Lithiové baterie nebo zdroje s dlouhou výdrží

Lithiové zdroje energie jsou vyžadovány pro mnoho elektronických zařízení. Tento článek se bude zabývat běžně používanými lithium-iontovými bateriemi.

Složení lithiové baterie

Lithiová baterie funguje na principu nevratné oxidační reakce. Kovové lithium slouží jako anoda, zatímco jako pevná katoda může být použit oxid manganu, disulfid železa nebo oxid mědi. Mezi kapalné oxidy patří oxid síry a thionylchlorid. Jako oxidační činidlo se používá aktivní lithium, které účinně odstraňuje elektrony.

Typy lithiových baterií

Jedním z klasifikačních kritérií pro paměťová zařízení je typ hlavní účinné látky:

• Lithium-nikl-kobalt-oxidové (NCA) baterie
• Lithium-manganové baterie
• Lithium-kobaltové baterie.
• Lithium-železitophosfátové baterie
• Zdroje titaničitanu lithného
• Lithium-polymerové baterie
• Lithium-thionylchloridová baterie

Jedním z důležitých ukazatelů při výběru baterie je provozní napětí.

Podívejme se jen na několik z nich.

3V lithiové baterie se používají pouze ve speciálně navržených zařízeních; nelze je použít v dálkových ovladačích ani v běžných domácích hodinkách.

6V lithiová baterie může být použita v nepřerušitelných zdrojích napájení, bateriových autíčkách a mnoha dalších aplikacích.

12voltová lithiová baterie se používá kromě instalace v UPSv samostatných nástrojích, jako například šroubovák.

Označení

Jaké označení by měly mít lithium-iontové baterie? Podle požadavků IEC musí být na pouzdře baterie vyznačeny následující indikátory:

1. Kapacita lithiová baterie
2. Velikosti lithiových baterií
3. Sloučenina
4. Třída
5. Napětí

Lithiové baterie jsou označeny písmeny „CR“. Další číslo označuje velikost baterie. Níže uvedená tabulka ukazuje jejich kalibraci.

Jméno	Označení	Napětí, V
Velké kulaté, D	20	1,5
Malé kulaté, C	14	1,5
Prst, AA	6	1,5
Mikroprst, AAA	03	1,5
«Koruna», RR3	22. 6.	9,0

Nabíjení zařízení pro ukládání energie

Mnoho lidí si klade otázku, zda lze lithium-iontové baterie dobíjet. Je zřejmé, že dobíjet lze pouze speciálně navržené baterie, známé jako dobíjecí baterie.

Typické typy bateriových zdrojů aKteré baterie jsou lepší?

Typy baterií zahrnují iontové (Li-ion) a polymerové (Li-Polymer) baterie. Srovnávací tabulka charakteristik lithiových baterií vám pomůže je podrobněji analyzovat.

Charakteristiky	Lithium-iontové baterie	Lithium-polymerové baterie
Konstrukční prvky	Produktivita závisí na umístění prvků v bloku	Přítomnost kapalného elektrolytu je vyloučena
Velikosti lithiových baterií	Malá sada možností	Široký výběr bez ohledu na formát buňky
Energetická náročnost	Vysoký	Nízký, počet dobíjení je nižší
Hmotnost	Mírně vyšší	Krátký
Kapacita	Není velký	Dvakrát tolik při stejném objemu
Životnost	Nemá významné odchylky	Nemá významné odchylky
Doba nabíjení	Dlouhodobý	Výrazně méně
Nosit	Srovnatelně vyšší	Níže
Bezpečnost (riziko požáru)	Nízké (nebezpečí výbuchu)	Nahoře (má vestavěnou ochranu)
Cena	Níže	Vyšší

Dnes je v plném proudu vývoj nových lithium-kovových článků (Li-metal) se zvýšenou bezpečností a prodlouženou životností.

Lithium-metalické baterie jsou poměrně slibnou náhradou za lithium-iontové a lithium-polymerové zdroje.

Vlastnosti nabíjení lithium-polymerové baterie

Pro udržení trvale plné kapacity zdroje energie je nutné jej nabíjet podle plánu, a to po vybití po 500 hodinách provozu zařízení.

Polymerová baterie je citlivá na mechanické poškození, podchlazení, kolísání napětí a přetížení, proto by měla být připojena pouze ke stabilnímu zdroji napájení.

Jak obnovit lithium-iontovou baterii

Životnost lithiové baterie je poměrně dlouhá, ale dříve či později ztratí svou původní kapacitu. kapacitaProto se mnoho lidí obává o renovaci baterií.

Podívejme se na dva způsoby, jak obnovit disk.

První metoda se zdá pochybná, ale je nejjednodušší a podle odborníků často funguje. Potřebujete:

1. Vložte napájecí zdroj do mrazničky na 30–40 minut
2. Po vyjmutí jej ihned několik minut nabijte.
3. poté nechte vyrovnat pokojovou teplotu
4. a teprve poté pokračujte v nabíjení.

Regulátor často přestává blokovat činnost prvku.

Druhá metoda stojí za vyzkoušení, pokud standardní postupy nabíjení a zmrazování nepomohou. Tato metoda zahrnuje odpojení ochranné desky pomocí následujících kroků:

1. Pomocí testeru změřte napětí baterie (pokud je údaj nulový, můžete pokračovat)
2. opatrně odpojte ochrannou desku
3. znovu změřte napětí (mělo by se zvýšit na maximálně 2,5 V)
4. připojte k nabíječce (s nastavitelným proudem) a nastavte proud na 100 mA a napětí na 4,2 V po dobu 10-15 minut
5. Nezapomeňte sledovat napětí (nemělo by překročit 3,2 V). Pokud se článek zahřeje, okamžitě přestaňte nabíjení.
6. Po dosažení požadovaných hodnot proudu a napětí vraťte desku na původní místo a nabíjejte ji v normálním režimu.

Jak dlouho trvá nabití lithiových baterií?

Nabíječky s indikátory úrovně nabití se v dnešní době hojně používají, ale pokud žádný nemáte, můžete si požadovaný čas vypočítat pomocí následujícího vzorce:

T (čas) = ​​1,4*Y(mAh)/X (mA), kde 1,4 je koeficient přestupu tepla.

Jak zkontrolovat napájení?

Nejjednodušší a nejrychlejší způsob, jak zkontrolovat nabití zdroje energie, je pomocí multimetru.

Existují dva způsoby, jak to zkontrolovat:

1. Testování bez zátěže. Hodnoty 1,35 V nebo vyšší indikují, že prvek je plně funkční.
2. Zátěžové testování umožňuje přesnější vyřazení nízkonapěťových měničů. To vyžaduje provedení měření, když je baterie v provozu.

Jak vyměnit baterii?

Výměna slabých jednorázových baterií představuje značnou finanční zátěž. Proto mnoho lidí zvažuje koupi dobíjecích baterií. Lithiové baterie jsou pro tento účel nepochybně nejvhodnější.

Obzvláště oblíbené je vyhledávání na internetových vyhledávačích, kde se jedná o převod starších modelů šroubováků na lithiové baterie. K tomu stačí najít ty správné. šroubováklithiové analogy stejné velikosti a napětí.

Kolik stojí lithiová baterie?

Lithiové knoflíkové baterie patří k nejlevnějším. Běžně známé jako lithiové knoflíkové baterie se používají k napájení hodinek, vah, procesorů a dalších zařízení s nízkou spotřebou energie. Ceny těchto baterií začínají na 10 rublech a jsou omezeny pouze chutí výrobců a distributorů.

Vzhledem k obrovské rozmanitosti je obtížné určit horní hranici. Je však zřejmé, že stejně jako u všech technologických inovací klesají náklady v důsledku zvýšené efektivity výroby a rostoucího počtu výrobců.

Výroba baterií

Vysokokapacitní lithiové baterie se používají při výrobě elektromobilů. Vzhledem k rostoucí popularitě elektromobilů se očekává otevření řady továren na výrobu těchto baterií. Podle různých poradenských firem bude brzy v provozu přibližně 26 takových velkých továren. Některé z nich již fungují, zatímco spuštění ostatních se plánuje do roku 2021.

Další informace o lithiových bateriích

Tyto baterie jsou nejúčinnější a odolávají vysoké zátěži. Uživatelé zdůrazňují řadu výhod: zvýšenou energetickou kapacitu, stabilní napětí a vysokou kapacitu. Stejně jako jiné baterie se i lithiové baterie skládají z anody, katody, separátoru a membrány. Poslední dva prvky slouží jako dielektrikum. Tento zdroj energie používá speciální impregnaci membrány.

Hlavní rozdíl mezi lithium-iontovými bateriemi a alkalickými bateriemi spočívá v jejich dlouhé životnosti. Toho je dosaženo použitím speciální technologie, která eliminuje závislost lithium-iontových baterií na proudovém zatížení. Tuto vlastnost nemají. Proto je lze skladovat až 12 let. Navzdory složitosti výrobního procesu se výrobci naučili vyrábět různé typy lithiových baterií. Tyto baterie snadno odolávají teplotním výkyvům a mohou dlouhodobě fungovat při nepřetržitém zatížení.

Elektrolyt používaný v lithiových bateriích

1. thionylchlorid.
2. oxid manganičitý;
3. polyfluorouhlíkové sloučeniny;
4. oxid siřičitý;
5. jód;
6. oxid měďnatý;
7. disulfid železa;

Jmenovité napětí takové baterie je 3,7 voltu. Lithium vyrábí články, které jsou lehké a velmi tenké. V podstatě se jedná o měkký a tvárný kov.

Tyto zdroje energie se začaly vyrábět na začátku 70. let 20. století. Počáteční experimenty s těmito bateriemi byly neúspěšné a často končily explozemi. Po nějaké době se však všechny závady podařilo odstranit. Navzdory tomu se lithiové baterie musí používat v souladu s návodem k obsluze.

Pro vytvoření bezpečného zdroje energie z lithia bylo nutné jej zkombinovat s pevnými organickými elektrolyty. Výsledkem byl výkonnější a kompaktnější bateriový článek. Dvě 3voltové lithiové baterie mohou snadno nahradit 4-5voltové alkalické baterie.

Ochrana

Pro zajištění stabilního a spolehlivého provozu lithiových baterií byl do jejich konstrukce začleněn speciální ochranný obvod. Chrání před:

1. Silné zahřívání.
2. Dobití.
3. Zkraty.
4. Nadměrné vybíjení.

Je připájen k terminálům. Má vestavěný regulátor, který sleduje nabití baterie. Pokud se baterie přebije nad 4,25 V, odpojí ji od nabíječky.

Jak nabíjet lithiové baterie?

Baterie v podstatě nelze dobíjet, zejména pokud jsou označeny nápisem „nedobíjet“. Pokud je váš článek dobíjecí baterie, nabíjení se řídí tímto vzorem.

Nabíjení probíhá ve 2 fázích.

1. Stejnosměrný proud s parametry 0,2-0,5 C. Písmeno „C“ označuje kapacitu. Protože baterie má vestavěnou ochrannou desku s plošnými spoji, napětí naprázdno by nemělo překročit 7 voltů. Když napětí stoupne na 4,2 V, znamená to, že baterie je nabita na 80 %.
2. Nabíjení se provádí při konstantním napětí. Úroveň proudu by se měla snižovat. Nabíječka by měla udržovat napětí 4,1-4,2 V. Reguluje také proud, který postupně klesá. Když klesne na 0,05-0,01 C, proces nabíjení je dokončen. V této fázi se baterie plně dobije na 100 %.

Doporučuje se používat nabíječku s jmenovitým napětím.

Lithiové baterie špatně snášejí přebíjení, proto je nutné je včas odpojit.

Kde se používají lithiové baterie?

Aplikace pro takové zdroje energie jsou rozmanité. Mohou být například instalovány v budících, dálkových ovladačích a elektronických vahách. Obzvláště užitečné jsou však v zařízeních s vysokou spotřebou energie, jako jsou fotoaparáty, blesky, hračky, lékařské vybavení, vojenská technika a počítačová technika.

Výhody a nevýhody lithiových baterií

Jejich hlavní výhodou je, že mohou mít velkou kapacitu v malé velikosti.

Seznam výhod

1. Snadná údržba.
2. Stabilní parametry jsou zajištěny s různými údaji o vybíjecím proudu.
3. Odolný vůči teplotním změnám v důsledku nedostatku vody.
4. Konstantní napětí.
5. Nízká hmotnost.
6. Vysoká energetická kapacita a hustota energie.
7. Kapacita nezávisí na zatěžovacím proudu, vhodná pro zařízení s vysokým výkonem.
8. Dlouhá trvanlivost.

Hlavní nevýhodou tohoto typu úložiště energie je jeho cena. Nicméně, nebude vyžadovat výměnu po dlouhou dobu.

Typy a velikosti lithiových baterií

V prodeji lze nalézt následující možnosti:

• FR
• Li-FeS2.
• Předpřipraveno

Liší se od sebe tvarem a mohou být válcové, čtvercové nebo diskovité.

Klasifikace Spojených států amerických

• FR6 (AA).CR. Ploché tabletové buňky.
• FR03 (AAA).
• CR-V9 (lithiová PP3). Devítivoltová baterie koruna.
• CR2 a CR123. Vyrobeno ve formě kulatých sudů.

Některé parametry lze nalézt na těle zařízení. Může se jednat například o napětí, kapacitu, třídu a rok výroby.

Rozdíl mezi lithiovými bateriemi a solnými a alkalickými bateriemi

• Alkalické baterie vydrží až 3–5 let. Z těchto tří typů jsou nejneúnosnější. Jsou také známé jako alkalické baterie. Vynikajícím způsobem se osvědčily v dálkových ovladačích, hračkách, baterkách, rádiích a dalších zařízeních s nízkou spotřebou energie.
• Lithiové baterie vydrží déle než solné a alkalické baterie. Jsou ideální pro fotografické vybavení a lékařské přístroje.
• Baterie na bázi soli jsou nejlevnější, ale také nejslabší. Vydrží skladovat přibližně tři roky. Jsou ideální pro dálkové ovladače, baterky, hračky, kalkulačky, časovače a váhy.

Výše uvedené baterie se v zásadě liší životností a kapacitou.

Bezpečnostní pravidla

• Nepájejte vodič ke kontaktům.
• Lithiové baterie se přepravují ve speciálním kontejneru/pouzdře.
• Není třeba ho uchovávat na slunci.
• Nevkládejte baterii do kapsy s kovovými předměty.

Zařízení s lithiovou baterií

Existují dvě možnosti designu:

1. Spirála.
2. Cívka.

Spirálové články mají velký povrch lithia. Dodávají až 4 A při pulzním proudu a až 0,1–1,8 A při trvalém proudu. Tyto baterie ztrácejí 10 % své původní kapacity ročně. V obchodech jsou k dostání prizmatické, knoflíkové nebo podobné typy baterií.

Hlavní výrobci:

1. Várta,
2. Minamoto,
3. Tekcell
4. Robiton,
5. SAFT,
6. PŘEDVEČER,

Cívkové napájecí zdroje mohou vydržet až 20 let a používají se v zařízeních s odběrem proudu nepřesahujícím 150 mA.