ในโทรศัพท์มือถือ กล้อง และอุปกรณ์อื่นๆ สมัยใหม่ มักใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เพื่อทดแทนแบตเตอรี่อัลคาไลน์และนิกเกิลแคดเมียม ซึ่งมีความเหนือกว่าหลายประการ แบตเตอรี่ที่มีลิเธียมแอโนดปรากฏตัวครั้งแรกในทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษก่อน และได้รับความนิยมอย่างมากในทันทีเนื่องจากมีแรงดันไฟฟ้าและความเข้มของพลังงานสูง

ประวัติความเป็นมาของการปรากฏตัว

การพัฒนามีอายุสั้น แต่ในทางปฏิบัติแล้วความยากลำบากเกิดขึ้นซึ่งได้รับการแก้ไขในช่วงทศวรรษที่ 90 ของศตวรรษที่ผ่านมาเท่านั้น เนื่องจากลิเธียมมีฤทธิ์สูง กระบวนการทางเคมีจึงเกิดขึ้นภายในองค์ประกอบซึ่งทำให้เกิดเพลิงไหม้

ในช่วงต้นทศวรรษที่ 90 มีอุบัติเหตุเกิดขึ้นหลายครั้ง - ผู้ใช้โทรศัพท์ขณะพูดถูกไฟไหม้อย่างรุนแรงอันเป็นผลมาจากการจุดระเบิดขององค์ประกอบต่างๆ ที่เกิดขึ้นเอง จากนั้นจึงเกิดจากอุปกรณ์สื่อสารเอง ทั้งนี้แบตเตอรี่ได้เลิกผลิตโดยสิ้นเชิงและได้คืนแบตเตอรี่ที่ปล่อยออกมาก่อนหน้านี้แล้ว

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสมัยใหม่ไม่ใช้โลหะบริสุทธิ์ ใช้เฉพาะสารประกอบที่แตกตัวเป็นไอออนเท่านั้น เนื่องจากมีความเสถียรมากกว่า น่าเสียดายที่นักวิทยาศาสตร์ต้องลดความสามารถของแบตเตอรี่ลงอย่างมาก แต่พวกเขาสามารถบรรลุสิ่งสำคัญได้ - ผู้คนไม่ต้องทนทุกข์ทรมานจากการถูกไฟไหม้อีกต่อไป

คริสตัลเซลล์ การเชื่อมต่อต่างๆพบว่าคาร์บอนมีความเหมาะสมสำหรับการอินเทอร์คาเลชันของลิเธียมไอออนบนขั้วลบ เมื่อทำการชาร์จพวกมันจะเคลื่อนจากขั้วบวกไปยังแคโทดและเมื่อทำการคายประจุในทางกลับกัน

หลักการทำงานและความหลากหลาย

ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทุกก้อน พื้นฐานของอิเล็กโทรดลบคือสารที่มีคาร์บอน ซึ่งสามารถสั่งโครงสร้างหรือสั่งบางส่วนได้ กระบวนการแทรกซึมของ Li เป็น C จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัสดุ อิเล็กโทรดบวกส่วนใหญ่ทำจากนิกเกิลหรือโคบอลต์ออกไซด์ชุบ

เมื่อสรุปปฏิกิริยาทั้งหมดสามารถแสดงได้ในสมการต่อไปนี้:

1. LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe - สำหรับแคโทด
2. C + xLi+ + xe → CLix - สำหรับขั้วบวก

สมการจะถูกนำเสนอสำหรับกรณีของการคายประจุ เมื่อมีการชาร์จ พวกมันจะไหลเข้า ด้านหลัง- นักวิทยาศาสตร์กำลังทำการวิจัยเกี่ยวกับวัสดุใหม่ซึ่งประกอบด้วยฟอสเฟตและออกไซด์ผสม วัสดุเหล่านี้มีการวางแผนเพื่อใช้สำหรับแคโทด

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีสองประเภท:

1. ทรงกระบอก;
2. ปริซึม

ความแตกต่างที่สำคัญคือตำแหน่งของแผ่นเปลือกโลก (เป็นแท่งปริซึม - อยู่ด้านบนของกันและกัน) ขนาดของแบตเตอรี่ลิเธียมขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ ตามกฎแล้วแท่งปริซึมจะมีความหนาแน่นและกะทัดรัดกว่า

นอกจากนี้ยังมีระบบความปลอดภัยอยู่ข้างใน - กลไกที่เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานก็เพิ่มขึ้น และเมื่อความดันเพิ่มขึ้น ก็จะตัดวงจรแอโนด-แคโทด ขอบคุณ กระดานอิเล็กทรอนิกส์ไม่สามารถปิดได้เนื่องจากจะควบคุมกระบวนการภายในแบตเตอรี่

อิเล็กโทรดที่มีขั้วตรงข้ามจะถูกคั่นด้วยตัวคั่น ต้องปิดผนึกเคส การรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์หรือน้ำและออกซิเจนจะทำลายทั้งแบตเตอรี่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ยู ผู้ผลิตต่างๆแบตเตอรี่ลิเธียมอาจดูแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ผลิตภัณฑ์ไม่มีรูปทรงเดียว อัตราส่วนของมวลแอคทีฟของแอโนดต่อแคโทดควรอยู่ที่ประมาณ 1:1 มิฉะนั้นอาจเกิดการก่อตัวของโลหะลิเธียมได้ซึ่งจะทำให้เกิดเพลิงไหม้

ข้อดีและข้อเสีย

แบตเตอรี่มีพารามิเตอร์ที่ดีเยี่ยมซึ่งแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับ ผู้ผลิตที่แตกต่างกัน- แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดคือ 3.7−3.8 V สูงสุด 4.4 V ความหนาแน่นของพลังงาน (หนึ่งในตัวชี้วัดหลัก) คือ 110−230 Wh/kg

ความต้านทานภายในอยู่ระหว่าง 5 ถึง 15 mOhm/1Ah อายุการใช้งานตามจำนวนรอบ (การคายประจุ/การชาร์จ) คือ 1,000−5,000 หน่วย เวลาในการชาร์จอย่างรวดเร็วคือ 15−60 นาที ข้อดีที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งคือกระบวนการคายประจุเองช้า (เพียง 10-20% ต่อปี ซึ่ง 3-6% ในเดือนแรก) ช่วงอุณหภูมิในการทำงานคือ 0 C - +65 C; ที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ ไม่สามารถชาร์จได้

การชาร์จเกิดขึ้นในหลายขั้นตอน:

1. ก่อน จุดใดจุดหนึ่งการรั่วไหล กระแสสูงสุดค่าใช้จ่าย;
2. เมื่อถึงพารามิเตอร์การทำงาน กระแสจะค่อยๆ ลดลงเหลือ 3% ของค่าสูงสุด

ในระหว่างการเก็บรักษา จำเป็นต้องชาร์จประจุใหม่เป็นระยะประมาณทุกๆ 500 ชั่วโมงเพื่อชดเชยการคายประจุเอง เมื่อชาร์จไฟเกิน โลหะลิเธียมสามารถสะสมได้ ซึ่งเมื่อทำปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไลต์จะเกิดเป็นออกซิเจน สิ่งนี้จะเพิ่มความเสี่ยงต่อภาวะกดดันเนื่องจากแรงกดดันภายในที่เพิ่มขึ้น

การชาร์จใหม่บ่อยครั้งจะลดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ลงอย่างมาก นอกจากนี้ยังมีอิทธิพลต่อ สิ่งแวดล้อม, อุณหภูมิ, กระแส ฯลฯ

องค์ประกอบมีข้อเสียซึ่งมีดังต่อไปนี้:

ข้อกำหนดการใช้งาน

วิธีที่ดีที่สุดคือเก็บแบตเตอรี่ไว้ภายใต้เงื่อนไขต่อไปนี้: ประจุควรมีอย่างน้อย 40% และอุณหภูมิไม่ควรต่ำหรือสูงมาก ตัวเลือกที่ดีที่สุดคือช่วงตั้งแต่ 0C ถึง +10C โดยปกติความจุจะหายไปประมาณ 4% ใน 2 ปี จึงไม่แนะนำให้ซื้อแบตเตอรี่เป็นเวลานานกว่านั้น วันที่เริ่มต้นการผลิต.

นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นวิธีการเพิ่มอายุการเก็บรักษา มีการเติมสารกันบูดที่เหมาะสมลงในอิเล็กโทรไลต์ อย่างไรก็ตาม สำหรับแบตเตอรี่ดังกล่าว ควร "ฝึกอบรม" ในรูปแบบของการคายประจุ/ชาร์จเต็ม 2-3 รอบ เพื่อที่จะสามารถทำงานได้ในภายหลัง โหมดปกติ- มิฉะนั้นอาจเกิด "เอฟเฟกต์หน่วยความจำ" และอาการบวมของโครงสร้างทั้งหมดตามมา ที่ การใช้งานที่ถูกต้องและเป็นไปตามมาตรฐานการจัดเก็บทั้งหมดทำให้แบตเตอรี่สามารถใช้งานได้ เป็นเวลานานในขณะที่กำลังการผลิตยังคงอยู่ในระดับสูง

กระบวนการชาร์จและการคายประจุใดๆ แบตเตอรี่เกิดขึ้นเป็นปฏิกิริยาเคมี อย่างไรก็ตามค่าลิเธียม แบตเตอรี่ไอออน- นี่เป็นข้อยกเว้นของกฎ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์แสดงพลังงานของแบตเตอรี่เช่นการเคลื่อนที่ของไอออนที่วุ่นวาย คำกล่าวของผู้เชี่ยวชาญสมควรได้รับความสนใจ หากวิทยาศาสตร์ต้องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอย่างถูกต้อง อุปกรณ์เหล่านี้ก็ควรมีอายุการใช้งานตลอดไป

นักวิทยาศาสตร์เห็นหลักฐานของการสูญเสียความจุของแบตเตอรี่ที่เป็นประโยชน์ ซึ่งได้รับการยืนยันในทางปฏิบัติในไอออนที่ถูกบล็อกโดยสิ่งที่เรียกว่ากับดัก

ดังนั้นเช่นเดียวกับคนอื่นๆ ระบบที่คล้ายกันอุปกรณ์ลิเธียมไอออนไม่ได้รับผลกระทบจากข้อบกพร่องระหว่างการใช้งานจริง

เครื่องชาร์จสำหรับการออกแบบ Li-ion มีความคล้ายคลึงกับอุปกรณ์ที่ออกแบบมาสำหรับระบบกรดตะกั่ว

แต่ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเครื่องชาร์จดังกล่าวจะเห็นได้จากการจัดหาแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นให้กับเซลล์ นอกจากนี้ ยังมีค่าความคลาดเคลื่อนของกระแสไฟที่เข้มงวดมากขึ้น รวมถึงการกำจัดการชาร์จแบบเป็นจังหวะหรือแบบลอยตัวเมื่อแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้ว

อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ค่อนข้างทรงพลังซึ่งสามารถใช้เป็นอุปกรณ์เก็บพลังงานสำหรับโครงสร้างได้ แหล่งทางเลือกพลังงาน

หากมีความยืดหยุ่นในแง่ของการเชื่อมต่อ/ตัดการเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้า ผู้ผลิตระบบลิเธียมไอออนจะปฏิเสธแนวทางนี้อย่างเด็ดขาด

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและกฎการทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้ไม่อนุญาตให้มีการชาร์จไฟเกินไม่จำกัด

ดังนั้นจึงไม่มีเครื่องชาร์จแบบ “มหัศจรรย์” สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่สามารถยืดอายุการใช้งานได้ยาวนาน

เป็นไปไม่ได้ที่จะรับความจุ Li-ion เพิ่มเติมผ่านการชาร์จแบบพัลส์หรือเทคนิคอื่นที่ทราบ พลังงานลิเธียมไอออนเป็นระบบ "สะอาด" ชนิดหนึ่งที่รับพลังงานในปริมาณที่จำกัดอย่างเคร่งครัด

การชาร์จแบตเตอรี่ผสมโคบอลต์

การออกแบบคลาสสิก แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนติดตั้งแคโทดซึ่งมีโครงสร้างประกอบด้วยวัสดุ:

• โคบอลต์,
• นิกเกิล,
• แมงกานีส,
• อลูมิเนียม

โดยปกติแล้วทั้งหมดจะถูกชาร์จที่แรงดันไฟฟ้าสูงถึง 4.20V/I ค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาตคือไม่เกิน +/- 50 mV/I แต่ก็มีเช่นกัน แต่ละสายพันธุ์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้นิกเกิล ซึ่งสามารถชาร์จแรงดันไฟฟ้าได้สูงถึง 4.10V/I

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนผสมโคบอลต์มีวงจรป้องกันภายใน แต่ไม่ค่อยช่วยป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ระเบิดเมื่อชาร์จไฟเกิน

นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งมีเปอร์เซ็นต์ของลิเธียมเพิ่มขึ้น สำหรับพวกเขา แรงดันไฟฟ้าชาร์จสามารถเข้าถึง 4.30V/I และสูงกว่า

คือการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจะทำให้ความจุเพิ่มขึ้น แต่ถ้าแรงดันไฟฟ้าเกินข้อกำหนดก็อาจทำให้โครงสร้างแบตเตอรี่เสียหายได้

ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่จึงมีวงจรป้องกันซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อรักษามาตรฐานที่กำหนดไว้

ค่าธรรมเนียมเต็มหรือบางส่วน

อย่างไรก็ตาม จากการปฏิบัติแสดงให้เห็นแล้วว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ทรงพลังที่สุดอาจใช้เวลานานกว่านั้น ระดับสูงแรงดันไฟฟ้าโดยมีเงื่อนไขว่าจ่ายไฟในช่วงเวลาสั้นๆ

ด้วยตัวเลือกนี้ ประสิทธิภาพการชาร์จจะอยู่ที่ประมาณ 99% และเซลล์จะยังคงเย็นตลอดระยะเวลาการชาร์จ จริงอยู่ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนบางรุ่นยังคงมีความร้อนสูงถึง 4-5C เมื่อชาร์จจนเต็ม

อาจเนื่องมาจากการป้องกันหรือเนื่องจากความต้านทานภายในสูง สำหรับแบตเตอรี่ดังกล่าว ควรหยุดการชาร์จเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 10°C ด้วยอัตราการชาร์จปานกลาง

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใน ที่ชาร์จในการชาร์จ ไฟแสดงสถานะแสดงว่าแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้ว กระบวนการต่อไปขู่ว่าจะทำให้แบตเตอรี่เสียหาย

การชาร์จเต็มของระบบผสมโคบอลต์จะเกิดขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าที่เกณฑ์ ในกรณีนี้กระแสจะลดลงมากถึง 3-5% ของค่าที่ระบุ

แบตเตอรี่จะแสดงการชาร์จจนเต็มแม้ว่าจะถึงระดับความจุที่กำหนดซึ่งยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเป็นเวลานาน สาเหตุนี้อาจเกิดจากการคายประจุแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น

เพิ่มกระแสประจุและความอิ่มตัวของประจุ

ควรสังเกตว่าการเพิ่มกระแสประจุไม่ได้เร่งการบรรลุสถานะประจุเต็ม ลิเธียมจะเข้าถึงแรงดันไฟฟ้าสูงสุดได้เร็วขึ้น แต่การชาร์จจนกว่าความจุจะอิ่มตัวโดยสมบูรณ์จะใช้เวลานานกว่า อย่างไรก็ตาม การชาร์จแบตเตอรี่ด้วยกระแสไฟสูงอย่างรวดเร็วจะทำให้ความจุของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 70%

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่รองรับภาคบังคับ ชาร์จเต็มแล้วเช่นเดียวกับกรณีของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่เป็นกรด-ตะกั่ว ยิ่งไปกว่านั้น ตัวเลือกการชาร์จนี้ไม่เป็นที่พึงปรารถนาสำหรับ Li-ion ที่จริงแล้ว เป็นการดีกว่าที่จะไม่ชาร์จแบตเตอรี่จนเต็ม เนื่องจากไฟฟ้าแรงสูงจะ "เน้น" แบตเตอรี่

ทางเลือกของเกณฑ์เพิ่มเติม กระแสไฟฟ้าแรงต่ำหรือการนำประจุอิ่มตัวออกจนหมดช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน จริงอยู่ วิธีการนี้มาพร้อมกับการลดเวลาการปล่อยพลังงานแบตเตอรี่

เป็นที่น่าสังเกตที่นี่: โดยทั่วไปแล้วที่ชาร์จในครัวเรือนจะทำงาน กำลังสูงสุดและไม่รองรับการปรับ กำลังชาร์จปัจจุบัน(ความเครียด).

ผู้ผลิตเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับผู้บริโภคประมาณการอายุการใช้งานที่ยาวนานน้อยกว่า ปัจจัยสำคัญกว่าต้นทุนของการแก้ปัญหาวงจรที่ซับซ้อน

เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ Li-ion

ที่ชาร์จในครัวเรือนราคาถูกบางรุ่นมักใช้วิธีง่ายๆ ชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนภายในหนึ่งชั่วโมงหรือน้อยกว่า โดยไม่ต้องชาร์จจนเต็ม

ไฟแสดงสถานะพร้อมบนอุปกรณ์ดังกล่าวจะสว่างขึ้นเมื่อแบตเตอรี่ถึงเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าในระยะแรก สถานะการชาร์จอยู่ที่ประมาณ 85% ซึ่งมักสร้างความพึงพอใจให้กับผู้ใช้จำนวนมาก

เครื่องชาร์จที่ผลิตในประเทศนี้มีให้ใช้งานด้วย แบตเตอรี่ที่แตกต่างกันรวมถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนด้วย ตัวเครื่องมีระบบปรับแรงดันและกระแสที่ดีอยู่แล้ว

เครื่องชาร์จมืออาชีพ (ราคาแพง) มีความโดดเด่นด้วยความจริงที่ว่าพวกเขาตั้งค่าเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จให้ต่ำลง ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ตารางแสดง ความสามารถในการออกแบบเมื่อชาร์จด้วยอุปกรณ์ดังกล่าวที่เกณฑ์แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน โดยมีและไม่มีประจุอิ่มตัว:

แรงดันประจุ V/ต่อเซลล์	ความจุที่จุดตัดไฟฟ้าแรงสูง, %	เวลาในการชาร์จ, นาที	ความจุที่ความอิ่มตัวเต็ม %
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

ทันทีที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเริ่มชาร์จ จะมีแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว พฤติกรรมนี้เปรียบได้กับการยกน้ำหนักด้วยหนังยางเมื่อเกิดความล่าช้า

ความจุจะเพิ่มขึ้นในที่สุดเมื่อแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้ว คุณลักษณะการชาร์จนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับแบตเตอรี่ทั้งหมด

ยิ่งกระแสไฟชาร์จสูงเท่าไร แถบยางก็จะยิ่งสว่างมากขึ้นเท่านั้น อุณหภูมิต่ำหรือการมีอยู่ของเซลล์ที่มีความต้านทานภายในสูงจะช่วยเพิ่มผลกระทบเท่านั้น

โครงสร้างของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในรูปแบบที่ง่ายที่สุด: 1- บัสบาร์ลบทำจากทองแดง; 2 - ยางบวกทำจากอลูมิเนียม 3 - แอโนดโคบอลต์ออกไซด์; 4- แคโทดกราไฟท์; 5 - อิเล็กโทรไลต์

การประเมินสถานะการชาร์จโดยการอ่านแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่ชาร์จแล้วนั้นไม่สามารถทำได้ การวัดแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (ไม่ได้ใช้งาน) หลังจากแบตเตอรี่ใช้งานเป็นเวลาหลายชั่วโมงเป็นตัวบ่งชี้การประเมินที่ดีที่สุด

เช่นเดียวกับแบตเตอรี่อื่นๆ อุณหภูมิจะส่งผลต่อความเร็วรอบเดินเบาในลักษณะเดียวกับที่ส่งผลต่อความเร็วรอบเดินเบา วัสดุที่ใช้งานอยู่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แล็ปท็อปและอุปกรณ์อื่นๆ ประมาณโดยการนับคูลอมบ์

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน: เกณฑ์ความอิ่มตัว

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่สามารถดูดซับประจุส่วนเกินได้ ดังนั้นเมื่อแบตเตอรี่เต็มแล้วจะต้องถอดกระแสไฟชาร์จออกทันที

ประจุกระแสคงที่สามารถนำไปสู่การทำให้เป็นโลหะขององค์ประกอบลิเธียมซึ่งฝ่าฝืนหลักการรับรองการทำงานที่ปลอดภัยของแบตเตอรี่ดังกล่าว

เพื่อลดการเกิดข้อบกพร่อง คุณควรถอดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนออกโดยเร็วที่สุดเมื่อถึงระดับสูงสุด

แบตเตอรี่นี้จะไม่ชาร์จมากเท่าที่ควรอีกต่อไป เพราะว่า การชาร์จไม่ถูกต้องมันสูญเสียคุณสมบัติหลักในการกักเก็บพลังงานไปแล้ว

ทันทีที่การชาร์จหยุดลง แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะเริ่มลดลง ผลของการลดความเครียดทางร่างกายจะปรากฏขึ้น

ความตึงเครียดอยู่พักหนึ่ง ไม่ได้ใช้งานจะกระจายระหว่างเซลล์ที่มีประจุไม่เท่ากันโดยมีแรงดันไฟฟ้า 3.70 V และ 3.90 V.

ที่นี่ กระบวนการนี้ยังดึงดูดความสนใจเมื่อแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งได้รับประจุอิ่มตัวจนเต็มแล้ว เริ่มชาร์จประจุที่อยู่ใกล้เคียง (หากมีรวมอยู่ในวงจร) ซึ่งไม่ได้รับประจุอิ่มตัว

เมื่อจำเป็นต้องเก็บแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไว้บนเครื่องชาร์จอย่างต่อเนื่องเพื่อให้มั่นใจว่าพร้อมใช้งาน คุณควรใช้เครื่องชาร์จที่มีฟังก์ชันการชาร์จชดเชยระยะสั้น

แฟลชชาร์จจะเปิดขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดลดลงถึง 4.05 V/I และปิดเมื่อแรงดันไฟฟ้าถึง 4.20 V/I

เครื่องชาร์จที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานขณะร้อนหรือสแตนด์บายมักจะทำให้แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงเหลือ 4.00V/I และจะชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion ที่ 4.05V/I เท่านั้น แทนที่จะชาร์จถึงระดับ 4.20V/I เต็ม

เทคนิคนี้จะช่วยลดแรงดันไฟฟ้าทางกายภาพ ซึ่งโดยธรรมชาติแล้วจะเกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้าทางเทคนิค และช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่

การชาร์จแบตเตอรี่ที่ไม่มีโคบอลต์

แบตเตอรี่แบบดั้งเดิมมีแรงดันไฟฟ้าเซลล์ระบุที่ 3.60 โวลต์ อย่างไรก็ตาม สำหรับอุปกรณ์ที่ไม่มีโคบอลต์ อัตราจะแตกต่างออกไป

ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟตจึงมีค่าระบุอยู่ที่ 3.20 โวลต์ ( แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ 3.65V) และแบตเตอรี่ลิเธียมไททาเนตใหม่ (ผลิตในรัสเซีย) มีแรงดันไฟฟ้าเซลล์ปกติที่ 2.40V (แรงดันเครื่องชาร์จ 2.85)

แบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟตเป็นอุปกรณ์กักเก็บพลังงานที่ไม่มีโคบอลต์อยู่ในโครงสร้าง ข้อเท็จจริงนี้ค่อนข้างเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขการชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ดังกล่าว

ที่ชาร์จแบบเดิมไม่เหมาะกับแบตเตอรี่ประเภทนี้ เนื่องจากมีการใช้งานแบตเตอรี่มากเกินไปและอาจเสี่ยงต่อการระเบิด ในทางกลับกัน ระบบการชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ปลอดโคบอลต์จะไม่สามารถชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเดิมขนาด 3.60V ได้เพียงพอ

ประจุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเกิน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำงานอย่างปลอดภัยภายในแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานที่ระบุ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่จะไม่เสถียรหากมีการชาร์จไฟเกินขีดจำกัดการใช้งาน

การชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในระยะยาวที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 4.30V ซึ่งออกแบบมาสำหรับระดับการทำงานที่ 4.20V นั้นเต็มไปด้วยการเคลือบโลหะลิเธียมของขั้วบวก

ในทางกลับกัน วัสดุแคโทดจะได้คุณสมบัติของตัวออกซิไดซ์ สูญเสียความเสถียร และปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา

แรงดันของเซลล์แบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้น และหากการชาร์จยังคงดำเนินต่อไป อุปกรณ์ การป้องกันภายในจะทำงานที่ความดันตั้งแต่ 1,000 kPa ถึง 3180 kPa

หากความดันเพิ่มขึ้นต่อไปหลังจากนี้ เมมเบรนป้องกันจะเปิดที่ระดับความดัน 3.450 kPa ในสถานะนี้ เซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจวนจะระเบิดและในที่สุดก็เป็นเช่นนั้น

โครงสร้าง: 1 - ฝาครอบด้านบน; 2 - ฉนวนบน; 3 - กระป๋องเหล็ก; 4 - ฉนวนล่าง; 5 — แท็บขั้วบวก; 6 - แคโทด; 7 - ตัวคั่น; 8 - ขั้วบวก; 9 - แท็บแคโทด; 10 - ช่องระบายอากาศ; 11 - พีทีซี; 12 — ปะเก็น

การกระตุ้นการป้องกันภายในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสัมพันธ์กับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของเนื้อหาภายใน แบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มแล้วจะมีอุณหภูมิภายในสูงกว่าแบตเตอรี่ที่ชาร์จเพียงบางส่วน

ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงดูปลอดภัยกว่าเมื่อชาร์จที่ระดับต่ำ นั่นคือเหตุผลที่เจ้าหน้าที่ของบางประเทศกำหนดให้ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในเครื่องบินที่มีพลังงานอิ่มตัวไม่เกิน 30% ของความจุเต็ม

เกณฑ์อุณหภูมิภายในแบตเตอรี่ที่ โหลดเต็มแล้วเป็น:

• 130-150°C (สำหรับลิเธียมโคบอลต์);
• 170-180°C (สำหรับนิกเกิล-แมงกานีส-โคบอลต์);
• 230-250°C (สำหรับลิเธียมแมงกานีส)

ควรสังเกตว่า: แบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟตมีเสถียรภาพด้านอุณหภูมิได้ดีกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมแมงกานีส แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่ใช่แบตเตอรี่ชนิดเดียวที่ก่อให้เกิดอันตรายในสภาวะที่มีพลังงานเกินพิกัด

ตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่ตะกั่ว - นิกเกิลก็มีแนวโน้มที่จะละลายด้วยไฟที่ตามมาหากดำเนินการอิ่มตัวของพลังงานโดยละเมิดระบอบการปกครองของหนังสือเดินทาง

ดังนั้นการใช้เครื่องชาร์จที่เข้ากันได้กับแบตเตอรี่อย่างสมบูรณ์แบบจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั้งหมด

ข้อสรุปบางประการจากการวิเคราะห์

การชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีขั้นตอนที่ง่ายกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับระบบนิกเกิล วงจรการชาร์จเป็นแบบตรงไปตรงมา โดยมีขีดจำกัดแรงดันและกระแส

วงจรนี้ง่ายกว่าวงจรที่วิเคราะห์ลายเซ็นแรงดันไฟฟ้าที่ซับซ้อนซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามการใช้แบตเตอรี่มาก

กระบวนการอิ่มตัวของพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำให้เกิดการหยุดชะงัก แบตเตอรี่เหล่านี้ไม่จำเป็นต้องทำให้อิ่มตัวเต็มที่ เช่นเดียวกับในกรณีของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

วงจรควบคุมสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนพลังงานต่ำ วิธีแก้ปัญหาง่ายๆ และรายละเอียดขั้นต่ำ แต่วงจรไม่ได้ระบุสภาวะของวงจรไว้ตามนั้น ระยะยาวบริการ

คุณสมบัติของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนให้ประโยชน์ในการใช้งานแหล่งพลังงานหมุนเวียน ( แผงเซลล์แสงอาทิตย์และกังหันลม) ตามกฎแล้ว เครื่องกำเนิดลมแทบจะไม่สามารถชาร์จแบตเตอรี่จนเต็มได้

สำหรับลิเธียมไอออน การขาดข้อกำหนดการชาร์จในสภาวะคงที่ทำให้การออกแบบตัวควบคุมการชาร์จง่ายขึ้น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่จำเป็นต้องใช้ตัวควบคุมในการปรับแรงดันและกระแสให้เท่ากัน เช่นเดียวกับที่แบตเตอรี่ตะกั่วกรดกำหนด

เครื่องชาร์จลิเธียมไอออนในครัวเรือนและอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ทั้งหมดจะชาร์จแบตเตอรี่จนเต็ม อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ที่มีอยู่โดยทั่วไปการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะไม่มีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าเมื่อสิ้นสุดรอบ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่ได้จู้จี้จุกจิกเหมือนแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ แต่ก็ยังต้องการการดูแลเอาใจใส่อยู่บ้าง เกาะติด ห้า กฎง่ายๆ คุณไม่สามารถขยายได้เท่านั้น วงจรชีวิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แต่ยังเพิ่มระยะเวลาการทำงานของอุปกรณ์พกพาโดยไม่ต้องชาร์จใหม่

ไม่อนุญาตให้มีการปล่อยสารออกจนหมดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่มีเอฟเฟกต์หน่วยความจำที่เรียกว่า ดังนั้นจึงสามารถชาร์จได้และยิ่งไปกว่านั้น จำเป็นต้องชาร์จโดยไม่ต้องรอให้แบตเตอรี่หมดจนเหลือศูนย์ ผู้ผลิตหลายรายคำนวณอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนตามจำนวนรอบการคายประจุจนเต็ม (สูงสุด 0%) เพื่อแบตเตอรี่ที่มีคุณภาพนี้ 400-600 รอบ- เพื่อยืดอายุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ให้ชาร์จโทรศัพท์บ่อยขึ้น อย่างเหมาะสม ทันทีที่ประจุแบตเตอรี่ลดลงต่ำกว่า 10-20 เปอร์เซ็นต์ คุณก็สามารถชาร์จโทรศัพท์ได้ ซึ่งจะเพิ่มจำนวนรอบการจำหน่ายเป็น 1000-1100 .
ผู้เชี่ยวชาญอธิบายกระบวนการนี้ด้วยตัวบ่งชี้เช่นความลึกของการคายประจุ หากโทรศัพท์ของคุณคายประจุจนเหลือ 20% ความลึกของการคายประจุจะอยู่ที่ 80% ตารางด้านล่างแสดงการขึ้นต่อกันของจำนวนรอบการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนกับความลึกของการคายประจุ:

ปล่อยทุกๆ 3 เดือนการชาร์จจนเต็มเป็นเวลานานเป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนพอๆ กับการคายประจุจนเหลือศูนย์ตลอดเวลา
เนื่องจากสุดโต่ง กระบวนการไม่เสถียรชาร์จ (เรามักจะชาร์จโทรศัพท์ตามความจำเป็น และหากเป็นไปได้ จาก USB จากเต้ารับ หรือจาก แบตเตอรี่ภายนอกฯลฯ) ผู้เชี่ยวชาญแนะนำให้คายประจุแบตเตอรี่จนหมดทุกๆ 3 เดือน จากนั้นจึงชาร์จจนเต็ม 100% และชาร์จไว้เป็นเวลา 8-12 ชั่วโมง ซึ่งจะช่วยรีเซ็ตสิ่งที่เรียกว่าแฟล็กแบตเตอรี่สูงและต่ำ คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้

เก็บประจุไว้บางส่วน- สภาวะที่เหมาะสมสำหรับการเก็บรักษาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในระยะยาวคือการชาร์จระหว่าง 30 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ที่อุณหภูมิ 15°C หากคุณปล่อยให้แบตเตอรี่ชาร์จจนเต็ม ความจุของแบตเตอรี่จะลดลงอย่างมากเมื่อเวลาผ่านไป แต่แบตเตอรี่ซึ่งสะสมฝุ่นบนชั้นวางมาเป็นเวลานานและปล่อยประจุจนเหลือศูนย์ มีแนวโน้มว่าจะไม่มีชีวิตอยู่อีกต่อไป - ถึงเวลาที่ต้องส่งไปรีไซเคิลแล้ว
ตารางด้านล่างแสดงความจุที่เหลืออยู่ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในการจัดเก็บและระดับการชาร์จเมื่อเก็บไว้เป็นเวลา 1 ปี

ใช้ที่ชาร์จของแท้มีคนไม่กี่คนที่รู้ว่าในกรณีส่วนใหญ่เครื่องชาร์จนั้นถูกสร้างขึ้นโดยตรงภายในอุปกรณ์พกพาและภายนอก อะแดปเตอร์เครือข่ายจะลดแรงดันไฟฟ้าและแก้ไขกระแสไฟฟ้าของเครือข่ายไฟฟ้าในครัวเรือนเท่านั้นนั่นคือไม่ส่งผลโดยตรงต่อแบตเตอรี่ อุปกรณ์บางอย่างเช่น กล้องดิจิตอลไม่มีเครื่องชาร์จในตัว ดังนั้นจึงใส่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเข้าไปใน "เครื่องชาร์จ" ภายนอก นี่คือจุดที่การใช้ที่ชาร์จภายนอกที่มีคุณภาพน่าสงสัยแทนเครื่องชาร์จของแท้อาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ได้

หลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปดีและ ศัตรูที่เลวร้ายที่สุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอยู่ ความร้อน– พวกเขาไม่สามารถทนต่อความร้อนสูงเกินไปได้เลย ดังนั้นจึงไม่อนุญาตให้ อุปกรณ์เคลื่อนที่โดยตรง แสงอาทิตย์และอย่าวางไว้ใกล้แหล่งความร้อน เช่น เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า ขีดสุด อุณหภูมิที่อนุญาตซึ่งสามารถใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้: ตั้งแต่ –40°C ถึง +50°C

นอกจากนี้คุณยังสามารถดูได้

ปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมักใช้ในด้านต่างๆ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เคลื่อนที่ (PDA โทรศัพท์มือถือ แล็ปท็อป และอื่นๆ อีกมากมาย) ยานพาหนะไฟฟ้า และอื่นๆ เนื่องจากมีความได้เปรียบเหนือแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม (Ni-Cd) และนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ (Ni-MH) ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายก่อนหน้านี้ และหากอย่างหลังเข้าใกล้ขีดจำกัดทางทฤษฎี เทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนก็อยู่ที่จุดเริ่มต้นของการเดินทาง

อุปกรณ์

ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อลูมิเนียมทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรดลบ (แคโทด) และทองแดงทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรดบวก (แอโนด) อิเล็กโทรดสามารถทำในรูปทรงที่แตกต่างกันได้ แต่ตามกฎแล้วจะมีลักษณะเป็นฟอยล์เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือทรงกระบอก

• วัสดุแอโนดบนฟอยล์ทองแดงและวัสดุแคโทดบนอลูมิเนียมฟอยล์จะถูกแยกออกจากกันด้วยตัวแยกที่มีรูพรุนซึ่งถูกชุบด้วยอิเล็กโทรไลต์
• ชุดอิเล็กโทรดได้รับการติดตั้งในตัวเครื่องที่ปิดสนิท และขั้วบวกและแคโทดเชื่อมต่อกับขั้วรับกระแสไฟ
• ใต้ฝาครอบแบตเตอรี่อาจมีอยู่ อุปกรณ์พิเศษ- อุปกรณ์หนึ่งตอบสนองโดยเพิ่มความต้านทานต่อค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่เป็นบวก อุปกรณ์ชิ้นที่สองจะตัดการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างขั้วบวกและแคโทดเมื่อแรงดันแก๊สในแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นเกินขีดจำกัดที่อนุญาต ในบางกรณี ตัวเครื่องจะติดตั้งวาล์วนิรภัยซึ่งช่วยลดแรงดันภายในในกรณีที่เกิดการละเมิดสภาพการทำงานหรือสถานการณ์ฉุกเฉิน
• เพื่อเพิ่มความปลอดภัยในการทำงาน แบตเตอรี่จำนวนหนึ่งยังใช้ภายนอกด้วย การป้องกันทางอิเล็กทรอนิกส์- ช่วยป้องกันความเป็นไปได้ที่จะเกิดความร้อนมากเกินไป ไฟฟ้าลัดวงจรและชาร์จแบตเตอรี่ใหม่
• โครงสร้างแบตเตอรี่ผลิตขึ้นในรูปแบบแท่งปริซึมและทรงกระบอก บรรจุภัณฑ์แบบม้วนของตัวคั่นและอิเล็กโทรดในแบตเตอรี่ทรงกระบอกวางอยู่ในกล่องอะลูมิเนียมหรือเหล็กกล้าซึ่งเชื่อมต่ออยู่ อิเล็กโทรดเชิงลบ- ขั้วบวกของแบตเตอรี่จะถูกดึงออกมาผ่านฉนวนไปยังฝาครอบ แบตเตอรี่แบบแท่งปริซึมถูกสร้างขึ้นโดยการเรียงแผ่นสี่เหลี่ยมซ้อนกัน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประเภทนี้ช่วยให้บรรจุภัณฑ์แน่นหนาได้ แต่จะรักษาแรงอัดบนอิเล็กโทรดได้ยากกว่าแบตเตอรี่ทรงกระบอก แบตเตอรี่แบบแท่งปริซึมจำนวนหนึ่งใช้ชุดม้วนของอิเล็กโทรดที่บิดเป็นเกลียวเป็นรูปวงรี

แบตเตอรี่ส่วนใหญ่ผลิตในรูปแบบแท่งปริซึมเนื่องจากจุดประสงค์หลักคือเพื่อให้แน่ใจว่าแล็ปท็อปและโทรศัพท์มือถือทำงานได้ การออกแบบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถูกปิดผนึกอย่างสมบูรณ์ ข้อกำหนดนี้กำหนดโดยการยอมรับไม่ได้ของการรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์ของเหลว หากไอน้ำหรือออกซิเจนเข้าไปข้างใน จะเกิดปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไลต์และวัสดุอิเล็กโทรด ซึ่งทำให้แบตเตอรี่เสียหายโดยสิ้นเชิง

หลักการทำงาน

• แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีอิเล็กโทรดสองตัวในรูปของแอโนดและแคโทด โดยมีอิเล็กโทรไลต์คั่นระหว่างกัน ที่ขั้วบวกเมื่อต่อแบตเตอรี่เข้ากับ วงจรปิดปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของอิเล็กตรอนอิสระ
• อิเล็กตรอนเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะไปที่แคโทดซึ่งมีความเข้มข้นต่ำกว่า อย่างไรก็ตามจาก เส้นทางตรงอิเล็กโทรไลต์ซึ่งอยู่ระหว่างอิเล็กโทรด ยึดอิเล็กโทรไลต์จากขั้วบวกไปยังแคโทด ยังคงอยู่ วิธีเดียวเท่านั้น- ผ่านวงจรที่แบตเตอรี่ปิดอยู่ ในกรณีนี้อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปตามวงจรที่ระบุจะจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์
• ไอออนลิเธียมที่มีประจุบวกซึ่งถูกปล่อยทิ้งไว้โดยอิเล็กตรอนที่หลบหนี ในเวลาเดียวกันจะถูกส่งผ่านอิเล็กโทรไลต์ไปยังแคโทด เพื่อตอบสนองความต้องการอิเล็กตรอนที่ด้านแคโทด
• หลังจากที่อิเล็กตรอนทั้งหมดเคลื่อนที่ไปที่แคโทด "การตาย" ของแบตเตอรี่ก็จะเกิดขึ้น แต่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถชาร์จใหม่ได้ ซึ่งหมายความว่ากระบวนการสามารถย้อนกลับได้

การใช้เครื่องชาร์จ คุณสามารถนำพลังงานเข้าสู่วงจร และเริ่มปฏิกิริยาที่จะเกิดขึ้น ทิศทางย้อนกลับ- ผลที่ได้คือการสะสมของอิเล็กตรอนบนขั้วบวก เมื่อชาร์จแบตเตอรี่แล้ว แบตเตอรี่จะยังคงอยู่เป็นส่วนใหญ่จนกว่าจะเปิดใช้งาน อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป แบตเตอรี่จะสูญเสียประจุบางส่วนแม้จะอยู่ในโหมดสแตนด์บายก็ตาม

• ความจุของแบตเตอรี่หมายถึงจำนวนลิเธียมไอออนที่สามารถฝังตัวอยู่ในหลุมอุกกาบาตและรูพรุนเล็กๆ ของขั้วบวกหรือแคโทด เมื่อเวลาผ่านไป หลังจากชาร์จใหม่หลายครั้ง แคโทดและแอโนดจะเสื่อมสภาพ เป็นผลให้จำนวนไอออนที่สามารถรองรับได้ลดลง ในกรณีนี้ แบตเตอรี่ไม่สามารถเก็บประจุเท่าเดิมได้อีกต่อไป ในที่สุดมันก็สูญเสียหน้าที่ไปโดยสิ้นเชิง

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้รับการออกแบบในลักษณะที่ต้องตรวจสอบการชาร์จอย่างต่อเนื่อง เพื่อจุดประสงค์นี้ ก ค่าธรรมเนียมพิเศษเรียกว่าตัวควบคุมการชาร์จ ชิปบนบอร์ดควบคุมกระบวนการชาร์จแบตเตอรี่

การชาร์จแบตเตอรี่มาตรฐานมีลักษณะดังนี้:

• เมื่อเริ่มต้นกระบวนการชาร์จ ตัวควบคุมจะจ่ายกระแสไฟ 10% ของกระแสไฟที่กำหนด ใน ช่วงเวลานี้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็น 2.8 V.
• จากนั้นกระแสประจุจะเพิ่มขึ้นเป็นค่าที่ระบุ ในช่วงเวลานี้แรงดันไฟฟ้าอยู่ที่ กระแสตรงเพิ่มขึ้นเป็น 4.2 V.
• เมื่อสิ้นสุดกระบวนการชาร์จ กระแสไฟจะลดลงที่ แรงดันไฟฟ้าคงที่ 4.2 V จนกว่าแบตเตอรี่จะชาร์จ 100%

การวางขั้นตอนอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการใช้งาน ตัวควบคุมที่แตกต่างกันซึ่งนำไปสู่ ความเร็วที่แตกต่างกันการชาร์จและต้นทุนรวมของแบตเตอรี่ตามลำดับ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอาจไม่มีการป้องกันนั่นคือตัวควบคุมอยู่ในเครื่องชาร์จหรือมีการป้องกันในตัวนั่นคือตัวควบคุมอยู่ภายในแบตเตอรี่ อาจมีอุปกรณ์ที่มีแผงป้องกันติดตั้งอยู่ในแบตเตอรี่โดยตรง

พันธุ์และการใช้งาน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีสองรูปแบบ:

1. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทรงกระบอก
2. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแท็บเล็ต

ชนิดย่อยต่างๆ ของระบบลิเธียมไอออนเคมีไฟฟ้าได้รับการตั้งชื่อตามประเภทของสารออกฤทธิ์ที่ใช้ สิ่งที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเหล่านี้มีเหมือนกันคือแบตเตอรี่ทั้งหมดเป็นแบบปิดผนึกและไม่ต้องบำรุงรักษา

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้กันทั่วไปมี 6 ประเภท:

1. แบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์ - ถือเป็นวิธีแก้ปัญหายอดนิยมสำหรับ กล้องดิจิตอล, แล็ปท็อป และ โทรศัพท์มือถือเนื่องจากมีความเข้มข้นของพลังงานจำเพาะสูง แบตเตอรี่ประกอบด้วยแคโทดโคบอลต์ออกไซด์และขั้วบวกกราไฟท์ ข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์: โอกาสที่จำกัดโหลด เสถียรภาพทางความร้อนต่ำ และค่อนข้าง ช่วงเวลาสั้น ๆบริการ

พื้นที่ใช้งาน ; อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เคลื่อนที่

1. แบตเตอรี่ลิเธียมแมงกานีส - แคโทดลิเธียมแมงกานีสสปิเนลแบบผลึกมีโครงสร้างเฟรมเวิร์กสามมิติ สปิเนลมีความต้านทานต่ำ แต่มีความหนาแน่นของพลังงานปานกลางมากกว่าโคบอลต์

พื้นที่ใช้งาน หน่วยพลังงานไฟฟ้า อุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่องมือไฟฟ้า

1. แบตเตอรี่ลิเธียมนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ออกไซด์ - แคโทดของแบตเตอรี่ประกอบด้วยโคบอลต์ แมงกานีส และนิกเกิล นิกเกิลมีชื่อเสียงในด้านความเข้มข้นของพลังงานจำเพาะสูง แต่มีความเสถียรต่ำ แมงกานีสให้ต่ำ ความต้านทานภายในอย่างไรก็ตาม ทำให้เกิดความเข้มข้นของพลังงานจำเพาะต่ำ การรวมกันของโลหะช่วยให้คุณสามารถชดเชยข้อเสียและใช้จุดแข็งของพวกเขาได้

พื้นที่ใช้งาน สำหรับการใช้งานส่วนบุคคลและอุตสาหกรรม (ระบบรักษาความปลอดภัย โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ไฟฉุกเฉิน โทรคมนาคม ยานพาหนะไฟฟ้า จักรยานไฟฟ้า และอื่นๆ)

1. แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต - ข้อดีหลัก: อายุการใช้งานยาวนาน, ประสิทธิภาพสูงความแรงในปัจจุบัน, ความต้านทานต่อ การใช้ในทางที่ผิด, ความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้นและมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี อย่างไรก็ตามแบตเตอรี่นี้มีความจุน้อย

ขอบเขตการใช้งาน: อุปกรณ์เฉพาะทางแบบอยู่กับที่และแบบพกพาซึ่งต้องการความทนทานและกระแสโหลดสูง

1. แบตเตอรี่ลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์อลูมิเนียมออกไซด์ - ข้อได้เปรียบหลัก: ความหนาแน่นของพลังงานสูงและความเข้มของพลังงานความทนทาน อย่างไรก็ตาม ประวัติด้านความปลอดภัยและต้นทุนที่สูงจำกัดการใช้งาน

พื้นที่ใช้งาน ระบบส่งกำลังไฟฟ้า อุปกรณ์อุตสาหกรรมและการแพทย์

1. แบตเตอรี่ลิเธียมไททาเนต - ข้อดีหลัก: ชาร์จเร็ว,อายุการใช้งานยาวนาน,ช่วงอุณหภูมิที่กว้าง,ประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยมและความปลอดภัย นี่คือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ปลอดภัยที่สุดที่มีอยู่

อย่างไรก็ตาม มีต้นทุนสูงและความเข้มของพลังงานจำเพาะต่ำ ปัจจุบันอยู่ระหว่างการพัฒนาเพื่อลดต้นทุนการผลิตและเพิ่มความเข้มข้นของพลังงานจำเพาะ

พื้นที่ใช้งาน ถนน, หน่วยพลังงานไฟฟ้าของรถยนต์ (Honda Fit-EV, Mitsubishi i-MiEV), UPS

ลักษณะทั่วไป

โดยทั่วไปแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะมีลักษณะทั่วไปดังต่อไปนี้:

• แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำไม่ต่ำกว่า 2.2-2.5V.
• แรงดันไฟฟ้าสูงสุดไม่สูงกว่า 4.25-4.35V.
• เวลาในการชาร์จ: 2-4 ชั่วโมง
• ปลดประจำการได้ที่ อุณหภูมิห้อง- ประมาณ 7% ต่อปี
• ช่วงอุณหภูมิในการทำงานตั้งแต่ −20 °C ถึง +60 °C
• จำนวนรอบการชาร์จ/คายประจุจนกระทั่งสูญเสียความจุ 20% คือ 500-1,000

ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดีได้แก่:

• ความหนาแน่นของพลังงานสูงเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่อัลคาไลน์ที่ใช้นิกเกิล
• แรงดันไฟฟ้าของเซลล์แบตเตอรี่หนึ่งเซลล์ค่อนข้างสูง
• ไม่มี "เอฟเฟกต์หน่วยความจำ" ซึ่งช่วยให้ใช้งานได้ง่าย
• รอบการคายประจุจำนวนมาก
• อายุการใช้งานยาวนาน
• ช่วงอุณหภูมิกว้างเพื่อประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอ
• ความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมสัมพัทธ์

ในบรรดาข้อเสียคือ:

• กระแสไฟตกปานกลาง
• ค่อนข้างแก่เร็ว
• ต้นทุนค่อนข้างสูง
• ความเป็นไปไม่ได้ที่จะทำงานโดยไม่มีตัวควบคุมในตัว
• ความน่าจะเป็นของการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเอง โหลดสูงและเมื่อปล่อยลึกเกินไป
• การออกแบบต้องมีการปรับปรุงอย่างมาก เนื่องจากยังไม่สมบูรณ์แบบ

การทดลองครั้งแรกเกี่ยวกับการสร้างเซลล์ลิเธียมกัลวานิกถูกบันทึกไว้ในปี 1012 โมเดลที่ใช้งานได้อย่างแท้จริงถูกสร้างขึ้นในปี 1940 สำเนาการผลิตชุดแรก (ไม่สามารถชาร์จใหม่ได้!) ปรากฏขึ้นในยุค 70 และการเดินขบวนอย่างมีชัยของแบตเตอรี่ประเภทนี้เริ่มขึ้นในต้นยุค 90 เมื่อ บริษัท Sony ของญี่ปุ่นสามารถควบคุมเชิงพาณิชย์ได้ การผลิต.

ปัจจุบันเชื่อกันว่านี่เป็นหนึ่งในพื้นที่ที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับการสร้างระบบอัตโนมัติ แหล่งไฟฟ้าพลังงานแม้จะมีต้นทุนค่อนข้างสูง (ในระดับปัจจุบัน)

ข้อได้เปรียบหลักของแบตเตอรี่ประเภทนี้คือมีความหนาแน่นของพลังงานสูง (ประมาณ 100 วัตต์/ชั่วโมงต่อน้ำหนัก 1 กิโลกรัม) และมีความสามารถรอบการชาร์จ/คายประจุขนาดใหญ่

แบตเตอรี่ที่สร้างขึ้นใหม่มีลักษณะเฉพาะด้วยตัวบ่งชี้ที่ยอดเยี่ยมเช่น ความเร็วต่ำการปลดปล่อยตัวเอง (เพียง 3 ถึง 5% ในเดือนแรกโดยลดลงตามมาในตัวบ่งชี้นี้) นี้ช่วยให้

และนั่นไม่ใช่ทั้งหมด - เมื่อเปรียบเทียบกับ Ni-Cd ที่แพร่หลาย โครงการใหม่ด้วยขนาดที่เท่ากัน จึงให้ประสิทธิภาพที่สูงกว่าถึงสามเท่าโดยแทบไม่มีผลกระทบต่อหน่วยความจำเชิงลบ

ลักษณะเชิงลบ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ประการแรกค่าใช้จ่ายสูงความจำเป็นในการรักษาแบตเตอรี่ให้อยู่ในสถานะชาร์จและสิ่งที่เรียกว่า "เอฟเฟกต์ความชรา" ซึ่งแสดงออกแม้ว่าจะไม่ได้ใช้งานเซลล์กัลวานิกก็ตาม คุณสมบัติที่ไม่พึงประสงค์สุดท้ายแสดงออกมาในกำลังการผลิตที่ลดลงอย่างต่อเนื่องซึ่งหลังจากผ่านไปสองปีอาจทำให้ผลิตภัณฑ์ล้มเหลวได้อย่างสมบูรณ์