Baterie litowe lub źródła zasilania o długim czasie działania

Wiele urządzeń elektronicznych wymaga zasilania litowego. W tym artykule omówimy powszechnie stosowane baterie litowo-jonowe.

Skład baterii litowej

Bateria litowa działa w wyniku nieodwracalnej reakcji utleniania. Metaliczny lit służy jako anoda, natomiast tlenek manganu, dwusiarczek żelaza lub tlenek miedzi mogą być stosowane jako stała katoda. Do tlenków ciekłych należą tlenek siarki i chlorek tionylu. Aktywny lit, który skutecznie usuwa elektrony, jest stosowanym utleniaczem.

Rodzaje baterii litowych

Jednym z kryteriów klasyfikacji urządzeń magazynujących jest rodzaj głównej substancji czynnej:

• Baterie litowo-niklowo-kobaltowo-tlenku glinu (NCA)
• Baterie litowo-manganowe
• Baterie litowo-kobaltowe.
• Akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe
• Źródła tytanianu litu
• Baterie litowo-polimerowe
• Bateria litowo-chlorkowo-tionylowa

Jednym z ważnych wskaźników przy wyborze akumulatora jest napięcie robocze.

Przyjrzyjmy się kilku z nich.

Baterie litowe 3 V są stosowane wyłącznie w specjalnie zaprojektowanych gadżetach; nie można ich stosować w pilotach ani zwykłych zegarkach.

Baterię litową 6 V można stosować w zasilaczach UPS, samochodach zabawkowych zasilanych bateriami i wielu innych zastosowaniach.

Akumulator litowy 12 V jest stosowany dodatkowo do instalacji w UPSw samodzielnych narzędziach, takich jak śrubokręt.

Cechowanie

Jakie oznaczenia powinny mieć baterie litowo-jonowe? Zgodnie z wymogami IEC, na obudowie baterii muszą znajdować się następujące oznaczenia:

1. Pojemność bateria litowa
2. Rozmiary baterii litowych
3. Mieszanina
4. Klasa
5. Woltaż

Baterie litowe są oznaczone literami „CR”. Kolejna liczba wskazuje rozmiar baterii. Poniższa tabela przedstawia ich kalibrację.

Nazwa	Cechowanie	Napięcie, V
Duży okrągły, D	20	1,5
Mały okrągły, C	14	1,5
Palec, AA	6	1,5
Mikro-palec, AAA	03	1,5
«Korona», RR3	6/22	9.0

Ładowanie urządzeń magazynujących energię

Wiele osób zastanawia się, czy akumulatory litowo-jonowe można ładować. Oczywiście, ładować można tylko specjalnie zaprojektowane akumulatory, tzw. akumulatory.

Typowe typy źródeł zasilania bateryjnego iKtóre baterie są lepsze?

Istnieją dwa rodzaje baterii: jonowe (Li-ion) i polimerowe (Li-polimerowe). Tabela porównawcza charakterystyki baterii litowych pomoże Ci je dokładniej przeanalizować.

Charakterystyka	Baterie litowo-jonowe	Baterie litowo-polimerowe
Cechy konstrukcyjne	Produktywność zależy od rozmieszczenia elementów w bloku	Wykluczona jest obecność ciekłego elektrolitu
Rozmiary baterii litowych	Mały zestaw opcji	Szeroki wybór niezależnie od formatu komórki
Intensywność energetyczna	Wysoki	Niska, liczba doładowań jest niższa
Waga	Nieco wyżej	Krótki
Pojemność	Nie duży	Dwa razy więcej przy tej samej objętości
Żywotność	Nie ma znaczących odchyleń	Nie ma znaczących odchyleń
Czas ładowania	Długofalowy	Zauważalnie mniej
Nosić	Porównywalnie wyższy	Poniżej
Bezpieczeństwo (ryzyko pożaru)	Niskie (ryzyko wybuchu)	Powyżej (ma wbudowaną ochronę)
Cena	Poniżej	Wyższy

Obecnie trwają intensywne prace rozwojowe nad nowymi ogniwami litowo-metalowymi (Li-metal) o zwiększonym bezpieczeństwie i wydłużonej żywotności.

Baterie litowo-metalowe są obiecującą alternatywą dla źródeł litowo-jonowych i li-pol.

Cechy ładowania akumulatora litowo-polimerowego

Aby utrzymać pełną moc źródła zasilania, należy je ładować według harmonogramu, a mianowicie po rozładowaniu po 500 godzinach pracy urządzenia.

Akumulator polimerowy jest wrażliwy na uszkodzenia mechaniczne, wychłodzenie, a także wahania napięcia i przeciążenia, dlatego należy go podłączać wyłącznie do stabilnego źródła zasilania.

Jak odzyskać baterię litowo-jonową

Żywotność baterii litowej jest dość długa, jednak prędzej czy później traci ona swoją pierwotną pojemność. pojemnośćDlatego wiele osób jest zaniepokojonych kwestią regeneracji akumulatorów.

Przyjrzyjmy się dwóm sposobom przywrócenia dysku.

Pierwsza metoda wydaje się wątpliwa, ale jest najprostsza i, według ekspertów, często skuteczna. Potrzebujesz:

1. Umieść zasilacz w zamrażarce na 30-40 minut
2. Po wyjęciu należy natychmiast ładować baterię przez kilka minut.
3. następnie pozostawić do wyrównania temperatury do temperatury pokojowej
4. i dopiero wtedy kontynuuj ładowanie.

Kontroler często zatrzymuje się blokując działanie elementu.

Warto wypróbować drugą metodę, jeśli standardowe procedury ładowania i zamrażania nie pomagają. Metoda ta polega na odłączeniu płytki ochronnej, wykonując następujące kroki:

1. Użyj testera, aby zmierzyć napięcie akumulatora (jeśli odczyt jest zerowy, możesz kontynuować)
2. ostrożnie odłączyć płytę ochronną
3. ponownie zmierzyć napięcie (powinno wzrosnąć do maksymalnie 2,5 V)
4. podłącz do ładowarki (z regulowanym prądem) i ustaw prąd na 100 mA i napięcie na 4,2 V na 10-15 minut
5. Należy monitorować napięcie (nie powinno przekraczać 3,2 V). Jeśli element się nagrzeje, należy natychmiast przerwać ładowanie.
6. Po osiągnięciu wymaganych wartości prądu i napięcia należy umieścić płytkę w pierwotnym miejscu i ładować w normalnym trybie.

Jak długo trwa ładowanie baterii litowych?

Ładowarki ze wskaźnikami poziomu naładowania są obecnie powszechnie używane, ale jeśli nie masz takiego urządzenia, możesz obliczyć potrzebny czas ładowania, korzystając z następującego wzoru:

T (czas) = ​​1,4*Y(mAh)/X (mA), gdzie 1,4 to współczynnik przenikania ciepła.

Jak sprawdzić zasilanie?

Najprostszym i najszybszym sposobem sprawdzenia poziomu naładowania źródła zasilania jest użycie multimetru.

Można to sprawdzić na dwa sposoby:

1. Test bez obciążenia. Odczyty na poziomie 1,35 V lub wyższym wskazują, że element jest w pełni sprawny.
2. Testowanie obciążeniowe pozwala na dokładniejsze odrzucanie napędów niskonapięciowych. Wymaga to przeprowadzenia pomiaru przy działającym akumulatorze.

Jak wymienić baterię?

Wymiana słabych baterii jednorazowych to znaczne obciążenie finansowe. Dlatego wiele osób rozważa zakup akumulatorów. Baterie litowe są niewątpliwie najbardziej odpowiednie do tego celu.

Wyszukiwania w wyszukiwarkach internetowych są szczególnie popularne w kontekście konwersji starszych modeli wkrętarek na baterie litowe. Aby to zrobić, wystarczy znaleźć odpowiednie. śrubokrętanalogi litu o tym samym rozmiarze i napięciu.

Ile kosztuje bateria litowa?

Baterie litowe guzikowe należą do najtańszych. Powszechnie znane jako litowe baterie pastylkowe, służą do zasilania zegarków, wag, procesorów i innych urządzeń o niskim poborze mocy. Ceny tych baterii zaczynają się od 10 rubli i są ograniczone jedynie apetytem producentów i dystrybutorów.

Trudno określić górną granicę ze względu na ogromną różnorodność. Jest jednak oczywiste, że – jak w przypadku wszystkich innowacji technologicznych – koszty spadają dzięki zwiększonej wydajności produkcji i rosnącej liczbie producentów.

Produkcja baterii

Akumulatory litowe o dużej pojemności są wykorzystywane w produkcji pojazdów elektrycznych. Ze względu na rosnącą popularność pojazdów elektrycznych, spodziewane jest otwarcie licznych fabryk produkujących te akumulatory. Według różnych firm konsultingowych, wkrótce powstanie około 26 takich dużych fabryk. Niektóre z nich działają już teraz, a uruchomienie pozostałych planowane jest na 2021 rok.

Dodatkowe informacje o bateriach litowych

Te akumulatory są najbardziej wydajne i wytrzymują duże obciążenia. Użytkownicy podkreślają szereg zalet: zwiększoną pojemność energetyczną, stabilne napięcie i wysoką pojemność. Podobnie jak inne akumulatory, akumulatory litowe składają się z anody, katody, separatora i membrany. Dwa ostatnie elementy pełnią funkcję dielektryka. W tym źródle zasilania membrana jest impregnowana specjalną impregnacją.

Główną różnicą między bateriami litowo-jonowymi a alkalicznymi jest ich długa żywotność. Osiąga się ją dzięki zastosowaniu specjalnej technologii, która eliminuje zależność od prądu obciążenia charakterystyczną dla baterii litowo-jonowych. Baterie te nie posiadają tego zjawiska. Dzięki temu mogą być przechowywane nawet do 12 lat. Pomimo złożoności procesu produkcyjnego, producenci nauczyli się wytwarzać różne rodzaje baterii litowych. Baterie te z łatwością wytrzymują wahania temperatury i mogą pracować przez długi czas pod ciągłym obciążeniem.

Elektrolit stosowany w bateriach litowych

1. chlorek tionylu.
2. dwutlenek manganu;
3. związki polifluorowęglowodorowe;
4. dwutlenek siarki;
5. jod;
6. tlenek miedzi;
7. disiarczek żelaza;

Napięcie nominalne takiego akumulatora wynosi 3,7 V. Lit pozwala na produkcję lekkich i bardzo cienkich ogniw. Zasadniczo jest to miękki i ciągliwy metal.

Produkcja tych źródeł zasilania rozpoczęła się na początku lat 70. XX wieku. Początkowe eksperymenty z tymi bateriami zakończyły się niepowodzeniem i często kończyły się eksplozjami. Jednak po pewnym czasie wszystkie wady zostały wyeliminowane. Mimo to, baterie litowe należy użytkować zgodnie z instrukcją obsługi.

Aby stworzyć bezpieczne źródło zasilania z litu, konieczne było połączenie go ze stałymi elektrolitami organicznymi. W rezultacie powstało mocniejsze i bardziej kompaktowe ogniwo baterii. Dwie 3-woltowe baterie litowe z łatwością zastępują baterie alkaliczne 4-5 V.

Ochrona

Aby zapewnić stabilną i niezawodną pracę baterii litowych, w ich konstrukcji zastosowano specjalny układ zabezpieczający. Chroni on przed:

1. Mocne ogrzewanie.
2. Doładuj.
3. Zwarcia.
4. Nadmierne rozładowanie.

Jest przylutowany do zacisków. Posiada wbudowany kontroler, który monitoruje poziom naładowania akumulatora. Jeśli akumulator zostanie przeładowany powyżej 4,25 V, zostanie odłączony od ładowarki.

Jak ładować baterie litowe?

Zasadniczo baterii nie można ładować, zwłaszcza jeśli na opakowaniu jest informacja „nie ładować”. Jeśli masz akumulator, ładowanie przebiega według następującego schematu.

Ładowanie odbywa się w 2 etapach.

1. Prąd stały o parametrach 0,2-0,5 C. Litera „C” oznacza pojemność. Ponieważ akumulator posiada wbudowaną płytkę zabezpieczającą, napięcie w obwodzie otwartym nie powinno przekraczać 7 V. Wzrost napięcia do 4,2 V oznacza, że ​​akumulator jest naładowany w 80%.
2. Ładowanie odbywa się przy stałym napięciu. Poziom prądu powinien spadać. Ładowarka powinna utrzymywać napięcie 4,1-4,2 V. Reguluje również prąd, który stopniowo maleje. Gdy spadnie do 0,05-0,01 C, proces ładowania jest zakończony. Na tym etapie akumulator jest w pełni naładowany do 100%.

Zaleca się używanie ładowarki o podanym napięciu.

Akumulatory litowe nie znoszą przeładowania, dlatego należy je w odpowiednim czasie odłączać.

Gdzie stosuje się baterie litowe?

Zastosowania takich źródeł zasilania są różnorodne. Można je na przykład instalować w budzikach, pilotach zdalnego sterowania i wagach elektronicznych. Są one jednak szczególnie przydatne w urządzeniach o dużym poborze mocy, takich jak aparaty fotograficzne, lampy błyskowe, zabawki, sprzęt medyczny, sprzęt wojskowy i komputerowy.

Zalety i wady baterii litowych

Ich główną zaletą jest to, że przy niewielkich rozmiarach mogą mieć dużą pojemność.

Lista zalet

1. Łatwe w utrzymaniu.
2. Stabilność parametrów jest zapewniona dzięki różnym danym dotyczącym prądu rozładowania.
3. Odporne na zmiany temperatury ze względu na brak wody.
4. Stałe napięcie.
5. Lekka waga.
6. Duża pojemność i gęstość energetyczna.
7. Pojemność nie zależy od prądu obciążenia, nadaje się do urządzeń o dużej mocy.
8. Długi okres przydatności do spożycia.

Główną wadą tego typu urządzeń magazynujących energię jest ich cena. Jednak przez długi czas nie będą wymagały wymiany.

Rodzaje i rozmiary baterii litowych

W sprzedaży dostępne są następujące opcje:

• FR
• Li-FeS2.
• CR

Różnią się one między sobą kształtem i mogą być cylindryczne, kwadratowe lub dyskowate.

Klasyfikacja Stanów Zjednoczonych Ameryki

• FR6 (AA).CR. Komórki tabletkowe płaskie.
• FR03 (AAA).
• CR-V9 (lit PP3). Bateria dziewięciowoltowa korona.
• CR2 i CR123. Wykonane w formie okrągłych luf.

Niektóre parametry można znaleźć na obudowie urządzenia. Mogą to być na przykład napięcie, pojemność, klasa i rok produkcji.

Różnica między bateriami litowymi a bateriami solnymi i alkalicznymi

• Baterie alkaliczne wytrzymują do 3-5 lat. Spośród tych trzech rodzajów baterii, są one najbardziej wytrzymałe. Znane są również jako baterie alkaliczne. Sprawdziły się doskonale w pilotach, zabawkach, latarkach, radiach i innych urządzeniach o niskim poborze mocy.
• Baterie litowe działają dłużej niż baterie solne i alkaliczne. Idealnie nadają się do sprzętu fotograficznego i urządzeń medycznych.
• Baterie solne są najtańsze, ale i najsłabsze. Można je przechowywać przez około trzy lata. Idealnie nadają się do pilotów, latarek, zabawek, kalkulatorów, timerów i wag.

Zasadniczo wymienione powyżej akumulatory różnią się od siebie pod względem żywotności i pojemności.

Zasady bezpieczeństwa

• Nie lutuj przewodu do styków.
• Baterie litowe są transportowane w specjalnym pojemniku/skrzyni.
• Nie ma potrzeby wystawiania go na słońce.
• Nie należy umieszczać baterii w kieszeni z metalowymi przedmiotami.

Urządzenie z baterią litową

Istnieją dwie opcje projektu:

1. Spirala.
2. Zwojnica.

Ogniwa spiralne charakteryzują się dużą powierzchnią litową. Dostarczają do 4 A przy prądzie impulsowym i do 0,1-1,8 A przy prądzie ciągłym. Baterie te tracą 10% swojej początkowej pojemności rocznie. W sklepach dostępne są baterie pryzmatyczne, guzikowe i podobne.

Główni producenci:

1. Varta,
2. Minamoto,
3. Tekcell
4. Robiton,
5. SAFT,
6. PRZEDDZIEŃ,

Zasilacze szpulowe mogą działać nawet 20 lat i są stosowane w urządzeniach o poborze prądu nie większym niż 150 mA.