Οι μπαταρίες πολυμερούς λιθίου αντιπροσωπεύουν μια βελτιωμένη σχεδίαση των παγκοσμίου φήμης μπαταριών ιόντων λιθίου. Προβλέπεται ότι αυτές οι συσκευές σύντομα θα εκτοπίσουν πλήρως τις συσκευές υδριδίου νικελίου-μετάλλου και νικελίου-καδμίου από την αγορά. μπαταρίες. Οι κυψέλες πολυμερών λιθίου χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε μια μεγάλη ποικιλία ηλεκτρονικών συσκευών ως πηγή ενέργειας. Με το ίδιο βάρος, η ενεργειακή τους ικανότητα είναι αρκετές φορές υψηλότερη από τις δομές νικελίου-μετάλλου υδριδίου και νικελίου-καδμίου.

Δυνητικά, οι κυψέλες πολυμερών λιθίου θα κοστίζουν λιγότερο από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Ωστόσο, αυτή τη στιγμή εξακολουθούν να είναι αρκετά ακριβά. Αυτή τη στιγμή, μόνο λίγες μεγάλες εταιρείες ασχολούνται με την παραγωγή τους. Όσον αφορά το σχεδιασμό, είναι παρόμοια με τα κύτταρα ιόντων λιθίου, αλλά χρησιμοποιούν ηλεκτρολύτη ηλίου. Ως αποτέλεσμα, διακρίνονται από χαμηλό ρεύμα εκφόρτισης, σημαντική ενεργειακή πυκνότητα και σημαντικό αριθμό κύκλων φόρτισης και εκφόρτισης. Το σχήμα τους μπορεί να είναι πολύ διαφορετικό και οι ίδιοι ξεχωρίζουν για το μικρό τους βάρος και τη συμπαγή τους.

Είδη

Επί του παρόντος, οι μπαταρίες λιθίου-πολυμερούς μπορούν να είναι διαφόρων τύπων, οι οποίοι διαφέρουν στη δομή του ηλεκτρολύτη:

• Αντικείμενα που έχουν ομογενής ηλεκτρολύτης που μοιάζει με γέλη , το οποίο δημιουργείται με την εισαγωγή αλάτων λιθίου στη σύνθεση των πολυμερών.
• Αντικείμενα που έχουν ξηρός πολυμερής ηλεκτρολύτης . Αυτός ο τύπος παράγεται με βάση οξείδιο πολυαιθυλενίου χρησιμοποιώντας μια ποικιλία αλάτων λιθίου.
• Έχοντας ηλεκτρολύτης πολυμερούς μήτρας , με μικροπορώδη δομή. Περιέχει μη υδατικά συστατικά αλάτων λιθίου.

Λόγω του γεγονότος ότι χρησιμοποιείται υγρός ηλεκτρολύτης στο πολυμερές στοιχείο, η λειτουργική τους ασφάλεια είναι μια τάξη μεγέθους υψηλότερη. Επιπλέον, μπορούν να κατασκευαστούν σε διάφορα σχήματα και διαμορφώσεις.

Ορισμένες κυψέλες πολυμερούς λιθίου κατασκευάζονται από μεταλλικό πολυμερές. Ωστόσο, σε χαμηλές θερμοκρασίες, οι παράμετροι τέτοιων μπαταριών μειώνονται σημαντικά λόγω της κρυστάλλωσης του πολυμερούς.

Υπάρχουν εξελίξεις σε μπαταρίες πολυμερών που χρησιμοποιούν μεταλλική άνοδο. Ορισμένες εταιρείες κατάφεραν να επεκτείνουν σημαντικά το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας και την πυκνότητα ρεύματος. Αυτοί οι τύποι μπαταριών μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες οικιακές συσκευές και ηλεκτρονικά.

Ταυτόχρονα, διαφορετικοί κατασκευαστές χρησιμοποιούν διαφορετικά υλικά ηλεκτροδίων, δομή ηλεκτρολυτών και τεχνολογία συναρμολόγησης. Ως αποτέλεσμα, οι κατασκευασμένες μπαταρίες μπορεί να έχουν εντελώς διαφορετικές παραμέτρους. Αλλά όλες οι εταιρείες που παράγουν τέτοιες μπαταρίες σημειώνουν ότι η σταθερή λειτουργία των μπαταριών λιθίου-πολυμερούς διασφαλίζεται από την ομοιογένεια του πολυμερούς ηλεκτρολύτη. Αυτό με τη σειρά του εξαρτάται από τον αριθμό των συστατικών, καθώς και από τη θερμοκρασία πολυμερισμού.

Ήδη παράγονται επιλογές μπαταριών με πάχος μόλις 1 χιλιοστού. Χάρη σε αυτό, οι κατασκευαστές μπορούν να παράγουν πολύ συμπαγείς φορητές συσκευές.

Επίσης, οι μπαταρίες πολυμερών λιθίου που διατίθενται στο εμπόριο χωρίζονται σε:

• Τακτικός.
• Γρήγορη εκφόρτιση.

Συσκευή

Οι μπαταρίες πολυμερών λιθίου λειτουργούν με βάση την αρχή της μετακίνησης ενός αριθμού πολυμερών στοιχείων σε ημιαγωγικές ουσίες, υπό την προϋπόθεση ότι περιλαμβάνονται ιόντα ηλεκτρολυτών σε αυτές. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται σημαντική αύξηση της αγωγιμότητας. Σύμφωνα με το σχεδιασμό, αυτές οι μπαταρίες διακρίνονται για την ηλεκτρολυτική τους σύνθεση.

Η ουσία της τεχνολογίας πολυμερών είναι ότι ένας ηλεκτρολύτης εφαρμόζεται σε μια πλαστική μεμβράνη. Δεν επιτρέπει την αγωγή του ηλεκτρισμού, αλλά επιτρέπει την ανταλλαγή ιόντων. Με άλλα λόγια, ο πολυμερής ηλεκτρολύτης αντικαθιστά τον τυπικό πορώδες διαχωριστή που είναι εμποτισμένος με υγρό ηλεκτρολύτη. Χάρη στον σχεδιασμό ξηρού πολυμερούς, είναι δυνατό να εξασφαλιστεί ελάχιστο πάχος κυψέλης περίπου 1 mm, ασφάλεια χρήσης και ευκολία παραγωγής. Χάρη σε αυτό το σχέδιο, οι προγραμματιστές έχουν την ευκαιρία να εφαρμόσουν τέτοιες μπαταρίες σε παπούτσια, ρούχα, μικροσκοπικό εξοπλισμό και άλλες συσκευές.

Αλλά μια μπαταρία ξηρού πολυμερούς έχει μειονεκτήματα με τη μορφή μειωμένης αγωγιμότητας και εσωτερικής αντίστασης των πολυμερών, κάτι που είναι απαράδεκτο για μια σειρά ισχυρών φορητών συσκευών. Για να γίνει μια μικρή μπαταρία πολυμερούς πιο προηγμένη, ένα ορισμένο ποσοστό κυψελών γέλης προστίθεται στον ηλεκτρολύτη. Οι περισσότερες εμπορικές μπαταρίες που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος σε κινητά τηλέφωνα είναι υβρίδια πολυμερούς-τζελ. Οι υβριδικές μπαταρίες είναι αυτή τη στιγμή οι πιο δημοφιλείς.

Λειτουργική αρχή

Οι μπαταρίες πολυμερών λιθίου λειτουργούν με μια αρχή παρόμοια με τα κύτταρα ιόντων λιθίου, που σημαίνει ότι λειτουργούν σε μια αναστρέψιμη χημική αντίδραση. Εδώ, η άνοδος είναι ένα υλικό άνθρακα στο οποίο εισάγονται ιόντα λιθίου. Η κάθοδος χρησιμοποιεί οξείδια βαναδίου, μαγγανίου ή κοβαλτίου. Η λειτουργία μιας τέτοιας μπαταρίας βασίζεται στην ικανότητα των πολυμερών να μετατρέπονται σε ημιαγωγική κατάσταση λόγω της συμπερίληψης ηλεκτρολυτικών ιόντων σε αυτά.

Τα άλατα λιθίου εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται ως χημική βάση του ηλεκτρολύτη. Ωστόσο, βρίσκονται σε ένα αντίστοιχο πολυμερές διαχωριστικό, το οποίο βρίσκεται μεταξύ της καθόδου και της ανόδου. Χάρη σε αυτό, οι μπαταρίες πολυμερών λιθίου μπορούν να κατασκευαστούν σε οποιοδήποτε αυθαίρετο σχήμα. Μπορούν να τοποθετηθούν σε μια ποικιλία δυσπρόσιτων τοποθεσιών, ανοίγοντας νέες δυνατότητες στους κατασκευαστές ηλεκτρονικών ειδών.

Εφαρμογή

Οι μπαταρίες πολυμερούς λιθίου χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο. Τέτοιες μπαταρίες μπορούν να αυξήσουν σημαντικά τον χρόνο λειτουργίας της συσκευής με μειωμένο βάρος μπαταρίας. Χάρη σε αυτό, είναι δυνατό να αποκτήσετε έναν φορέα ενέργειας που θα έχει πολλές φορές μεγαλύτερη χωρητικότητα. Η χρήση μπαταριών γρήγορης εκφόρτισης θα προσφέρει ακόμα μεγαλύτερη απόδοση. Επομένως, τέτοιες μπαταρίες γίνονται μια εξαιρετική επιλογή για τηλεκατευθυνόμενα μοντέλα αεροπλάνων και ελικοπτέρων, συμπεριλαμβανομένων άλλων τηλεκατευθυνόμενων συσκευών.

Εφαρμογή Li-PolΟι μπαταρίες καθιστούν δυνατή τη μείωση του βάρους της μπαταρίας και την αύξηση της περιόδου λειτουργίας των συσκευών. Οι μπαταρίες πολυμερών λιθίου έχουν επιδείξει εξαιρετική απόδοση σε μικρά ελικόπτερα όπως το Piccolo. Τέτοιες συσκευές μπορούν να πετούν με τέτοιες μπαταρίες για 30 λεπτά ή περισσότερο. Αυτά τα στοιχεία είναι μια καλή επιλογή για μικρές ιπτάμενες κατασκευές.

Ως πηγές ενέργειας χρησιμοποιούνται τυπικές μπαταρίες πολυμερούς λιθίου, οι οποίες απαιτούνται για ηλεκτρονικές συσκευές που καταναλώνουν σχετικά μικρό ρεύμα. Αυτά μπορεί να είναι φορητοί υπολογιστές, smartphone και ούτω καθεξής. Οι μπαταρίες ταχείας εκφόρτισης χρησιμοποιούνται σε συσκευές όπου απαιτείται υψηλή κατανάλωση ρεύματος. Παρόμοιες μπαταρίες χρησιμοποιούνται σε σύγχρονα, φορητά ηλεκτρικά εργαλεία και ραδιοελεγχόμενες συσκευές.

Περιορισμοί χρήσης

Αυτές οι μπαταρίες θα χρησιμοποιηθούν ευρέως στην αυτοκινητοβιομηχανία στο μέλλον. Σήμερα χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία νέων τεχνολογιών και τη δοκιμή ηλεκτρικών οχημάτων. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί που εμποδίζουν τη χρήση αυτών των μπαταριών παντού.

• Οι μπαταρίες πολυμερών λιθίου απαιτούν ειδική λειτουργία φόρτισης. Κατ 'αρχήν, αυτό δεν είναι δύσκολο, αλλά το συνηθισμένο δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αυτό. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι αποτελούν κίνδυνο πυρκαγιάς κατά την περίοδο υπερβολικής απόρριψης. Για την καταπολέμηση αυτού του φαινομένου, όλες αυτές οι μπαταρίες διαθέτουν ηλεκτρονικό σύστημα που αποτρέπει την υπερφόρτιση και την υπερθέρμανση.
• Εάν η μπαταρία πολυμερούς λιθίου δεν χρησιμοποιηθεί σωστά, μπορεί να προκληθεί πυρκαγιά.
• Η μπαταρία πολυμερούς λιθίου δεν πρέπει να χρησιμοποιείται αμέσως μετά τη φόρτιση. Αρχικά, πρέπει να κρυώσει σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Διαφορετικά, η μπαταρία μπορεί να καταστραφεί.
• Δεν επιτρέπεται βραχυκύκλωμα.
• Δεν επιτρέπεται η αποσυμπίεση της μπαταρίας.
• Η αποφόρτιση της μπαταρίας είναι κάτω από 3 βολτ.
• Μην θερμαίνετε πάνω από 60 βαθμούς.
• Οι μπαταρίες δεν πρέπει να εκτίθενται σε μικροκύματα ή πίεση. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε καπνό, φωτιά και πιο σοβαρές συνέπειες.
• Είναι απαραίτητο να προστατεύσετε την μπαταρία από ζημιά και χτυπήματα. Η ισχυρή μηχανική καταπόνηση μπορεί να οδηγήσει σε βλάβη στην εσωτερική δομή.

Ωστόσο, αυτά τα μειονεκτήματα δεν εμποδίζουν τη χρήση τους σε μεγάλη ποικιλία περιοχών. Στο μέλλον, όλες αυτές οι ελλείψεις θα εξομαλυνθούν με την εισαγωγή νέων τεχνολογιών και εξελίξεων.

Πλεονεκτήματα των μπαταριών πολυμερών λιθίου

• Αρκετά υψηλή ενεργειακή πυκνότητα.
• Μικρή παράμετρος αυτοεκφόρτισης.
• Δεν υπάρχει εφέ μνήμης.
• Οι μπαταρίες πολυμερών λιθίου είναι ελαφρώς ανώτερες από τις αντίστοιχες μπαταρίες λιθίου όσον αφορά τη χωρητικότητα των μπαταριών και τη διάρκεια χρήσης.
• Κατασκευή μπαταριών πάχους μόνο ενός χιλιοστού.
• Εφαρμογές σε αρκετά μεγάλο εύρος θερμοκρασιών: από μείον 20 έως συν 40 βαθμούς Κελσίου.
• Δυνατότητα δίνοντας στην μπαταρία διαφορετικά σχήματα.
• Μικρή πτώση τάσης κατά την εκφόρτιση.

Η μπαταρία πολυμερούς λιθίου είναι μια βελτιωμένη έκδοση της παραδοσιακής μπαταρίας ιόντων λιθίου. Η κύρια διαφορά του είναι η χρήση ενός ειδικού πολυμερούς υλικού, στο οποίο χρησιμοποιούνται ως γέμιση εγκλείσματα λιθίου που μοιάζουν με γέλη. Αυτός ο τύπος μπαταρίας χρησιμοποιείται σε πολλά μοντέλα κινητών συσκευών, τηλεφώνων, ψηφιακών συσκευών, ραδιοελεγχόμενων αυτοκινήτων κ.λπ.

Μια παραδοσιακή μπαταρία πολυμερούς λιθίου για οικιακή χρήση δεν μπορεί να παρέχει πολύ ρεύμα. Ωστόσο, σήμερα υπάρχουν ειδικές ποικιλίες ισχύος τέτοιων συσκευών που μπορούν να αποδώσουν ρεύμα που είναι πολλές φορές μεγαλύτερο από την χωρητικότητά του σε αμπέρ-ώρες.

Σχέδιο μπαταρίας πολυμερούς λιθίου

Η διαφορά μεταξύ του πολυμερούς λιθίου και της αποθήκευσης ενέργειας ιόντων λιθίου είναι ο τύπος του ηλεκτρολύτη που χρησιμοποιείται. Οι μπαταρίες πολυμερών χρησιμοποιούν ένα ειδικό πολυμερές με διάλυμα που περιέχει λίθιο, ενώ οι μπαταρίες ιόντων χρησιμοποιούν έναν κανονικό ηλεκτρολύτη γέλης. Τα συστήματα ισχύος των περισσότερων σύγχρονων μοντέλων χρησιμοποιούν μπαταρία πολυμερούς λιθίου. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι παρέχει ισχυρότερα ρεύματα εκφόρτισης. Ωστόσο, δεν υπάρχει πολύ αυστηρός διαχωρισμός μεταξύ αυτών των τύπων μπαταριών, καθώς διαφέρουν μόνο ως προς τη φύση του ηλεκτρολύτη. Αυτό ισχύει για τα χαρακτηριστικά φόρτισης και εκφόρτισης, τους κανόνες λειτουργίας και τις προφυλάξεις ασφαλείας.

Τα κύρια χαρακτηριστικά

Μια σύγχρονη μπαταρία λιθίου-πολυμερούς με την ίδια μάζα είναι σημαντικά πιο ενεργοβόρα από τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου (NiCd) και νικελίου-υδριδίου μετάλλου (NiMH). Έχουν έναν αριθμό κύκλων λειτουργίας περίπου 500-600. Ας θυμηθούμε ότι για το NiCd είναι 1000 κύκλοι και για το NiMH είναι περίπου 500. Όπως το ιόν λιθίου, οι φορείς πολυμερών γερνούν επίσης με την πάροδο του χρόνου. Επομένως, μετά από 2 χρόνια, μια τέτοια μπαταρία θα χάσει έως και το 20% της χωρητικότητάς της.

Τύποι μπαταριών πολυμερών λιθίου ισχύος

Σήμερα υπάρχουν δύο κύριοι τύποι τέτοιων μπαταριών - τυπική και γρήγορης εκφόρτισης. Διαφέρουν ως προς το επίπεδο μέγιστου ρεύματος εκφόρτισης. Αυτή η ένδειξη υποδεικνύεται είτε σε μονάδες χωρητικότητας μπαταρίας είτε σε αμπέρ. Στις περισσότερες περιπτώσεις, το μέγιστο επίπεδο ρεύματος εκφόρτισης δεν υπερβαίνει τους 3C. Ωστόσο, ορισμένα μοντέλα μπορούν να παράγουν ρεύμα 5C. Σε συσκευές ταχείας εκφόρτισης επιτρέπεται ρεύμα εκφόρτισης έως 8-10C. Ωστόσο, τα μοντέλα ταχείας εκφόρτισης δεν χρησιμοποιούνται για οικιακές συσκευές.

Χαρακτηριστικά της εφαρμογής

Η χρήση μπαταρίας λιθίου-πολυμερούς μπορεί να αυξήσει σημαντικά τον χρόνο λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα μειώνοντας παράλληλα το βάρος της ίδιας της μπαταρίας. Επομένως, εάν αντικαταστήσετε μια κανονική μπαταρία NiMH 650 mAh με δύο κανονικές μπαταρίες λιθίου-πολυμερούς, μπορείτε να λάβετε 3 φορές περισσότερη ενέργεια με χωρητικότητα ενέργειας. Επιπλέον, μια τέτοια μπαταρία θα είναι περισσότερο από 10 g ελαφρύτερη. Εάν παίρνετε μπαταρίες γρήγορης εκφόρτισης, τότε μπορείτε να επιτύχετε ακόμη υψηλότερη απόδοση. Ένα τέτοιο σύστημα θα είναι μια εξαιρετική επιλογή όχι μόνο για μικρά μοντέλα αεροπλάνων ή ελικοπτέρων, αλλά και για εντυπωσιακές ραδιοελεγχόμενες συσκευές.

Οι μπαταρίες πολυμερών λιθίου, σε αντίθεση με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, έχουν καλή απόδοση σε μικρά ελικόπτερα όπως το Hummingbird και το Piccolo. Παρόμοια μοντέλα με συμβατικούς κινητήρες μεταγωγέα μπορούν να πετούν με δύο μπαταρίες πολυμερούς για μισή ώρα. Όταν χρησιμοποιείτε κινητήρα χωρίς ψήκτρες, αυτός ο χρόνος αυξάνεται στα 50 λεπτά. Αυτός ο τύπος μπαταρίας θεωρείται ιδανική επιλογή για ελαφριά αεροσκάφη εσωτερικού χώρου. Η απόδοσή τους σε αυτή την περίπτωση καθορίζεται από το πολύ μικρότερο βάρος τους σε σύγκριση με τις μπαταρίες NiCd.

Ο μόνος τομέας στον οποίο μια μπαταρία λιθίου-πολυμερούς είναι κατώτερη από το NiCd είναι η χρήση της σε συσκευές με εξαιρετικά υψηλά ρεύματα εκφόρτισης έως και 50 C. Ωστόσο, είναι πολύ πιθανό σε λίγα χρόνια να εμφανιστούν πιο ισχυρές μπαταρίες αυτού του τύπου . Ταυτόχρονα, οι τιμές για τις μπαταρίες λιθίου-πολυμερούς, ιόντων λιθίου και NiCd είναι περίπου οι ίδιες για την ίδια μάζα συσκευών.

Χαρακτηριστικά λειτουργίας

Οι κανόνες λειτουργίας για τις μπαταρίες λιθίου-πολυμερούς και ιόντων λιθίου είναι σε μεγάλο βαθμό παρόμοιοι. Όταν χρησιμοποιείτε μια μπαταρία πολυμερούς, πρέπει να αποφεύγετε ορισμένες επικίνδυνες καταστάσεις που μπορεί να της προκαλέσουν ανεπανόρθωτη βλάβη:

• φόρτιση της συσκευής με τάση 4,2 βολτ ανά βάζο.
• εκφόρτιση με ρεύματα με χωρητικότητα φορτίου που υπερβαίνει την κατάλληλη.
• εκφόρτιση με τάση κάτω από 3 βολτ ανά στοιχείο.
• αποσυμπίεση μπαταρίας?
• θέρμανση της συσκευής πάνω από 60 μοίρες.
• μακροχρόνια αποθήκευση σε πλήρως αποφορτισμένη κατάσταση.

Οι μπαταρίες πολυμερών λιθίου και ιόντων λιθίου ενέχουν κίνδυνο πυρκαγιάς όταν υπερθερμαίνονται και υπερφορτίζονται. Για την καταπολέμηση αυτού του φαινομένου, όλες οι σύγχρονες μπαταρίες είναι εξοπλισμένες με ένα ενσωματωμένο ηλεκτρονικό σύστημα που αποτρέπει την υπερφόρτιση ή την υπερθέρμανση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μια μπαταρία πολυμερούς λιθίου απαιτεί ειδικούς αλγόριθμους φόρτισης.

Φορτιστής

Η διαδικασία φόρτισης μπαταριών λιθίου-πολυμερούς πρακτικά δεν διαφέρει από τη φόρτιση μπαταριών ιόντων λιθίου. Η φόρτιση των περισσότερων μπαταριών λιθίου-πολυμερούς με ρεύμα εκκίνησης φόρτισης 1C επιτυγχάνεται σε περίπου 3 ώρες. Για να επιτευχθεί πλήρης φόρτιση, είναι απαραίτητο να έχετε την τάση της μπαταρίας να αντιστοιχεί στο ανώτερο όριο. Επιπλέον, απαραίτητη προϋπόθεση είναι η μείωση του ρεύματος φόρτισης στο 3% της ονομαστικής τιμής. Επιπλέον, κατά τη διάρκεια μιας τέτοιας φόρτισης, μια τέτοια μπαταρία παραμένει πάντα κρύα. Εάν θέλετε να διατηρείτε τη μπαταρία συνεχώς φορτισμένη, τότε συνιστάται να επαναφορτίζετε περίπου μία φορά κάθε 500 ώρες, που αντιστοιχεί σε 20 ημέρες. Κατά κανόνα, η φόρτιση πραγματοποιείται συνήθως όταν η τάση στους ακροδέκτες της μπαταρίας πέσει στα 4,05 V. Η φόρτιση διακόπτεται αφού η τάση στους ακροδέκτες φτάσει τα 4,2 V.

Θερμοκρασία φόρτισης

Οι περισσότερες μπαταρίες λιθίου-πολυμερούς μπορούν να φορτιστούν σε θερμοκρασία 5-45 βαθμών σε ρεύμα 1C. Εάν η θερμοκρασία είναι στην περιοχή από 0 έως 5 μοίρες, τότε συνιστάται η μετάβαση σε ρεύμα 0,1C. Η φόρτιση σε θερμοκρασίες κάτω του μηδενός απαγορεύεται εντελώς σε αυτή την περίπτωση. Παραδοσιακά, πιστεύεται ότι οι πιο ευνοϊκές συνθήκες φόρτισης είναι 15-25 μοίρες. Δεδομένου ότι όλες οι διαδικασίες φόρτισης στις μπαταρίες πολυμερών λιθίου και ιόντων λιθίου είναι σχεδόν πανομοιότυπες, μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι ίδιοι φορτιστές για αυτές.

Συνθήκες εκκένωσης

Παραδοσιακά, αυτός ο τύπος μπαταρίας αποφορτίζεται με τάση 3,0 V ανά μπαταρία. Ωστόσο, ορισμένοι τύποι συσκευών πρέπει να αποφορτίζονται σε ελάχιστο όριο 2,5 V. Οι κατασκευαστές κινητών συσκευών παρέχουν ένα όριο απενεργοποίησης 3,0 V, το οποίο θα είναι κατάλληλο για κάθε τύπο μπαταρίας. Δηλαδή, καθώς η μπαταρία αποφορτίζεται ενώ η κινητή συσκευή είναι ενεργοποιημένη, η τάση πέφτει σταδιακά και, όταν φτάσει τα 3,0 V, η συσκευή σε προειδοποιεί αυτόματα και σβήνει. Ωστόσο, η συσκευή εξακολουθεί να καταναλώνει κάποια ενέργεια από την μπαταρία. Αυτό απαιτείται για τον εντοπισμό πότε πατιέται το κουμπί λειτουργίας ή για άλλες παρόμοιες λειτουργίες. Επίσης, η ενέργεια εδώ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το δικό της κύκλωμα προστασίας και ελέγχου. Επιπλέον, ένα χαμηλό επίπεδο αυτοεκφόρτισης παραμένει χαρακτηριστικό των φορέων λιθίου-πολυμερούς. Επομένως, εάν αφήσετε τέτοιες μπαταρίες για μεγάλο χρονικό διάστημα, η τάση σε αυτές μπορεί να πέσει κάτω από 2,5 V, κάτι που είναι πολύ επιβλαβές. Όλα τα συστήματα εσωτερικής προστασίας και ελέγχου ενδέχεται να είναι απενεργοποιημένα. Ως αποτέλεσμα, τέτοιες μπαταρίες δεν μπορούν πλέον να φορτιστούν με συμβατικούς φορτιστές. Επιπλέον, η πλήρης αποφόρτιση είναι πολύ επιβλαβής για την εσωτερική δομή της μπαταρίας. Επομένως, μια πλήρως αποφορτισμένη μπαταρία πρέπει να φορτιστεί στο πρώτο στάδιο με ελάχιστο ρεύμα 0,1C.

Θερμοκρασία κατά την αποφόρτιση

Η μπαταρία πολυμερούς λιθίου αποδίδει καλύτερα σε θερμοκρασία δωματίου. Εάν χρησιμοποιείτε τη συσκευή σας σε πιο ζεστά περιβάλλοντα, η διάρκεια ζωής της μπαταρίας μπορεί να μειωθεί σημαντικά. Όσο για την μπαταρία ιόντων λιθίου, αυτή η μπαταρία λειτουργεί καλύτερα σε υψηλές θερμοκρασίες. Αρχικά αποτρέπει την αύξηση της εσωτερικής αντίστασης της μπαταρίας, η οποία θεωρείται ότι είναι αποτέλεσμα γήρανσης. Ωστόσο, στη συνέχεια η παραγωγή ενέργειας μειώνεται και η αύξηση της θερμοκρασίας επιταχύνει τη διαδικασία γήρανσης λόγω της αύξησης της εσωτερικής αντίστασης.

Η μπαταρία πολυμερούς λιθίου έχει ελαφρώς διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας, καθώς διαθέτει ξηρό και στερεό ηλεκτρολύτη. Η ιδανική θερμοκρασία για τη λειτουργία του είναι 60-100 βαθμοί. Επομένως, ένας τέτοιος φορέας ενέργειας έχει γίνει μια ιδανική επιλογή για εφεδρικές πηγές ενέργειας σε περιοχές με ζεστά κλίματα. Τοποθετούνται ειδικά σε θερμομονωτικό περίβλημα με ενσωματωμένα στοιχεία θέρμανσης που τροφοδοτούνται από εξωτερικό δίκτυο.

• Η μπαταρία πολυμερούς λιθίου έχει ανώτερη χωρητικότητα και ανθεκτικότητα σε σχέση με την μπαταρία ιόντων λιθίου.
• Εύκολη χρήση σε συνθήκες πεδίου όταν δεν υπάρχει τρόπος ελέγχου της θερμοκρασίας.
• Υψηλή ενεργειακή πυκνότητα ανά μονάδα βάρους και όγκου.
• Χαμηλή αυτοεκφόρτιση.
• Λεπτά στοιχεία όχι περισσότερο από 1 mm.
• Ευελιξία φόρμας.
• Χωρίς εφέ μνήμης.
• Ευρύ εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας από -20 έως +40 °C.
• Ασήμαντη πτώση τάσης κατά την εκφόρτιση.

Μειονεκτήματα των μπαταριών πολυμερών λιθίου:

• Χαμηλή απόδοση σε θερμοκρασίες από -20 βαθμούς και κάτω.
• Υψηλή τιμή.

Το αυξανόμενο ενδιαφέρον των καταναλωτών για φορητές συσκευές και τεχνολογικά προηγμένο φορητό εξοπλισμό γενικά αναγκάζει τους κατασκευαστές να βελτιώσουν τα προϊόντα τους προς διάφορες κατευθύνσεις. Ταυτόχρονα, υπάρχει μια σειρά από γενικές παραμέτρους, οι εργασίες στις οποίες εκτελούνται προς την ίδια κατεύθυνση. Αυτές περιλαμβάνουν τη μέθοδο παροχής ενέργειας. Μόλις πριν από λίγα χρόνια, οι ενεργοί συμμετέχοντες στην αγορά μπορούσαν να παρατηρήσουν τη διαδικασία αντικατάστασης από πιο προηγμένα στοιχεία προέλευσης νικελίου-υδριδίου μετάλλου (NiMH). Σήμερα, νέες γενιές μπαταριών ανταγωνίζονται μεταξύ τους. Η ευρεία χρήση της τεχνολογίας ιόντων λιθίου σε ορισμένα τμήματα αντικαθίσταται με επιτυχία από την μπαταρία λιθίου-πολυμερούς. Η διαφορά από το ιοντικό στη νέα μονάδα δεν είναι τόσο αισθητή για τον μέσο χρήστη, αλλά από ορισμένες απόψεις είναι σημαντική. Ταυτόχρονα, όπως και στην περίπτωση του ανταγωνισμού μεταξύ στοιχείων NiCd και NiMH, η τεχνολογία αντικατάστασης απέχει πολύ από το να είναι άψογη και από ορισμένες απόψεις είναι κατώτερη από την ανάλογή της.

Συσκευή μπαταρίας Li-ion

Τα πρώτα μοντέλα σειριακών μπαταριών με βάση το λίθιο άρχισαν να εμφανίζονται στις αρχές της δεκαετίας του 1990. Ωστόσο, το κοβάλτιο και το μαγγάνιο χρησιμοποιήθηκαν στη συνέχεια ως ενεργός ηλεκτρολύτης. Στα σύγχρονα δεν είναι τόσο σημαντική η ουσία, αλλά η διαμόρφωση της τοποθέτησής της στο μπλοκ. Τέτοιες μπαταρίες αποτελούνται από ηλεκτρόδια που χωρίζονται από έναν διαχωριστή με πόρους. Η μάζα του διαχωριστή, με τη σειρά της, είναι εμποτισμένη με ηλεκτρολύτη. Όσον αφορά τα ηλεκτρόδια, αντιπροσωπεύονται από μια βάση καθόδου σε φύλλο αλουμινίου και μια άνοδο χαλκού. Μέσα στο μπλοκ συνδέονται μεταξύ τους με ακροδέκτες συλλέκτη ρεύματος. Η συντήρηση της φόρτισης πραγματοποιείται από το θετικό φορτίο του ιόντος λιθίου. Αυτό το υλικό είναι πλεονεκτικό στο ότι έχει την ικανότητα να διεισδύει εύκολα στα κρυσταλλικά πλέγματα άλλων ουσιών, σχηματίζοντας χημικούς δεσμούς. Ωστόσο, οι θετικές ιδιότητες τέτοιων μπαταριών αποδεικνύονται όλο και περισσότερο ανεπαρκείς για σύγχρονες εργασίες, γεγονός που οδήγησε στην εμφάνιση κυψελών Li-pol, που έχουν πολλά χαρακτηριστικά. Γενικά, αξίζει να σημειωθεί η ομοιότητα των τροφοδοτικών ιόντων λιθίου με μπαταρίες ηλίου πλήρους μεγέθους για αυτοκίνητα. Και στις δύο περιπτώσεις, οι μπαταρίες έχουν σχεδιαστεί για να είναι πρακτικά πρακτικές στη χρήση. Εν μέρει, αυτή η κατεύθυνση ανάπτυξης συνεχίστηκε από πολυμερή στοιχεία.

Σχέδιο μπαταρίας πολυμερούς λιθίου

Η ώθηση για τη βελτίωση των μπαταριών λιθίου ήταν η ανάγκη να καταπολεμηθούν δύο μειονεκτήματα των υπαρχουσών μπαταριών ιόντων λιθίου. Πρώτον, δεν είναι ασφαλή στη χρήση και, δεύτερον, είναι αρκετά ακριβά. Οι τεχνολόγοι αποφάσισαν να απαλλαγούν από αυτά τα μειονεκτήματα αλλάζοντας τον ηλεκτρολύτη. Ως αποτέλεσμα, ο εμποτισμένος πορώδης διαχωριστής αντικαταστάθηκε από έναν πολυμερή ηλεκτρολύτη. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το πολυμερές έχει χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν για ηλεκτρικές ανάγκες ως πλαστικό φιλμ που μεταφέρει ρεύμα. Σε μια σύγχρονη μπαταρία, το πάχος του στοιχείου Li-pol φτάνει το 1 mm, το οποίο επίσης αφαιρεί τους περιορισμούς στη χρήση διαφόρων σχημάτων και μεγεθών από τους προγραμματιστές. Αλλά το κύριο πράγμα είναι ότι δεν υπάρχει υγρός ηλεκτρολύτης, ο οποίος εξαλείφει τον κίνδυνο ανάφλεξης. Τώρα αξίζει να ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στις διαφορές από τα κύτταρα ιόντων λιθίου.

Ποια είναι η κύρια διαφορά από μια μπαταρία ιόντων;

Η θεμελιώδης διαφορά είναι η εγκατάλειψη του ηλίου και των υγρών ηλεκτρολυτών. Για μια πληρέστερη κατανόηση αυτής της διαφοράς, αξίζει να στραφούμε σε σύγχρονα μοντέλα μπαταριών αυτοκινήτων. Η ανάγκη αντικατάστασης του υγρού ηλεκτρολύτη οφειλόταν, πάλι, σε συμφέροντα ασφαλείας. Αλλά εάν στην περίπτωση των μπαταριών αυτοκινήτων η πρόοδος σταμάτησε στους ίδιους πορώδεις ηλεκτρολύτες με εμποτισμό, τότε τα μοντέλα λιθίου έλαβαν μια πλήρη στερεά βάση. Τι είναι τόσο καλό για μια μπαταρία πολυμερούς λιθίου στερεάς κατάστασης; Η διαφορά από την ιοντική είναι ότι η δραστική ουσία με τη μορφή πλάκας στη ζώνη επαφής με το λίθιο εμποδίζει το σχηματισμό δενδριτών κατά την ανακύκλωση. Αυτός ο παράγοντας εξαλείφει την πιθανότητα εκρήξεων και πυρκαγιών τέτοιων μπαταριών. Αυτό αφορά μόνο τα πλεονεκτήματα, αλλά υπάρχουν και αδυναμίες στις νέες μπαταρίες.

Διάρκεια μπαταρίας πολυμερούς λιθίου

Κατά μέσο όρο, τέτοιες μπαταρίες μπορούν να αντέξουν περίπου 800-900 κύκλους φόρτισης. Αυτός ο δείκτης είναι μέτριος σε σύγκριση με τα σύγχρονα ανάλογα, αλλά ούτε αυτός ο παράγοντας μπορεί να θεωρηθεί ότι καθορίζει τον πόρο ενός στοιχείου. Το γεγονός είναι ότι τέτοιες μπαταρίες υπόκεινται σε εντατική γήρανση, ανεξάρτητα από τη φύση της χρήσης. Δηλαδή, ακόμα κι αν η μπαταρία δεν χρησιμοποιηθεί καθόλου, η διάρκεια ζωής της θα μειωθεί. Δεν έχει σημασία αν είναι μπαταρία ιόντων λιθίου ή κυψέλη λιθίου-πολυμερούς. Όλα τα τροφοδοτικά με βάση το λίθιο χαρακτηρίζονται από αυτή τη διαδικασία. Σημαντική απώλεια όγκου μπορεί να παρατηρηθεί εντός ενός έτους μετά την απόκτηση. Μετά από 2-3 χρόνια, ορισμένες μπαταρίες αποτυγχάνουν εντελώς. Αλλά πολλά εξαρτώνται από τον κατασκευαστή, αφού εντός του τμήματος υπάρχουν και διαφορές στην ποιότητα της μπαταρίας. Παρόμοια προβλήματα παρουσιάζονται με τα κύτταρα NiMH, τα οποία υπόκεινται σε γήρανση λόγω απότομων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας.

Ελαττώματα

Εκτός από τα προβλήματα με την ταχεία γήρανση, τέτοιες μπαταρίες απαιτούν πρόσθετο σύστημα προστασίας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η εσωτερική ένταση σε διαφορετικές περιοχές μπορεί να οδηγήσει σε εξάντληση. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται ένα ειδικό κύκλωμα σταθεροποίησης για την αποφυγή υπερθέρμανσης και υπερφόρτισης. Αυτό το ίδιο σύστημα συνεπάγεται και άλλα μειονεκτήματα. Το κυριότερο είναι ο τρέχων περιορισμός. Αλλά, από την άλλη πλευρά, πρόσθετα προστατευτικά κυκλώματα καθιστούν την μπαταρία πολυμερούς λιθίου ασφαλέστερη. Υπάρχει επίσης διαφορά από το ιοντικό ως προς το κόστος. Οι μπαταρίες πολυμερών είναι φθηνότερες, αλλά όχι πολύ. Η τιμή τους αυξάνεται επίσης λόγω της εισαγωγής ηλεκτρονικών κυκλωμάτων προστασίας.

Λειτουργικά χαρακτηριστικά τροποποιήσεων που μοιάζουν με gel

Προκειμένου να αυξηθεί η ηλεκτρική αγωγιμότητα, οι τεχνολόγοι εξακολουθούν να προσθέτουν έναν ηλεκτρολύτη που μοιάζει με γέλη στα πολυμερή στοιχεία. Δεν γίνεται λόγος για πλήρη μετάβαση σε τέτοιες ουσίες, καθώς αυτό έρχεται σε αντίθεση με την έννοια αυτής της τεχνολογίας. Αλλά στη φορητή τεχνολογία, χρησιμοποιούνται συχνά υβριδικές μπαταρίες. Η ιδιαιτερότητά τους είναι η ευαισθησία στη θερμοκρασία. Οι κατασκευαστές συνιστούν τη χρήση αυτών των μοντέλων μπαταριών σε συνθήκες που κυμαίνονται από 60 °C έως 100 °C. Αυτή η απαίτηση καθόρισε επίσης μια ειδική θέση εφαρμογής. Τα μοντέλα τύπου gel μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο σε μέρη με ζεστό κλίμα, για να μην αναφέρουμε την ανάγκη βύθισης σε θερμομονωμένη θήκη. Ωστόσο, το ερώτημα ποια μπαταρία να επιλέξετε - Li-pol ή Li-ion - δεν είναι τόσο πιεστικό στις επιχειρήσεις. Όπου η θερμοκρασία έχει ιδιαίτερη επίδραση, χρησιμοποιούνται συχνά συνδυασμένα διαλύματα. Σε τέτοιες περιπτώσεις, τα πολυμερή στοιχεία χρησιμοποιούνται συνήθως ως εφεδρικά στοιχεία.

Βέλτιστη μέθοδος φόρτισης

Ο συνήθης χρόνος επαναφόρτισης για τις μπαταρίες λιθίου είναι κατά μέσο όρο 3 ώρες. Επιπλέον, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης η μονάδα παραμένει κρύα. Η πλήρωση γίνεται σε δύο στάδια. Στην πρώτη, η τάση φτάνει τις μέγιστες τιμές και αυτή η λειτουργία διατηρείται μέχρι να φτάσει το 70%. Το υπόλοιπο 30% κερδίζεται υπό κανονικές συνθήκες στρες. Μια άλλη ενδιαφέρουσα ερώτηση είναι πώς να φορτίσετε μια μπαταρία λιθίου-πολυμερούς εάν χρειάζεται να διατηρείτε συνεχώς την πλήρη χωρητικότητά της; Σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να ακολουθήσετε το πρόγραμμα επαναφόρτισης. Συνιστάται η διεξαγωγή αυτής της διαδικασίας περίπου κάθε 500 ώρες λειτουργίας με πλήρη αποφόρτιση.

Προληπτικά μέτρα

Κατά τη λειτουργία, θα πρέπει να χρησιμοποιείτε μόνο φορτιστή που ταιριάζει με τα χαρακτηριστικά, συνδέοντάς τον σε δίκτυο με σταθερή τάση. Είναι επίσης απαραίτητο να ελέγξετε την κατάσταση των βυσμάτων ώστε να μην ανοίγει η μπαταρία. Είναι σημαντικό να λάβετε υπόψη ότι, παρά τον υψηλό βαθμό ασφάλειας, αυτός εξακολουθεί να είναι ένας τύπος μπαταρίας ευαίσθητος στην υπερφόρτωση. Η κυψέλη λιθίου-πολυμερούς δεν ανέχεται υπερβολικό ρεύμα, υπερβολική ψύξη του εξωτερικού περιβάλλοντος και μηχανικούς κραδασμούς. Ωστόσο, σύμφωνα με όλους αυτούς τους δείκτες, τα μπλοκ πολυμερών εξακολουθούν να είναι πιο αξιόπιστα από τα ιόντα λιθίου. Ωστόσο, η κύρια πτυχή της ασφάλειας έγκειται στην αβλαβή των τροφοδοτικών στερεάς κατάστασης - φυσικά, υπό την προϋπόθεση ότι διατηρούνται σφραγισμένα.

Ποια μπαταρία είναι καλύτερη - Li-pol ή Li-ion;

Αυτό το ζήτημα καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τις συνθήκες λειτουργίας και τη στοχευόμενη εγκατάσταση παροχής ενέργειας. Τα κύρια οφέλη των πολυμερών συσκευών είναι πιο πιθανό να γίνουν αισθητά από τους ίδιους τους κατασκευαστές, οι οποίοι μπορούν να χρησιμοποιούν πιο ελεύθερα τις νέες τεχνολογίες. Για τον χρήστη, η διαφορά θα είναι ελάχιστα αισθητή. Για παράδειγμα, στο ερώτημα πώς να φορτίσετε μια μπαταρία πολυμερούς λιθίου, ο ιδιοκτήτης θα πρέπει να δώσει μεγαλύτερη προσοχή στην ποιότητα της τροφοδοσίας. Όσον αφορά τον χρόνο φόρτισης, πρόκειται για πανομοιότυπα στοιχεία. Όσον αφορά την αντοχή, η κατάσταση σε αυτήν την παράμετρο είναι επίσης διφορούμενη. Το φαινόμενο γήρανσης χαρακτηρίζει τα πολυμερή στοιχεία σε μεγαλύτερο βαθμό, αλλά η πρακτική δείχνει διαφορετικά παραδείγματα. Για παράδειγμα, υπάρχουν κριτικές σχετικά με τα κύτταρα ιόντων λιθίου που γίνονται άχρηστα μετά από μόλις ένα χρόνο χρήσης. Και τα πολυμερή σε ορισμένες συσκευές χρησιμοποιούνται για 6-7 χρόνια.

συμπέρασμα

Υπάρχουν ακόμα πολλοί μύθοι και ψευδείς απόψεις σχετικά με τις μπαταρίες που σχετίζονται με διάφορες αποχρώσεις λειτουργίας. Αντίθετα, ορισμένες λειτουργίες της μπαταρίας αποσιωπούνται από τους κατασκευαστές. Όσο για τους μύθους, έναν από αυτούς διαψεύδει η μπαταρία πολυμερούς λιθίου. Η διαφορά από το ιοντικό ανάλογο είναι ότι τα πολυμερή μοντέλα αντιμετωπίζουν λιγότερη εσωτερική καταπόνηση. Για το λόγο αυτό, οι συνεδρίες φόρτισης για μπαταρίες που δεν έχουν ακόμη εξαντληθεί δεν έχουν επιβλαβή επίδραση στα χαρακτηριστικά των ηλεκτροδίων. Αν μιλάμε για τα γεγονότα που κρύβονται από τους κατασκευαστές, τότε ένα από αυτά αφορά την ανθεκτικότητα. Όπως ήδη αναφέρθηκε, η διάρκεια ζωής της μπαταρίας χαρακτηρίζεται όχι μόνο από ένα μέτριο ρυθμό κύκλων φόρτισης, αλλά και από την αναπόφευκτη απώλεια του χρήσιμου όγκου της μπαταρίας.

Πώς να φορτίσετε και να λειτουργήσετε σωστά μια μπαταρία πολυμερούς λιθίου;

Τα σύγχρονα gadget χρησιμοποιούν όλο και περισσότερες μπαταρίες πολυμερούς λιθίου. Αυτός ο τύπος μπαταρίας εμφανίστηκε όχι πολύ καιρό πριν. Ο σχεδιασμός τους και τα υλικά που χρησιμοποιούνται βελτιώνονται σταδιακά. Οι μπαταρίες Li-Pol βρίσκονται σε tablet, ορισμένα μοντέλα smartphone και φορητούς υπολογιστές. Χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως σε ραδιοελεγχόμενα παιχνίδια και μοντέλα. Έχουμε πολλές ερωτήσεις σχετικά με τον τρόπο φόρτισης τέτοιων μπαταριών. Αυτό έχει ήδη αναφερθεί σε ορισμένα άρθρα. Επειδή αυτό το θέμα έχει μεγάλη ζήτηση, αποφασίσαμε να το συμπεριλάβουμε σε ξεχωριστή ανάρτηση.

Πώς να φορτίσετε και να λειτουργήσετε σωστά τις μπαταρίες Li─Pol;

Τώρα απευθείας σχετικά με τον τρόπο φόρτισης των μπαταριών λιθίου-πολυμερούς και τη σωστή λειτουργία τους. Πρώτα πρέπει να καταλάβετε ότι μια μπαταρία πολυμερούς λιθίου πρέπει να έχει τάση εντός ορισμένων ορίων καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής της. Αυτά τα όρια είναι στις περισσότερες περιπτώσεις από 2,7 έως 4,2 βολτ. Αυτές οι τιμές αντιστοιχούν στην ελάχιστη και μέγιστη χρέωση.

Αξίζει επίσης να γίνει κατανοητό ότι η χωρητικότητα μιας μπαταρίας αντιπροσωπεύει την ποσότητα της αποθηκευμένης ενέργειας που απελευθερώνει όταν αποφορτιστεί πλήρως από μια φόρτιση 100%. Συχνά αυτές οι μπαταρίες έχουν ένα ανώτερο όριο τάσης που περιορίζεται στα 4,1 V. Αυτό μειώνει ελαφρώς τη χωρητικότητα, αλλά αυξάνει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.Εξάλλου, οι οριακές καταστάσεις (πλήρης φόρτιση και αποφόρτιση) είναι επιβλαβείς για τις μπαταρίες Li─Pol. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι σε αυτή την κατάσταση, τα ιόντα λιθίου είναι ενσωματωμένα στο μέγιστο βαθμό στο κρυσταλλικό πλέγμα της καθόδου ή της ανόδου. Το να βρίσκεται σε τέτοιες οριακές καταστάσεις έστω και για μικρό χρονικό διάστημα επηρεάζει αρνητικά τη διάρκεια ζωής του.

Έτσι, μπορείτε να επιτύχετε τη μέγιστη διάρκεια ζωής μιας μπαταρίας πολυμερούς λιθίου διατηρώντας το επίπεδο φόρτισής της στο 40-60 τοις εκατό. Συχνά, οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες που πωλούνται έχουν περίπου αυτό το επίπεδο φόρτισης. Αυτά τα όρια μπορούν να ελεγχθούν από τον ίδιο τον χρήστη και η ελάχιστη και μέγιστη φόρτιση της μπαταρίας ελέγχεται από ειδική πλακέτα. Ονομάζεται ελεγκτής φόρτισης-εκφόρτισης.

Οι χρήστες μπορούν να συμβουλεύονται να φορτίζουν την μπαταρία χωρίς να περιμένουν μέχρι να αποφορτιστεί πλήρως. Επίσης, δεν πρέπει να το φορτίζετε με τη χωρητικότητα. Με φόρτιση 80%, είναι πολύ πιθανό να το αποσυνδέσετε από τον προσαρμογέα. Μένει μόνο να προσθέσουμε ότι στα ηλεκτρονικά (tablet, φορητοί υπολογιστές, smartphone) η λειτουργία της πλακέτας ελεγκτή συχνά συμπληρώνεται από ένα κύκλωμα ισχύος στην ίδια τη συσκευή.

Τι πρέπει να θυμούνται οι χρήστες κατά τη φόρτιση της μπαταρίας;

Υπάρχουν αρκετοί απλοί κανόνες για τον χρήστη όταν χρησιμοποιεί μπαταρίες Li─Pol:

• Μην αφήνετε την μπαταρία να αδειάζει στο ελάχιστο. Δεν συνιστάται ιδιαίτερα να περιμένετε έως ότου απενεργοποιηθεί το τηλέφωνο, το tablet κ.λπ. Εάν συμβεί αυτό, φορτίστε αμέσως την μπαταρία.
• Μην φοβάστε να επαναφορτίζετε συχνά. Δηλαδή, χρησιμοποιήστε την πρίζα ανά πάσα στιγμή. Εάν η μπαταρία λιθίου δεν είναι πλήρως φορτισμένη, τότε η συχνή φόρτιση δεν θα τη βλάψει. Μπορείτε, για παράδειγμα, να χρησιμοποιήσετε φορητό υπολογιστή για να φορτίσετε το τηλέφωνό σας. Για να το κάνετε αυτό, απλώς συνδέστε το σε μια θύρα USB. Μπορείτε επίσης να αναπληρώσετε ελαφρώς τη φόρτιση της μπαταρίας από τον αναπτήρα του αυτοκινήτου, εάν έχετε τον κατάλληλο προσαρμογέα. Και είναι εντάξει αν δεν φορτίσετε πλήρως την μπαταρία. Αντίθετα, αυτή είναι η καλύτερη λειτουργία για μπαταρίες Li─Pol.
• Μπορεί να συμβεί υπερφόρτιση της μπαταρίας ακόμη και κατά την κανονική λειτουργία του ελεγκτή. Ο λόγος για αυτό μπορεί να είναι η αύξηση της θερμοκρασίας. Για παράδειγμα, η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη και ο ελεγκτής αποσυνδέει το δοχείο από τη φόρτιση. Εάν συνεχίσετε να φορτίζετε τη συσκευή, μπορεί να ζεσταθεί ελαφρώς. Αντίστοιχα, η μπαταρία θα θερμανθεί επίσης. Μαζί με τη θερμοκρασία αυξάνεται και η φόρτιση της μπαταρίας. Και αυτό δεν βοηθά στην αύξηση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας πολυμερούς λιθίου.
• Στην ιδανική περίπτωση, η φόρτιση της μπαταρίας Li-Pol θα πρέπει να είναι στο 50 τοις εκατό. Σε πραγματικές συνθήκες αυτό είναι δύσκολο. Αλλά η διατήρηση μιας φόρτισης στο εύρος του 30-80 τοις εκατό είναι αρκετά δυνατή.

Μια ηλεκτρική μπαταρία είναι μια επαναχρησιμοποιήσιμη χημική πηγή ηλεκτρικού ρεύματος. Σε μπαταρίες αυτού του τύπου συμβαίνουν αναστρέψιμες εσωτερικές χημικές διεργασίες, οι οποίες εξασφαλίζουν την επαναλαμβανόμενη κυκλική χρήση τους (φόρτιση/εκφόρτιση) για αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας και τροφοδοσία διαφόρων ηλεκτρικών συσκευών απουσία πρόσβασης σε οικιακό ηλεκτρικό δίκτυο.

Η αρχή λειτουργίας των μπαταριών βασίζεται στην αναστρεψιμότητα των χημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν σε αυτές. Η συσσώρευση της φόρτισης της μπαταρίας πραγματοποιείται με τη φόρτισή της, δηλαδή με τη διέλευση ενός ηλεκτρικού ρεύματος προς την αντίθετη κατεύθυνση σε σχέση με την κίνηση του ρεύματος όταν η μπαταρία αποφορτίζεται.

Μια μπαταρία είναι πολλές μπαταρίες που συνδέονται μεταξύ τους σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα.

Το κύριο χαρακτηριστικό μιας μπαταρίας είναι η χωρητικότητά της. Η χωρητικότητα της μπαταρίας είναι η μέγιστη δυνατή χρησιμοποιήσιμη φόρτιση της μπαταρίας. Ή με άλλα λόγια, η χωρητικότητα της μπαταρίας είναι η ποσότητα ενέργειας που αποδίδει μια πλήρως φορτισμένη μπαταρία όταν εκφορτίζεται στη χαμηλότερη επιτρεπόμενη τάση. Στο σύστημα SI, η χωρητικότητα της μπαταρίας μετριέται σε κουλόμπ, αλλά συνήθως χρησιμοποιείται μια μονάδα εκτός συστήματος - αμπέρ-ώρα. 1 A/h = 3600 C. Επίσης, η χωρητικότητα της μπαταρίας μπορεί να υποδειχθεί σε βατώρες. Ένα άλλο βασικό χαρακτηριστικό των ηλεκτρικών μπαταριών είναι η τάση εξόδου της μπαταρίας. Γνωρίζοντας την τάση εξόδου της μπαταρίας, μπορείτε εύκολα να μετατρέψετε τη χωρητικότητα της μπαταρίας που υποδεικνύεται σε βατώρες στην πιο συνηθισμένη αμπερώρα.

Τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των μπαταριών εξαρτώνται από το υλικό των ηλεκτροδίων και τη σύνθεση του ηλεκτρολύτη. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τους πιο συχνά χρησιμοποιούμενους τύπους ηλεκτρικών μπαταριών.

Τύπος Μπαταρίας	Τάση εξόδου (V)	Περιοχή εφαρμογής
Μολύβδου οξέος		τρόλεϊ, τραμ, αυτοκίνητα, μοτοσικλέτες, ηλεκτρικά περονοφόρα ανυψωτικά μηχανήματα, στοίβες, ηλεκτρικά τρακτέρ, παροχή ρεύματος έκτακτης ανάγκης, τροφοδοτικά αδιάλειπτης ισχύος
νικέλιο-κάδμιο (NiCd)		ηλεκτρικά εργαλεία κατασκευής, τρόλεϊ, οικιακές ηλεκτρικές συσκευές
υδρίδιο μετάλλου νικελίου (NiMH)		οικιακές ηλεκτρικές συσκευές, ηλεκτρικά αυτοκίνητα
ιόν λιθίου (Li‑ion)	3,7 (3.6)	κινητές συσκευές, ηλεκτρικά εργαλεία κατασκευής, ηλεκτρικά οχήματα
πολυμερές λιθίου (Li‑pol)	3,7 (3.6)	φορητές συσκευές, ηλεκτρικά οχήματα
νικέλιο-ψευδάργυρος (NiZn)		οικιακές ηλεκτρικές συσκευές

Καθώς χρησιμοποιείται η μπαταρία, η τάση εξόδου και το ρεύμα πέφτουν. Όταν χρησιμοποιείται όλη η φόρτιση, η μπαταρία σταματά να λειτουργεί. Φορτίστε τις μπαταρίες από οποιαδήποτε πηγή DC με υψηλότερη τάση περιορίζοντας ταυτόχρονα το ρεύμα. Συνήθως, το ρεύμα φόρτισης, μετρημένο σε αμπέρ, είναι το 1/10 της ονομαστικής χωρητικότητας της μπαταρίας (σε αμπέρ ώρες). Ορισμένοι τύποι μπαταριών έχουν διαφορετικούς περιορισμούς που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τη φόρτιση της μπαταρίας και κατά τη χρήση της. Για παράδειγμα, οι μπαταρίες NiMH είναι ευαίσθητες στην υπερφόρτιση, ενώ οι μπαταρίες λιθίου είναι ευαίσθητες στην υπερφόρτιση, την τάση και τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Οι μπαταρίες NiCd και NiMH έχουν «φαινόμενο μνήμης». Εκφράζεται σε μείωση της χωρητικότητας της μπαταρίας κατά τη φόρτιση μιας ατελώς αποφορτισμένης μπαταρίας. Επίσης, αυτού του είδους οι μπαταρίες έχουν σημαντική αυτοεκφόρτιση, δηλαδή χάνουν σταδιακά τη φόρτισή τους ακόμα και όταν δεν είναι συνδεδεμένες σε φορτίο. Η φόρτιση σταγόνας βοηθά στην καταπολέμηση αυτού του φαινομένου.

Μπαταρία ιόντων λιθίου (Li-ion)- ένας τύπος ηλεκτρικής μπαταρίας που χρησιμοποιείται ευρύτερα στις σύγχρονες ηλεκτρονικές συσκευές ευρείας κατανάλωσης. Τώρα τέτοιες μπαταρίες χρησιμοποιούνται σε κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές, tablet, ηλεκτρικά αυτοκίνητα, ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, βιντεοκάμερες κ.λπ.

Για πρώτη φορά, ο G.N ​​ανέλαβε την ανάπτυξη μπαταριών λιθίου. Lewis το 1912. Αλλά μόλις τη δεκαετία του 1970 άρχισαν να εμφανίζονται τα πρώτα εμπορικά παραδείγματα πρωτογενών κυττάρων λιθίου.

Στη δεκαετία του '80 του περασμένου αιώνα, διεξήχθη ένας μεγάλος αριθμός πειραμάτων, κατά τα οποία διαπιστώθηκε ότι κατά την ανακύκλωση μιας πηγής ρεύματος με ένα μεταλλικό ηλεκτρόδιο λιθίου, σχηματίζονται δενδρίτες στην επιφάνεια του λιθίου. Ως αποτέλεσμα, οι δενδρίτες αναπτύσσονται προς το θετικό ηλεκτρόδιο και δημιουργείται βραχυκύκλωμα μέσα στο στοιχείο λιθίου. Αυτό έθεσε εκτός λειτουργίας τέτοια τροφοδοτικά. Η θερμοκρασία στο εσωτερικό της μπαταρίας φτάνει στο σημείο τήξης του λιθίου. Αυτό προκαλεί έκρηξη της μπαταρίας.

Σε μια προσπάθεια να αναπτύξουν μια ασφαλή πηγή ενέργειας λιθίου, οι μηχανικοί οδήγησαν στην αντικατάσταση του ασταθούς μετάλλου λιθίου στην μπαταρία με ενδιάμεσες ενώσεις λιθίου σε άνθρακα και οξείδια μετάλλων μετάπτωσης. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα υλικά για τη δημιουργία μπαταριών λιθίου είναι ο γραφίτης και το οξείδιο του κοβαλτίου λιθίου (LiCoO2). Σε μια τέτοια μπαταρία, κατά τη διάρκεια της φόρτισης-εκφόρτισης, τα ιόντα λιθίου μετακινούνται από το ένα ηλεκτρόδιο εμφύτευσης στο άλλο και πίσω. Αν και τέτοια υλικά ηλεκτροδίων έχουν ειδική ηλεκτρική ενέργεια αρκετές φορές χαμηλότερη από αυτή του λιθίου, οι μπαταρίες που βασίζονται σε αυτά είναι πολύ πιο ασφαλείς. Οι πρώτες μπαταρίες ιόντων λιθίου αναπτύχθηκαν από τη Sony το 1991. Επί του παρόντος, η Sony είναι ο μεγαλύτερος κατασκευαστής μπαταριών με βάση το λίθιο.

Χαρακτηριστικά:

Ενεργειακή πυκνότητα: από 110 έως 200 W*h/kg

Εσωτερική αντίσταση: 150 έως 250 mOhm (για μπαταρία 7,2 V)

Αριθμός κύκλων φόρτισης/εκφόρτισης μέχρι να χαθεί 20% χωρητικότητα: από 500 έως 1000

Χρόνος γρήγορης φόρτισης: 2-4 ώρες

Επιτρεπόμενη υπερφόρτιση: πολύ χαμηλή

Αυτοεκφόρτιση σε θερμοκρασία δωματίου: περίπου 7% ετησίως

Μέγιστη τάση κυψέλης: περίπου 4,2 V (η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη)

Ελάχιστη τάση: περίπου 2,5 V (η μπαταρία είναι πλήρως αποφορτισμένη)

Ρεύμα φορτίου σε σχέση με την χωρητικότητα (C):

Μέγιστη θερμοκρασία: πάνω από 2C

Πιο αποδεκτό: όχι περισσότερο από 1C

Εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας: −20 °C έως +60 °C

Συσκευή .

Αρχικά, ως άνοδος χρησιμοποιήθηκε ο οπτάνθρακας, αλλά αργότερα χρησιμοποιήθηκε γραφίτης. Ως κάθοδος χρησιμοποιούνται οξείδια λιθίου με κοβάλτιο ή μαγγάνιο.

Όταν φορτίζονται μπαταρίες ιόντων λιθίου, εμφανίζεται η ακόλουθη χημική αντίδραση:

στις καθόδους: LiCoO 2 → Li 1-x CoO 2 + xLi + + xe −

στις ανόδους: С + xLi + + xe − → CLi x

Κατά τη φόρτιση της μπαταρίας, εμφανίζεται μια αντίστροφη αντίδραση.

Πλεονεκτήματα των μπαταριών λιθίου.

1. Υψηλή ενεργειακή πυκνότητα.

2. Χαμηλή αυτοεκφόρτιση.

3. Χωρίς «εφέ μνήμης».

4. Ευκολία στη χρήση.

Μειονεκτήματα των μπαταριών λιθίου.

1. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι επιρρεπείς σε εκρηκτική καταστροφή όταν υπερφορτίζονται ή υπερθερμαίνονται. Για να αποφευχθεί αυτό το φαινόμενο, όλες οι οικιακές μπαταρίες λιθίου είναι εξοπλισμένες με ένα ενσωματωμένο ηλεκτρονικό κύκλωμα που ελέγχει τη φόρτιση της μπαταρίας, αποτρέποντας την υπερφόρτιση και υπερθέρμανση της.

2. Εάν δεν χρησιμοποιούνται προσεκτικά, οι μπαταρίες μπορεί να έχουν μικρότερο κύκλο ζωής από άλλους τύπους μπαταριών. Μια βαθιά εκφόρτιση της μπαταρίας καταστρέφει εντελώς τα κύτταρα ιόντων λιθίου.

3. Οι βέλτιστες συνθήκες αποθήκευσης για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου επιτυγχάνονται με φόρτιση 40-50% της χωρητικότητας της μπαταρίας και σε θερμοκρασία περιβάλλοντος περίπου 5 °C. Η χαμηλή θερμοκρασία είναι πιο σημαντικός παράγοντας για χαμηλή απώλεια χωρητικότητας κατά τη μακροχρόνια αποθήκευση.

4. Οι αυστηρές συνθήκες φόρτισης των μπαταριών ιόντων λιθίου καθιστούν τη χρήση τους στην εναλλακτική ενέργεια εξαιρετικά άβολη. Αυτό συμβαίνει επειδή οι ανεμογεννήτριες και οι ηλιακοί συλλέκτες δεν μπορούν να παρέχουν σταθερό ρεύμα σε όλο τον κύκλο φόρτισης.

Γηράσκων.

Ακόμα κι αν δεν χρησιμοποιηθεί μπαταρία λιθίου, αρχίζει να γερνάει αμέσως μετά την παραγωγή.

Οι μπαταρίες πολυμερών λιθίου και ιόντων λιθίου χάνουν τη χωρητικότητά τους όταν φορτίζονται, σε αντίθεση με τις μπαταρίες νικελίου και υδριδίου μετάλλου νικελίου. Όσο υψηλότερη είναι η φόρτιση της μπαταρίας και η θερμοκρασία κατά την αποθήκευση της, τόσο μικρότερη είναι η διάρκεια ζωής της. Είναι προτιμότερο να αποθηκεύετε τις μπαταρίες λιθίου φορτισμένες στο 40-50% και σε θερμοκρασία από 0 έως 10 °C. Η υπερφόρτιση, καθώς και η υπερφόρτιση, μειώνει τη χωρητικότητα τέτοιων μπαταριών.

Μπαταρία πολυμερούς λιθίου (Li-pol ή Li-polymer)- Αυτή είναι η πιο προηγμένη σχεδίαση μπαταρίας ιόντων λιθίου. Χρησιμοποιεί ως ηλεκτρολύτη ένα πολυμερές υλικό με εγκλείσματα γεμίσματος λιθίου που μοιάζει με γέλη. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε smartphone, κινητά τηλέφωνα και άλλο ψηφιακό εξοπλισμό.

Οι συνηθισμένες οικιακές μπαταρίες λιθίου-πολυμερούς δεν μπορούν να παρέχουν υψηλό ρεύμα, αλλά έχουν αναπτυχθεί ειδικές μπαταρίες πολυμερούς λιθίου ισχύος που μπορούν να παρέχουν ρεύμα 10 ή περισσότερο από την αριθμητική τιμή της χωρητικότητας. Τέτοιες μπαταρίες χρησιμοποιούνται ευρέως σε ραδιοελεγχόμενα μοντέλα, καθώς και σε ηλεκτρικά εργαλεία και σε ορισμένα σύγχρονα ηλεκτρικά οχήματα. Παρόμοιες μπαταρίες χρησιμοποιούνται στη νέα τεχνολογία μετατροπής ενέργειας πέδησης - KERS.

Πλεονεκτήματα των μπαταριών πολυμερών λιθίου.

1. Υψηλή ενεργειακή πυκνότητα ανά μονάδα όγκου και μάζας.

2. Χαμηλή αυτοεκφόρτιση.

3. Μικρό πάχος στοιχείων - από 1 mm.

4. Η ικανότητα λήψης πολύ ευέλικτων μορφών.

5. Όχι μεγάλη πτώση τάσης καθώς προχωρά η εκφόρτιση.

6. Ο αριθμός των κύκλων λειτουργίας είναι από 300 έως 500, με ρεύματα εκφόρτισης 2C έως απώλεια χωρητικότητας 20%.

Μειονεκτήματα των μπαταριών πολυμερών λιθίου.

1. Οι μπαταρίες αποτελούν κίνδυνο πυρκαγιάς εάν υπερφορτιστούν ή υπερθερμανθούν. Για να αποφευχθεί αυτό το φαινόμενο, όλες οι οικιακές μπαταρίες λιθίου είναι εξοπλισμένες με ένα ενσωματωμένο ηλεκτρονικό κύκλωμα που ελέγχει τη φόρτιση της μπαταρίας, αποτρέποντας την υπερφόρτιση και υπερθέρμανση της. Απαιτούνται επίσης ειδικοί αλγόριθμοι φορτιστή.

2. Το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας των μπαταριών πολυμερούς λιθίου είναι περιορισμένο. Αυτά τα στοιχεία δεν λειτουργούν καλά στο κρύο.

Ακριβώς όπως οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι μπαταρίες πολυμερών λιθίου υπόκεινται σε γήρανση.

Προσοχή! Όταν χρησιμοποιείτε υλικό ιστότοπου, απαιτείται σύνδεσμος προς.