Кључни елемент мобилности електронских уређаја је пуњива батерија (АЦБ). Растући захтеви за обезбеђивањем њихове најдуже аутономије подстичу континуирана истраживања у овој области и доводе до појаве нових технолошких решења.
Широко коришћене никл-кадмијум (Ни-Цд) и никл-метал хидридне (Ни-МХ) батерије имају алтернативу - прво литијумске батерије, а затим напредније литијум-јонске (Ли-ион) батерије.
Садржај
Историја изгледа
Прве такве батерије појавиле су се 70-их година. прошлог века. Они су одмах добили потражњу због напреднијих карактеристика. Анода елемената је направљена од металног литијума, чија су својства омогућила повећање специфичне енергије. Тако су рођене литијумске батерије.
Нове батерије су имале значајан недостатак - повећан ризик од експлозије и паљења.Разлог је лежао у формирању литијумског филма на површини електроде, што је довело до кршења температурне стабилности. У тренутку максималног оптерећења, батерија би могла експлодирати.
Побољшање технологије довело је до напуштања чистог литијума у компонентама батерије у корист коришћења његових позитивно наелектрисаних јона. Литијум-јонска батерија се показала као добро решење.
Овај тип јонске батерије карактерише већа сигурност, која се добија на рачун благог смањења густине енергије, али је стални технолошки напредак омогућио да се губитак у овом индикатору сведе на минимум.
Уређај
Увођење литијум-јонских батерија у индустрију потрошачке електронике дошло је до искора након развоја батерије са катодом од угљеничног материјала (графита) и анодом од кобалт оксида.
У процесу пражњења батерије, литијум јони се уклањају из материјала катоде и укључују се у кобалт оксид супротне електроде; при пуњењу процес се одвија у супротном смеру. Дакле, литијум јони стварају електричну струју, крећући се од једне електроде до друге.
Ли-Ион батерије се производе у цилиндричној и призматичној верзији. У цилиндричној структури, две траке равних електрода, раздвојене материјалом импрегнисаним електролитом, су намотане и смештене у запечаћено метално кућиште. Катодни материјал се наноси на алуминијумску фолију, а анодни материјал на бакарну фолију.
Призматични дизајн батерије се добија слагањем правоугаоних плоча једна на другу. Овај облик батерије омогућава да се распоред електронског уређаја учини гушћим. Производе се и призматичне батерије са ваљаним електродама увијеним у спиралу.
Рад и радни век
Дуг, пун и безбедан рад литијум-јонских батерија је могућ ако се поштују правила рада, а њихово занемаривање не само да ће скратити животни век производа, већ може довести до негативних последица.
Експлоатација
Кључни захтев за рад Ли-Ион батерија тиче се температуре - не би требало дозволити прегревање. Високе температуре могу проузроковати максималну штету, а узрок прегревања може бити како спољни извор тако и стресни начини пуњења и пражњења батерије.
На пример, загревање до 45 ° Ц доводи до смањења способности држања пуњења батерије за 2 пута. Ова температура се лако постиже када је уређај дуго изложен сунцу или када се користе енергетски интензивни апликације.
Ако се производ прегреје, препоручује се да га ставите на хладно место, боље је искључити и извадити батерију.
За најбоље перформансе батерије на летњим врућинама, требало би да користите режим за уштеду енергије, који је доступан на већини мобилних уређаја.
Ниске температуре такође негативно утичу на јонске батерије; на температурама испод -4°Ц, батерија више не може да испоручи пуну снагу.
Али хладноћа није толико штетна за Ли-Ион батерије као високе температуре и најчешће не изазива трајна оштећења. Упркос чињеници да се након загревања до собне температуре радна својства батерије потпуно обнављају, не треба заборавити на смањење капацитета на хладноћи.
Друга препорука за коришћење Ли-Ион батерија је да се спречи њихово дубоко пражњење. Многе батерије старије генерације имале су меморијски ефекат који је захтевао да се испразне до нуле, а затим потпуно напуне.Ли-Ион батерије немају овај ефекат, а изоловани случајеви потпуног пражњења не доводе до негативних последица, али је стално дубоко пражњење штетно. Препоручљиво је прикључити пуњач када је ниво напуњености 30%.
Животни век
Неправилан рад Ли-Ион батерија може смањити њихов радни век за 10-12 пута. Овај период директно зависи од броја циклуса пуњења. Верује се да батерије типа Ли-Ион могу да издрже од 500 до 1000 циклуса, узимајући у обзир потпуно пражњење. Већи проценат преосталог пуњења пре следећег пуњења значајно продужава век батерије.
Пошто је трајање Ли-Ион батерије у великој мери одређено условима рада, немогуће је дати тачан радни век за ове батерије. У просеку се може очекивати да батерија овог типа траје 7-10 година ако се поштују прописани прописи.
Процес пуњења
Приликом пуњења избегавајте предуго повезивање батерије са пуњачем. Нормалан рад литијум-јонске батерије одвија се при напону који не прелази 3,6 В. Пуњачи током пуњења напајају на улаз батерије 4,2 В. Ако се прекорачи време пуњења, у батерији могу да почну нежељене електрохемијске реакције које ће довести до прегревања са свим последицама које произилазе.
Програмери су узели у обзир такву особину - сигурност пуњења савремених Ли-Ион батерија контролише посебан уграђени уређај који зауставља процес пуњења када напон порасте изнад дозвољеног нивоа.
За литијумске батерије, двостепени начин пуњења је исправан.У првој фази, батерија се мора пунити, обезбеђујући сталну струју пуњења, друга фаза се мора изводити са константним напоном и постепеним смањењем струје пуњења. Такав алгоритам је имплементиран у хардверу у већини кућних пуњача.
Складиштење и одлагање
Литијум-јонска батерија се може чувати дуго времена, самопражњење је 10-20% годишње. Али у исто време долази до постепеног смањења карактеристика производа (деградације).
Препоручује се складиштење таквих батерија на месту заштићеном од влаге, на температури од +5 ... + 25 ° С. Јаке вибрације, удари и близина отвореног пламена су неприхватљиви.
Процес рециклаже литијум-јонских ћелија мора се одвијати у специјализованим предузећима која имају одговарајућу дозволу. Око 80% материјала из рециклираних батерија може се поново користити у производњи нових батерија.
Сигурност
Литијум-јонска батерија, чак и минијатурне величине, препуна је опасности од експлозивног спонтаног сагоревања. Ова карактеристика ове врсте батерија захтева поштовање безбедносних мера у свим фазама, од развоја до производње и складиштења.
Да би се побољшала безбедност Ли-Ион батерија током производње, у њихово кућиште је смештена мала електронска плоча - систем за надзор и контролу који је дизајниран да елиминише преоптерећења и прегревање. Електронски механизам повећава отпор кола када температура порасте изнад унапред одређене границе. Неки модели батерија имају уграђени механички прекидач који прекида струјно коло када притисак унутар батерије порасте.
Такође, сигурносни вентил се често уграђује у кућишта батерија за смањење притиска у случају нужде.
Предности и мане литијумских батерија
Предности ове врсте батерија су:
- висока густина енергије;
- нема ефекта меморије;
- дуг радни век;
- ниска стопа самопражњења;
- нема потребе за одржавањем;
- обезбеђивање константних параметара рада у релативно широком температурном опсегу.
Има литијумску батерију и недостатке, а то су:
- ризик од спонтаног сагоревања;
- већи трошак од својих претходника;
- потреба за уграђеним контролером;
- непожељност дубоког пражњења.
Технологије за производњу Ли-Ион батерија се стално побољшавају, многи недостаци постепено постају ствар прошлости.
Област примене
Велика густина енергије литијум-јонских батерија одређује њихову главну област примене - мобилне електронске уређаје: лаптопове, таблете, паметне телефоне, видео камере, камере, навигационе системе, разне уграђене сензоре и низ других производа.
Постојање цилиндричног облика ових батерија омогућава им да се користе у батеријским лампама, фиксним телефонима и другим уређајима који су претходно трошили енергију из батерија за једнократну употребу.
Литијум-јонски принцип изградње батерије има неколико варијанти, типови се разликују по врсти материјала који се користе (литијум-кобалт, литијум-манган, литијум-никл-манган-кобалт-оксид, итд.). Сваки од њих има свој обим.
Поред мобилне електронике, група литијум-јонских батерија се користи у следећим областима:
- ручни електрични алати;
- преносива медицинска опрема;
- непрекидна напајања;
- сигурносни системи;
- модули за хитно осветљење;
- соларне станице;
- електрична возила и електрични бицикли.
Узимајући у обзир стално унапређење литијум-јонске технологије и успех у стварању батерија великог капацитета малих димензија, могуће је предвидети ширење примене таквих батерија.
Означавање
Параметри литијум-јонских батерија су одштампани на телу производа, док се кодирање може значајно разликовати за различите величине. Јединствени стандард за означавање батерија за све произвођаче још увек није развијен, али је још увек могуће сами утврдити најважније параметре.
Слова у линији за означавање означавају тип ћелије и употребљене материјале: прво слово И означава литијум-јонску технологију, следеће слово (Ц, М, Ф или Н) означава хемијски састав, треће слово Р значи да ћелија је пуњива (Рецхаргеабле).
Бројеви у називу величине означавају величину батерије у милиметрима: прва два броја су пречник, а друга два су дужина. На пример, 18650 означава пречник од 18 мм и дужину од 65 мм, 0 означава фактор цилиндричног облика.
Последња слова и бројеви у серији су ознаке контејнера специфичне за сваког произвођача. Такође не постоје јединствени стандарди за означавање датума производње.
