Σήμερα, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται συχνότερα σε διάφορους τομείς. Χρησιμοποιούνται ιδιαίτερα ευρέως σε φορητές ηλεκτρονικές συσκευές (PDA, κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές και πολλά άλλα), ηλεκτρικά οχήματα κ.λπ. Αυτό οφείλεται στα πλεονεκτήματά τους σε σχέση με τις προηγουμένως ευρέως χρησιμοποιούμενες μπαταρίες νικελίου-καδμίου (Ni-Cd) και νικελίου-υδριδίου μετάλλου (Ni-MH). Και αν οι τελευταίες έχουν πλησιάσει το θεωρητικό τους όριο, τότε η τεχνολογία μπαταριών ιόντων λιθίου βρίσκεται στην αρχή του ταξιδιού της.

Συσκευή

Στις μπαταρίες ιόντων λιθίου, το αλουμίνιο χρησιμεύει ως αρνητικό ηλεκτρόδιο (κάθοδος) και ο χαλκός ως θετικό ηλεκτρόδιο (άνοδος). Τα ηλεκτρόδια μπορούν να κατασκευαστούν σε διαφορετικά σχήματα, ωστόσο, κατά κανόνα, είναι αλουμινόχαρτο σε σχήμα επιμήκους συσκευασίας ή κυλίνδρου.

• Το υλικό ανόδου στο φύλλο χαλκού και το υλικό καθόδου στο φύλλο αλουμινίου διαχωρίζονται από έναν πορώδες διαχωριστή, ο οποίος είναι εμποτισμένος με έναν ηλεκτρολύτη.
• Η συσκευασία των ηλεκτροδίων εγκαθίσταται σε ένα σφραγισμένο περίβλημα και οι άνοδοι και οι κάθοδοι συνδέονται με τους ακροδέκτες συλλέκτη ρεύματος
• Μπορεί να υπάρχουν ειδικές συσκευές κάτω από το κάλυμμα της μπαταρίας. Μια συσκευή ανταποκρίνεται αυξάνοντας την αντίσταση σε έναν θετικό συντελεστή θερμοκρασίας. Η δεύτερη συσκευή διακόπτει την ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ του θετικού ακροδέκτη και της καθόδου όταν η πίεση του αερίου στην μπαταρία αυξάνεται πάνω από το επιτρεπόμενο όριο. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το περίβλημα είναι εξοπλισμένο με βαλβίδα ασφαλείας που ανακουφίζει την εσωτερική πίεση σε περίπτωση παραβιάσεων των συνθηκών λειτουργίας ή καταστάσεων έκτακτης ανάγκης.
• Για να αυξηθεί η ασφάλεια λειτουργίας, ορισμένες μπαταρίες χρησιμοποιούν επίσης εξωτερική ηλεκτρονική προστασία. Αποτρέπει την πιθανότητα υπερβολικής θέρμανσης, βραχυκυκλώματος και υπερφόρτισης της μπαταρίας.
• Δομικά, οι μπαταρίες παράγονται σε πρισματικές και κυλινδρικές εκδόσεις. Ένα τυλιγμένο πακέτο διαχωριστή και ηλεκτροδίων σε κυλινδρικές μπαταρίες τοποθετείται σε θήκη αλουμινίου ή χάλυβα, στην οποία συνδέεται το αρνητικό ηλεκτρόδιο. Ο θετικός πόλος της μπαταρίας βγαίνει μέσω του μονωτήρα στο κάλυμμα. Οι πρισματικές μπαταρίες δημιουργούνται με τη στοίβαξη ορθογώνιων πλακών το ένα πάνω στο άλλο.

Αυτοί οι τύποι μπαταριών ιόντων λιθίου επιτρέπουν πιο σφιχτή συσκευασία, αλλά είναι πιο δύσκολο να διατηρηθούν οι δυνάμεις συμπίεσης στα ηλεκτρόδια από τις κυλινδρικές μπαταρίες. Ένας αριθμός πρισματικών μπαταριών χρησιμοποιεί ένα συγκρότημα κυλίνδρων από μια συσκευασία ηλεκτροδίων στριμμένα σε μια ελλειπτική σπείρα.

Οι περισσότερες μπαταρίες παράγονται σε πρισματικές εκδόσεις, αφού ο κύριος σκοπός τους είναι να διασφαλίζουν τη λειτουργία φορητών υπολογιστών και κινητών τηλεφώνων. Ο σχεδιασμός των μπαταριών Li-ion είναι πλήρως σφραγισμένος. Αυτή η απαίτηση υπαγορεύεται από το απαράδεκτο της διαρροής υγρού ηλεκτρολύτη. Εάν εισέλθει υδρατμός ή οξυγόνο στο εσωτερικό, εμφανίζεται μια αντίδραση με τον ηλεκτρολύτη και τα υλικά του ηλεκτροδίου, η οποία οδηγεί σε πλήρη αστοχία της μπαταρίας.

Λειτουργική αρχή

• Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν δύο ηλεκτρόδια σε μορφή ανόδου και καθόδου, με έναν ηλεκτρολύτη ανάμεσά τους. Στην άνοδο, όταν μια μπαταρία συνδέεται σε ένα κλειστό κύκλωμα, σχηματίζεται μια χημική αντίδραση, η οποία οδηγεί στο σχηματισμό ελεύθερων ηλεκτρονίων.
• Αυτά τα ηλεκτρόνια τείνουν να φτάνουν στην κάθοδο, όπου η συγκέντρωσή τους είναι χαμηλότερη. Ωστόσο, αυτό που τους εμποδίζει να πάνε απευθείας στην κάθοδο από την άνοδο είναι ο ηλεκτρολύτης, ο οποίος βρίσκεται ανάμεσα στα ηλεκτρόδια. Ο μόνος τρόπος που απομένει είναι μέσω του κυκλώματος όπου η μπαταρία είναι κλειστή. Σε αυτή την περίπτωση, τα ηλεκτρόνια, που κινούνται κατά μήκος του καθορισμένου κυκλώματος, τροφοδοτούν τη συσκευή με ενέργεια.
• Τα θετικά φορτισμένα ιόντα λιθίου, που έμειναν πίσω από τα διαφυγόντα ηλεκτρόνια, κατευθύνονται ταυτόχρονα μέσω του ηλεκτρολύτη προς την κάθοδο προκειμένου να ικανοποιήσουν τη ζήτηση για ηλεκτρόνια στην πλευρά της καθόδου.
• Αφού μετακινηθούν όλα τα ηλεκτρόνια στην κάθοδο, επέρχεται ο «θάνατος» της μπαταρίας. Αλλά η μπαταρία ιόντων λιθίου είναι επαναφορτιζόμενη, που σημαίνει ότι η διαδικασία μπορεί να αντιστραφεί.

Χρησιμοποιώντας έναν φορτιστή, μπορείτε να εισάγετε ενέργεια στο κύκλωμα, ξεκινώντας έτσι την αντίδραση προς την αντίθετη κατεύθυνση. Το αποτέλεσμα θα είναι μια συσσώρευση ηλεκτρονίων στην άνοδο. Μόλις επαναφορτιστεί μια μπαταρία, θα παραμείνει έτσι ως επί το πλείστον μέχρι να ενεργοποιηθεί. Ωστόσο, με την πάροδο του χρόνου, η μπαταρία θα χάσει μέρος του φορτίου της ακόμη και σε κατάσταση αναμονής.

• Η χωρητικότητα της μπαταρίας αναφέρεται στον αριθμό των ιόντων λιθίου που μπορούν να ενσωματωθούν στους κρατήρες και στους μικροσκοπικούς πόρους της ανόδου ή της καθόδου. Με την πάροδο του χρόνου, μετά από πολλές επαναφορτίσεις, η κάθοδος και η άνοδος υποβαθμίζονται. Ως αποτέλεσμα, μειώνεται ο αριθμός των ιόντων που μπορούν να φιλοξενήσουν. Σε αυτήν την περίπτωση, η μπαταρία δεν μπορεί πλέον να κρατήσει την ίδια ποσότητα φόρτισης. Τελικά, χάνει εντελώς τις λειτουργίες του.

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι σχεδιασμένες με τέτοιο τρόπο ώστε η φόρτισή τους να πρέπει να παρακολουθείται συνεχώς. Για το σκοπό αυτό, τοποθετείται μια ειδική πλακέτα στη θήκη, που ονομάζεται ελεγκτής φόρτισης. Το τσιπ στην πλακέτα ελέγχει τη διαδικασία φόρτισης της μπαταρίας.

Η τυπική φόρτιση μπαταρίας μοιάζει με αυτό:

• Στην αρχή της διαδικασίας φόρτισης, ο ελεγκτής παρέχει ρεύμα 10% του ονομαστικού ρεύματος. Αυτή τη στιγμή η τάση ανεβαίνει στα 2,8 V.
• Στη συνέχεια, το ρεύμα φόρτισης αυξάνεται στο ονομαστικό. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η τάση DC αυξάνεται στα 4,2 V.
• Στο τέλος της διαδικασίας φόρτισης, το ρεύμα πέφτει με σταθερή τάση 4,2 V έως ότου η μπαταρία φορτιστεί 100%.

Η σταδιοποίηση μπορεί να διαφέρει λόγω της χρήσης διαφορετικών ελεγκτών, γεγονός που οδηγεί σε διαφορετικές ταχύτητες φόρτισης και, κατά συνέπεια, στο συνολικό κόστος της μπαταρίας. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορεί να είναι χωρίς προστασία, δηλαδή ο ελεγκτής βρίσκεται στο φορτιστή ή με ενσωματωμένη προστασία, δηλαδή ο ελεγκτής βρίσκεται μέσα στην μπαταρία. Μπορεί να υπάρχουν συσκευές όπου η πλακέτα προστασίας είναι ενσωματωμένη απευθείας στην μπαταρία.

Ποικιλίες και εφαρμογές

Υπάρχουν δύο παράγοντες μορφής των μπαταριών ιόντων λιθίου:

1. Κυλινδρικές μπαταρίες ιόντων λιθίου.
2. Μπαταρίες ιόντων λιθίου tablet.

Οι διάφοροι υποτύποι του ηλεκτροχημικού συστήματος ιόντων λιθίου ονομάζονται σύμφωνα με τον τύπο της δραστικής ουσίας που χρησιμοποιείται. Το κοινό όλων αυτών των μπαταριών ιόντων λιθίου είναι ότι είναι όλες σφραγισμένες μπαταρίες που δεν χρειάζονται συντήρηση.

Υπάρχουν 6 πιο συνηθισμένοι τύποι μπαταριών ιόντων λιθίου:

1. Μπαταρία λιθίου κοβαλτίου . Είναι μια δημοφιλής λύση για ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, φορητούς υπολογιστές και κινητά τηλέφωνα λόγω της υψηλής ειδικής κατανάλωσης ενέργειας. Η μπαταρία αποτελείται από μια κάθοδο οξειδίου του κοβαλτίου και μια άνοδο γραφίτη. Μειονεκτήματα των μπαταριών λιθίου-κοβαλτίου: περιορισμένη χωρητικότητα φόρτωσης, κακή θερμική σταθερότητα και σχετικά μικρή διάρκεια ζωής.

Τομείς χρήσης ; κινητά ηλεκτρονικά.

1. Μπαταρία λιθίου μαγγανίου . Η κρυσταλλική κάθοδος σπινελίου μαγγανίου λιθίου διαθέτει μια τρισδιάστατη δομή πλαισίου. Το σπινέλιο παρέχει χαμηλή αντίσταση, αλλά έχει πιο μέτρια ενεργειακή πυκνότητα από το κοβάλτιο.

Τομείς χρήσης; ηλεκτρικές μονάδες, ιατρικός εξοπλισμός, ηλεκτρικά εργαλεία.

1. Μπαταρία οξειδίου κοβαλτίου νικελίου λιθίου μαγγανίου . Η κάθοδος της μπαταρίας συνδυάζει κοβάλτιο, μαγγάνιο και νικέλιο. Το νικέλιο φημίζεται για την υψηλή ειδική ενεργειακή του ένταση, αλλά τη χαμηλή σταθερότητά του. Το μαγγάνιο παρέχει χαμηλή εσωτερική αντίσταση αλλά έχει ως αποτέλεσμα χαμηλή ενεργειακή πυκνότητα. Ο συνδυασμός μετάλλων σας επιτρέπει να αντισταθμίσετε τα μειονεκτήματά τους και να χρησιμοποιήσετε τις δυνάμεις τους.

Τομείς χρήσης; για ιδιωτική και βιομηχανική χρήση (συστήματα ασφαλείας, ηλιακοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής, φωτισμός έκτακτης ανάγκης, τηλεπικοινωνίες, ηλεκτρικά οχήματα, ηλεκτρικά ποδήλατα και ούτω καθεξής).

1. Μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου . Τα κύρια πλεονεκτήματά του είναι: μεγάλη διάρκεια ζωής, υψηλές τιμές ρεύματος, αντοχή σε κακή χρήση, αυξημένη ασφάλεια και καλή θερμική σταθερότητα. Ωστόσο, αυτή η μπαταρία έχει μικρή χωρητικότητα.

Τομείς εφαρμογής: σταθερές και φορητές εξειδικευμένες συσκευές όπου απαιτούνται ρεύματα αντοχής και υψηλού φορτίου.

1. Μπαταρία οξειδίου αλουμινίου νικελίου κοβαλτίου λιθίου . Τα κύρια πλεονεκτήματά του: υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και ενεργειακή ένταση, ανθεκτικότητα. Ωστόσο, το ιστορικό ασφάλειας και το υψηλό κόστος του περιορίζουν τη χρήση του.

Τομείς χρήσης; ηλεκτρικά συστήματα κίνησης, βιομηχανικός και ιατρικός εξοπλισμός.

1. Μπαταρία τιτανικού λιθίου . Τα κύρια πλεονεκτήματά του: γρήγορη φόρτιση, μεγάλη διάρκεια ζωής, μεγάλο εύρος θερμοκρασίας, εξαιρετική απόδοση και ασφάλεια. Αυτή είναι η ασφαλέστερη διαθέσιμη μπαταρία ιόντων λιθίου.

Ωστόσο, έχει υψηλό κόστος και χαμηλή ειδική ενεργειακή ένταση. Επί του παρόντος, βρίσκονται σε εξέλιξη εξελίξεις για τη μείωση του κόστους παραγωγής και την αύξηση της ειδικής έντασης ενέργειας.

Τομείς χρήσης; δρόμος, ηλεκτρικές μονάδες αυτοκινήτων (Honda Fit-EV, Mitsubishi i-MiEV), UPS.

Τυπικά χαρακτηριστικά

Γενικά, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν τα ακόλουθα τυπικά χαρακτηριστικά:

• Η ελάχιστη τάση δεν είναι μικρότερη από 2,2-2,5V.
• Η μέγιστη τάση δεν είναι μεγαλύτερη από 4,25-4,35 V.
• Χρόνος φόρτισης: 2-4 ώρες.
• Η αυτοεκφόρτιση σε θερμοκρασία δωματίου είναι περίπου 7% ετησίως.
• Εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας από -20 °C έως +60 °C.
• Ο αριθμός των κύκλων φόρτισης/εκφόρτισης μέχρι να επιτευχθεί απώλεια 20% της χωρητικότητας είναι 500-1000.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν:

• Υψηλή ενεργειακή πυκνότητα σε σύγκριση με αλκαλικές μπαταρίες που χρησιμοποιούν νικέλιο.
• Η τάση ενός στοιχείου μπαταρίας είναι αρκετά υψηλή.
• Δεν υπάρχει «εφέ μνήμης», που εξασφαλίζει απλή λειτουργία.
• Ένας σημαντικός αριθμός κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης.
• Μεγάλη διάρκεια ζωής.
• Ευρύ εύρος θερμοκρασίας για σταθερή απόδοση.
• Σχετική περιβαλλοντική ασφάλεια.

Μεταξύ των μειονεκτημάτων είναι:

• Μέτριο ρεύμα εκφόρτισης.
• Σχετικά γρήγορη γήρανση.
• Σχετικά υψηλό κόστος.
• Αδυναμία εργασίας χωρίς ενσωματωμένο χειριστήριο.
• Δυνατότητα αυτόματης καύσης υπό υψηλά φορτία και πολύ βαθιά εκφόρτιση.
• Ο σχεδιασμός απαιτεί σημαντικές βελτιώσεις, γιατί δεν τελειοποιείται.

Ποιοι είναι οι τύποι των μπαταριών λιθίου και τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού τους;

Οι μπαταρίες λιθίου έχουν καταλάβει σταθερά πολλές διαφορετικές θέσεις στη σύγχρονη αγορά. Χρησιμοποιούνται κυρίως σε κάθε είδους ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, φορητά εργαλεία και φορητές συσκευές, οικιακές συσκευές κ.λπ. Υπάρχουν ακόμη και μπαταρίες λιθίου 12 volt για αυτοκίνητα. Αν και δεν έχουν λάβει ακόμη ευρεία χρήση στην αυτοκινητοβιομηχανία. Η χρήση μπαταριών λιθίου σε διάφορους τομείς της εθνικής οικονομίας έχει οδηγήσει στην εμφάνιση πολλών ποικιλιών αυτών των μπαταριών στην αγορά. Θα εξετάσουμε τους κύριους τύπους μπαταριών λιθίου στο σημερινό άρθρο.

Δεν θα γράψουμε εδώ για την αρχή λειτουργίας των μπαταριών Li και την ιστορία της προέλευσής τους. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για αυτό στο άρθρο στον συγκεκριμένο σύνδεσμο. Μπορείτε επίσης να διαβάσετε το υλικό ξεχωριστά για και. Και σε αυτό το υλικό θα ήθελα να εξετάσω ακριβώς τους διαφορετικούς τύπους μπαταριών Li ανάλογα με τα χαρακτηριστικά και τον σκοπό τους.

Έτσι, όσον αφορά την ισχύ και τη χωρητικότητα των μπαταριών λιθίου. Η διαίρεση εδώ είναι αρκετά αυθαίρετη. Προκειμένου να παράγουν μπαταρίες διαφορετικής χωρητικότητας και με διαφορετικά ρεύματα εκφόρτισης, οι κατασκευαστές αλλάζουν έναν αριθμό παραμέτρων. Για παράδειγμα, ρυθμίζουν το πάχος του στρώματος μάζας του ηλεκτροδίου στο φύλλο (στην περίπτωση σχεδίου ρολού). Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτό το στρώμα ηλεκτροδίου είναι επικαλυμμένο με φύλλο χαλκού (αρνητικό ηλεκτρόδιο) και αλουμινόχαρτο (θετικό). Λόγω αυτής της αύξησης στο στρώμα ηλεκτροδίου, οι συγκεκριμένες παράμετροι της μπαταρίας αυξάνονται.

Ωστόσο, κατά την αύξηση της ενεργού μάζας, είναι απαραίτητο να μειωθεί το πάχος της αγώγιμης βάσης (αλουμινόχαρτο). Ως αποτέλεσμα, η μπαταρία μπορεί να περάσει λιγότερο ρεύμα χωρίς υπερθέρμανση. Επιπλέον, μια αύξηση στο στρώμα της μάζας του ηλεκτροδίου οδηγεί σε αύξηση της αντίστασης του στοιχείου. Για να μειωθεί η αντίσταση, χρησιμοποιούνται συχνά πιο δραστικές και διασκορπισμένες ουσίες για τη δραστική μάζα. Οι κατασκευαστές «παίζουν» με αυτές τις παραμέτρους όταν παράγουν μπαταρίες με συγκεκριμένες παραμέτρους. Ένα στοιχείο μπαταρίας με λεπτό φύλλο και παχιά ενεργή μάζα δείχνει υψηλές τιμές αποθηκευμένης ενέργειας. Και η ισχύς του θα είναι χαμηλή, και το αντίστροφο. Και αυτό μπορεί να προσαρμοστεί χωρίς αλλαγή του μεγέθους του προϊόντος.

Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες με διαφορετικές τιμές χωρητικότητας και ρεύμα εκφόρτισης λαμβάνονται αλλάζοντας τις ακόλουθες παραμέτρους:

• Πάχος φύλλου;
• Πάχος διαχωριστή;
• Υλικό θετικού και αρνητικού ηλεκτροδίου.
• Μέγεθος σωματιδίων ενεργού μάζας;
• Πάχος ηλεκτροδίου.

Ταυτόχρονα, τα μοντέλα μπαταριών που έχουν σχεδιαστεί για μεγαλύτερη ισχύ είναι εξοπλισμένα με καλώδια ρεύματος μεγαλύτερων μεγεθών και βάρους. Αυτό γίνεται για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση. Επίσης, για την αύξηση του ρεύματος εκφόρτισης χρησιμοποιούνται διάφορες ουσίες που προστίθενται στον ηλεκτρολύτη ή στη μάζα του ηλεκτροδίου. Οι μπαταρίες με μεγάλη χωρητικότητα έχουν συνήθως μικρούς αγωγούς ρεύματος. Υπολογίζονται για ρεύμα εκφόρτισης έως 2C (συνήθως το ρεύμα φόρτισης-εκφόρτισης μιας μπαταρίας υποδεικνύεται από τη χωρητικότητά της) και ρεύμα φόρτισης έως 0,5C. Για μπαταρίες λιθίου υψηλής χωρητικότητας, αυτές οι τιμές είναι έως 20C και 40C, αντίστοιχα.

Τα μοντέλα μπαταριών λιθίου υψηλής ισχύος έχουν σχεδιαστεί για την τροφοδοσία εκκινητήρων και τα μοντέλα υψηλής χωρητικότητας έχουν σχεδιαστεί για την τροφοδοσία διαφόρων φορητών εξοπλισμών. Όσον αφορά την ανάπτυξη μπαταριών λιθίου, οι κατασκευαστές όλων των ειδών ηλεκτρονικών τις παραγγέλνουν από ειδικές εταιρείες. Τα αναπτύσσουν λαμβάνοντας υπόψη τις προτεινόμενες συνθήκες και στη συνέχεια τα τοποθετούν σε μαζική παραγωγή. Κατά την ανάπτυξη σύγχρονων μπαταριών λιθίου, λαμβάνονται υπόψη οι ακόλουθες παράμετροι:

• Χωρητικότητα;
• Τυπικό και μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης.
• Διαστάσεις;
• Συνθήκες για τη θέση στο εσωτερικό της συσκευής.
• Θερμοκρασία εργασίας;
• Πόρος (αριθμός κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης) και άλλοι.

Διάφορα σχέδια μπαταριών λιθίου

Με βάση τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού τους, οι μπαταρίες λιθίου μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες:

• Σχεδιασμός κατοικιών;
• Σχέδιο ηλεκτροδίων.

Σχέδιο ηλεκτροδίων

Τύπος ρολού

Στην παρακάτω εικόνα μπορείτε να δείτε μια μπαταρία Li-Ion με σχέδιο τύπου ρολού.

Τα στοιχεία δομής σε ρολό κατασκευάζονται σε δύο τύπους:

• Ένα ρολό ηλεκτροδίων είναι στριμμένο γύρω από μια εικονική πλάκα. Ένα περίβλημα μπορεί να φιλοξενήσει πολλά ρολά συνδεδεμένα παράλληλα.
• Κυλινδρικός. Διάφορα ύψη και διαμέτρους.

Ο σχεδιασμός ρολού χρησιμοποιείται όπου απαιτείται μπαταρία μικρής χωρητικότητας και ισχύς. Αυτή η τεχνολογία έχει μικρή ένταση εργασίας, αφού η συστροφή των λωρίδων ηλεκτροδίων και του διαχωριστή είναι πλήρως αυτοματοποιημένη. Το μειονέκτημα αυτού του σχεδιασμού είναι η κακή αφαίρεση θερμότητας από τα ηλεκτρόδια. Στην πραγματικότητα, η θερμότητα αφαιρείται μόνο μέσω του άκρου του στοιχείου.

Από ένα σύνολο ηλεκτροδίων

Για την παραγωγή πρισματικών μπαταριών χρησιμοποιούνται μπαταρίες λιθίου που συναρμολογούνται από μεμονωμένα ηλεκτρόδια.

Η θερμότητα εδώ αφαιρείται επίσης από το άκρο του ηλεκτροδίου. Οι κατασκευαστές προσπαθούν να βελτιώσουν τη διάχυση θερμότητας προσαρμόζοντας τη σύνθεση και τη διασπορά της ενεργού μάζας.

Σχεδιασμός κατοικιών

Κυλινδρικός

Αξίζει να δώσετε προσοχή στις κυλινδρικές μπαταρίες λιθίου. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες οικιακές συσκευές και ηλεκτρονικά είδη. Οι κυψέλες μπαταρίας είναι ιδιαίτερα δημοφιλείς.

Οι ειδικοί αναφέρουν την απουσία αλλαγών όγκου κατά τη μακροχρόνια λειτουργία ως πλεονέκτημα του κυλινδρικού σώματος. Αυτό συμβαίνει λόγω του γεγονότος ότι η μπαταρία αλλάζει ελαφρώς τον όγκο της κατά τη διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης. Ο σχεδιασμός των ηλεκτροδίων σε ένα τέτοιο περίβλημα είναι πάντα τύπου ρολού. Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν την κακή απαγωγή θερμότητας.

Οι κυλινδρικές μπαταρίες λιθίου μπορεί να έχουν τους ακόλουθους ακροδέκτες ρεύματος:

• Βιδωτές μπούρνες?
• Τακτικά επιθέματα επαφής.

Όπου υπάρχουν υψηλότερες απαιτήσεις για τη συλλογή ρεύματος, χρησιμοποιούνται βίδες. Αυτή είναι μια μπαταρία με υψηλό ρεύμα εκφόρτισης και μεγάλη χωρητικότητα (πάνω από 20 Ah). Πολυάριθμες δοκιμές δείχνουν ότι οι κυλινδρικές μπαταρίες λιθίου με μπαταρίες βιδωτού τύπου μπορούν να αντέξουν ρεύματα που δεν υπερβαίνουν τους 10-15 C. Και αυτές είναι οι τιμές του βραχυπρόθεσμου φορτίου, στις οποίες το στοιχείο υπερθερμαίνεται γρήγορα. Κατά τη μακροχρόνια λειτουργία, μπορούν να αντέξουν ρεύματα εκκένωσης 2-3C. Χρησιμοποιείται κυρίως σε φορητά ηλεκτρικά εργαλεία.

Οι κυψέλες μπαταρίας με τακάκια επαφής χρησιμοποιούνται συνήθως για το σχηματισμό μπαταριών. Για να γίνει αυτό, συγκολλούνται με ταινία χρησιμοποιώντας συγκόλληση με αντίσταση. Μερικές φορές οι κατασκευαστές παράγουν ήδη στοιχεία με πέταλα για ανεξάρτητη συγκόλληση. Επιπλέον, ο τύπος των πετάλων μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τον τύπο της συγκόλλησης.

Ο χαρακτηρισμός μεγέθους για τις κυλινδρικές μπαταρίες λιθίου περιλαμβάνει συνήθως τις διαστάσεις τους. Για παράδειγμα, οι κυψέλες ιόντων λιθίου 18650 έχουν ύψος 65 mm και διάμετρο 18 mm.

Η καταναλωτική αγορά για μπαταρίες ιόντων λιθίου (Li-ion) είναι τεράστια - περίπου 10 δισεκατομμύρια δολάρια, αλλά είναι αρκετά σταθερή, με ρυθμό ανάπτυξης μόλις 2% ετησίως. Τι γίνεται με τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, ρωτάτε; Πράγματι, τα επόμενα χρόνια, λόγω της ανάπτυξης των ηλεκτρικών οχημάτων, ο ετήσιος ρυθμός αύξησης των μπαταριών ιόντων λιθίου προβλέπεται να είναι 10%. Παραδόξως, ο μεγαλύτερος τομέας ανάπτυξης για την αγορά μπαταριών Li-ion συνεχίζει να είναι «όλα τα άλλα», από κινητά τηλέφωνα μέχρι περονοφόρα ανυψωτικά.

«Άλλες» εφαρμογές για μπαταρίες ιόντων λιθίου τείνουν να έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό - είναι συσκευές που τροφοδοτούνται από σφραγισμένες μπαταρίες μολύβδου οξέος (SLA). Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος κυριαρχούν στην αγορά ηλεκτρονικών ειδών για σχεδόν 200 χρόνια, αλλά έχουν αντικατασταθεί από μπαταρίες ιόντων λιθίου εδώ και αρκετά χρόνια. Δεδομένου ότι σε πολλές περιπτώσεις οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν αρχίσει να αντικαθιστούν τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος (μπαταρίες), αξίζει να συγκρίνουμε αυτούς τους δύο τύπους συσκευών αποθήκευσης ενέργειας, δίνοντας έμφαση στα κύρια τεχνικά χαρακτηριστικά και την οικονομική σκοπιμότητα της χρήσης Li-ion αντί των παραδοσιακών συσκευών SLA .

Ιστορικό χρήσης επαναφορτιζόμενων μπαταριών

Η μπαταρία μολύβδου-οξέος ήταν η πρώτη επαναφορτιζόμενη μπαταρία, που αναπτύχθηκε για εμπορική χρήση τη δεκαετία του 1850. Παρά την αρκετά αξιοσέβαστη ηλικία τους άνω των 150 ετών, εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται ενεργά σε σύγχρονες συσκευές. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται ενεργά σε εφαρμογές όπου φαίνεται πολύ πιθανό να τα βγάλουμε πέρα ​​με τις σύγχρονες τεχνολογίες. Ορισμένες κοινές συσκευές χρησιμοποιούν αρκετά ενεργά το SKB, όπως αδιάλειπτα τροφοδοτικά (UPS), καρότσια γκολφ ή περονοφόρα ανυψωτικά. Παραδόξως, η αγορά για μπαταρίες μολύβδου-οξέος εξακολουθεί να αυξάνεται για ορισμένες θέσεις και έργα.

Η πρώτη, αρκετά σημαντική καινοτομία στην τεχνολογία μολύβδου-οξέος ήρθε τη δεκαετία του 1970, όταν εφευρέθηκε το σφραγισμένο SKB ή το SKB χωρίς συντήρηση. Αυτός ο εκσυγχρονισμός συνίστατο στην εμφάνιση ειδικών βαλβίδων για τη διαρροή αερίων κατά τη φόρτιση/εκφόρτιση μπαταριών. Επιπλέον, η χρήση ενός διαβρεγμένου διαχωριστή κατέστησε δυνατή τη λειτουργία της μπαταρίας σε κεκλιμένη θέση χωρίς διαρροή ηλεκτρολύτη.

SKB, ή αγγλικά. Τα SLA ταξινομούνται συχνά ανά τύπο ή εφαρμογή. Επί του παρόντος, οι δύο πιο συνηθισμένοι τύποι είναι το gel, γνωστό και ως ρυθμιζόμενο με βαλβίδα μόλυβδο οξύ (VRLA) και το απορροφητικό γυάλινο ματ AGM. Οι μπαταρίες AGM χρησιμοποιούνται για μικρά UPS, φωτισμό έκτακτης ανάγκης και εφαρμογές αναπηρικών αμαξιδίων, ενώ οι μπαταρίες VRLA προορίζονται για εφαρμογές μεγαλύτερου σχήματος, όπως εφεδρική ισχύς για πύργους ρελέ κινητής τηλεφωνίας, κόμβους Διαδικτύου και περονοφόρα ανυψωτικά. Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος μπορούν επίσης να ταξινομηθούν σύμφωνα με τα ακόλουθα κριτήρια: αυτοκινήτου (μίζα ή SLI - εκκίνηση, φωτισμός, ανάφλεξη). έλξη (έλξη ή βαθύς κύκλος). ακίνητο (τροφοδοτικά αδιάλειπτης ισχύος). Το κύριο μειονέκτημα των SLA σε όλες αυτές τις εφαρμογές είναι ο κύκλος ζωής - εάν αποφορτίζονται επανειλημμένα, καταστρέφονται σοβαρά.

Παραδόξως, οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος ήταν οι αδιαμφισβήτητοι ηγέτες της αγοράς μπαταριών για πολλές δεκαετίες, μέχρι την εμφάνιση των μπαταριών ιόντων λιθίου τη δεκαετία του 1980. Μια μπαταρία ιόντων λιθίου είναι μια επαναφορτιζόμενη κυψέλη στην οποία τα ιόντα λιθίου μετακινούνται από ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο σε ένα θετικό ηλεκτρόδιο κατά την εκφόρτιση και αντίστροφα κατά τη φόρτιση. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούν παρεμβαλλόμενες ενώσεις λιθίου, αλλά δεν περιέχουν μέταλλο λιθίου, το οποίο χρησιμοποιείται σε μπαταρίες μιας χρήσης.

Η μπαταρία ιόντων λιθίου εφευρέθηκε για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1970. Στη δεκαετία του 1980, κυκλοφόρησε στην αγορά η πρώτη εμπορική έκδοση της μπαταρίας με κάθοδο οξειδίου του κοβαλτίου. Αυτός ο τύπος συσκευής είχε σημαντικά μεγαλύτερες δυνατότητες βάρους και χωρητικότητας σε σύγκριση με συστήματα με βάση το νικέλιο. Οι νέες μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν τροφοδοτήσει τεράστια ανάπτυξη στην αγορά κινητών τηλεφώνων και φορητών υπολογιστών. Αρχικά, λόγω ανησυχιών για την ασφάλεια, εισήχθησαν ασφαλέστερες επιλογές που περιλάμβαναν πρόσθετα με βάση το νικέλιο και το μαγγάνιο στο υλικό της καθόδου του οξειδίου του κοβαλτίου, εκτός από τις καινοτομίες στην κατασκευή κυψελών.

Οι πρώτες κυψέλες ιόντων λιθίου που κυκλοφόρησαν στην αγορά ήταν σε άκαμπτα δοχεία αλουμινίου ή χάλυβα και τυπικά κυκλοφόρησαν μόνο σε μερικούς παράγοντες μορφής, είτε κυλινδρικούς είτε πρισματικούς (σε σχήμα τούβλου). Ωστόσο, με την επέκταση του φάσματος των εφαρμογών της τεχνολογίας ιόντων λιθίου, οι συνολικές τους διαστάσεις άρχισαν να αλλάζουν.

Για παράδειγμα, λιγότερο ακριβές εκδόσεις παλαιότερης τεχνολογίας χρησιμοποιούνται σε φορητούς υπολογιστές και κινητά τηλέφωνα. Οι σημερινές λεπτές κυψέλες πολυμερούς λιθίου χρησιμοποιούνται σε smartphone, tablet και φορητές συσκευές. Επί του παρόντος, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά εργαλεία, ηλεκτρικά ποδήλατα και άλλες συσκευές. Αυτή η παραλλαγή προαναγγέλλει μια πλήρη αντικατάσταση συσκευών μολύβδου-οξέος σε όλο και περισσότερες εφαρμογές που στοχεύουν στη βελτίωση του συνολικού μεγέθους και της απόδοσης ισχύος.

Χημικά χαρακτηριστικά

Οι βασικές αρχές της χημείας των κυττάρων δίνουν στις συσκευές μολύβδου-οξέος και ιόντων λιθίου συγκεκριμένες ιδιότητες και ποικίλους βαθμούς λειτουργικότητας. Παρακάτω είναι μερικά από τα πλεονεκτήματα των μπαταριών μολύβδου-οξέος που τις έχουν κάνει βασικό για δεκαετίες και τα μειονεκτήματα που οδηγούν τώρα στην αντικατάστασή τους, καθώς και παρόμοια θέματα για συσκευές ιόντων λιθίου.

Μπαταρία μολύβδου οξέος

• Το SKB είναι απλό, αξιόπιστο και φθηνό. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών.
• Οι μπαταρίες πρέπει να αποθηκεύονται σε κατάσταση φόρτισης (SoC) και δεν μπορούν να φορτιστούν γρήγορα.
• Τα SKB είναι βαριά. Η βαρυμετρική ενεργειακή τους πυκνότητα είναι πολύ χαμηλή.
• Ο κύκλος ζωής είναι συνήθως 200 έως 300 εκφορτίσεις/φορτώσεις, που είναι πολύ σύντομος.
• Η καμπύλη φόρτισης/εκφόρτισης επιτρέπει μετρήσεις SOC με απλό έλεγχο τάσης.

Μπαταρία Li-ion

• Έχουν μέγιστη ενεργειακή πυκνότητα ως προς το μέγεθος και το βάρος.
• Ο κύκλος ζωής είναι συνήθως μεταξύ 300 και 500, αλλά μπορεί να είναι χιλιάδες για τα κύτταρα φωσφορικού λιθίου.
• Το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας είναι πολύ μικρό.
• Διατίθενται διάφορα μεγέθη κελιών, σχήματα και άλλες επιλογές.
• Δεν απαιτείται συντήρηση. Το επίπεδο αυτοεκφόρτισης είναι πολύ χαμηλό.
• Απαιτείται η εφαρμογή συστημάτων επιχειρησιακής ασφάλειας. Πολύπλοκος αλγόριθμος φόρτισης.
• Οι μετρήσεις SoC απαιτούν πολύπλοκες λύσεις λόγω της μη γραμμικότητας της καμπύλης τάσης.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ

Είναι σημαντικό να κατανοήσετε τη διαφορά μεταξύ μιας μπαταρίας και μιας επαναφορτιζόμενης μπαταρίας. Το κελί είναι το κύριο συστατικό της συσκευασίας. Επιπλέον, το πακέτο περιλαμβάνει επίσης ηλεκτρονικά, βύσματα και περίβλημα. Το παραπάνω σχήμα δείχνει παραδείγματα αυτών των συσκευών. Μια μπαταρία ιόντων λιθίου πρέπει να διαθέτει, τουλάχιστον, κυκλώματα προστασίας κυψελών και ελέγχου, και ο φορτιστής και το σύστημα ανίχνευσης τάσης είναι πολύ πιο περίπλοκα από ό,τι στις συσκευές μολύβδου-οξέος.

Όταν χρησιμοποιείτε μπαταρίες ιόντων λιθίου και μολύβδου-οξέος, οι κύριες διαφορές στα ηλεκτρονικά θα είναι οι εξής:

Φορτιστής

Η φόρτιση μιας μπαταρίας μολύβδου-οξέος είναι αρκετά απλή, εφόσον πληρούνται ορισμένα όρια τάσης. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούν έναν πιο περίπλοκο αλγόριθμο, με εξαίρεση τις συσκευασίες που βασίζονται σε φωσφορικό σίδηρο. Η τυπική μέθοδος φόρτισης για τέτοιες συσκευές είναι η μέθοδος σταθερού ρεύματος/σταθερής τάσης (CC/CV). Περιλαμβάνει μια διαδικασία φόρτισης σε δύο βήματα. Στο πρώτο στάδιο, η φόρτιση γίνεται με σταθερό ρεύμα. Αυτό διαρκεί έως ότου η τάση στο στοιχείο φτάσει σε ένα ορισμένο όριο, μετά το οποίο η τάση παραμένει σταθερή και το ρεύμα μειώνεται εκθετικά μέχρι να φτάσει στην τιμή αποκοπής.

Καταμέτρηση χρεώσεων και επικοινωνία

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το φορτίο του SCB μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας απλές μετρήσεις τάσης. Όταν χρησιμοποιείτε μπαταρίες ιόντων λιθίου, είναι απαραίτητο να ελέγχετε το επίπεδο φόρτισης των κυψελών, κάτι που απαιτεί την εφαρμογή πολύπλοκων αλγορίθμων και κύκλων εκμάθησης.

Το I 2 C είναι το πιο κοινό και οικονομικό πρωτόκολλο επικοινωνίας που χρησιμοποιείται σε μπαταρίες ιόντων λιθίου, αλλά έχει περιορισμούς όσον αφορά την ασυλία θορύβου, την ακεραιότητα του σήματος σε απόσταση και το συνολικό εύρος ζώνης. Το SMBus (System Management Bus), ένα παράγωγο του I 2 C, είναι πολύ κοινό σε μικρότερες μπαταρίες, αλλά επί του παρόντος δεν διαθέτει αποτελεσματική υποστήριξη για πακέτα υψηλής ισχύος ή μεγαλύτερα. Το CAN είναι εξαιρετικό για περιβάλλοντα υψηλού θορύβου ή όπου απαιτούνται μεγάλες διαδρομές, όπως σε πολλές εφαρμογές SKB, αλλά είναι αρκετά ακριβό.

Άμεσες αντικαταστάσεις

Πρέπει να τονιστεί ότι υπάρχουν πλέον αρκετές τυπικές μορφές μπαταριών μολύβδου-οξέος. Για παράδειγμα - U1, ένας τυπικός παράγοντας μορφής που χρησιμοποιείται σε εφαρμογές εφεδρικής ισχύος ιατρικού εξοπλισμού. Η μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου έχει αποδειχθεί ότι είναι αρκετά αξιόλογη αντικατάσταση του οξέος μολύβδου. Ο φωσφορικός σίδηρος έχει εξαιρετικό κύκλο ζωής, καλή αγωγιμότητα φορτίου, βελτιωμένη ασφάλεια και χαμηλή αντίσταση. Οι τάσεις της μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου ταιριάζουν επίσης καλά με τις τάσεις της μπαταρίας μολύβδου οξέος (12V και 24V), επιτρέποντας τη χρήση των ίδιων φορτιστών. Τα πακέτα λογισμικού συντήρησης και παρακολούθησης της μπαταρίας περιλαμβάνουν έξυπνες λειτουργίες όπως παρακολούθηση φόρτισης, μετρητής κύκλου φόρτισης/εκφόρτισης και άλλα.

Οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου διατηρούν 100% χωρητικότητα κατά την αποθήκευση, σε αντίθεση με τις μπαταρίες SKB, οι οποίες χάνουν χωρητικότητα μετά από αρκετούς μήνες αποθήκευσης. Το παραπάνω σχήμα συγκρίνει τα δύο προϊόντα και τους τύπους προόδου που έγιναν κατά τη μετάβαση από το SKB στο Li-ion.

συμπεράσματα

Υπάρχουν πολύ λίγες μπαταρίες που μπορούν να αποθηκεύσουν τόση ενέργεια με τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος, καθιστώντας αυτόν τον τύπο μπαταρίας οικονομικά αποδοτικό για πολλές συσκευές υψηλής ισχύος. Η τεχνολογία ιόντων λιθίου μειώνεται συνεχώς σε τιμές, καθώς και οι συνεχείς βελτιώσεις στις χημικές δομές και τα συστήματα ασφαλείας τους, καθιστώντας τα άξιο ανταγωνιστή της τεχνολογίας μολύβδου-οξέος. Οι συσκευές για τη χρήση τους μπορεί να είναι πολύ διαφορετικές, που κυμαίνονται από συσκευές αδιάλειπτης παροχής ρεύματος έως ηλεκτρικά οχήματα και drones.

Δεδομένου ότι οποιαδήποτε μπαταρία (μπαταρία) είναι πηγή σταθερού ηλεκτρικού ρεύματος, αργά ή γρήγορα το φορτίο της αναπόφευκτα θα εξαντληθεί. Με κάθε επαναφόρτιση, η χωρητικότητά του θα γίνεται όλο και λιγότερη. Αυτοί είναι οι νόμοι της φυσικής.

Μπορείτε να παρατείνετε τη δουλειά του μόνο για μικρό χρονικό διάστημα. Ας δούμε πώς να επισκευάσετε μια μπαταρία ιόντων λιθίου για να κερδίσετε τον χρόνο που απαιτείται για την αντικατάσταση της μπαταρίας.

ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ. Εάν είστε νέος στην τεχνολογία, τότε, γενικά, δεν αξίζει να διαβάσετε τίποτα περισσότερο - απλώς πηγαίνετε να πάρετε μια νέα μπαταρία ή καλέστε έναν ικανό φίλο. (Δεν χρειάζεται να καλέσετε νονό!).

Επιπλέον, θα μάθετε για τα αίτια της πυρκαγιάς, τους κινδύνους έκρηξης και τη γήρανση των LIB. Αυτές οι πληροφορίες θα βοηθήσουν στον προσδιορισμό του τι ακριβώς συνέβη με την μπαταρία και θα επιτρέψουν επίσης την αποφυγή λειτουργικών σφαλμάτων.

Έτσι, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου (LIB) χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα διαφόρων σύγχρονων τεχνολογιών ως πηγή ηλεκτρικής ενέργειας. ενέργεια από κινητά τηλέφωνα σε συσκευές αποθήκευσης σε ενεργειακά συστήματα.

Οι κύριοι δείκτες απόδοσης τους μπορεί να ποικίλλουν εντός των παρακάτω ορίων (αυτό εξαρτάται από τη χημική τους σύνθεση):

• Τάση (ονομαστική) - 3,7 V ή 3,8 V;
• Μέγιστη τάση - 4,23 V ή 4,4 V;
• Ελάχιστη τάση - 2,5–2,75 V ή 3,0 V;
• Ο αριθμός των φορτίων-εκφορτώσεων είναι 600 (με απώλεια 20% της χωρητικότητας).
• Εσωτερική αντίσταση 5–15 mOhm/Ah;
• Υπό κανονικές συνθήκες, η τιμή αυτοεκφόρτισης είναι 3% ανά μήνα.
• Το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας είναι από μείον 20°C έως συν 60°C, η βέλτιστη θερμοκρασία είναι συν 20°C.
• Εάν γίνει υπέρβαση της τάσης κατά τη φόρτιση του LIB, μπορεί να πάρει φωτιά. Για προστασία από αυτό, ένας ελεγκτής εισάγεται στο περίβλημα. Η λειτουργία του είναι να απενεργοποιήσει το LIA. (Επίσης έλεγχος ρεύματος, υπερθέρμανσης και βάθους εκφόρτισης).
• Για να μειωθεί το κόστος, δεν είναι κάθε μπαταρία λιθίου εξοπλισμένη με ελεγκτή (ή δεν παρέχει προστασία για όλες τις παραμέτρους).

ΕΝΔΙΑΦΕΡΟΝ: Ο πρώτος κατασκευαστής μπαταριών λιθίου ήταν η Sony Corporation το 1991.

Σχεδιασμός και πλεονεκτήματα του LIB

Ένα LIB αποτελείται από μια κάθοδο (σε φύλλο αλουμινίου) και μια άνοδο (σε φύλλο χαλκού), που χωρίζονται από έναν ηλεκτρολυτικό διαχωριστή και τοποθετούνται σε ένα σφραγισμένο "κονσέρβα".

Η κάθοδος και η άνοδος συνδέονται με τους ακροδέκτες συλλογής ρεύματος.

Το περίβλημα είναι μερικές φορές εξοπλισμένο με μια βαλβίδα για την εκτόνωση της πίεσης σε περίπτωση έκτακτης λειτουργίας.

Σε μια μπαταρία ιόντων λιθίου (LIB), το φορτίο μεταφέρεται από ένα ιόν λιθίου. Η χαρακτηριστική του ικανότητα είναι η ικανότητα να διεισδύει στο κρυσταλλικό πλέγμα άλλων υλικών (στην περίπτωσή μας γραφίτη, οξείδια ή άλατα μετάλλων), σχηματίζοντας έτσι χημικούς δεσμούς.

Επί του παρόντος, χρησιμοποιούνται τρεις τύποι υλικών καθόδου:

• Κοβαλτικά λιθίου (χάρη στο κοβάλτιο, ο αριθμός των κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης αυξάνεται και καθίσταται επίσης δυνατή η λειτουργία σε χαμηλές θερμοκρασίες).
• Λίθιο μαγγάνιο;
• Σιδηροφωσφορικό λίθιο (χαμηλού κόστους).
• Τα πλεονεκτήματα των LIB είναι η χαμηλή αυτοεκφόρτιση και ο μεγάλος αριθμός κύκλων.

Μειονεκτήματα της LIA

Ο κίνδυνος έκρηξης των μπαταριών ιόντων λιθίου στην πρώτη γενιά δικαιολογήθηκε από την εμφάνιση αέριων σχηματισμών που οδήγησαν σε βραχυκύκλωμα μεταξύ των ηλεκτροδίων. Αυτό έχει πλέον εξαλειφθεί αλλάζοντας το υλικό της ανόδου από μέταλλο λίθιο σε γραφίτη.

Κίνδυνοι έκρηξης προέκυψαν επίσης σε LIB οξειδίου του κοβαλτίου λόγω λειτουργικών αστοχιών.

Τα LIB που βασίζονται σε σιδηροφωσφορικό λίθιο είναι εντελώς απαλλαγμένα από αυτό το μειονέκτημα.

ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ. Η εκφόρτιση LIB σε χαμηλές θερμοκρασίες (ειδικά επαναλαμβανόμενη εκφόρτιση) οδηγεί σε μείωση της ενέργειας επιστροφής έως και δεκάδες τοις εκατό. Επιπλέον, τα LIB αντιδρούν «απότομα» στη θερμοκρασία κατά τη φόρτιση: η βέλτιστη θερμοκρασία είναι +20 °C και οι +5 °C δεν συνιστάται πλέον.

Εφέ μνήμης

Η έρευνα έχει επιβεβαιώσει την ύπαρξη ενός φαινομένου μνήμης στο LIB. Το θέμα όμως είναι η θεμελιώδης παρουσία του και όχι η επιρροή του στο έργο συνολικά.

Η εξήγηση αυτής της διαδικασίας είναι η εξής: η μπαταρία λειτουργεί με περιοδική απελευθέρωση και δέσμευση ιόντων λιθίου και αυτή η διαδικασία, όταν δεν φορτίζεται πλήρως, επιδεινώνεται λόγω διαταραχής της μικροδομής του ηλεκτροδίου.

ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ. Οι ειδικοί έχουν εντοπίσει δύο κανόνες για την παράταση της διάρκειας ζωής των LIB:

• Αποτροπή πλήρους εκκένωσης.
• Μην φορτίζετε κοντά σε πηγές θερμότητας.

Γηράσκων

Τα LIB γερνούν ακόμα και όταν δεν χρησιμοποιούνται. Το 20% της χωρητικότητας χάνεται μετά από μόλις δύο χρόνια. Δεν πρέπει να τα αγοράζετε "για το τραπέζι". Κατά την αγορά, κοιτάξτε την ημερομηνία παραγωγής.

Χαμηλές θερμοκρασίες και ισχύς

Έως και πενήντα τοις εκατό της ισχύος της μπαταρίας χάνεται σε θερμοκρασίες λειτουργίας κάτω από 0 °C.

Αυτοανάφλεξη

Τα LIB είναι επιρρεπή σε αυθόρμητη καύση. Κατά τη θερμική επιτάχυνση μιας ελαττωματικής (χαλασμένης) μπαταρίας, απελευθερώνονται ουσίες που επιταχύνουν την αυτοθέρμανση της (οξυγόνο συν εύφλεκτα αέρια). Ως εκ τούτου, είναι ικανό να καεί ακόμη και απουσία αέρα.

Για την κατάσβεση σε τέτοιες περιπτώσεις, φροντίστε για χαμηλότερη θερμοκρασία και αποτρέψτε την εξάπλωση της φωτιάς.

Ας ξεκινήσουμε την αποκατάσταση

Αφού γνωρίζετε ήδη από τα παραπάνω τη "φυσική" και τη "χημεία" της λειτουργίας του LIB και της πλήρωσής του, μπορείτε να επιλέξετε ανεξάρτητα μία από τις μεθόδους επεξεργασίας της μπαταρίας σας και επίσης να αξιολογήσετε την "λογικότητα" των παρακάτω μεθόδων.

Απαλλαγή από αέρια

Γνωρίζουμε ήδη ότι εάν χρησιμοποιηθούν λανθασμένα, μπορεί να σχηματιστούν αέριες ουσίες μέσα στο «κονσέρβα».

Η ουσία αυτής της μεθόδου είναι ότι πρέπει να τα ξεφορτωθείτε. Για να το κάνετε αυτό, αφαιρέστε πρώτα το επάνω μπλοκ (ελεγκτής), στη συνέχεια τρυπήστε το καπάκι που ανακαλύφθηκε και, στη συνέχεια, πιέστε το σε μια σκληρή επιφάνεια με κάποιο είδος πρέσας για να απελευθερώσετε αέρια.

Μετά από αυτό, σφραγίστε την τρύπα με εποξειδική ρητίνη και επιστρέψτε τον ελεγκτή στη θέση του.

Αλλά προτού ανανεώσετε την μπαταρία του τηλεφώνου σας με αυτόν τον τρόπο, θυμηθείτε τους αναμενόμενους κινδύνους αυτής της μεθόδου:

• Ζημιά στη συσκευή λόγω υπερβολικής πρόσκρουσης.
• Ζημιά στα ηλεκτρονικά κάτω από το καπάκι.
• Πιθανότητα έκρηξης (αυθόρμητης καύσης) όταν η κάθοδος βραχυκυκλώνεται με την άνοδο.

Βραχυπρόθεσμη «επιστροφή» χωρητικότητας

Μπορείτε να αναζωογονήσετε για λίγο την μπαταρία εάν την «αναβιώσετε» χρησιμοποιώντας τροφοδοτικό 5–12 Volt, αντίσταση από 330 έως 1000 Ohms και ισχύ τουλάχιστον 500 mW.

Για να γίνει αυτό, οι επαφές του τροφοδοτικού συνδέονται με τις επαφές του LIB: μείον προς μείον και συν στο συν μέσω μιας αντίστασης, η πολικότητα της οποίας ελέγχεται με ένα πολύμετρο. Ο χρόνος κατανάλωσης δεν υπερβαίνει τα δύο με τρία λεπτά.

Λάβετε υπόψη ότι οι παράμετροι του παρεχόμενου ρεύματος πρέπει να αντιστοιχούν στις απαιτούμενες και χρησιμοποιήστε βολτόμετρο ή ελεγκτή για τον έλεγχο της τάσης.

Χρησιμοποιούμε το ψυγείο

Ακολουθώντας αυτήν την απλή μέθοδο, η αποκατάσταση της μπαταρίας πραγματοποιείται ως εξής:

Η μπαταρία που αφαιρέθηκε από το smartphone πρέπει να τοποθετηθεί στο ψυγείο για διάστημα είκοσι έως τριάντα λεπτών, αφού την τοποθετήσετε σε πλαστική σακούλα. Στη συνέχεια, συνδέστε το στον φορτιστή για ένα λεπτό και μετά περιμένετε μέχρι να ζεσταθεί σε θερμοκρασία δωματίου.

Σύμφωνα με τους ισχυρισμούς, μετά από αυτούς τους χειρισμούς μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως συνήθως.

Μέθοδος φόρτισης-εκφόρτισης

Αυτή η μέθοδος θα πρέπει να ονομάζεται μέθοδος ανάνηψης μπαταρίας για έναν μαθητή της πέμπτης τάξης.

Σύμφωνα με τους εκλαϊκευτές αυτού του «αστείου», η μπαταρία του τηλεφώνου μπορεί να «ζωντανέψει» φορτίζοντας το «αρκετές φορές» (ο αριθμός των φορών δεν καθορίζεται) στο 100% και στη συνέχεια αποφορτίζοντας πλήρως την μπαταρία. Για την εκφόρτιση, συνιστάται να χρησιμοποιείτε κάποιο παιχνίδι με ένταση πόρων ή βοηθητικό πρόγραμμα AnTuTu, κάθε φορά να το αφαιρείτε και να το τοποθετείτε ξανά στο κινητό τηλέφωνο.

Παραμένει ασαφές πώς η μπαταρία θα φορτιστεί πολλές φορές στο 100 τοις εκατό εάν είναι ήδη εκτός λειτουργίας;

«Άγρια» μέθοδος ανάκτησης

Αυτός ο «ελιγμός» συνίσταται στο γεγονός ότι μετά την αφαίρεση του προστατευτικού ελεγκτή, πρέπει να βραχυκυκλώσετε τους ακροδέκτες του συλλέκτη ρεύματος εξόδου με κάποιο μεταλλικό αντικείμενο. Μετά από αυτό, ο ελεγκτής επιστρέφει στη θέση του.

Ταυτόχρονα, προστίθεται ένα άλλο σημαντικό σημείο - στην αρχή της διαδικασίας, για κάποιο λόγο, πρέπει να ξεκολλήσετε το αυτοκόλλητο με τα τεχνικά χαρακτηριστικά του LIB. Αυτό είναι πραγματικά «χορός με ντέφι»!

Το κούνημα του LIB απενεργοποιήθηκε από τον ελεγκτή

Για να αποφευχθεί η βαθιά εκφόρτιση, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι εξοπλισμένες με έναν ελεγκτή που τις θέτει σε κατάσταση «απενεργοποίησης». Σε αυτήν την περίπτωση, κατά τη μέτρηση της τάσης στους ακροδέκτες του μπροστά από τον ελεγκτή, μπορείτε να εντοπίσετε μια τιμή περίπου 2,5 βολτ. Αυτό σημαίνει ότι η μπαταρία είναι ακόμα ζωντανή!

Για να γίνει αυτό, πρώτα απενεργοποιείται το κύκλωμα προστασίας (χωρίς συγκόλληση).

Το "κονσέρβα" είναι συνδεδεμένο σε μια καθολική συσκευή εκφόρτισης φόρτισης (για παράδειγμα, Turnigy Accucell 6). Σε αυτή την περίπτωση, η ίδια η συσκευή παρακολουθεί τη διαδικασία και η αποκατάσταση γίνεται υπό τον έλεγχό της.

Το κουμπί «TYPE» επιλέγει το πρόγραμμα φόρτισης «Li-Po», επειδή το LIB μας είναι 3,7V.

Με σύντομο πάτημα «START» επιλέγονται οι παράμετροι φόρτισης. Για Li-ion - η τιμή είναι 3,6 V, για Li-pol - 3,7 V.

Πρέπει να επιλέξετε "AUTO" για την παράμετρο, καθώς στην περίπτωσή μας η φόρτιση δεν θα ξεκινήσει λόγω της χαμηλής φόρτισης της μπαταρίας.

Το ρεύμα φόρτισης πρέπει να ρυθμιστεί στο δέκα τοις εκατό της χωρητικότητας της μπαταρίας (στην περίπτωσή μας, 150 mA). Η τιμή ορίζεται χρησιμοποιώντας τα κουμπιά "+" και "-".

Όταν η φόρτιση της μπαταρίας φτάσει τα 4,2 V, η συσκευή θα τεθεί σε λειτουργία σταθεροποίησης τάσης και με την ολοκλήρωση της διαδικασίας, θα ακουστεί ένα ηχητικό σήμα και το μήνυμα "FULL" θα εμφανιστεί στην οθόνη.

Και τέλος, ένα βίντεο για το πώς δεν χρειάζεται να φορτίζετε μπαταρίες

Σημειώσεις Ασφαλείας

Πριν από την επισκευή μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου, θα πρέπει να θυμάστε τους ακόλουθους κανόνες:

• Δεν πρέπει να αφήνετε ένα προβληματικό LIB χωρίς επίβλεψη κατά τη διάρκεια των επισκευών. Η αυθόρμητη καύση δεν είναι απειλή, αλλά πραγματικό γεγονός.
• Είναι απαραίτητο να παρακολουθείτε περιοδικά τη θερμοκρασία της μπαταρίας του τηλεφώνου με ένα απομακρυσμένο θερμοστοιχείο, ένα ηλεκτρονικό θερμόμετρο ή τουλάχιστον με το χέρι σας. Εάν η επιφάνεια φαίνεται ζεστή και όχι ζεστή, οι επισκευές πρέπει να σταματήσουν αμέσως.
• Μην χρησιμοποιείτε υψηλά ρεύματα για φόρτιση. Το πιθανό επιτρεπόμενο μέγιστο είναι 50 mA. Αυτή η παράμετρος υπολογίζεται διαιρώντας την τάση τροφοδοσίας με την χωρητικότητα της αντίστασης. Για παράδειγμα, στα 12 V και στα 500 ohms θα είναι 24 mA.
• Αντί για αντίσταση, επιτρέπεται η χρήση τυπικού ανεμιστήρα υπολογιστή 80 mm.

Να θυμάστε ότι οι παραπάνω μέθοδοι δεν δίνουν 100% αποτέλεσμα και σε κάθε περίπτωση την ευθύνη την έχετε εσείς. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τους ουμανιστές.

Μην υπερεκτιμάτε τις γνώσεις και τις δυνατότητές σας. Είναι καλύτερα να συμβουλευτείτε ξανά άτομα με γνώση.

Μοιραστείτε την εμπειρία σας με φίλους και γράψτε στα σχόλια.

Το 1991.

Εγκυκλοπαιδικό YouTube

• 1 / 5

  Τα χαρακτηριστικά των μπαταριών ιόντων λιθίου εξαρτώνται από τη χημική σύνθεση των συστατικών και ποικίλλουν εντός των ακόλουθων ορίων:

  • τάση ενός κυττάρου:
    • ονομαστική: 3,7 (για μπαταρίες με μέγιστη τάση 4,35, η ονομαστική τάση είναι 3,8) (όταν αποφορτίζεται στο μέσο της χωρητικότητας με ρεύμα ίσο με το ένα πέμπτο της χωρητικότητας της μπαταρίας).
    • μέγιστο: 4,23 ή 4,4 (για 4,35 μπαταρίες).
    • ελάχιστο: 2,5-2,75-3,0 (ανάλογα με την χωρητικότητα και τη μέγιστη τάση).
  • ειδική ενεργειακή ένταση: 110 ... 243 W / kg;
  • εσωτερική αντίσταση: 5 ... 15 Ohm / ;
  • αριθμός κύκλων φόρτισης/εκφόρτισης για να φτάσει το 80% χωρητικότητα: 600;
  • χρόνος γρήγορης φόρτισης: 15 λεπτά… 1 ώρα;
  • αυτοεκφόρτιση σε θερμοκρασία δωματίου: 3% ανά μήνα.
  • ρεύμα φορτίου σε σχέση με την χωρητικότητα ΜΕπαρουσιάζεται σε:
    • μόνιμο: έως 65 ΜΕ;
    • παλμός: έως 500 ΜΕ;
    • βέλτιστη: έως 1 ΜΕ;
  • Εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας: από -20 °C έως +60 °C (η βέλτιστη είναι +20 °C).

  Λόγω της υπερβολικής τάσης κατά τη φόρτιση, η μπαταρία μπορεί να πιάσει φωτιά, έτσι ένας ελεγκτής φόρτισης μπαταρίας είναι ενσωματωμένος στη θήκη της μπαταρίας, η οποία προστατεύει την μπαταρίααπό την υπέρβαση της τάσης φόρτισης. Αυτός ο ελεγκτής μπορεί επίσης προαιρετικά να ελέγχει τη θερμοκρασία της μπαταρίας, να την απενεργοποιεί εάν υπερθερμανθεί και να περιορίζει το βάθος εκφόρτισης και την κατανάλωση ρεύματος. Ωστόσο, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι δεν είναι όλες οι μπαταρίες εξοπλισμένες με προστασία. Προκειμένου να μειωθεί το κόστος ή να αυξηθεί η χωρητικότητα, οι κατασκευαστές ενδέχεται να μην το εγκαταστήσουν.

  Οι μπαταρίες λιθίου έχουν ειδικές απαιτήσεις όταν συνδέουν πολλές κυψέλες σε σειρά. Παρέχονται φορτιστές για τέτοιες μπαταρίες πολλαπλών κυψελών εξισορροπητικό σχήμα  κύτταρα Το θέμα της εξισορρόπησης είναι ότι οι ηλεκτρικές ιδιότητες των κονσερβών μπορεί να διαφέρουν ελαφρώς και ορισμένα δοχεία θα φορτιστούν πλήρως πριν από άλλα. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι απαραίτητο να σταματήσετε τη φόρτιση αυτού του δοχείου ενώ συνεχίζετε να φορτίζετε τα άλλα. Αυτή η λειτουργία εκτελείται από μια ειδική μονάδα εξισορρόπησης μπαταρίας. Απομακρύνει το φορτισμένο βάζο έτσι ώστε το ρεύμα φόρτισης να ρέει πέρα ​​από αυτό.

  Οι φορτιστές μπορούν να διατηρήσουν την τελική τάση φόρτισης στο εύρος 4,05-4,2 για να ανιχνεύσουν την παρουσία μπαταρίας.

  Συσκευή

  Μια μπαταρία ιόντων λιθίου αποτελείται από ηλεκτρόδια (υλικό καθόδου σε φύλλο αλουμινίου και υλικό ανόδου σε φύλλο χαλκού) που χωρίζονται από έναν πορώδες διαχωριστή εμποτισμένο με ηλεκτρολύτη. Η συσκευασία των ηλεκτροδίων τοποθετείται σε ένα σφραγισμένο περίβλημα, οι κάθοδοι και οι άνοδοι συνδέονται με τους ακροδέκτες του συλλέκτη ρεύματος. Το περίβλημα είναι μερικές φορές εξοπλισμένο με μια βαλβίδα ασφαλείας που ανακουφίζει την εσωτερική πίεση σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης ή παραβιάσεις των συνθηκών λειτουργίας. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου διαφέρουν ως προς τον τύπο του υλικού καθόδου που χρησιμοποιείται. Ο φορέας φόρτισης σε μια μπαταρία ιόντων λιθίου είναι ένα θετικά φορτισμένο ιόν λιθίου, το οποίο έχει την ικανότητα να διεισδύει (να παρεμβάλλεται) στο κρυσταλλικό πλέγμα άλλων υλικών (για παράδειγμα, σε γραφίτη, οξείδια μετάλλων και άλατα) για να σχηματίσει χημικό δεσμό, για παράδειγμα: σε γραφίτη με το σχηματισμό LiC 6, οξειδίων (LiMnO 2) και αλάτων (LiMn R O N) μετάλλων.

  Αρχικά, ως αρνητικές πλάκες χρησιμοποιήθηκε μέταλλο λίθιο και στη συνέχεια οπτάνθρακας. Αργότερα άρχισε να χρησιμοποιείται ο γραφίτης. Η χρήση οξειδίων κοβαλτίου επιτρέπει στις μπαταρίες να λειτουργούν σε σημαντικά χαμηλότερες θερμοκρασίες και αυξάνει τον αριθμό των κύκλων εκφόρτισης/φόρτισης μιας μπαταρίας. Ο πολλαπλασιασμός των μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου οφείλεται στο σχετικά χαμηλό κόστος τους. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με ένα σύστημα παρακολούθησης και ελέγχου - SKU ή BMS (σύστημα διαχείρισης μπαταριών) - και μια ειδική συσκευή φόρτισης/εκφόρτισης.

  Επί του παρόντος, υπάρχουν τρεις κατηγορίες υλικών καθόδου που χρησιμοποιούνται στη μαζική παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου:

  • κοβαλτικό λίθιο LiCoO 2 και στερεά διαλύματα με βάση το ισοδομικό νικελικό λίθιο
  • λίθιο μαγγάνιο σπινέλιο LiMn 2 O 4
  • σιδηροφωσφορικό λίθιο LiFePO 4.

  Ηλεκτροχημικά κυκλώματα μπαταριών ιόντων λιθίου:

  • λιθίου-κοβαλτίου LiCoO 2 + 6C → Li 1-x CoO 2 + LiC 6
  • σιδηροφωσφορικό λίθιο LiFePO 4 + 6C → Li 1-x FePO 4 + LiC 6

  Λόγω της χαμηλής αυτοεκφόρτισης και του μεγάλου αριθμού κύκλων φόρτισης/εκφόρτισης, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου προτιμώνται περισσότερο για χρήση σε εναλλακτική ενέργεια. Ταυτόχρονα, εκτός από το σύστημα I&C, είναι εξοπλισμένα με μετατροπείς (μετατροπείς τάσης).

  Πλεονεκτήματα

  • Υψηλή ενεργειακή πυκνότητα (χωρητικότητα).
  • Χαμηλή αυτοεκφόρτιση.
  • Δεν απαιτείται συντήρηση.

  Ελαττώματα

  1. Οι μπαταρίες Li-ion πρώτης γενιάς υπέστησαν εκρηκτικά αποτελέσματα. Αυτό εξηγήθηκε από το γεγονός ότι χρησιμοποιούσαν μια άνοδο λιθίου, στην οποία, κατά τη διάρκεια πολλαπλών κύκλων φόρτισης/εκφόρτισης, προέκυψαν χωρικοί σχηματισμοί (δενδρίτες), που οδήγησαν στο βραχυκύκλωμα των ηλεκτροδίων και, ως αποτέλεσμα, σε πυρκαγιά ή έκρηξη. Αυτό το μειονέκτημα τελικά εξαλείφθηκε με την αντικατάσταση του υλικού ανόδου με γραφίτη. Παρόμοιες διεργασίες συνέβησαν στις καθόδους των μπαταριών ιόντων λιθίου με βάση το οξείδιο του κοβαλτίου όταν παραβιάστηκαν οι συνθήκες λειτουργίας (υπερφόρτιση). Οι μπαταρίες σιδηροφωσφορικού λιθίου είναι εντελώς απαλλαγμένες από αυτά τα μειονεκτήματα. Επιπλέον, όλοι οι σύγχρονοι φορτιστές μπαταριών ιόντων λιθίου αποτρέπουν την υπερφόρτιση και την υπερθέρμανση λόγω υπερφόρτισης.

  Απώλεια χωρητικότητας κατά την αποθήκευση:

  Θερμοκρασία, ⁰C	Με χρέωση 40%, % ανά έτος	Με χρέωση 100%, % ανά έτος
  0	2	6
  25	4	20
  40	15	35
  60	25	40% για τρεις μήνες

  Η εκφόρτιση σε χαμηλές θερμοκρασίες έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της παραγωγής ενέργειας, ειδικά σε θερμοκρασίες κάτω από 0 ⁰C. Έτσι, μια μείωση της παροχής απελευθερωμένης ενέργειας όταν η θερμοκρασία πέσει από +20 ⁰C σε +4 ⁰C οδηγεί σε μείωση της απελευθερούμενης ενέργειας κατά ~5-7% μια περαιτέρω μείωση της θερμοκρασίας εκφόρτισης κάτω από 0 ⁰C οδηγεί σε α απώλεια της απελευθερωμένης ενέργειας κατά δεκάδες τοις εκατό και μπορεί να οδηγήσει σε πρόωρη εξάντληση των πόρων. Η χημεία των μπαταριών ιόντων λιθίου είναι πιο ευαίσθητη στις θερμοκρασίες φόρτισης και η φόρτιση είναι βέλτιστη σε θερμοκρασίες ~ +20 ⁰C και δεν συνιστάται σε θερμοκρασίες κάτω των +5 ⁰C.

  Εφέ μνήμης

  Σύμφωνα με τα αποτελέσματα έρευνας επιστημόνων από το Ινστιτούτο Paul Scherer (Ελβετία), ανακαλύφθηκε ότι οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν αποτέλεσμα μνήμης. Όπως σημειώνουν οι συγγραφείς της μελέτης, για τις μπαταρίες Li-Ion:

  ...στην πραγματικότητα, το αποτέλεσμα είναι μικροσκοπικό: η σχετική απόκλιση στην τάση είναι μόνο μερικές μονάδες ανά χίλια.

  Πρωτότυπο κείμενο (Αγγλικά)

  Το αποτέλεσμα είναι στην πραγματικότητα μικροσκοπικό: η σχετική απόκλιση στην τάση είναι μόνο μερικά μέρη ανά χίλια.

  Μιλάμε αποκλειστικά για τη θεμελιώδη παρουσία του εφέ, και όχι για τη σημαντική επίδρασή του στη λειτουργία της μπαταρίας.

  Η βασική ιδέα της μελέτης ήταν η αναζήτηση του ίδιου του αποτελέσματος.

  Πρωτότυπο κείμενο (Αγγλικά)

  Αλλά το κλειδί ήταν η ιδέα να το ψάξω καθόλου.

  Όπως έδειξε η μελέτη, συχνοί κύκλοι ατελούς φόρτισης και επακόλουθης εκφόρτισης οδηγούν στην εμφάνιση μεμονωμένων «φαινόντων μικρομνήμης», τα οποία στη συνέχεια συνοψίζονται. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η βάση της λειτουργίας της μπαταρίας είναι η απελευθέρωση και η επανασύλληψη ιόντων λιθίου, η δυναμική των οποίων επιδεινώνεται σε περίπτωση ατελούς φόρτισης.

  Κατά τη φόρτιση, τα ιόντα λιθίου αφήνουν σωματίδια σιδηροφωσφορικού λιθίου, το μέγεθος των οποίων είναι δεκάδες μικρόμετρα, το ένα μετά το άλλο. Το υλικό της καθόδου αρχίζει να διαχωρίζεται σε σωματίδια με διαφορετική περιεκτικότητα λιθίου. Η φόρτιση της μπαταρίας πραγματοποιείται στο πλαίσιο του αυξανόμενου ηλεκτροχημικού δυναμικού. Σε ένα ορισμένο σημείο φτάνει την οριακή του τιμή. Αυτό οδηγεί σε μια επιταχυνόμενη απελευθέρωση των υπολειπόμενων ιόντων λιθίου από το υλικό της καθόδου, αλλά δεν αλλάζουν πλέον τη συνολική τάση της μπαταρίας.

  Εάν η μπαταρία δεν είναι πλήρως φορτισμένη, τότε ένας ορισμένος αριθμός σωματιδίων κοντά στην οριακή κατάσταση θα παραμείνει στην κάθοδο. Σχεδόν έφτασαν στο φράγμα απελευθέρωσης ιόντων λιθίου, αλλά δεν είχαν χρόνο να το ξεπεράσουν. Κατά την εκκένωση, τα ελεύθερα ιόντα λιθίου τείνουν να επιστρέφουν στη θέση τους και να ανασυνδυάζονται με ιόντα σιδηροφωσφορικού. Ωστόσο, στην επιφάνεια της καθόδου συναντώνται επίσης από σωματίδια σε οριακή κατάσταση που περιέχουν ήδη λίθιο. Η επανασύλληψη γίνεται πιο δύσκολη και η μικροδομή του ηλεκτροδίου διαταράσσεται.

  Επί του παρόντος, διερευνώνται δύο τρόποι επίλυσης του προβλήματος: η πραγματοποίηση αλλαγών στους αλγόριθμους του συστήματος διαχείρισης μπαταριών και η ανάπτυξη καθόδων με αυξημένη επιφάνεια.

  Η λειτουργία του παίζει μεγάλο ρόλο στην αντοχή και τη σωστή λειτουργία της μπαταρίας. Πολλοί ειδικοί επισημαίνουν δύο απλούς κανόνες που θα βοηθήσουν στην παράταση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας:

  Γηράσκων

  Η θερμοκρασία φόρτισης των μπαταριών πολυμερούς λιθίου και ιόντων λιθίου επηρεάζει τη χωρητικότητά τους: η χωρητικότητα μειώνεται κατά τη φόρτιση σε κρύο ή ζεστό καιρό. Μια βαθιά εκφόρτιση καταστρέφει εντελώς μια μπαταρία ιόντων λιθίου. Επίσης, ο κύκλος ζωής των μπαταριών επηρεάζεται από το βάθος εκφόρτισής τους πριν από την επόμενη φόρτιση και φόρτιση με ρεύματα υψηλότερα από αυτά που ορίζει ο κατασκευαστής. Είναι επίσης εξαιρετικά ευαίσθητα στην τάση φόρτισης. Εάν αυξηθεί μόνο κατά 4%, τότε οι μπαταρίες θα χάσουν χωρητικότητα δύο φορές πιο γρήγορα από κύκλο σε κύκλο. Το ρεύμα φόρτισης εξαρτάται από τη διαφορά τάσης μεταξύ της μπαταρίας και του φορτιστή και από την αντίσταση τόσο της ίδιας της μπαταρίας όσο και των καλωδίων που συνδέονται σε αυτήν. Επομένως, μια αύξηση της τάσης φόρτισης κατά 4% μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση του ρεύματος φόρτισης κατά 10. Αυτό έχει αρνητικό αντίκτυπο στην μπαταρία. Μπορεί να υπερθερμανθεί και να υποβαθμιστεί. Οι βέλτιστες συνθήκες αποθήκευσης για τις μπαταρίες Li-ion επιτυγχάνονται με φόρτιση 40% της χωρητικότητας της μπαταρίας και θερμοκρασία 0...10 °C. Οι μπαταρίες λιθίου γερνούν ακόμα και όταν δεν χρησιμοποιούνται. Μετά από 2 χρόνια, η μπαταρία χάνει περίπου το 20% της χωρητικότητάς της. Κατά συνέπεια, δεν χρειάζεται να αγοράσετε μια μπαταρία "σε αποθεματικό" ή να παρασυρθείτε πολύ με την "εξοικονόμηση" των πόρων της. Κατά την αγορά, θα πρέπει να κοιτάξετε την ημερομηνία παραγωγής για να μάθετε πόσο καιρό αυτή η πηγή ενέργειας είναι ήδη σε απόθεμα. Εάν έχουν περάσει περισσότερα από δύο χρόνια από την ημερομηνία κατασκευής, είναι προτιμότερο να αποφύγετε την αγορά.

  Μείωση χωρητικότητας σε χαμηλές θερμοκρασίες

  Όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος πέσει κάτω από τους 0 °C, η ισχύς της μπαταρίας ιόντων λιθίου μειώνεται στο 40-50%. Οι ιδιοκτήτες φορητών ηλεκτρονικών ειδών είναι λιγότερο ευάλωτοι στις αρνητικές συνέπειες της χρήσης εξοπλισμού σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας και τα τμήματα της βιομηχανίας που εμπλέκονται στην παραγωγή μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων, ρομποτικών συστημάτων και διαστημικής τεχνολογίας έχουν απόλυτη ανάγκη από νέες θερμαινόμενες μπαταρίες. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, έχουν δημιουργηθεί σχέδια μπαταριών με εσωτερική θέρμανση.

  Κίνδυνος έκρηξης

  Οι μπαταρίες λιθίου παρουσιάζουν περιστασιακά μια τάση να καίγονται αυθόρμητα και εκρηκτικά. Η ένταση της καύσης ακόμη και από μικροσκοπικές μπαταρίες είναι τέτοια που μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές συνέπειες. Αεροπορικές εταιρείες και διεθνείς οργανισμοί λαμβάνουν μέτρα για τον περιορισμό της μεταφοράς μπαταριών λιθίου και συσκευών που τις περιέχουν στις αεροπορικές μεταφορές.

  Η αυθόρμητη καύση μιας μπαταρίας λιθίου είναι πολύ δύσκολο να σβήσει με παραδοσιακά μέσα. Κατά τη διαδικασία της θερμικής επιτάχυνσης μιας ελαττωματικής ή κατεστραμμένης μπαταρίας, συμβαίνει όχι μόνο η απελευθέρωση αποθηκευμένης ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά και μια σειρά χημικών αντιδράσεων που απελευθερώνουν ενέργεια για αυτοθέρμανση, οξυγόνο και εύφλεκτα αέρια. Επομένως, μια αναφλεγόμενη μπαταρία μπορεί να καεί χωρίς πρόσβαση αέρα και τα μέσα απομόνωσης από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο είναι ακατάλληλα για την κατάσβεσή της. Επιπλέον, το μέταλλο λιθίου αντιδρά ενεργά με το νερό για να σχηματίσει εύφλεκτο αέριο υδρογόνου, επομένως η κατάσβεση των μπαταριών λιθίου με νερό είναι αποτελεσματική μόνο για εκείνους τους τύπους μπαταριών όπου η μάζα του ηλεκτροδίου λιθίου είναι μικρή. Γενικά, η κατάσβεση πυρκαγιάς μπαταρίας λιθίου είναι αναποτελεσματική. Ο σκοπός της κατάσβεσης είναι να μειωθεί η θερμοκρασία της μπαταρίας και να αποτραπεί η εξάπλωση της φωτιάς