Ang pagbabasa ng "mga tip para sa pagpapatakbo" ng mga baterya sa mga forum, hindi mo maiwasang isipin - alinman sa mga tao ay nilaktawan ang physics at chemistry sa paaralan, o iniisip nila na ang mga patakaran para sa pagpapatakbo ng mga lead-acid at ion na baterya ay pareho.
Magsimula tayo sa mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang Li-Ion na baterya. Sa mga daliri, ang lahat ay napaka-simple - mayroong isang negatibong elektrod (karaniwang gawa sa tanso), mayroong isang positibo (gawa sa aluminyo), sa pagitan ng mga ito mayroong isang buhaghag na sangkap (separator) na pinapagbinhi ng electrolyte (pinipigilan nito ang " hindi awtorisadong" paglipat ng mga lithium ions sa pagitan ng mga electrodes):

Ang prinsipyo ng operasyon ay batay sa kakayahan ng mga lithium ions na maisama sa kristal na sala-sala ng iba't ibang mga materyales - kadalasang grapayt o silikon oksido - na may pagbuo ng mga bono ng kemikal: nang naaayon, kapag nagcha-charge, ang mga ion ay itinayo sa kristal na sala-sala, sa gayon ay nag-iipon ng singil sa isang elektrod, at kapag naglalabas, ayon sa pagkakabanggit, sila ay bumalik sa isa pang elektrod , na nagbibigay ng elektron na kailangan natin (na interesado sa isang mas tumpak na paliwanag ng mga prosesong nagaganap - google intercalation). Ang mga solusyon na naglalaman ng tubig na walang libreng proton at matatag sa malawak na hanay ng boltahe ay ginagamit bilang mga electrolyte. Tulad ng nakikita mo, sa mga modernong baterya ang lahat ay tapos na nang ligtas - walang lithium metal, walang sumasabog, ang mga ions lamang ang tumatakbo sa separator.
Ngayon na ang lahat ay naging mas o hindi gaanong malinaw tungkol sa prinsipyo ng pagpapatakbo, lumipat tayo sa pinakakaraniwang mga alamat tungkol sa mga baterya ng Li-Ion:

1. Mito isa. Ang Li-Ion na baterya sa device ay hindi ma-discharge sa zero percent.
   Sa katunayan, lahat ng bagay ay tama at pare-pareho sa pisika - kapag na-discharge sa ~2.5 V, ang Li-Ion na baterya ay nagsisimulang mag-degrade nang napakabilis, at kahit na isang ganoong discharge ay maaaring makabuluhang bawasan (hanggang 10%!) ang kapasidad nito. Bilang karagdagan, kung ang boltahe ay na-discharge sa naturang boltahe na may karaniwang charger, hindi na ito posibleng singilin - kung ang boltahe ng cell ng baterya ay bumaba sa ibaba ~3 V, ang "matalinong" controller ay i-off ito bilang nasira, at kung mayroong lahat ng gayong mga cell, ang baterya ay maaaring dalhin sa basurahan.
   Ngunit mayroong isang napakahalagang bagay na nakalimutan ng lahat: sa mga telepono, tablet at iba pang mga mobile device, ang operating voltage range sa baterya ay 3.5-4.2 V. Kapag bumaba ang boltahe sa ibaba 3.5 V, ang indicator ay nagpapakita ng zero percent charge at ang device. naka-off, ngunit bago ang "kritikal" 2.5 V ay napakalayo pa rin. Ito ay kinumpirma ng katotohanan na kung ikinonekta mo ang isang LED sa tulad ng isang "discharged" na baterya, maaari pa rin itong magaan sa mahabang panahon(baka may nakakaalala na nagtitinda sila ng mga phone na may flashlights na naka-on sa pamamagitan ng isang button anuman ang sistema. Kaya patuloy na umiilaw ang ilaw doon kahit na-discharge at naka-off ang telepono). Iyon ay, tulad ng makikita kapag normal na gamit Walang discharge sa 2.5 V, na nangangahulugang posible na i-discharge ang baterya sa zero percent.
2. Mito dalawa. Kung ang mga baterya ng Li-Ion ay nasira, sila ay sumasabog.
   Naaalala nating lahat ang "paputok" na Samsung Galaxy Note 7. Gayunpaman, ito ay sa halip isang pagbubukod sa panuntunan - oo, ang lithium ay isang napaka-aktibong metal, at hindi mahirap na sumabog ito sa hangin (at ito ay nasusunog nang napakaliwanag sa tubig). Gayunpaman, ang mga modernong baterya ay hindi gumagamit ng lithium, ngunit ang mga ions nito, na hindi gaanong aktibo. Kaya para magkaroon ng pagsabog, kailangan mong subukang mabuti - o pisikal na sirain ang nagcha-charge na baterya (ayusin maikling circuit), o mag-charge na may napakataas na boltahe (pagkatapos ay masisira nito ang sarili nito, ngunit malamang na ang controller ay masunog lamang at hindi papayagang mag-charge ang baterya). Samakatuwid, kung bigla kang may nasira o umuusok na baterya sa iyong mga kamay, huwag itapon ito sa mesa at tumakbo palayo sa silid na sumisigaw ng "mamamatay tayong lahat" - ilagay lamang ito sa isang lalagyang metal at kunin ito palabas sa balkonahe (upang hindi malanghap ang mga kemikal) - ang baterya ay umuusok ng ilang oras at pagkatapos ay lalabas. Ang pangunahing bagay ay hindi upang punan ito ng tubig, ang mga ion ay siyempre hindi gaanong aktibo kaysa sa lithium, ngunit ang ilang halaga ng hydrogen ay ilalabas din kapag tumutugon sa tubig (at gusto nitong sumabog).
3. Tatlong mito. Kapag ang Li-Ion na baterya ay umabot sa 300 (500/700/1000/100500) na mga cycle, ito ay nagiging hindi ligtas at kailangang palitan kaagad.
   Isang mito, sa kabutihang palad, na unti-unting kumakalat sa mga forum at walang pisikal o kemikal na paliwanag. Oo, sa panahon ng operasyon ang mga electrodes ay nag-oxidize at nabubulok, na binabawasan ang kapasidad ng baterya, ngunit wala maliban sa mas kaunting oras buhay ng baterya at hindi matatag na pag-uugali sa 10-20% na singil ay hindi nagbabanta sa iyo.
4. Mito apat. SA Mga bateryang Li-Ion at hindi ka makakapagtrabaho sa lamig.
   Ito sa halip isang rekomendasyon kaysa sa pagbabawal. Maraming mga tagagawa ang nagbabawal sa paggamit ng mga telepono sa sub-zero na temperatura, at marami ang nakaranas ng mabilis na pag-discharge at maging ang pagsara ng mga telepono sa lamig. Ang paliwanag para dito ay napaka-simple: ang electrolyte ay isang gel na naglalaman ng tubig, at alam ng lahat kung ano ang nangyayari sa tubig sa mga subzero na temperatura (oo, nag-freeze ito, kung mayroon man), at sa gayon ay nagiging hindi magagamit ang ilang bahagi ng baterya. Ito ay humahantong sa isang pagbaba ng boltahe, at ang controller ay nagsisimulang isaalang-alang ito bilang isang discharge. Hindi ito kapaki-pakinabang para sa baterya, ngunit hindi rin ito nakamamatay (pagkatapos ng pag-init, babalik ang kapasidad), kaya kung kailangan mong gamitin ang telepono sa lamig (upang magamit ito - kunin ito mula sa isang mainit na bulsa, suriin ang oras at ibalik ito ay hindi mabibilang) kung gayon ito ay mas mahusay na singilin ito ng 100% at i-on ang anumang proseso na naglo-load sa processor - ito ay magpapalamig nang mas mabagal.
5. Ikalimang mito. Ang namamagang Li-Ion na baterya ay mapanganib at dapat itapon kaagad.
   Ito ay hindi eksaktong isang gawa-gawa, ngunit sa halip ay isang pag-iingat - ang isang namamagang baterya ay maaaring pumutok lamang. Mula sa isang kemikal na pananaw, ang lahat ay simple: sa panahon ng proseso ng intercalation, ang mga electrodes at electrolyte ay nabubulok, na nagreresulta sa pagpapalabas ng gas (maaari rin itong ilabas sa panahon ng recharging, ngunit higit pa sa ibaba). Ngunit napakakaunti nito ay inilabas, at para lumitaw ang baterya na namamaga, ilang daang (kung hindi libu-libo) ng mga recharge cycle ang dapat dumaan (maliban kung, siyempre, ito ay may depekto). Walang mga problema sa pag-alis ng gas - butas lamang ang balbula (sa ilang mga baterya ay bubukas ito mismo kapag may labis na presyon) at dumugo ito (hindi ko inirerekomenda ang paghinga kasama nito), pagkatapos nito maaari mong takpan ang butas ng epoxy dagta. Siyempre, hindi nito ibabalik ang baterya sa dating kapasidad nito, ngunit hindi bababa sa ngayon ay tiyak na hindi ito sasabog.
6. Mito anim. Ang sobrang pag-charge ay nakakapinsala sa mga bateryang Li-Ion.
   Ngunit ito ay hindi na isang alamat, ngunit malupit na katotohanan- kapag nagre-recharge, malaki ang posibilidad na ang baterya ay bumukol, pumutok at magliyab - maniwala ka sa akin, may kaunting kasiyahan sa pag-splash ng kumukulong electrolyte. Samakatuwid, ang lahat ng mga baterya ay may mga controller na pumipigil lamang sa baterya na ma-charge nang higit sa isang tiyak na boltahe. Ngunit dito kailangan mong maging lubhang maingat sa pagpili ng baterya - ang mga Chinese handicraft controller ay kadalasang maaaring hindi gumana, at sa palagay ko ay hindi ka mapapasaya ng mga paputok mula sa iyong telepono sa alas-3 ng umaga. Siyempre, ang parehong problema ay umiiral sa mga branded na baterya, ngunit una, ito ay nangyayari doon nang mas madalas, at pangalawa, papalitan nila ang iyong buong telepono sa ilalim ng warranty. Ang alamat na ito ay kadalasang nagbubunga ng mga sumusunod:
7. Ikapitong mito. Kapag naabot mo ang 100%, kailangan mong alisin ang telepono mula sa pag-charge.
   Mula sa ikaanim na alamat, ito ay tila makatwiran, ngunit sa katotohanan ay walang saysay na bumangon sa kalagitnaan ng gabi at i-unplug ang aparato: una, ang mga pagkabigo ng controller ay napakabihirang, at pangalawa, kahit na ang tagapagpahiwatig ay umabot sa 100%, ang Ang baterya ay naniningil pa rin ng ilang oras hanggang sa pinakamababang alon, na nagdaragdag ng isa pang 1-3% na kapasidad. Kaya, sa katotohanan, hindi mo dapat i-play ito nang ligtas.
8. Mito walo. Maaari mo lamang i-charge ang device gamit ang orihinal na charger.
   Ang alamat ay umiiral dahil sa mahinang kalidad ng mga charger ng Tsino - sa isang normal na boltahe na 5 +- 5% volts maaari silang makagawa ng parehong 6 at 7 - ang controller, siyempre, ay magpapakinis ng boltahe na ito sa loob ng ilang panahon, ngunit sa hinaharap ito ay pinakamahusay na senaryo ng kaso hahantong sa pagkasunog ng controller, sa pinakamalala - sa isang pagsabog at (o) pagkabigo motherboard. Ang kabaligtaran ay nangyayari din - sa ilalim ng pagkarga, ang Chinese charger ay gumagawa ng 3-4 volts: hahantong ito sa hindi ganap na pag-charge ng baterya.

Tulad ng makikita mula sa isang buong grupo ng mga maling kuru-kuro, hindi lahat ng mga ito ay may siyentipikong paliwanag, at mas kaunti ang aktwal na nagpapalala sa pagganap ng mga baterya. Ngunit hindi ito nangangahulugan na pagkatapos basahin ang aking artikulo kailangan mong tumakbo nang walang humpay at bumili ng murang mga baterya ng Tsino para sa isang pares ng mga bucks - gayunpaman, para sa mahabang buhay, mas mahusay na kumuha ng alinman sa mga orihinal o mataas na kalidad na mga kopya ng mga orihinal.

Pinaka moderno mga kagamitang elektroniko, gaya ng laptop, telepono o player, ay nilagyan ng mga baterya ng lithium-ion, na nagsisilbing mga autonomous na pinagmumulan ng kuryente. Ang mga baterya ng ion na ito ay binuo kamakailan, ngunit dahil sa kanilang mga katangian ay nakakuha sila ng mahusay na katanyagan sa mga taga-disenyo at mga tagagawa ng mga gadget. Ngayon, bilang karagdagan sa iba't ibang mga gamit sa bahay, maraming mga kagamitan sa pagtatapos at pagkumpuni, mga screwdriver o cutting machine ay nilagyan ng naturang mga pinagmumulan ng kuryente. Tinatalakay ng artikulong ito ang mga uri ng mga baterya ng lithium-ion, ang saklaw ng kanilang aplikasyon at prinsipyo ng pagpapatakbo.

Mga uri ng mga baterya ng lithium ion

Ang mga rechargeable na baterya, na gumagana sa prinsipyo ng pag-iimbak ng enerhiya at pamamahagi nito sa isang natupok na device, ay may ilang uri na maaaring pagsamahin sa isang lithium-ion unit. Kasama sa mga bateryang ito ang:

1. Lithium cobalt na baterya. Ang nasabing aparato ay binubuo ng isang graphite anode at isang katod na gawa sa cobalt oxide. Ang katod ay may istraktura ng plato na may mga puwang sa pagitan ng mga bahagi, kaya kapag ang kapangyarihan ay natupok, ang mga lithium ions ay ibinibigay sa mga plato mula sa anode, isang electromagnetic na reaksyon ang nangyayari, at ang boltahe ay inilalapat sa mga terminal. Ang kawalan ng naturang sistema ay ang mahinang paglaban ng mekanismo sa mga pagbabago sa temperatura, mula noong mga negatibong tagapagpahiwatig Na-discharge ang baterya kahit na hindi ito konektado sa consumer. Habang nagcha-charge ang produkto, nagbabago ang direksyon ng kasalukuyang, at ang mga lithium ions ay dumadaloy sa mga cathodes patungo sa mga anod, nag-iipon sila, at tumataas ang boltahe. Mahigpit na ipinagbabawal na ikonekta ang charger sa isang baterya na ang rate ng boltahe ay mas mataas kaysa sa bahagi, kung hindi, ang baterya ay maaaring mag-overheat, ang mga plato ay matutunaw, at ang kaso ay pumutok;
2. Lithium manganese na baterya. Nalalapat din sa mga baterya ng lithium ion, kapaligiran sa trabaho na gawa sa manganese spinel sa anyo ng mga three-dimensional na cross-shaped tunnels. Hindi tulad ng cobalt system, tinitiyak ng ganitong uri ng base ang walang hadlang na pagpasa ng mga lithium ions mula sa anode patungo sa cathode at pagkatapos ay sa mga contact ng device. Ang pangunahing bentahe ng lithium-ion manganese na baterya ay ang mababang pagtutol ng materyal, samakatuwid ang mga naturang baterya ay kadalasang ginagamit para sa mga hybrid na sasakyan, mga tool na kumonsumo malaking bilang kasalukuyan, o sa mga kagamitang medikal na nagpapatakbo ng awtonomiya. Ang baterya ay maaaring magpainit hanggang 80 degrees habang nagcha-charge, at ang rate na kasalukuyang ay maaaring hanggang 20-30 Amperes. Hindi inirerekumenda na ilantad ang baterya sa kasalukuyang boltahe na mas mataas sa 50A nang higit sa dalawang segundo, kung hindi, ang mga spinel ay maaaring mag-overheat at mabigo;

1. Lithium ion na mga baterya na may iron phosphate cathode. Ang ganitong baterya ay bihira dahil sa medyo mataas na halaga ng produksyon, ang huling presyo nito ay bahagyang mas mataas kaysa sa iba pang mga baterya ng lithium-ion. Ang phosphate cathode ay may malaking kalamangan: ito ay may buhay ng serbisyo ng produkto at isang recharging frequency na higit na nakahihigit sa mga katulad na device. Kadalasan, ang mga bateryang ito ay may warranty na 10 hanggang 50 taon o humigit-kumulang 500 cycle ng pag-charge. Dahil sa naturang mga tagapagpahiwatig, ang mga baterya na may bakal na pospeyt ay kadalasang ginagamit sa industriya kapag kinakailangan upang makakuha ng mataas na boltahe ng output;
2. Lithium nickel manganese cobalt oxide ion na mga baterya. Ito ang pinaka-praktikal, mula sa punto ng view ng gastos sa produksyon at pagiging maaasahan ng tapos na produkto, kumbinasyon ng mga materyales para sa paggawa ng katod. Dahil sa mga electrochemical na katangian ng mga nakalistang sangkap, ang katod na ginawa mula sa kanila ay may mababang mga halaga ng paglaban, kaya sa mahabang panahon ng hindi aktibo ng baterya, ang paglabas ay magiging minimal. Gayundin, sa pamamagitan ng pagtaas ng laki ng glass o cathode cell, maaari mong dagdagan ang kabuuang kapasidad ng baterya o dagdagan ang boltahe. Ang lihim ay nakasalalay sa kumbinasyon ng mangganeso at nikel, na, kapag pinagsama nang tama, ay lumilikha ng isang kadena na may mataas na mga katangian ng electrochemical;
3. Lithium titanate na baterya. Binuo noong unang bahagi ng 1980s, hindi tulad ng mga ion na baterya na may graphite core, ang cathode ng device na ito ay gawa sa lithium titanate nanocrystals. Ang isang katod na gawa sa materyal na ito ay nagpapahintulot sa baterya na ma-recharge sa maikling panahon at nagpapanatili ng boltahe na may zero resistance. Ang yunit na ito ay kadalasang ginagamit sa mga sistemang nagsasarili ilaw sa kalye kailan para sa panandalian ito ay kinakailangan upang maipon ang enerhiya at ilabas ito sa mamimili sa loob ng mahabang panahon. Ang kawalan ng naturang sistema ay ang medyo mataas na halaga ng tapos na baterya, ngunit mabilis itong nagbabayad para sa sarili nito dahil sa mas mataas na buhay ng serbisyo ng bahagi.

Mahalaga! Ang lahat ng nakalistang baterya ng lithium-ion ay mga bateryang walang maintenance, kaya kung sakaling masira o masira, ayusin o ayusin gawaing paglilingkod hindi gagana ang pagdaragdag ng electrolyte. Anumang mga manipulasyon upang buksan ang takip ng baterya ay hahantong sa pagkasira ng mga plate ng baterya at kumpletong pagkabigo.

Prinsipyo ng pagtatrabaho ng mga baterya ng lithium ion

Ang lahat ng mga baterya ng lithium-ion ay may katulad na istraktura, na may ilang maliliit na pagkakaiba na hindi nakakaapekto sa prinsipyo ng pagpapatakbo ng bahagi. Ang panlabas na shell ay gawa sa composite material, plastic o manipis na non-ferrous na metal, na napakabihirang. Kadalasan, ang baterya ay binubuo ng isang plastic case, mga metal na terminal para sa pakikipag-ugnay sa consumer at panloob na mga rod na may positibo at negatibong boltahe. Ang panloob na lithium ay sinisingil sa pamamagitan ng pagkonekta sa isang panlabas na aparato na may isang matatag na kasalukuyang, ngunit ang bawat produkto ay may pangunahing singil, na nangyayari dahil sa isang kemikal na reaksyon sa pagitan ng anode at katod.

Naka-on ang mga proseso negatibong elektrod, gawa sa isang carbonaceous na materyal na may hitsura ng natural na layered graphite, ay random, electrically charged atoms na gumagalaw sa matrix nang hindi nawawala ang boltahe. Ang lahat ng mga tagapagpahiwatig sa sektor na ito ay negatibo.

Ang positibong electrode ng isang baterya ng lithium ay gawa lamang ng mga cobalt o nickel oxide, pati na rin ang mga lithium manganese spinel. Sa panahon ng paglabas, ang mga lithium ions ay lumalayo mula sa carbon core at, pagkatapos mag-react sa oxygen, tumagos sa cathode at nagmamadaling lumabas, ngunit hindi sila maaaring umalis sa katawan ng baterya. Ang mga naka-charge na lithium ions ay nawawalan ng boltahe at nananatili sa anode surface hanggang sa ma-charge ang lithium. Sa panahon ng pagsingil, ang buong proseso ay nangyayari sa reverse order.

Disenyo ng baterya ng Lithium ion

Tulad ng isang alkaline na baterya, ang isang lithium na baterya ay ginawa sa anyo ng isang silindro o maaaring mayroon prismatikong hugis. Sa isang cylindrical na baterya, ang mga pinagsamang electrodes ay ginagamit bilang isang core, insulated na may isang espesyal na shell at inilagay sa kaso ng metal, na nauugnay sa mga elementong may negatibong charge. Upang mapanatili ang polarity, ang negatibong contact ay matatagpuan sa ibaba, at ang positibong contact ay nasa tuktok ng bahagi, at ang mga elementong ito ay hindi dapat magkadikit, kung hindi, ang kasalukuyang ay magpapalipat-lipat sa pamamagitan ng konduktor, na hahantong sa kusang paglabas.

Ang prismatic na hugis ng isang lithium ion na baterya ay karaniwan. Sa ganitong disenyo, ang core ay nabuo sa pamamagitan ng pag-stack ng mga espesyal na plato sa ibabaw ng bawat isa, na matatagpuan sa pinakamababang distansya mula sa bawat isa. Ang sistemang ito ay nagbibigay-daan para sa mas mataas teknikal na mga pagtutukoy, ngunit dahil sa mahigpit na pagkakasya ng mga plato habang nagcha-charge ang mga baterya, posible ang sobrang pag-init ng core at pagkatunaw ng mesh, na humahantong sa pagbaba sa produktibidad ng bahagi.

Madalas mong mahahanap pinagsamang sistema mga aparatong baterya ng lithium-ion, kapag ang mga pinagsamang electrodes ay nabuo sa isang hugis-itlog na silindro. Kasabay nito, ang mga patakaran ng maayos na paglipat ay sinusunod, at sa parehong oras, ang tuwid na seksyon ay ginagaya ang hugis ng plato. Ang ganitong mga baterya ay may mga katangian ng parehong uri ng mga produkto, ang kanilang buhay ng serbisyo ay mas mahaba.

Sa panahon ng kemikal na reaksyon at pagpapatakbo ng baterya, ang mga gas ay nabuo sa loob ng kaso na naglalaman ng mga nakakapinsalang sangkap. Upang mabilis na maalis ang mga singaw na ito, mayroong isang saksakan sa kaso ng mga baterya ng lithium-ion, na konektado sa mga bangko at agad na inaalis ang naipon na gas mula sa lukab ng baterya. Ang ilang mga high-power na baterya ay nilagyan ng isang espesyal na balbula na isinaaktibo sa panahon ng kritikal na akumulasyon ng singaw.

Pagsubok sa Baterya ng Lithium Ion

Ang mga singil sa lithium sa loob ng baterya ay nangangailangan ng pana-panahong pagsusuri, sa kabila ng katotohanan na ang tinukoy na baterya ay itinuturing na walang maintenance, dahil ang kaso nito ay selyadong, ang baterya ay kailangan pa ring suriin gamit ang isang espesyal na aparato.

Ang inspeksyon ay palaging nagsisimula sa isang panlabas na inspeksyon, kung saan ang katawan ng bahagi ay sinusuri para sa mga bitak at mga deformation. Ang mga terminal ng baterya ay sinisiyasat din at nililinis mula sa oksihenasyon at iba pang mga kontaminant.

Mahalaga! Kinakailangang panatilihing malinis ang baterya at iwasang magkadikit ang mga contact, dahil maaaring humantong ito sa kumpletong paglabas baterya, ang pagpapanumbalik nito ay magiging lubhang may problema.

Upang suriin ang panloob na kondisyon ng core, ginagamit ang isang load plug, na konektado sa mga terminal at sinusukat ang rate ng boltahe sa network. Pagkatapos ay inilapat ang isang discharge sa baterya, at binabasa ng device ang mga indicator ng kasalukuyang pagpapanatili sa loob ng bahagi. Mahalagang tandaan na ang baterya ay dapat na ganap na naka-charge sa oras ng pagsubok, kung hindi, ang mga pagbabasa ay magiging hindi tumpak.

Mga aplikasyon ng mga baterya ng lithium ion

Ang mga baterya ng lithium ion ay ginagamit sa maraming mga aplikasyon depende sa kanilang pagsasaayos, hugis at rating ng boltahe. Ang pinakakaraniwang paggamit ng mga baterya ay sa industriya ng automotive, sa bawat sasakyan Mayroon itong sariling mapagkukunan ng kapangyarihan, na responsable para sa pagsisimula ng kotse at pagsasagawa ng iba pang mga function.

Ginagamit din ang mga bateryang ito sa mga mobile device, laptop at iba pang gadget. Ang disenyo ng naturang mga baterya ay katulad ng mga baterya ng kotse, ang pagkakaiba lamang ay ang mga sukat ng mga produkto, na maaaring ang laki ng isang kahon ng posporo.

Kamakailan, naging tanyag na ipasok ang mga baterya ng lithium-ion sa mga system walang tigil na supply ng kuryente sa bahay at bilang pang-emergency na pinagmumulan ng kuryente, habang sa patuloy na batayan baterya na konektado sa gitnang network. Habang tumatakbo ang mga device, sini-charge ang baterya mula sa isang simpleng power station, at kapag naka-off ang power, awtomatiko itong magsisimulang magbigay ng kasalukuyang sa consumer. Sa kasong ito, ang rechargeable na baterya ay dapat na maayos na nakaposisyon at may mga sistema ng proteksyon sa sobrang init.

Video

Mga oras ng pagbubukas modernong mga smartphone walang recharging ay tinutukoy ng kanilang baterya at mga katangian nito.

Anong mga uri ng mga baterya ang mayroon?

Ang mga baterya ng Nickel-cadmium (Ni-Cd) at nickel-metal hydride (Ni-MH) ay hindi na nauugnay - gumana nang maayos ang mga ito sa loob ng mahabang panahon, ngunit may ilang mga disadvantages. Ang aming mga gadget sa karamihan ng mga kaso ay gumagamit ng mga bateryang nakabatay sa lithium - lithium-ion (Li-Ion) at lithium polymer (Li-Pol).

Ang isa sa mga pangunahing katangian ng isang baterya ay kapasidad. Tinutukoy nito kung gaano karaming kuryente ang maiimbak ng baterya at kung gaano katagal ang aparato ay maaaring gumana nang awtonomiya. Ang pinakakaraniwang mga baterya ay ang mga may kapasidad na 2000 hanggang 3000 mAh (milliampere/hour). Ang mga sukat ng mga pinagmumulan ng lithium-ion ay nananatiling napaka-compact, hindi katulad ng kanilang mga nauna.

Ang mga baterya ng Lithium-polymer ay naiiba sa mga baterya ng lithium-ion sa iba't ibang mga geometric na hugis at, na lalong mahalaga ngayon, sa kanilang pinakamababang kapal, na nagsisimula sa 1 mm. Pinapayagan nito ang mga ito na magamit sa napakanipis na mga smartphone.

Ang mga baterya ng lithium ay may mahabang buhay ng serbisyo, ibinigay tamang operasyon. Nagbibigay ang mga tagagawa ng maraming kilalang smartphone para sa pagpapalit ng baterya lamang sa sentro ng serbisyo, ginagawang monolitik ang katawan ng device, at takip sa likod at ang baterya ay hindi naaalis. Kung walang espesyal na kagamitan at kaalaman, hindi magagawa ng user ang operasyong ito sa kanyang sarili.

Temperatura sa panahon ng operasyon. Direktang apektado ang kapasidad ng baterya. Ang mataas na temperatura ay nagtataguyod ng mas mabilis na pag-iimbak ng enerhiya sa mababang temperatura, ang kapasidad ay bumaba nang malaki. Kung gagamit ka ng hindi sapat na na-charge, mabilis itong mauubos. Bukod dito, may panganib na bumaba ang singil sa zero, na lubhang hindi kanais-nais - ang mga baterya ng lithium ay nagdurusa mula sa kumpletong paglabas.

At ang kabaligtaran na sitwasyon. Ang isang 100% na naka-charge na smartphone ay ginagamit sa ilalim ng direktang sinag ng araw. Sa makasagisag na pagsasalita, sa kasong ito, ang 100% ng singil ay nagiging 110%, at mayroong labis na naipon na kuryente, na maaaring humantong sa pagbaba ng kapasidad.

Batay dito, sulit na obserbahan ang mga kondisyon ng temperatura ng pagpapatakbo ng gadget. Bukod dito, hindi namin pinag-uusapan ang tungkol sa natural na pag-init sa panahon aktibong paggamit- ang gayong pagtaas ng temperatura ay hindi nagdudulot ng panganib sa baterya

Oras ng pag-charge at charger. Bawat pinagmulan ng lithium nilagyan ng isang espesyal na controller, na dapat protektahan ito mula sa labis na kasalukuyang. Kapag naabot ang isang buong singil, ang papasok na kasalukuyang ay naka-off.

Posible ang mga error at error sa pagpapatakbo ng controller, na humahantong sa sobrang pagsingil. Minsan ito ay dahil sa paggamit ng hindi orihinal na mga charger ng smartphone. Hindi inirerekumenda na mag-iwan ng nagcha-charge na smartphone sa labasan nang mahabang panahon pagkatapos nitong maabot ang buong singil. Kailangan mo ring gumamit ng mga orihinal na charger o ang mga parameter na .

Kailangang ma-charge ang mga baterya ng lithium nang hindi naghihintay na ganap na i-off ang device, halimbawa, sa 10-15% ng natitirang singil. Maaari silang ma-recharge kapag posible sa araw, halimbawa, mula sa USB port ng isang computer sa trabaho o sa isang kotse. Ito ay hindi kinakailangan upang makamit ang isang buong bayad.

Imbakan. Kung plano ng may-ari ng smartphone mahabang panahon huwag gamitin ang aparato;

Ang bilang ng mga siklo ng pagsingil para sa mga baterya ng lithium ay humigit-kumulang 1200 beses. Simpleng Arithmetic ay nagpapahiwatig na ang buhay ng baterya ay tatagal nang hindi bababa sa 3 taon. Sa pamamagitan ng pagsunod sa mga rekomendasyon sa itaas, maaari mong taasan ang buhay ng baterya.

Kategorya: Suporta sa baterya Nai-publish noong 03/30/2016 23:38

Ang iba't ibang mga subtype ng lithium-ion electrochemical system ay pinangalanan ayon sa uri ng kanilang aktibong sangkap, at maaaring italaga nang buo sa pamamagitan ng mga salita o sa pinaikling anyo ng mga kemikal na formula. Ano ang pagkakatulad ng mga baterya ng lithium ay nabibilang silang lahat selyadong mga bateryang walang maintenance. Ang ganitong mga formula ay hindi masyadong maginhawang basahin o tandaan dahil sa kanilang pagiging kumplikado, kaya sila ay pinasimple sa isang pagdadaglat ng titik.

Halimbawa, ang lithium cobaltite, isa sa mga pinakakaraniwang materyales para sa mga baterya ng lithium-ion, ay mayroon pormula ng kemikal LiCoO2 at ang pagdadaglat na LCO. Para sa mga dahilan ng pagiging simple, ang maikling verbal form na "lithium cobalt" ay maaari ding gamitin. Ang Cobalt ay ang pangunahing aktibong sangkap at sa pamamagitan nito nailalarawan ang uri ng baterya. Iba pang mga uri ng lithium-ion electrochemical system ay katulad din nabawasan sa isang maikling anyo. SA ang seksyong ito Ang anim na pinakakaraniwang uri ng Li-ion ay nakalista.

1. Lithium cobalt na baterya (LiCoO2)

Dahil sa mataas na densidad ng enerhiya, ang mga lithium-cobalt na baterya ay isang popular na pagpipilian para sa mga mobile phone, laptop at digital camera. Ang baterya ay binubuo ng isang graphite anode at isang cobalt oxide cathode. Ang katod ay may isang layered na istraktura at sa panahon ng paglabas, ang mga lithium ions ay lumipat patungo dito mula sa anode. Kapag nagcha-charge, nagbabago ang direksyon sa kabaligtaran. Ang kawalan ng mga baterya ng lithium-cobalt ay ang kanilang medyo maikling buhay ng serbisyo, mababang thermal stability at limitadong pagkakataon load (power density). Ipinapakita ng Figure 1 ang istraktura ng naturang baterya.

Figure 1: Istraktura ng isang lithium cobalt na baterya. Sa panahon ng paglabas, lumilipat ang mga lithium ions mula sa anode patungo sa katod, at sa panahon ng pagsingil, mula sa katod patungo sa anode.

Ang isang lithium cobalt na baterya ay hindi maaaring ma-charge o ma-discharge sa isang kasalukuyang mas mataas kaysa nito C-rated. Nangangahulugan ito na ang isang 18650 cell na may kapasidad na 2400 mAh ay maaaring ma-charge o ma-discharge sa kasalukuyang hindi hihigit sa 2400 mA. Ang pagpilit ng mabilis na pagsingil o pagkonekta ng load na nangangailangan ng higit sa 2400 mA ay magreresulta sa hindi nararapat na stress at sobrang init. Para sa mabilis na pag-charge Inirerekomenda ng mga tagagawa ang isang C-rating na 0.8C o mga 2000 mA. Kapag ginagamit ang sistema ng proteksyon ng baterya, awtomatiko nitong nililimitahan ang pag-charge at pag-discharge sa ligtas na antas- mga 1C.

Larawan 2: Average na Lithium Cobalt na Rating ng Baterya. Ang lithium-cobalt electrochemical system ay may mataas na density ng enerhiya, ngunit nag-aalok ng average na density ng kuryente, kaligtasan at buhay ng serbisyo.

Talahanayan ng mga katangian

Lithium cobaltite: LiCoO2 cathode (~60% cobalt), graphite anode Pagpapaikli: LCO o Li-cobalt Binuo noong 1991
Boltahe	3.60 V nominal; karaniwang saklaw ng pagpapatakbo - 3.0-4.2 V
Tukoy na intensity ng enerhiya	150-200 W*h/kg; ang mga dalubhasang modelo ay nagbibigay ng hanggang 240 W*h/kg
C-rating charging	0.7-1C, singilin ang boltahe 4.20 V (karamihan sa mga modelo); Ang proseso ng pagsingil ay karaniwang tumatagal ng 3 oras; Ang pag-charge gamit ang kasalukuyang mas malaki sa 1C ay nagpapababa ng buhay ng baterya
C-ranggo na kategorya	1C; kapag ang boltahe ay mas mababa sa 2.50 V, ang cut-off switch ay isinaaktibo; Binabawasan ng discharge current na higit sa 1C ang buhay ng baterya
	500-1000, depende sa lalim ng discharge, load, temperatura
Thermal breakdown	Karaniwan sa 150°C. Ang buong singil ay nagtataguyod ng thermal runaway
Mga aplikasyon	Mga mobile phone, tablet, laptop, camera
Magkomento	Napakataas na tiyak na intensity ng enerhiya, limitadong tiyak na kapangyarihan. Mataas na gastos kobalt Nagsisilbi sa mga lugar kung saan kailangan ang malaking kapasidad. May matatag na demand sa merkado.

Talahanayan 3: Mga Katangian ng Baterya ng Lithium Cobalt.

2. Lithium manganese na baterya (LiMn2O4)

Ang disenyo ng isang manganese spinel lithium-ion na baterya ay unang inilathala sa journal Materials Research Bulletin noong 1983. Noong 1996, nagkomersyal ang Moli Energy ng lithium-ion cell na may lithium manganese spinel bilang cathode material. Pinapabuti ng 3D spinel structure ang daloy ng ion sa electrode, na nagreresulta sa pagbawas ng panloob na resistensya at pinabuting kasalukuyang paghawak. Ang isa pang bentahe ng spinel ay ang mataas na thermal stability nito, ngunit ang lifespan at bilang ng mga cycle ay limitado.

Ang mababang panloob na resistensya ng naturang cell ay nagsisiguro ng mabilis na pagsingil at isang mataas na posibleng discharge current. Sa laki ng 18650, ang baterya ng lithium manganese ay maaaring ma-discharge sa kasalukuyang 20-30 A na may katamtamang henerasyon ng init. Bilang karagdagan, ito ay may kakayahang makatiis ng mga pulso na hanggang 50 A sa loob ng isa hanggang dalawang segundo. Ang tuluy-tuloy na pagkarga ng 50 A ay hahantong sa pag-init ng baterya, na hindi dapat lumampas sa 80 ° C upang maiwasan ang pagkasira. Ang mga baterya ng lithium manganese ay ginagamit para sa makapangyarihang kasangkapan, kagamitang medikal, gayundin sa mga hybrid at electric na sasakyan.

Ang Figure 4 ay nagbibigay ng isang graphical na paglalarawan ng three-dimensional na mala-kristal na balangkas ng materyal na cathode. Ang materyal na ito ay spinel, kung saan ang paunang istraktura ng lattice na hugis brilyante ay binago sa isang three-dimensional na isa.

Figure 4: Lithium manganese na istraktura ng baterya. Ang mala-kristal na lithium manganese spinel cathode ay may tatlong-dimensional na istraktura ng balangkas na lumilitaw pagkatapos ng paunang pagbuo. Nagbibigay ang Spinel ng mababang resistensya ngunit may mas katamtamang density ng enerhiya kaysa sa cobalt.

Ang kapasidad ng lithium-manganese na baterya ay humigit-kumulang isang ikatlo mas kaunting kapasidad lithium kobalt. Ang flexibility ng disenyo ay nagbibigay-daan sa baterya na ma-optimize para sa iba't ibang gawain at lumikha ng mga modelo na may pinahusay na tibay, density ng kapangyarihan o density ng enerhiya. Halimbawa, ang 18650 na bersyon na may pinahusay na power rating ay may kapasidad na 1100 mAh lamang, habang ang na-optimize para sa kapasidad ay may 1500 mAh.

Ang Figure 5 ay nagpapakita ng isang hexagonal plot ng isang tipikal na lithium manganese na baterya. Ang pagganap ay maaaring hindi partikular na kahanga-hanga, ngunit ang pinakabagong mga disenyo ay nagpabuti ng density ng kuryente, kaligtasan at pag-asa sa buhay.

Figure 5: Mga katangian ng isang maginoo na baterya ng lithium manganese. Sa kabila ng katamtaman pangkalahatang pagganap, ang mga bagong modelo ay nagpapakita ng pinahusay na density ng kuryente, kaligtasan at pag-asa sa buhay.

Karamihan sa mga baterya ng lithium manganese ay pinagsama sa mga baterya ng lithium nickel manganese cobalt (NMC) upang pahusayin ang density ng enerhiya at pahabain ang buhay ng serbisyo. Ang unyon na ito ay nagpapahintulot sa iyo na gamitin lakas parehong mga sistema at tinatawag na LMO (NMC). Ito ang mga kumbinasyong baterya na ginagamit sa karamihan ng mga de-koryenteng sasakyan tulad ng Nissan Leaf, Chevy Volt at BMW i3. Ang bahagi ng LMO ng naturang baterya, na humigit-kumulang 30%, ay nagbibigay ng mataas na mga kakayahan sa pagpapabilis ng de-koryenteng motor, at ang bahagi ng NMC ay may pananagutan para sa dami ng autonomous range.

Ang pananaliksik sa sistema ng lithium-ion ay higit na nakahilig sa pagsasama-sama ng mga cell ng lithium-manganese sa mga cell ng nickel-manganese-cobalt. Ang tatlong aktibong metal na ito ay madaling pagsama-samahin upang makamit ang ninanais na resulta, ito man ay nagpapataas ng densidad ng kuryente, mga katangian ng pagkarga o buhay ng baterya. Ito malawak na hanay ang mga kakayahan ay kinakailangan upang masiyahan ang isang pinag-isang teknolohikal na diskarte at ang merkado ng baterya ng consumer, kung saan nauuna ang kapasidad; at industriya, kung saan ang mga sistema ng baterya na may magandang katangian ng pagkarga, mahabang buhay ng serbisyo at maaasahang ligtas na operasyon ay kailangan.

Talahanayan ng mga katangian

Lithium manganese spinel: LiMn2O4 cathode, graphite anode Pagpapaikli: LNO o Li-manganese (spinel structure) Binuo noong 1996
Boltahe	3.70V (3.80V) nominal; karaniwang saklaw ng pagpapatakbo - 3.0-4.2 V
Tukoy na intensity ng enerhiya	100-150 W*h/kg
C-rating charging	Pamantayan 0.7-1C; 3C maximum; Mag-charge ng hanggang 4.20V (karamihan sa mga baterya)
C-ranggo na kategorya	Pamantayan 1C; may mga modelo na may 10C; mode ng pulso trabaho (hanggang 5 segundo) - 50C; sa 2.50 V ang cut-off switch ay isinaaktibo
Bilang ng mga cycle ng charge/discharge	300-700 (depende sa lalim ng paglabas at temperatura)
Thermal breakdown	Karaniwan sa 250°C. Ang buong singil ay nagtataguyod ng thermal runaway
Mga aplikasyon	Mga tool sa kuryente, kagamitang medikal, mga yunit ng kuryente
Magkomento	Mataas na kapangyarihan ngunit katamtamang kapasidad; mas ligtas kaysa sa lithium-cobalt; kadalasang ginagamit kasabay ng NMC

Talahanayan 6: Mga detalye ng baterya ng Lithium manganese.

3. Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide Battery (LiNiMnCoO2 o NMC)

Ang isa sa pinakamatagumpay na disenyo ng lithium-ion electrochemical system ay ang kumbinasyon ng nickel, manganese at cobalt (NMC) sa cathode. Katulad ng mga lithium manganese system, ang mga system na ito ay maaaring i-optimize para sa kapasidad o kapangyarihan. Halimbawa, ang NMC na baterya sa 18650 na laki ng cell para sa katamtamang pagkarga ay may kapasidad na 2800 mAh at maaaring magbigay ng kasalukuyang 4-5 A; at ang bersyon sa parehong standard na laki, ngunit na-optimize para sa mga tagapagpahiwatig ng kapangyarihan, ay may kapasidad na 2000 mAh lamang, ngunit ang pinakamataas na kasalukuyang discharge nito ay 20 A. Ang indicator ng kapasidad ay maaaring tumaas sa 4000 mAh kung ang silikon ay idinagdag sa anode. Ngunit sa kabilang banda, ito ay makabuluhang bawasan ang mga katangian ng pagkarga at tibay ng naturang baterya. Ang ganitong mga hindi maliwanag na katangian ng silikon ay lumitaw dahil sa pagpapalawak at pag-urong nito sa panahon ng pag-charge at pag-discharge, na humahantong sa mekanikal na kawalang-tatag ng disenyo ng baterya.

Ang sikreto ng teknolohiya ng NMC ay ang kumbinasyon ng nickel at manganese. Ang isang pagkakatulad ay maaaring maging ordinaryong table salt, kung saan ang mga bahagi nito, sodium at chlorine, ay lubhang nakakalason, ngunit ang kanilang kumbinasyon ay bumubuo ng isang kapaki-pakinabang na nutrient. Ang nikel ay kilala sa mataas na density ng enerhiya ngunit mababang katatagan; Ang mangganeso ay may bentahe ng isang istraktura ng spinel, na nagbibigay ng mababang panloob na pagtutol, ngunit humahantong din sa isang kawalan - mababang tiyak na intensity ng enerhiya. Ang kumbinasyon ng mga metal na ito ay ginagawang posible upang mabayaran ang mga pagkukulang ng isa't isa at ganap na magamit ang mga lakas ng bawat isa.

Ginagamit ang mga baterya ng NMC para sa mga heavy-duty na tool, mga de-kuryenteng bisikleta at iba pang mga power application. Karaniwang pinagsasama ng komposisyon ng cathode ang nickel, manganese at cobalt in pantay na bahagi, iyon ay, ang bawat metal ay sumasakop sa ikatlong bahagi ng kabuuang dami. Ang pamamahagi na ito ay kilala rin bilang 1-1-1. Ang kumbinasyon sa ratio na ito ay kapaki-pakinabang dahil sa gastos nito, dahil ang nilalaman ng mamahaling kobalt ay medyo maliit kumpara sa iba pang mga bersyon ng baterya. Ang isa pang matagumpay na kumbinasyon ng NMC ay naglalaman ng 5 bahagi ng nickel, 3 bahagi ng cobalt at 2 bahagi ng manganese. Ang mga eksperimento upang makahanap ng matagumpay na kumbinasyon ng mga aktibong sangkap na ito ay nagpapatuloy hanggang sa araw na ito. Ipinapakita ng Figure 7 ang mga katangian ng baterya ng NMC.

Larawan 7: Pagsusuri ng pagganap ng baterya ng NMC. Ang NMC ay may mahusay na pangkalahatang pagganap at mahusay na density ng enerhiya. Ito baterya ay ang ginustong pagpipilian para sa mga de-kuryenteng sasakyan at may pinakamaraming mababang antas nagpapainit sa sarili.

Kamakailan, ito ay ang pamilya ng NMC ng mga baterya ng lithium-ion na naging pinakasikat, dahil salamat sa posibilidad ng pagsasama-sama ng mga aktibong sangkap, naging posible na makabuo ng isang matipid na baterya na may mahusay na pagganap. Ang nickel, manganese at cobalt ay madaling ihalo upang matugunan ang malawak na hanay ng mga kinakailangan para sa mga de-kuryenteng sasakyan o mga sistema ng pag-iimbak ng enerhiya na nangangailangan ng regular na pagbibisikleta. Ang pamilya ng baterya ng NMC ay aktibong umuunlad sa pagkakaiba-iba nito.

Talahanayan ng mga katangian

Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide: LiNiMnCoO2 cathode, graphite anode Pagpapaikli: NMC (NCM, CMN, CNM, MNC, MCN katulad ng metal na kumbinasyon) Binuo noong 2008
Boltahe	3.60-3.70 V nominal; standard operating range - 3.0-4.2 V bawat cell, o mas mataas
Tukoy na intensity ng enerhiya	150-220 W*h/kg
C-rating charging	0.7-1C, nagcha-charge ng hanggang 4.20 V, sa ilang mga modelo hanggang 4.30 V; Ang proseso ng pagsingil ay karaniwang tumatagal ng 3 oras; Ang pag-charge gamit ang kasalukuyang mas malaki sa 1C ay nagpapababa ng buhay ng baterya
C-ranggo na kategorya	1C; sinusuportahan ng ilang modelo ang 2C; sa 2.50 V ang cut-off switch ay isinaaktibo
Bilang ng mga cycle ng charge/discharge
Thermal breakdown	Karaniwan sa 210°C. Ang buong singil ay nagtataguyod ng thermal runaway
Mga aplikasyon	Mga de-kuryenteng bisikleta, kagamitang medikal, de-kuryenteng sasakyan, industriya
Magkomento	Magbigay ng mataas na kapasidad at kapangyarihan. Malawak na hanay praktikal na aplikasyon, mabilis na lumalaki ang bahagi ng merkado

Talahanayan 8: Mga Katangian ng Baterya ng Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC).

4. Lithium iron phosphate na baterya (LiFePO4)

Noong 1996, isinagawa ang pananaliksik sa Unibersidad ng Texas, bilang isang resulta kung saan natuklasan ang isang bagong materyal para sa katod. baterya ng lithium ion- iron phosphate. Ang sistema ng lithium phosphate ay may mahusay na mga katangian ng electrochemical at mababa panloob na pagtutol. Ang pangunahing bentahe ng naturang mga baterya ay mataas na kasalukuyang at pangmatagalan serbisyo, at mayroon din silang magandang thermal stability, pinataas na seguridad at paglaban sa maling paggamit.

Ang mga baterya ng lithium phosphate ay mas lumalaban sa sobrang pagsingil; kung ang mataas na boltahe ay inilapat sa kanila sa loob ng mahabang panahon, kung gayon ang mga kahihinatnan ng pagkasira ay magiging kapansin-pansing mas mababa kumpara sa iba pang mga baterya ng lithium-ion. Ngunit ang boltahe ng cell na 3.20 V ay binabawasan ang partikular na density ng enerhiya sa isang antas na mas mababa kaysa sa isang lithium-manganese na baterya. Para sa karamihan ng mga de-koryenteng baterya, ang malamig na temperatura ay nagpapababa ng pagganap at ang mainit na temperatura ay nagpapaikli sa buhay, at ang lithium phosphate system ay walang pagbubukod. Mayroon din itong mas mataas na self-discharge rate kaysa sa iba pang mga lithium-ion na baterya. Ipinapakita ng Figure 9 ang mga katangian ng isang baterya ng lithium phosphate.

Ang mga bateryang Lithium phosphate ay kadalasang ginagamit bilang kapalit ng mga lead-acid starter na baterya. Ang apat na cell ng naturang baterya ay magbibigay ng boltahe na 12.8 V - katulad ng boltahe ng anim na two-volt lead-acid cells. Nagre-recharge ang generator ng sasakyan baterya ng lead acid hanggang 14.40 V (2.40 V bawat cell). Para sa apat na mga cell ng lithium phosphate, ang limitasyon ng boltahe ay magiging 3.60V, pagkatapos ay dapat i-off ang recharging, na hindi nangyayari sa isang normal na sasakyan. Ang mga baterya ng Lithium phosphate ay lumalaban sa sobrang pagsingil, ngunit kahit na bumababa ang mga ito kapag pinananatili sa mataas na boltahe sa loob ng mahabang panahon. Mababang temperatura maaari ding maging problema kapag gumagamit ng lithium phosphate na baterya bilang kapalit ng isang kumbensyonal na baterya ng starter.

Larawan 9: Pagsusuri ng Pagganap ng Baterya ng Lithium Phosphate. Ang Lithium phosphate electrochemical system ay nagbibigay ng mahusay na kaligtasan at pangmatagalan serbisyo, ngunit ang tiyak na intensity ng enerhiya ay katamtaman, at ito rin ay nagkakahalaga ng pagpuna sa mataas na self-discharge.

Talahanayan ng mga katangian

Lithium Ferrophosphate: LiFePO4 cathode, graphite anode Pagpapaikli: LFP o Li-phosphate
Boltahe	3.20, 3.30 V nominal; karaniwang saklaw ng pagpapatakbo - 2.5-3.65 V bawat cell
Tukoy na intensity ng enerhiya	90-120 W*h/kg
C-rating charging	1C standard, nagcha-charge ng hanggang 3.65 V; Karaniwang tumatagal ng 3 oras ang proseso ng pag-charge
C-ranggo na kategorya	1C; sa ilang mga bersyon hanggang sa 25C; 40 A impulse currents(hanggang 2 segundo); sa 2.50 V ang cut-off switch ay na-trigger (ang boltahe sa ibaba 2 V ay nakakapinsala)
Bilang ng mga cycle ng charge/discharge	1000-2000 (depende sa lalim ng paglabas at temperatura)
Thermal breakdown	270°C. Ligtas kahit na ganap na naka-charge
Mga aplikasyon	Portable at stationary na mga application kung saan kailangan ang mataas na load currents at tibay

Sa moderno mga mobile phone, mga camera at iba pang device ang kadalasang ginagamit mga baterya ng lithium ion, pinapalitan ang alkaline at nickel-cadmium, na nilalampasan nila sa maraming aspeto. Ang mga baterya na may lithium anode ay unang lumitaw noong 70s ng nakaraang siglo at agad na naging napakapopular dahil sa kanilang mataas na boltahe at intensity ng enerhiya.

Kasaysayan ng hitsura

Ang mga pag-unlad ay maikli ang buhay, ngunit ang mga paghihirap ay lumitaw sa praktikal na antas na nalutas lamang noong 90s ng huling siglo. Dahil sa mataas na aktibidad ng lithium, naganap ang mga kemikal na proseso sa loob ng elemento, na humantong sa sunog.

Noong unang bahagi ng 90s, maraming aksidente ang naganap - ang mga gumagamit ng telepono, habang nakikipag-usap, ay nakatanggap ng matinding pagkasunog bilang resulta ng kusang pag-aapoy ng mga elemento, at pagkatapos ng mga aparatong pangkomunikasyon mismo. Kaugnay nito, ang mga baterya ay ganap na hindi na ipinagpatuloy at ang mga naunang inilabas ay ibinalik mula sa pagbebenta.

Sa moderno mga baterya ng lithium-ion purong metal ay hindi ginagamit, tanging ang mga ionized compound nito, dahil mas matatag ang mga ito. Sa kasamaang palad, ang mga siyentipiko ay kailangang makabuluhang bawasan ang mga kakayahan ng baterya, ngunit nagawa nilang makamit ang pangunahing bagay - ang mga tao ay hindi na nagdusa mula sa pagkasunog.

Kristal na sala-sala iba't ibang koneksyon Ang carbon ay natagpuan na angkop para sa intercalation ng mga lithium ions sa negatibong elektrod. Kapag nagcha-charge, lumipat sila mula sa anode patungo sa katod, at kapag naglalabas, kabaliktaran.

Prinsipyo ng pagpapatakbo at mga uri

Sa bawat baterya ng lithium-ion, ang batayan ng negatibong elektrod ay mga sangkap na naglalaman ng carbon, ang istraktura kung saan maaaring mag-order o bahagyang mag-order. Depende sa materyal, ang proseso ng intercalation ng Li sa C ay nag-iiba. Ang positibong elektrod ay pangunahing gawa sa nikel o cobalt oxide.

Ang pagbubuod ng lahat ng mga reaksyon, maaari silang katawanin sa mga sumusunod na equation:

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

Ang mga equation ay ipinakita para sa kaso ng discharge kapag nagcha-charge, dumaloy sila reverse side. Ang mga siyentipiko ay nagsasagawa ng pananaliksik sa mga bagong materyales na binubuo ng mga halo-halong phosphate at oxide. Ang mga materyales na ito ay binalak na gamitin para sa katod.

Mayroong dalawang uri ng mga Li-Ion na baterya:

1. cylindrical;
2. prismatiko.

Ang pangunahing pagkakaiba ay ang lokasyon ng mga plato (sa prismatic - sa ibabaw ng bawat isa). Ang laki ng baterya ng lithium ay nakasalalay dito. Bilang isang patakaran, ang mga prismatic ay mas siksik at mas compact.

Bilang karagdagan, mayroong isang sistema ng kaligtasan sa loob - isang mekanismo na, kapag tumaas ang temperatura, pinatataas ang paglaban, at kapag tumaas ang presyon, sinisira nito ang anode-cathode circuit. Salamat sa elektronikong board nagiging imposible itong isara, dahil kinokontrol nito ang mga proseso sa loob ng baterya.

Ang mga electrodes ng kabaligtaran na polarity ay pinaghihiwalay ng isang separator. Ang kaso ay dapat na selyadong; ang pagtagas ng electrolyte o pagpasok ng tubig at oxygen ay sisirain ang parehong baterya at ang electronic carrier device mismo.

U iba't ibang mga tagagawa Ang isang baterya ng lithium ay maaaring magmukhang ganap na naiiba; Ang ratio ng mga aktibong masa ng anode sa katod ay dapat na humigit-kumulang 1: 1, kung hindi man ay posible ang pagbuo ng lithium metal, na hahantong sa sunog.

Mga kalamangan at kahinaan

Ang mga baterya ay may mahusay na mga parameter na nag-iiba depende sa iba't ibang mga tagagawa. Ang nominal na boltahe ay 3.7−3.8 V na may maximum na 4.4 V. Ang density ng enerhiya (isa sa mga pangunahing tagapagpahiwatig) ay 110−230 Wh/kg.

Ang panloob na resistensya ay mula 5 hanggang 15 mOhm/1Ah. Ang buhay ng serbisyo ayon sa bilang ng mga cycle (discharge/charge) ay 1000−5000 units. Ang oras ng mabilis na pag-charge ay 15−60 minuto. Ang isa sa mga pinaka makabuluhang bentahe ay ang mabagal na proseso ng paglabas sa sarili (10-20% lamang bawat taon, kung saan 3-6% sa unang buwan). Ang saklaw ng temperatura ng pagpapatakbo ay 0 C - +65 C sa mga temperatura sa ibaba ng zero, imposible ang pagsingil.

Ang pag-charge ay nangyayari sa maraming yugto:

1. sa tiyak na punto pagtagas pinakamataas na kasalukuyang singilin;
2. kapag naabot ang mga operating parameter, ang kasalukuyang ay unti-unting bumababa sa 3% ng pinakamataas na halaga.

Sa panahon ng pag-iimbak, ang panaka-nakang pag-recharge ay kinakailangan ng humigit-kumulang bawat 500 oras upang mabayaran ang self-discharge. Kapag nag-overcharging, ang lithium metal ay maaaring ideposito, na, nakikipag-ugnayan sa electrolyte, ay bumubuo ng oxygen. Pinatataas nito ang panganib ng depressurization dahil sa pagtaas ng panloob na presyon.

Ang madalas na pag-recharge ay lubhang nakakabawas sa buhay ng baterya. Bilang karagdagan, nakakaimpluwensya ito kapaligiran, temperatura, kasalukuyang, atbp.

Ang elemento ay may mga disadvantages, bukod sa kung saan ay ang mga sumusunod:

mga tuntunin ng Paggamit

Pinakamabuting iimbak ang baterya sa ilalim ng mga sumusunod na kondisyon: Ang singil ay dapat na hindi bababa sa 40%, at ang temperatura ay hindi dapat masyadong mababa o mataas. Ang pinakamahusay na pagpipilian ay ang saklaw mula 0C hanggang +10C. Karaniwan, humigit-kumulang 4% ng kapasidad ang nawawala sa loob ng 2 taon, kaya naman hindi inirerekomenda na bumili ng mga baterya nang higit sa maagang mga petsa pagmamanupaktura.

Ang mga siyentipiko ay nag-imbento ng isang paraan upang madagdagan ang buhay ng istante. Ang isang naaangkop na pang-imbak ay idinagdag sa electrolyte. Gayunpaman, para sa mga naturang baterya, ang "pagsasanay" ay dapat isagawa sa anyo ng 2-3 buong paglabas/pagsingil na mga siklo, upang sila ay gumana nang normal na mode. Kung hindi, ang isang "epekto ng memorya" ay maaaring mangyari at kasunod na pamamaga ng buong istraktura. Kapag ginamit nang tama at sumusunod sa lahat ng mga pamantayan ng imbakan, ang baterya ay maaaring tumagal ng mahabang panahon, habang ang kapasidad nito ay mananatili sa isang mataas na antas.