Katika simu za kisasa za rununu, kamera na vifaa vingine, betri za lithiamu-ioni hutumiwa mara nyingi, kuchukua nafasi ya betri za alkali na nickel-cadmium, ambazo ni bora kuliko katika mambo mengi. Betri zilizo na anode ya lithiamu zilionekana kwa mara ya kwanza katika miaka ya 70 ya karne iliyopita na mara moja zikawa maarufu sana kutokana na voltage yao ya juu na nguvu ya nishati.

Historia ya kuonekana

Maendeleo yalikuwa ya muda mfupi, lakini kwa kiwango cha vitendo shida ziliibuka ambazo zilitatuliwa tu katika miaka ya 90 ya karne iliyopita. Kwa sababu ya shughuli kubwa ya lithiamu, michakato ya kemikali ilitokea ndani ya kitu, ambayo ilisababisha moto.

Mwanzoni mwa miaka ya 90, ajali kadhaa zilitokea - watumiaji wa simu, wakati wa kuzungumza, walipata moto mkali kama matokeo ya kuwaka kwa asili ya vitu, na kisha kwa vifaa vya mawasiliano wenyewe. Katika suala hili, betri zilikomeshwa kabisa na zilizotolewa hapo awali zilirejeshwa kutoka kwa mauzo.

Betri za kisasa za lithiamu-ion hazitumii chuma safi, tu misombo yake ya ionized, kwa kuwa ni imara zaidi. Kwa bahati mbaya, wanasayansi walipaswa kupunguza kwa kiasi kikubwa uwezo wa betri, lakini waliweza kufikia jambo kuu - watu hawakuteseka tena kutokana na kuchomwa moto.

Kiini cha kioo miunganisho mbalimbali kaboni ilipatikana kuwa inafaa kwa uingiliano wa ioni za lithiamu kwenye elektrodi hasi. Wakati wa malipo, hutoka kwenye anode hadi kwenye cathode, na wakati wa kutekeleza, kinyume chake.

Kanuni ya uendeshaji na aina

Katika kila betri ya lithiamu-ioni, msingi wa electrode hasi ni vitu vyenye kaboni, muundo ambao unaweza kuagizwa au kuagizwa kwa sehemu. Kulingana na nyenzo, mchakato wa kuingiliana kwa Li hadi C hutofautiana. Electrode chanya hutengenezwa hasa na nikeli iliyopandwa au oksidi ya cobalt.

Kwa muhtasari wa athari zote, zinaweza kuwakilishwa katika milinganyo ifuatayo:

1. LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe - kwa cathode.
2. C + xLi+ + xe → CLix - kwa anode.

Milinganyo huwasilishwa kwa kesi ya kutokwa; wakati wa kuchaji, huingia ndani upande wa nyuma. Wanasayansi wanafanya utafiti katika nyenzo mpya zinazojumuisha fosfeti na oksidi zilizochanganywa. Nyenzo hizi zimepangwa kutumika kwa cathode.

Kuna aina mbili za betri za Li-Ion:

1. silinda;
2. prismatic.

Tofauti kuu ni eneo la sahani (katika prismatic - juu ya kila mmoja). Ukubwa wa betri ya lithiamu inategemea hii. Kama sheria, zile za prismatic ni mnene na zenye kompakt zaidi.

Kwa kuongeza, kuna mfumo wa usalama ndani - utaratibu ambao, wakati joto linapoongezeka, huongeza upinzani, na wakati shinikizo linapoongezeka, huvunja mzunguko wa anode-cathode. Shukrani kwa bodi ya elektroniki inakuwa haiwezekani kuifunga, kwani inadhibiti taratibu ndani ya betri.

Electrodes ya polarity kinyume hutenganishwa na kitenganishi. Kipochi lazima kifungwe; kuvuja kwa elektroliti au kuingia kwa maji na oksijeni kutaharibu betri na kifaa chenyewe cha kubeba umeme.

U wazalishaji mbalimbali Betri ya lithiamu inaweza kuonekana tofauti kabisa; hakuna sura moja ya bidhaa. Uwiano wa raia wa kazi wa anode kwa cathode inapaswa kuwa takriban 1: 1, vinginevyo uundaji wa chuma cha lithiamu inawezekana, ambayo itasababisha moto.

Faida na hasara

Betri zina vigezo bora ambavyo vinatofautiana kulingana na wazalishaji tofauti. Voltage ya kawaida ni 3.7-3.8 V na kiwango cha juu cha 4.4 V. Uzito wa nishati (moja ya viashiria kuu) ni 110-230 Wh / kg.

Upinzani wa ndani ni kati ya 5 hadi 15 mOhm/1Ah. Maisha ya huduma kwa idadi ya mizunguko (kutokwa / malipo) ni vitengo 1000-5000. Wakati wa kuchaji haraka ni dakika 15−60. Moja ya faida muhimu zaidi ni mchakato wa kujiondoa polepole (tu 10-20% kwa mwaka, ambayo 3-6% katika mwezi wa kwanza). Aina ya joto ya uendeshaji ni 0 C - +65 C; kwa joto chini ya sifuri, malipo haiwezekani.

Kuchaji hutokea katika hatua kadhaa:

1. kabla uhakika fulani uvujaji kiwango cha juu cha sasa malipo;
2. wakati vigezo vya uendeshaji vinafikiwa, sasa hatua kwa hatua hupungua hadi 3% ya thamani ya juu.

Wakati wa kuhifadhi, kuchaji mara kwa mara kunahitajika takriban kila masaa 500 ili kufidia kutokwa kwa kibinafsi. Wakati wa kuzidisha, chuma cha lithiamu kinaweza kuwekwa, ambacho, kuingiliana na electrolyte, huunda oksijeni. Hii huongeza hatari ya unyogovu kutokana na kuongezeka kwa shinikizo la ndani.

Kuchaji mara kwa mara hupunguza sana maisha ya betri. Kwa kuongeza, huathiri mazingira, halijoto, mkondo, nk.

Kipengele kina hasara, kati ya hizo ni zifuatazo:

masharti ya matumizi

Ni bora kuhifadhi betri chini ya hali zifuatazo: Malipo yanapaswa kuwa angalau 40%, na joto haipaswi kuwa chini sana au juu. Chaguo bora zaidi ni safu kutoka 0C hadi +10C. Kwa kawaida, karibu 4% ya uwezo hupotea katika miaka 2, ndiyo sababu haipendekezi kununua betri kwa zaidi ya tarehe za mapema viwanda.

Wanasayansi wamegundua njia ya kuongeza maisha ya rafu. Kihifadhi kinachofaa kinaongezwa kwa electrolyte. Walakini, kwa betri kama hizo, "mafunzo" yanapaswa kufanywa kwa njia ya mizunguko 2-3 ya kutokwa / malipo, ili waweze kufanya kazi katika hali ya kawaida. Vinginevyo, "athari ya kumbukumbu" inaweza kutokea na uvimbe unaofuata wa muundo mzima. Katika matumizi sahihi na kufuata viwango vyote vya uhifadhi, betri inaweza kutumika kwa muda mrefu, wakati uwezo wake utabaki katika kiwango cha juu.

Michakato ya malipo na kutokwa kwa yoyote betri hutokea kama mmenyuko wa kemikali. Walakini, malipo ya lithiamu betri za ion- hii ni ubaguzi kwa sheria. Utafiti wa kisayansi onyesha nishati ya betri kama vile mwendo wa machafuko wa ioni. Kauli za wachambuzi zinastahili kuzingatiwa. Ikiwa sayansi itachaji betri za lithiamu-ioni kwa usahihi, basi vifaa hivi vinapaswa kudumu milele.

Wanasayansi wanaona ushahidi wa kupoteza uwezo wa betri muhimu, unaothibitishwa na mazoezi, katika ioni zilizozuiwa na kinachojulikana mitego.

Kwa hivyo, kama ilivyo kwa wengine mifumo inayofanana, vifaa vya lithiamu-ion havizuiwi na kasoro wakati wa matumizi yao ya vitendo.

Chaja za miundo ya Li-ion zina mfanano fulani na vifaa vilivyoundwa kwa mifumo ya asidi ya risasi.

Lakini tofauti kuu kati ya chaja hizo zinaonekana katika utoaji wa voltages zilizoongezeka kwa seli. Kwa kuongeza, kuna ustahimilivu zaidi wa sasa, pamoja na uondoaji wa kuchaji kwa vipindi au kuelea wakati betri imechajiwa kikamilifu.

Kifaa chenye nguvu kiasi ambacho kinaweza kutumika kama kifaa cha kuhifadhi nishati kwa miundo vyanzo mbadala nishati

Iwapo kuna unyumbufu fulani katika suala la kuunganisha/kukata muunganisho wa voltage, watengenezaji wa mifumo ya lithiamu-ioni wanakataa kabisa mbinu hii.

Betri za Li-ion na sheria za uendeshaji kwa vifaa hivi haziruhusu uwezekano wa malipo ya ukomo.

Kwa hiyo, hakuna chaja inayoitwa "muujiza" kwa betri za lithiamu-ioni ambazo zinaweza kupanua maisha yao ya huduma kwa muda mrefu.

Haiwezekani kupata uwezo wa ziada wa Li-ion kupitia malipo ya mapigo au hila zingine zinazojulikana. Nishati ya lithiamu-ion ni aina ya mfumo "safi" ambao unakubali kiasi kidogo cha nishati.

Inachaji betri zilizochanganywa na kobalti

Miundo ya classic betri za lithiamu ion iliyo na cathodes ambayo muundo wake umeundwa na vifaa:

• kobalti,
• nikeli,
• manganese,
• alumini.

Zote kawaida huchajiwa kwa voltage ya hadi 4.20V/I. Mkengeuko unaoruhusiwa sio zaidi ya +/- 50 mV/I. Lakini pia kuna aina ya mtu binafsi betri za lithiamu-ion zenye nikeli, ambazo huruhusu voltages za kuchaji hadi 4.10V/I.

Betri za lithiamu-ioni zilizochanganywa na kobalti zina vifaa vya saketi za kinga za ndani, lakini hii mara chache huzuia betri kulipuka inapochajiwa kupita kiasi.

Pia kuna maendeleo ya betri za lithiamu-ioni, ambapo asilimia ya lithiamu imeongezeka. Kwao, voltage ya malipo inaweza kufikia 4.30V / I na ya juu.

Naam, kuongeza voltage huongeza uwezo, lakini ikiwa voltage inakwenda zaidi ya vipimo, inaweza kusababisha uharibifu wa muundo wa betri.

Kwa hiyo, kwa sehemu kubwa, betri za lithiamu-ioni zina vifaa vya nyaya za kinga, madhumuni ya ambayo ni kudumisha kiwango kilichoanzishwa.

Malipo kamili au sehemu

Walakini, mazoezi yanaonyesha: betri za lithiamu-ioni zenye nguvu zaidi zinaweza kuchukua zaidi ngazi ya juu voltage mradi hutolewa kwa muda mfupi.

Kwa chaguo hili, ufanisi wa malipo ni karibu 99%, na kiini kinabaki baridi wakati wote wa malipo. Kweli, baadhi ya betri za lithiamu-ioni bado zina joto kwa 4-5C zinapofikia chaji kamili.

Hii inaweza kuwa kutokana na ulinzi au kutokana na upinzani wa juu wa ndani. Kwa betri kama hizo, chaji inapaswa kusimamishwa wakati halijoto inapopanda zaidi ya 10ºC kwa kiwango cha malipo cha wastani.

Betri za lithiamu-ion ndani chaja kwa malipo. Kiashiria kinaonyesha betri zimechajiwa kikamilifu. Mchakato zaidi inatishia kuharibu betri

Malipo kamili ya mifumo ya mchanganyiko wa cobalt hutokea kwenye voltage ya kizingiti. Katika kesi hii, matone ya sasa hadi 3-5% ya thamani ya nominella.

Betri itaonyesha chaji kamili hata inapofikia kiwango fulani cha uwezo ambacho kinabaki bila kubadilika kwa muda mrefu. Sababu ya hii inaweza kuongezeka kwa kutokwa kwa betri.

Kuongezeka kwa malipo ya sasa na kueneza kwa chaji

Ikumbukwe kwamba kuongeza sasa ya malipo haina kasi ya mafanikio ya hali ya malipo kamili. Lithiamu itafikia voltage ya kilele kwa kasi zaidi, lakini kuchaji hadi uwezo umejaa kabisa huchukua muda mrefu. Walakini, kuchaji betri kwa kasi ya juu huongeza haraka uwezo wa betri hadi takriban 70%.

Betri za lithiamu-ioni haziungi mkono lazima kushtakiwa kikamilifu, kama ilivyo kwa vifaa vya asidi-lead. Kwa kuongezea, chaguo hili la kuchaji halifai kwa Li-ion. Kwa kweli, ni bora kutochaji betri kikamilifu, kwa sababu voltage ya juu "inasisitiza" betri.

Uchaguzi wa kizingiti zaidi voltage ya chini au kuondolewa kabisa kwa malipo ya kueneza husaidia kupanua maisha ya betri ya lithiamu-ioni. Kweli, njia hii inaambatana na kupungua kwa muda wa kutolewa kwa nishati ya betri.

Inafaa kuzingatia hapa: chaja za nyumbani huwa zinawashwa upeo wa nguvu na hauungi mkono marekebisho sasa ya kuchaji(mvutano).

Watengenezaji wa chaja za betri za lithiamu-ioni za watumiaji hukadiria maisha marefu ya huduma ya chini ya jambo muhimu kuliko gharama za ugumu wa suluhisho la mzunguko.

Chaja za betri za Li-ion

Baadhi ya chaja za bei nafuu za nyumbani mara nyingi hufanya kazi kwa kutumia njia iliyorahisishwa. Chaji betri ya lithiamu-ion ndani ya saa moja au chini ya hapo, bila kwenda kwenye chaji ya kueneza.

Kiashiria tayari kwenye vifaa vile huangaza wakati betri inafikia kizingiti cha voltage katika hatua ya kwanza. Hali ya malipo ni kuhusu 85%, ambayo mara nyingi inakidhi watumiaji wengi.

Chaja hii inayozalishwa nchini hutolewa kufanya kazi nayo betri tofauti, ikiwa ni pamoja na betri za lithiamu-ion. Kifaa kina mfumo wa udhibiti wa voltage na wa sasa, ambao tayari ni mzuri

Chaja za kitaaluma (ghali) zinajulikana na ukweli kwamba huweka kizingiti cha malipo ya chini, na hivyo kupanua maisha ya betri ya lithiamu-ion.

Jedwali linaonyesha uwezo wa kubuni wakati wa kuchaji na vifaa kama hivyo kwa vizingiti tofauti vya voltage, na bila malipo ya kueneza:

Voltage ya malipo, V/kwa kila seli	Uwezo wa kukatwa kwa voltage ya juu,%	Wakati wa malipo, min	Uwezo katika kueneza kamili,%
3.80	60	120	65
3.90	70	135	75
4.00	75	150	80
4.10	80	165	90
4.20	85	180	100

Mara tu betri ya lithiamu-ion inapoanza kuchaji, kuna ongezeko la haraka la voltage. Tabia hii inalinganishwa na kuinua mzigo na bendi ya mpira wakati kuna athari ya lag.

Uwezo hatimaye utapatikana wakati betri imejaa chaji. Tabia hii ya malipo ni ya kawaida kwa betri zote.

Kadiri mkondo wa kuchaji unavyoongezeka, ndivyo athari ya bendi ya mpira inavyong'aa. Joto la chini au uwepo wa seli yenye upinzani wa juu wa ndani huongeza tu athari.

Muundo wa betri ya lithiamu-ion katika fomu yake rahisi: 1- hasi busbar iliyofanywa kwa shaba; 2 - tairi chanya iliyofanywa kwa alumini; 3 - anode ya oksidi ya cobalt; 4- cathode ya grafiti; 5 - electrolyte

Kutathmini hali ya malipo kwa kusoma voltage ya betri iliyoshtakiwa haiwezekani. Kupima voltage ya mzunguko wazi (isiyo na kazi) baada ya betri kukaa kwa saa kadhaa ni kiashiria bora cha tathmini.

Kama ilivyo kwa betri zingine, halijoto huathiri kasi ya uvivu kwa jinsi inavyoathiri nyenzo hai betri ya lithiamu-ion. , kompyuta za mkononi na vifaa vingine inakadiriwa kwa kuhesabu coulombs.

Betri ya lithiamu-ion: kizingiti cha kueneza

Betri ya Li-ion haiwezi kunyonya chaji kupita kiasi. Kwa hiyo, wakati betri imejaa kabisa, sasa ya malipo lazima iondolewe mara moja.

Malipo ya sasa ya mara kwa mara yanaweza kusababisha metallization ya vipengele vya lithiamu, ambayo inakiuka kanuni ya kuhakikisha uendeshaji salama wa betri hizo.

Ili kupunguza uundaji wa kasoro, unapaswa kukata betri ya lithiamu-ion haraka iwezekanavyo inapofikia kiwango cha juu cha chaji.

Betri hii haitachukua tena chaji nyingi inavyopaswa. Kwa sababu ya malipo yasiyo sahihi imepoteza mali yake kuu ya hifadhi ya nishati

Mara tu malipo yanapoacha, voltage ya betri ya lithiamu-ion huanza kushuka. Athari ya kupunguza matatizo ya kimwili inaonekana.

Mvutano kwa muda mwendo wa uvivu itasambazwa kati ya seli zenye chaji zisizo sawa na voltage ya 3.70 V na 3.90 V.

Hapa, mchakato pia huvutia tahadhari wakati betri ya lithiamu-ioni, ambayo imepata malipo yaliyojaa kikamilifu, huanza kumshutumu jirani (ikiwa moja ni pamoja na mzunguko), ambayo haijapokea malipo ya kueneza.

Wakati betri za lithiamu-ioni zinahitajika kuwekwa kwenye chaja kila mara ili kuhakikisha kuwa ziko tayari, unapaswa kutegemea chaja ambazo zina kazi ya malipo ya fidia ya muda mfupi.

Chaja ya flash inawasha wakati voltage ya mzunguko wa wazi inashuka hadi 4.05 V / I na kuzima wakati voltage inafikia 4.20 V / I.

Chaja zilizoundwa kwa ajili ya uendeshaji ulio tayari au wa kusubiri mara nyingi huruhusu voltage ya betri kushuka hadi 4.00V/I na itachaji betri za Li-Ion hadi 4.05V/I badala ya kufikia kiwango kamili cha 4.20V/I.

Mbinu hii inapunguza voltage ya kimwili, ambayo inahusishwa kwa asili na voltage ya kiufundi, na husaidia kupanua maisha ya betri.

Inachaji betri zisizo na cobalt

Betri za jadi zina voltage ya seli ya nominella ya volts 3.60. Hata hivyo, kwa vifaa ambavyo havi na cobalt, rating ni tofauti.

Kwa hivyo, betri za lithiamu phosphate zina thamani ya kawaida ya volts 3.20 ( malipo ya voltage 3.65V). Na betri mpya za lithiamu titanate (zilizofanywa nchini Urusi) zina voltage ya nominella ya seli ya 2.40V (chaja voltage 2.85).

Betri za phosphate ya lithiamu ni vifaa vya kuhifadhi nishati ambavyo hazina cobalt katika muundo wao. Ukweli huu kwa kiasi fulani hubadilisha hali ya malipo ya betri kama hizo.

Chaja za kitamaduni hazifai kwa betri kama hizo, kwani zinazidisha betri kwa hatari ya mlipuko. Kinyume chake, mfumo wa kuchaji betri zisizo na kobalti hautatoa chaji ya kutosha kwa betri ya kawaida ya lithiamu-ioni ya 3.60V.

Umezidisha malipo ya betri ya lithiamu-ioni

Betri ya lithiamu-ioni hufanya kazi kwa usalama ndani ya voltages maalum za uendeshaji. Hata hivyo, utendakazi wa betri huwa si dhabiti ikiwa inachajiwa zaidi ya vikomo vya uendeshaji.

Kuchaji kwa muda mrefu kwa betri ya lithiamu-ion na voltage juu ya 4.30V, iliyoundwa kwa ukadiriaji wa uendeshaji wa 4.20V, imejaa metali ya lithiamu ya anode.

Nyenzo za cathode, kwa upande wake, hupata mali ya wakala wa oksidi, hupoteza utulivu wake, na hutoa dioksidi kaboni.

Shinikizo la seli ya betri huongezeka na ikiwa kuchaji kunaendelea, kifaa ulinzi wa ndani itafanya kazi kwa shinikizo kutoka kPa 1000 hadi 3180 kPa.

Ikiwa shinikizo la shinikizo linaendelea baada ya hili, utando wa kinga hufungua kwa kiwango cha shinikizo la 3.450 kPa. Katika hali hii, seli ya betri ya lithiamu-ioni iko kwenye hatihati ya kulipuka na hatimaye hufanya hivyo.

Muundo: 1 - kifuniko cha juu; 2 - insulator ya juu; 3 - chuma inaweza; 4 - insulator ya chini; 5 - kichupo cha anode; 6 - cathode; 7 - mgawanyiko; 8 - anode; 9 - kichupo cha cathode; 10 - vent; 11 - PTC; 12 - gasket

Kuanzisha ulinzi ndani ya betri ya lithiamu-ioni kunahusishwa na ongezeko la joto la yaliyomo ndani. Betri iliyochajiwa kikamilifu ina halijoto ya juu ya ndani kuliko iliyojazwa kiasi.

Kwa hiyo, betri za lithiamu-ioni zinaonekana kuwa salama zaidi zinapochajiwa kwa kiwango cha chini. Ndio maana mamlaka za nchi zingine zinahitaji matumizi ya betri za Li-ion katika ndege ambazo zimejaa nishati isiyozidi 30% ya uwezo wao kamili.

Kiwango cha juu cha halijoto ya ndani ya betri imejaa kikamilifu ni:

• 130-150 ° C (kwa lithiamu-cobalt);
• 170-180 ° C (kwa nickel-manganese-cobalt);
• 230-250 ° C (kwa lithiamu manganese).

Ikumbukwe: betri za lithiamu phosphate zina utulivu bora wa joto kuliko betri za lithiamu manganese. Betri za lithiamu-ioni sio pekee ambazo zina hatari katika hali ya upakiaji wa nishati.

Kwa mfano, betri za risasi-nickel pia zinakabiliwa na kuyeyuka kwa moto unaofuata ikiwa kueneza kwa nishati kunafanywa kwa kukiuka utawala wa pasipoti.

Kwa hiyo, kutumia chaja ambazo zinalingana kikamilifu na betri ni muhimu sana kwa betri zote za lithiamu-ioni.

Baadhi ya hitimisho kutoka kwa uchambuzi

Kuchaji betri za lithiamu-ioni kuna utaratibu uliorahisishwa ikilinganishwa na mifumo ya nikeli. Mzunguko wa malipo ni moja kwa moja, na mipaka ya voltage na ya sasa.

Saketi hii ni rahisi zaidi kuliko saketi inayochanganua saini changamano za voltage zinazobadilika betri inapotumika.

Mchakato wa kueneza nishati ya betri za lithiamu-ioni huruhusu kukatizwa; betri hizi hazihitaji kujazwa kikamilifu, kama ilivyo kwa betri za asidi ya risasi.

Mzunguko wa kidhibiti kwa betri za lithiamu-ioni za nguvu za chini. Suluhisho rahisi na kiwango cha chini cha maelezo. Lakini mzunguko hautoi hali ya mzunguko ambayo chini yake muda mrefu huduma

Sifa za betri za lithiamu-ioni huahidi faida katika uendeshaji wa vyanzo vya nishati mbadala ( paneli za jua na mitambo ya upepo). Kama sheria, jenereta ya upepo mara chache hutoa malipo kamili ya betri.

Kwa lithiamu-ioni, ukosefu wa mahitaji ya utozaji wa hali thabiti hurahisisha muundo wa kidhibiti chaji. Betri ya lithiamu-ioni haihitaji kidhibiti kusawazisha voltage na ya sasa, kama inavyotakiwa na betri za asidi ya risasi.

Chaja zote za nyumbani na za viwandani za lithiamu-ioni huchaji betri kikamilifu. Hata hivyo vifaa vilivyopo Kuchaji betri za lithiamu-ioni kwa ujumla haitoi udhibiti wa voltage mwishoni mwa mzunguko.

Betri za Lithium-ion si gumu kama zile za hidridi za nikeli-metali, lakini bado zinahitaji uangalifu fulani. Kushikamana na tano sheria rahisi , huwezi kupanua tu mzunguko wa maisha betri za lithiamu-ion, lakini pia kuongeza muda wa uendeshaji wa vifaa vya simu bila recharging.

Usiruhusu kutokwa kamili. Betri za lithiamu-ioni hazina kinachojulikana athari ya kumbukumbu, hivyo wanaweza na, zaidi ya hayo, wanahitaji kushtakiwa bila kusubiri kwao kutekeleza hadi sifuri. Wazalishaji wengi huhesabu maisha ya betri ya lithiamu-ion kwa idadi ya mizunguko kamili ya kutokwa (hadi 0%). Kwa ubora wa betri hii Mizunguko 400-600. Ili kuongeza muda wa matumizi ya betri ya lithiamu-ioni, chaji simu yako mara nyingi zaidi. Kwa hakika, mara tu malipo ya betri yanapungua chini ya asilimia 10-20, unaweza kuweka simu kwenye malipo. Hii itaongeza idadi ya mizunguko ya kutokwa kwa 1000-1100 .
Wataalamu wanaelezea mchakato huu kwa kiashirio kama vile Kina cha Utoaji. Ikiwa simu yako imetolewa hadi 20%, basi Kina cha Utoaji ni 80%. Jedwali hapa chini linaonyesha utegemezi wa idadi ya mizunguko ya kutokwa kwa betri ya lithiamu-ioni kwenye Kina cha Utoaji:

Osha mara moja kila baada ya miezi 3. Kuchaji kikamilifu kwa muda mrefu ni hatari kwa betri za lithiamu-ioni kama vile kutokeza kila mara hadi sifuri.
Kutokana na uliokithiri mchakato usio imara chaji (mara nyingi tunachaji simu inavyohitajika, na inapowezekana, kutoka kwa USB, kutoka kwa duka, kutoka betri ya nje nk) wataalam wanapendekeza kutoa betri kabisa mara moja kila baada ya miezi 3 na kisha kuichaji hadi 100% na kuiweka chaji kwa masaa 8-12. Hii husaidia kuweka upya kinachojulikana bendera ya juu na ya chini ya betri. Unaweza kusoma zaidi kuhusu hili.

Hifadhi imechajiwa kiasi. Hali bora zaidi ya uhifadhi wa muda mrefu wa betri ya lithiamu-ioni ni chaji kati ya asilimia 30 na 50 kwa 15°C. Ukiacha betri ikiwa imechajiwa kikamilifu, uwezo wake utapungua kwa kiasi kikubwa baada ya muda. Lakini betri, ambayo imekuwa ikikusanya vumbi kwenye rafu kwa muda mrefu, imetolewa hadi sifuri, kuna uwezekano mkubwa kuwa haipo tena - ni wakati wa kuituma kwa kuchakata tena.
Jedwali lililo hapa chini linaonyesha ni kiasi gani cha uwezo kinachosalia katika betri ya lithiamu-ion kulingana na halijoto ya kuhifadhi na kiwango cha chaji inapohifadhiwa kwa mwaka 1.

Tumia chaja asili. Watu wachache wanajua kuwa chaja katika hali nyingi hujengwa moja kwa moja ndani ya vifaa vya rununu, na vya nje adapta ya mtandao Inapunguza tu voltage na kurekebisha sasa ya mtandao wa umeme wa kaya, yaani, haiathiri moja kwa moja betri. Baadhi ya vifaa, k.m. kamera za digital, usiwe na chaja iliyojengwa, na kwa hiyo betri zao za lithiamu-ioni huingizwa kwenye "chaja" ya nje. Hapa ndipo kutumia chaja ya nje ya ubora unaotia shaka badala ya ile ya awali kunaweza kuathiri vibaya utendakazi wa betri.

Epuka joto kupita kiasi. vizuri na adui mbaya zaidi betri za lithiamu-ion ni joto- hawawezi kuvumilia overheating hata kidogo. Kwa hiyo, usiruhusu vifaa vya simu moja kwa moja miale ya jua, na usiziache zikiwa karibu na vyanzo vya joto kama vile hita za umeme. Upeo wa juu joto linaloruhusiwa, ambayo inawezekana kutumia betri za lithiamu-ioni: kutoka -40 ° C hadi +50 ° C

Pia, unaweza kuangalia

Leo, betri za lithiamu-ion hutumiwa mara nyingi katika nyanja mbalimbali. Zinatumika sana katika vifaa vya elektroniki vya rununu (PDA, simu za rununu, kompyuta za mkononi, na mengi zaidi), magari ya umeme, na kadhalika. Hii ni kutokana na faida zao juu ya betri za nickel-cadmium (Ni-Cd) na nickel-metal hidridi (Ni-MH) zilizotumiwa hapo awali. Na ikiwa mwisho umekaribia kikomo chao cha kinadharia, basi teknolojia ya betri ya lithiamu-ioni iko mwanzoni mwa safari yake.

Kifaa

Katika betri za lithiamu-ioni, alumini hutumika kama elektrodi hasi (cathode), na shaba hufanya kama elektrodi chanya (anode). Electrodes inaweza kufanywa kwa maumbo tofauti, hata hivyo, kama sheria, ni foil katika sura ya mfuko wa mviringo au silinda.

• Nyenzo za anode kwenye foil ya shaba na nyenzo za cathode kwenye foil ya alumini hutenganishwa na separator ya porous, ambayo inaingizwa na electrolyte.
• Mfuko wa electrode umewekwa kwenye nyumba iliyofungwa, na anodes na cathodes zimeunganishwa na vituo vya sasa vya ushuru.
• Chini ya kifuniko cha betri kunaweza kuwa vifaa maalum. Kifaa kimoja hujibu kwa kuongeza upinzani kwa mgawo mzuri wa joto. Kifaa cha pili huvunja muunganisho wa umeme kati ya terminal chanya na cathode wakati shinikizo la gesi kwenye betri linaongezeka juu ya kikomo kinachoruhusiwa. Katika baadhi ya matukio, nyumba ina vifaa vya valve ya usalama ambayo hupunguza shinikizo la ndani katika tukio la ukiukwaji wa hali ya uendeshaji au hali ya dharura.
• Ili kuongeza usalama wa uendeshaji, idadi ya betri pia hutumia nje ulinzi wa kielektroniki. Inazuia uwezekano wa kupokanzwa kupita kiasi, mzunguko mfupi na kuchaji betri tena.
• Kwa kimuundo, betri zinazalishwa katika matoleo ya prismatic na cylindrical. Kifurushi kilichovingirishwa cha kitenganishi na elektrodi kwenye betri za silinda huwekwa kwenye sanduku la alumini au chuma, ambalo limeunganishwa. electrode hasi. Pole chanya ya betri hutolewa kupitia insulator hadi kwenye kifuniko. Betri za prismatic huundwa kwa kuweka sahani za mstatili juu ya kila mmoja.

Aina hizi za betri za lithiamu-ioni huruhusu ufungaji mkali, lakini ni vigumu zaidi kudumisha nguvu za kukandamiza kwenye elektroni kuliko betri za silinda. Idadi ya betri za prismatic hutumia mkusanyiko wa roll ya kifurushi cha elektroni zilizosokotwa kwenye ond ya mviringo.

Betri nyingi zinazalishwa katika matoleo ya prismatic, kwa kuwa lengo lao kuu ni kuhakikisha uendeshaji wa laptops na simu za mkononi. Muundo wa betri za Li-ion umefungwa kabisa. Sharti hili imeagizwa na kutokubalika kwa kuvuja kwa elektroliti ya kioevu. Ikiwa mvuke wa maji au oksijeni huingia ndani, mmenyuko hutokea kwa vifaa vya electrolyte na electrode, ambayo husababisha kushindwa kabisa kwa betri.

Kanuni ya uendeshaji

• Betri za lithiamu-ion zina electrodes mbili kwa namna ya anode na cathode, na electrolyte kati yao. Kwenye anode wakati wa kuunganisha betri mzunguko uliofungwa mmenyuko wa kemikali hutengenezwa ambayo husababisha kuundwa kwa elektroni za bure.
• Elektroni hizi huwa na kufikia cathode, ambapo mkusanyiko wao ni wa chini. Hata hivyo, kutoka njia iliyonyooka Electrolyte, ambayo iko kati ya electrodes, inawashikilia kutoka anode hadi cathode. Inabaki njia pekee- kupitia mzunguko ambapo betri imefungwa. Katika kesi hii, elektroni, zinazohamia kwenye mzunguko maalum, hutoa kifaa kwa nishati.
• Ioni za lithiamu zilizo na chaji chanya, ambazo ziliachwa nyuma na elektroni zilizokimbia, wakati huo huo zinaelekezwa kupitia elektroliti hadi kwenye cathode ili kukidhi mahitaji ya elektroni kwenye upande wa cathode.
• Baada ya elektroni zote kuhamia cathode, "kifo" cha betri hutokea. Lakini betri ya lithiamu-ioni inaweza kuchajiwa tena, kumaanisha kuwa mchakato unaweza kubadilishwa.

Kwa kutumia chaja, unaweza kuanzisha nishati kwenye saketi, na hivyo kuanza majibu kutokea mwelekeo wa nyuma. Matokeo yake yatakuwa mkusanyiko wa elektroni kwenye anode. Mara tu betri imechajiwa tena, itaendelea kuwa hivyo kwa sehemu kubwa hadi iwashwe. Hata hivyo, baada ya muda, betri itapoteza baadhi ya malipo yake hata katika hali ya kusubiri.

• Uwezo wa betri unarejelea idadi ya ayoni za lithiamu zinazoweza kujipachika zenyewe kwenye kreta na vinyweleo vidogo vya anode au cathode. Baada ya muda, baada ya recharges nyingi, cathode na anode huharibika. Matokeo yake, idadi ya ions wanaweza kubeba hupungua. Katika kesi hii, betri haiwezi tena kushikilia kiasi sawa cha chaji. Hatimaye, inapoteza kabisa kazi zake.

Betri za lithiamu-ioni zimeundwa kwa njia ambayo malipo yao lazima yafuatiliwe daima. Kwa kusudi hili, a ada maalum, inaitwa kidhibiti cha malipo. Chip kwenye ubao hudhibiti mchakato wa kuchaji betri.

Chaji ya kawaida ya betri inaonekana kama hii:

• Mwanzoni mwa mchakato wa malipo, mtawala hutoa sasa ya 10% ya sasa iliyopimwa. KATIKA wakati huu voltage inaongezeka hadi 2.8 V.
• Kisha malipo ya sasa yanaongezeka kwa moja ya majina. Katika kipindi hiki, voltage katika DC kuongezeka hadi 4.2 V.
• Mwishoni mwa mchakato wa malipo, matone ya sasa yanapungua voltage mara kwa mara 4.2 V hadi betri ijazwe 100%.

Awamu inaweza kutofautiana kulingana na maombi watawala tofauti ambayo inaongoza kwa kasi tofauti malipo na, ipasavyo, gharama ya jumla ya betri. Betri za lithiamu-ion zinaweza kuwa bila ulinzi, yaani, mtawala iko kwenye chaja, au kwa ulinzi uliojengwa, yaani, mtawala iko ndani ya betri. Kunaweza kuwa na vifaa ambapo bodi ya ulinzi imejengwa moja kwa moja kwenye betri.

Aina na maombi

Kuna mambo mawili ya aina ya betri za lithiamu-ioni:

1. Betri za cylindrical lithiamu-ioni.
2. Betri za lithiamu-ioni za kibao.

Aina ndogo tofauti za mfumo wa electrochemical lithiamu-ioni huitwa kulingana na aina ya dutu inayotumika. Kile ambacho betri hizi zote za lithiamu-ion zinafanana ni kwamba zote zimefungwa, betri zisizo na matengenezo.

Kuna aina 6 za kawaida za betri za lithiamu-ioni:

1. Betri ya lithiamu cobalt . Ni suluhisho maarufu kwa kamera za digital, laptops na simu za mkononi kwa sababu ya kiwango cha juu cha nishati maalum. Betri ina cathode ya oksidi ya cobalt na anode ya grafiti. Ubaya wa betri za lithiamu cobalt: fursa ndogo mizigo, utulivu wa chini wa mafuta na kiasi muda mfupi huduma.

Maeneo ya matumizi ; simu za kielektroniki.

1. Betri ya manganese ya lithiamu . Kathodi ya fuwele ya lithiamu manganese spinel ina muundo wa mfumo wa pande tatu. Spinel hutoa upinzani mdogo, lakini ina wiani wa wastani wa nishati kuliko cobalt.

Maeneo ya matumizi; vitengo vya nguvu za umeme, vifaa vya matibabu, zana za nguvu.

1. Betri ya Lithium Nickel Manganese Cobalt Oksidi . Cathode ya betri inachanganya cobalt, manganese na nikeli. Nickel ni maarufu kwa kiwango chake cha juu cha nishati, lakini utulivu wa chini. Manganese hutoa chini upinzani wa ndani, hata hivyo, husababisha kiwango cha chini cha nishati maalum. Mchanganyiko wa metali inakuwezesha kulipa fidia kwa hasara zao na kutumia nguvu zao.

Maeneo ya matumizi; kwa matumizi ya kibinafsi na ya viwandani (mifumo ya usalama, mitambo ya umeme wa jua, taa za dharura, mawasiliano ya simu, magari ya umeme, baiskeli za umeme na kadhalika).

1. Betri ya phosphate ya chuma ya lithiamu . Faida zake kuu: maisha marefu ya huduma, utendaji wa juu nguvu ya sasa, upinzani kwa matumizi mabaya, kuongezeka kwa usalama na utulivu mzuri wa joto. Hata hivyo, betri hii ina uwezo mdogo.

Maeneo ya maombi: vifaa vya stationary na portable maalum ambapo uvumilivu na mikondo ya juu ya mzigo inahitajika.

1. Betri ya Oksidi ya Alumini ya Lithium Nickel Cobalt . Faida zake kuu: wiani mkubwa wa nishati na nguvu ya nishati, kudumu. Hata hivyo, rekodi yake ya usalama na gharama kubwa hupunguza matumizi yake.

Maeneo ya matumizi; mitambo ya umeme, viwanda na vifaa vya matibabu.

1. Betri ya titanate ya lithiamu . Faida zake kuu: malipo ya haraka, maisha marefu ya huduma, anuwai ya joto, utendaji bora na usalama. Hii ndiyo betri ya lithiamu-ioni iliyo salama zaidi inayopatikana.

Walakini, ina gharama kubwa na kiwango cha chini cha nishati maalum. Hivi sasa, maendeleo yanaendelea ili kupunguza gharama ya uzalishaji na kuongeza kiwango maalum cha nishati.

Maeneo ya matumizi; mitaani, vitengo vya nguvu za umeme za magari (Honda Fit-EV, Mitsubishi i-MiEV), UPS.

Tabia za kawaida

Kwa ujumla, betri za lithiamu-ion zina sifa zifuatazo za kawaida:

• Voltage ya chini sio chini kuliko 2.2-2.5V.
• Upeo wa voltage sio zaidi ya 4.25-4.35V.
• Wakati wa malipo: masaa 2-4.
• Kujitoa kwa joto la chumba- karibu 7% kwa mwaka.
• Halijoto ya kufanya kazi ni kati ya −20 °C hadi +60 °C.
• Idadi ya mzunguko wa malipo / kutokwa hadi kupoteza kwa 20% ya uwezo kunapatikana ni 500-1000.

Faida na hasara

Faida ni pamoja na:

• Msongamano mkubwa wa nishati ikilinganishwa na betri za alkali zinazotumia nikeli.
• Voltage ya seli moja ya betri ni ya juu kabisa.
• Hakuna "athari ya kumbukumbu", ambayo inahakikisha uendeshaji rahisi.
• Idadi kubwa ya mizunguko ya kutokwa kwa malipo.
• Maisha ya huduma ya muda mrefu.
• Aina pana ya halijoto kwa utendaji thabiti.
• Usalama wa mazingira unaohusiana.

Miongoni mwa hasara ni:

• Mkondo wa kutokwa kwa wastani.
• Kuzeeka haraka.
• Gharama kubwa kiasi.
• Haiwezekani kufanya kazi bila mtawala aliyejengwa.
• Uwezekano wa mwako wa hiari mizigo ya juu na wakati kutokwa ni kirefu sana.
• Ubunifu unahitaji uboreshaji mkubwa, kwa sababu haujakamilika.

Majaribio ya kwanza ya kuunda seli za galvanic za lithiamu yalirekodiwa mnamo 1012. Mfano wa kufanya kazi kweli uliundwa mnamo 1940, nakala za kwanza za uzalishaji (zisizoweza kurejeshwa!) zilionekana katika miaka ya 70, na maandamano ya ushindi ya aina hii ya betri ilianza mapema miaka ya 90, wakati kampuni ya Kijapani Sony iliweza kusimamia biashara zao. uzalishaji.

Hivi sasa, inaaminika kuwa hii ni moja ya maeneo ya kuahidi zaidi ya kuunda uhuru vyanzo vya umeme nishati licha ya gharama yao ya juu (katika kiwango cha sasa).

Faida kuu ya aina hii ya betri ni wiani mkubwa wa nishati (kuhusu 100 W / saa kwa kilo 1 ya uzito) na uwezo wa kufanya mzunguko mkubwa wa malipo / kutokwa.

Betri mpya zilizoundwa pia zina sifa ya kiashiria bora kama vile kasi ya chini kutokwa kwa kibinafsi (tu kutoka 3 hadi 5% katika mwezi wa kwanza, na kupungua kwa kiashiria hiki). Hii inaruhusu

Na sio hiyo tu - ikilinganishwa na Ni-Cd iliyoenea, mpango mpya ikiwa na vipimo sawa, hutoa utendaji bora mara tatu bila athari mbaya ya kumbukumbu.

Tabia hasi

betri za lithiamu ion.

Awali ya yote, gharama kubwa, haja ya kuweka betri katika hali ya kushtakiwa na kinachojulikana "athari ya kuzeeka", ambayo inajidhihirisha hata wakati kiini cha galvanic haijatumiwa. Mali ya mwisho isiyo na furaha inajidhihirisha kwa kupungua mara kwa mara kwa uwezo, ambayo baada ya miaka miwili inaweza kusababisha kushindwa kamili kwa bidhaa.