach.

1. Jednosmerný prúd s parametrami 0,2-0,5 C. Písmeno „C“ označuje kapacitu. Keďže batéria má zabudovanú ochrannú dosku plošných spojov, napätie naprázdno by nemalo prekročiť 7 voltov. Keď napätie stúpne na 4,2 V, znamená to, že batéria je nabitá na 80 %.
2. Nabíjanie sa vykonáva pri konštantnom napätí. Úroveň prúdu by sa mala znižovať. Nabíjačka by mala udržiavať napätie 4,1-4,2 V. Reguluje tiež prúd, ktorý postupne klesá. Keď klesne na 0,05-0,01 C, proces nabíjania je ukončený. V tejto fáze sa batéria úplne nabije na 100 %.

Odporúča sa použiť nabíjačku s menovitým napätím.

Lítiové batérie neznášajú prebíjanie, preto ich treba včas odpojiť.

Kde sa používajú lítiové batérie?

Aplikácie takýchto zdrojov energie sú rôznorodé. Môžu byť napríklad inštalované v budíkoch, diaľkových ovládačoch a elektronických váhach. Obzvlášť užitočné sú však v zariadeniach s vysokou spotrebou energie, ako sú fotoaparáty, blesky, hračky, zdravotnícke vybavenie, vojenská technika a počítačové vybavenie.

Výhody a nevýhody lítiových batérií

Ich hlavnou výhodou je, že môžu mať veľkú kapacitu v malej veľkosti.

Zoznam výhod

1. Ľahko sa udržiava.
2. Stabilné parametre sú zabezpečené pri rôznych údajoch o vybíjacom prúde.
3. Odolný voči teplotným zmenám v dôsledku nedostatku vody.
4. Konštantné napätie.
5. Ľahká hmotnosť.
6. Vysoká energetická kapacita a hustota energie.
7. Kapacita nezávisí od zaťažovacieho prúdu, vhodná pre zariadenia s vysokým výkonom.
8. Dlhá trvanlivosť.

Hlavnou nevýhodou tohto typu úložiska energie je jeho cena. Dlho si však nevyžaduje výmenu.

Typy a veľkosti lítiových batérií

V predaji nájdete nasledujúce možnosti:

• FR
• Li-FeS2.
• Pripravené

Líšia sa od seba tvarom a môžu mať valcovitý, štvorcový alebo diskovitý tvar.

Klasifikácia Spojených štátov amerických

• FR6 (AA).CR. Ploché tabletové bunky.
• FR03 (AAA).
• CR-V9 (lítiová PP3). Deväťvoltová batéria koruna.
• CR2 a CR123. Vyrobené vo forme okrúhlych sudov.

Niektoré parametre sa nachádzajú na tele zariadenia. Môže ísť napríklad o napätie, kapacitu, triedu a rok výroby.

Rozdiel medzi lítiovými batériami a soľnými a alkalickými batériami

• Alkalické batérie vydržia 3 až 5 rokov. Spomedzi týchto troch typov sú najťažšie. Sú tiež známe ako alkalické batérie. Vynikajúco sa osvedčili v diaľkových ovládačoch, hračkách, baterkách, rádiách a iných zariadeniach s nízkou spotrebou energie.
• Lítiové batérie vydržia dlhšie ako fyziologické a alkalické batérie. Sú ideálne pre fotografické zariadenia a zdravotnícke pomôcky.
• Batérie na báze soli sú najlacnejšie, ale aj najslabšie. Môžu sa skladovať približne tri roky. Sú ideálne pre diaľkové ovládače, baterky, hračky, kalkulačky, časovače a váhy.

V zásade sa vyššie uvedené batérie od seba líšia životnosťou a kapacitou.

Bezpečnostné pravidlá

• Nespájkujte drôt ku kontaktom.
• Lítiové batérie sa prepravujú v špeciálnom kontajneri/puzdre.
• Nie je potrebné ho udržiavať na slnku.
• Nevkladajte batériu do vrecka s kovovými predmetmi.

Zariadenie s lítiovou batériou

Existujú dve možnosti dizajnu:

1. Špirála.
2. Cievka.

Špirálové články majú veľký povrch lítia. Dodávajú až 4 A pri pulznom prúde a až 0,1 – 1,8 A pri trvalom prúde. Tieto batérie strácajú 10 % svojej pôvodnej kapacity ročne. V obchodoch sú dostupné prizmatické, gombíkové alebo podobné typy batérií.

Hlavní výrobcovia:

1. Várta,
2. Minamoto,
3. Tekcell
4. Robiton,
5. SAFT,
6. EVA,

Cievkové napájacie zdroje môžu vydržať až 20 rokov a používajú sa v zariadeniach s odberom prúdu nepresahujúcim 150 mA.