Baterie litowo-jonowe

Przez długi czas akumulator kwasowy był jedynym urządzeniem zdolnym do zasilania autonomicznych obiektów i mechanizmów prądem elektrycznym. Pomimo dużego maksymalnego prądu i minimalnej rezystancji wewnętrznej, takie baterie miały szereg wad, które ograniczały ich zastosowanie w urządzeniach zużywających dużą ilość energii elektrycznej lub w zamkniętych przestrzeniach. Pod tym względem akumulatory litowo-jonowe pozbawione są wielu negatywnych cech swoich poprzedników, choć mają wady.

Co to jest bateria litowo-jonowa

Pierwsze baterie litowe pojawiły się 50 lat temu. Takie produkty były zwykłą baterią, w której zainstalowano anodę litową w celu zwiększenia poziomu mocy wyjściowej. Takie produkty miały bardzo wysokie właściwości operacyjne, ale jedną z najpoważniejszych wad było wysokie prawdopodobieństwo zapłonu litu podczas przegrzania katody. Biorąc pod uwagę tę cechę, naukowcy z czasem zastąpili czysty pierwiastek jonami metali, co znacznie zwiększyło bezpieczeństwo.

Nowoczesne akumulatory litowo-jonowe są bardzo niezawodne i wytrzymują dużą liczbę cykli ładowania i rozładowania. Mają minimalny efekt pamięci i stosunkowo niską wagę. Ze względu na te właściwości bateria litowa jest szeroko stosowana w wielu urządzeniach. Produkt może być stosowany jako bateria, w postaci baterii do sprzętu AGD, a także jako bardzo wydajne źródło trakcji elektrycznej.

Obecnie takie urządzenia mają kilka wad:

• wysoki koszt;
• nie lubią głębokich zrzutów;
• może umrzeć w niskich temperaturach;
• stracić pojemność podczas przegrzania.

Jako bardziej zaawansowane analogi można znaleźć polimer litowy lub tytanian litu baterie, ale kosztują znacznie więcej.

Jaka jest produkcja baterii litowo-jonowych

Akumulatory litowo-jonowe produkowane są w kilku etapach:

1. Produkcja elektrod.
2. Łączenie elektrod w baterię.
3. Instalowanie płyty ochronnej.
4. Zainstaluj baterię w obudowie.
5. Napełnianie elektrolitem.
6. Testowanie i ładowanie.

Na wszystkich etapach produkcji należy przestrzegać technologii i środków bezpieczeństwa, co ostatecznie pozwala uzyskać produkt wysokiej jakości.

Jako katoda w akumulatorach litowo-jonowych stosuje się folię z substancją zawierającą lit osadzony na jej powierzchni.

W zależności od przeznaczenia baterii można stosować następujące związki litu:

• LiCoO2;
• LiFePO4;
• LiNiO2;
• LiMn2O4.

Podczas produkcji cylindrycznych źródeł zasilania o rozmiarach AA i AAA główna elektroda jest skręcona w rolkę, która jest oddzielana od anody przez separator. Dzięki dużej powierzchni katody, której film ma minimalną grubość, możliwe jest uzyskanie wysokiej energochłonności produktu.

Zasada działania i akumulator litowo-jonowy urządzenia

Akumulator litowo-jonowy działa w następujący sposób:

1. Gdy do styków akumulatora doprowadzany jest stały prąd elektryczny, kationy litu przemieszczają się do materiału anody.
2. Podczas rozładowania jony litu opuszczają anodę i wnikają w dielektryk na głębokość 50 nm.

W „żywotności” akumulatora litowo-jonowego takie cykle mogą dochodzić do 3000, podczas gdy akumulator może oddawać prawie cały prąd elektryczny zgromadzony podczas ładowania.Głębokie rozładowanie nie prowadzi do utlenienia płyt, co korzystnie odróżnia takie produkty w porównaniu z akumulatorami kwasowymi.

Nie wszystkie akumulatory litowo-jonowe dobrze znoszą głębokie rozładowania. Jeśli taka bateria jest zainstalowana w telefonie lub aparacie (np. AAA), to kiedy bateria zostanie głęboko rozładowana, płyta kontrolera zablokuje możliwość ładowania baterii ze względów bezpieczeństwa, dlatego nie można jej naładować bez specjalnej ładowarki. Jeśli jest to akumulator litowy trakcyjny do silnika zaburtowego, głębokie rozładowanie wcale nie będzie przerażające.

W przeciwieństwie do baterii palcowych złożone baterie składają się z kilku oddzielnych źródeł energii elektrycznej połączonych równolegle lub szeregowo. Sposób podłączenia zależy od tego, jaki wskaźnik energii elektrycznej należy zwiększyć.

Rozmiary i rodzaje akumulatorów litowo-jonowych

Baterie litowo-jonowe są szeroko rozpowszechnione. Takie źródła prądu elektrycznego są wykorzystywane w różnych urządzeniach gospodarstwa domowego, gadżetach, a nawet samochodach. Ponadto produkowane są przemysłowe akumulatory litowo-jonowe, które mają dużą pojemność i wysokie napięcie. Najpopularniejsze są następujące rodzaje baterii litowych:

Pierwsze dwie cyfry takich oznaczeń wskazują średnicę produktu, druga para - długość. Ostatnie „0” jest ustawione, jeśli baterie są cylindryczne.

Oprócz akumulatorów cylindrycznych przemysł produkuje również akumulatory typu „KroneNapięcie 9 V i wydajne akumulatory przemysłowe o napięciu 12 V, 24 V, 36 V i 48 V.

W zależności od elementów dodanych do produktu na obudowie baterii mogą pojawić się następujące oznaczenia:

• ICR - zawierający kobalt;
• IMR - - - - mangan;
• INR - - - - nikiel i mangan;
• NCR - - - - nikiel i kobalt.

Baterie litowe różnią się nie tylko wielkością i dodatkami chemicznymi, ale przede wszystkim pojemnością i napięciem. Te dwa parametry określają możliwość ich zastosowania w różnego rodzaju urządzeniach elektrycznych.

Gdzie stosuje się akumulatory litowo-jonowe?

Akumulatory litowo-jonowe nie mają alternatywy, w której potrzebujesz akumulatora zdolnego do dostarczania energii elektrycznej w prawie pełnej objętości i wykonywania dużej liczby cykli ładowania / rozładowania bez zmniejszania pojemności. Zaletą takich urządzeń jest ich stosunkowo niska waga, ponieważ nie ma potrzeby stosowania siatek ołowianych w takich urządzeniach.

Biorąc pod uwagę wysoką wydajność, takich produktów można używać:

1. Jako akumulatory rozruchowe. Akumulatory litowe do samochodów są coraz tańsze z każdym rokiem dzięki nowym rozwiązaniom, które mogą obniżyć koszty produkcji. Niestety cena takich akumulatorów może być bardzo wysoka, dlatego wielu właścicieli samochodów nie stać na taki akumulator. Wady akumulatorów litowo-jonowych obejmują znaczny spadek mocy w temperaturach poniżej minus 20 stopni, więc działanie takich produktów w regionach północnych będzie niepraktyczne.
2. Jako urządzenia trakcyjne. Z uwagi na fakt, że akumulatory litowo-jonowe łatwo przenoszą głębokie rozładowanie, są często używane jako przyczepność do silników elektrycznych łodzi. Jeśli moc silnika nie jest zbyt duża, wystarczy jedno ładowanie na 5-6 godzin ciągłej pracy, co wystarcza na połów lub wycieczkę łodzią. Trakcyjne akumulatory litowo-jonowe są instalowane na różnych urządzeniach załadowczych (elektryczne układarki, elektryczne wózki widłowe) pracujących w zamkniętych przestrzeniach.
3. W sprzęcie AGD. Baterie litowo-jonowe są stosowane w różnych urządzeniach domowych zamiast standardowych baterii. Takie produkty mają napięcie 3,6 V - 3,7 V, ale istnieją modele, które mogą zastąpić zwykłą baterię solną lub alkaliczną 1,5 V.Możesz także spotkać baterie 3v (15270, CR2), które można zainstalować zamiast 2 standardowych baterii.

Takie produkty są stosowane głównie w mocnych urządzeniach, w których konwencjonalne baterie solne rozładowują się bardzo szybko.

Instrukcja obsługi akumulatora litowo-jonowego

Na żywotność baterii litowej ma wpływ wiele czynników, których znajomość znacznie zwiększy zasoby. Korzystając z tego typu baterii, musisz:

1. Staraj się nie dopuścić do całkowitego wyczerpania się baterii. Pomimo wysokiej odporności akumulatora na takie uderzenia zaleca się, aby nie wyciskać z niego wszystkich „soków”. Szczególną ostrożność należy zachować przy zasilaniu takich akumulatorów zasilaczem UPS i silnikami elektrycznymi dużej mocy. Jeśli nastąpiło całkowite rozładowanie akumulatora, konieczne jest jego natychmiastowe przywrócenie, to znaczy podłączenie do specjalnej ładowarki. Możesz także naładować akumulator po długim pobycie w stanie głębokiego rozładowania, dla którego konieczne jest wykonanie wysokiej jakości ładowania przez 12 godzin, a następnie rozładowanie akumulatora.
2. Nie przeładowuj. Przeładowanie negatywnie wpływa na wydajność produktu. Wbudowany kontroler nie zawsze jest w stanie wyłączyć akumulator na czas, szczególnie gdy ładowanie odbywa się w chłodnym pomieszczeniu.

Oprócz przeładowania i nadmiernego rozładowania akumulator należy chronić przed nadmiernymi wpływami mechanicznymi, które mogą prowadzić do obniżenia ciśnienia w obudowie i pożaru wewnętrznych elementów akumulatora. Z tego powodu obowiązuje zakaz wysyłania baterii, w których zawartość czystego litu przekracza 1 g.

Jak przechowywać baterie litowo-jonowe

Jeśli istnieje potrzeba długotrwałego przechowywania akumulatorów litowo-jonowych, a następnie w celu zminimalizowania negatywnego wpływu na produkty, należy przestrzegać następujących zaleceń:

1. Produkt należy przechowywać wyłącznie w chłodnym, suchym miejscu.
2. Baterię należy wyjąć z urządzenia elektrycznego.
3. Akumulator należy naładować przed konserwacją. Minimalne napięcie, przy którym nie powstają wewnętrzne procesy korozji, wynosi 2,5 wolta na 1 ogniwo.

Biorąc pod uwagę niewielkie samorozładowanie takich akumulatorów, możliwe jest przechowywanie akumulatora w ten sposób przez kilka lat, ale w tym okresie pojemność ogniwa nieuchronnie spadnie.

Utylizacja baterii litowo-jonowych

Baterie litowo-jonowe zawierają substancje niebezpieczne dla zdrowia, dlatego w żadnym wypadku nie należy ich rozbierać na części w domu. Po wyczerpaniu się akumulatora należy go zwrócić do dalszego przetwarzania. W wyspecjalizowanych ośrodkach recepcyjnych można otrzymać rekompensatę pieniężną za starą baterię litową, ponieważ takie produkty zawierają drogie elementy, które można ponownie wykorzystać.