Litijeve baterije ili dugotrajni izvori napajanja

Litij-ionske baterije potrebne su za mnoge elektroničke uređaje. Ovaj članak će raspravljati o uobičajeno korištenim litij-ionskim baterijama.

Sastav litijeve baterije

Litijeva baterija radi putem nepovratne oksidacijske reakcije. Metalni litij služi kao anoda, dok se manganov oksid, željezov disulfid ili bakrov oksid mogu koristiti kao čvrsta katoda. Tekući oksidi uključuju sumporov oksid i tionil klorid. Aktivni litij, koji učinkovito uklanja elektrone, je oksidacijsko sredstvo koje se koristi.

Vrste litijevih baterija

Jedan od kriterija klasifikacije uređaja za pohranu je vrsta glavne aktivne tvari:

• Litij-nikal-kobalt-aluminij-oksidne (NCA) baterije
• Litij-manganske baterije
• Litij-kobaltne baterije.
• Litij-željezo-fosfatne baterije
• Izvori litijevog titanata
• Litij-polimerne baterije
• Litij-tionil kloridna baterija

Jedan od važnih pokazatelja pri odabiru baterije je radni napon.

Pogledajmo samo neke od njih.

3V litijeve baterije koriste se samo u posebno dizajniranim uređajima; ne mogu se koristiti u daljinskim upravljačima ili običnim kućnim satovima.

Litijeva baterija od 6 V može se koristiti u neprekidnim izvorima napajanja, igračkama na baterije i mnogim drugim primjenama.

Litijeva baterija od 12 volti koristi se uz instalaciju u UPSu samostalnim alatima, kao što su odvijač.

Označavanje

Koje oznake trebaju imati litij-ionske baterije? Prema IEC zahtjevima, na kućištu baterije moraju biti označeni sljedeći pokazatelji:

1. Kapacitet litijeva baterija
2. Veličine litijevih baterija
3. Spoj
4. Razred
5. Napon

Litijeve baterije označene su slovima "CR". Sljedeći broj označava veličinu baterije. Tablica u nastavku prikazuje njihovu kalibraciju.

Ime	Označavanje	Napon, V
Veliki okrugli, D	20	1,5
Mali okrugli, C	14	1,5
Prst, AA	6	1,5
Mikroprst, AAA	03	1,5
«Kruna», RR3	22. lipnja	9,0

Punjenje uređaja za pohranu energije

Mnogi se pitaju mogu li se litij-ionske baterije puniti. Jasno je da se mogu puniti samo posebno dizajnirane baterije, poznate kao punjive baterije.

Tipične vrste izvora baterija iKoje su baterije bolje?

Vrste baterija uključuju ionske (Li-ion) i polimerne (Li-polimer) baterije. Usporedna tablica karakteristika litijevih baterija pomoći će vam da ih detaljnije analizirate.

Karakteristike	Litij-ionske baterije	Litij-polimerne baterije
Značajke dizajna	Produktivnost ovisi o rasporedu elemenata unutar bloka	Prisutnost tekućeg elektrolita je isključena
Veličine litijevih baterija	Mali skup opcija	Širok izbor bez obzira na format ćelije
Energetski intenzitet	Visoko	Nisko, broj punjenja je manji
Težina	Nešto više	Kratak
Kapacitet	Nije veliko	Dvostruko više s istim volumenom
Vijek trajanja	Nema značajnih odstupanja	Nema značajnih odstupanja
Vrijeme punjenja	Dugoročno	Primjetno manje
Nositi	Usporedno više	Ispod
Sigurnost (rizik od požara)	Nisko (rizik od eksplozije)	Iznad (ima ugrađenu zaštitu)
Cijena	Ispod	Viši

Danas je u punom jeku razvoj novih litij-metalnih ćelija (li-metal) s povećanom sigurnošću i produljenim vijekom trajanja.

Litij-metalne baterije su prilično obećavajuće za zamjenu litij-ionskih i litij-pol izvora.

Značajke punjenja litij-polimerne baterije

Za održavanje stalno punog kapaciteta izvora napajanja, potrebno ga je puniti prema rasporedu, odnosno nakon pražnjenja nakon 500 sati rada opreme.

Polimerna baterija je osjetljiva na mehanička oštećenja, hipotermiju, kao i na fluktuacije napona i preopterećenja, stoga je treba spojiti samo na stabilan izvor napajanja.

Kako oporaviti litij-ionsku bateriju

Vijek trajanja litijeve baterije je prilično dug, ali prije ili kasnije gubi svoj izvorni kapacitet. kapacitetZato su mnogi ljudi zabrinuti zbog restauracije baterija.

Pogledajmo dva načina za vraćanje pogona.

Prva metoda se čini sumnjivom, ali je najjednostavnija i, prema riječima stručnjaka, često djeluje. Trebate:

1. Stavite napajanje u zamrzivač na 30-40 minuta
2. Nakon što ga izvadite, odmah ga napunite nekoliko minuta.
3. zatim ostavite da se temperatura izjednači sa sobnom temperaturom
4. i tek tada nastaviti s punjenjem.

Kontroler često prestaje blokirati rad elementa.

Drugu metodu vrijedi isprobati ako standardni postupci punjenja i zamrzavanja ne pomognu. Ova metoda uključuje odspajanje zaštitne ploče pomoću sljedećih koraka:

1. Pomoću testera izmjerite napon baterije (ako je očitanje nula, možete nastaviti)
2. pažljivo odvojite zaštitnu ploču
3. ponovno izmjerite napon (trebao bi se povećati na maksimalno 2,5 V)
4. Spojite na punjač (s podesivom strujom) i postavite struju na 100 mA i napon na 4,2 V tijekom 10-15 minuta
5. Obavezno pratite napon (ne smije porasti iznad 3,2 V). Ako se element zagrije, odmah prekinite punjenje.
6. Nakon postizanja potrebnih vrijednosti struje i napona, vratite ploču na prvobitno mjesto i punite u normalnom načinu rada.

Koliko dugo traje punjenje litijevih baterija?

Punjači s indikatorima razine napunjenosti danas se široko koriste, ali ako ga nemate, potrebno vrijeme možete izračunati pomoću sljedeće formule:

T (vrijeme) = 1,4*Y(mAh)/X (mA), gdje je 1,4 koeficijent prijenosa topline.

Kako provjeriti napajanje?

Najlakši i najbrži način za provjeru napunjenosti izvora napajanja je pomoću multimetra.

Postoje dva načina za provjeru:

1. Ispitivanje bez opterećenja. Očitavanja od 1,35 V ili više ukazuju na to da je element potpuno funkcionalan.
2. Ispitivanje opterećenjem omogućuje preciznije odbacivanje niskonaponskih pogona. To zahtijeva izvođenje mjerenja dok je baterija u funkciji.

Kako zamijeniti bateriju?

Zamjena slabih baterija za jednokratnu upotrebu predstavlja značajan financijski teret. Stoga mnogi razmišljaju o kupnji punjivih baterija. Litijeve baterije su nesumnjivo najprikladnije za tu svrhu.

Pretrage na internetskim tražilicama posebno su popularne za pretvaranje starijih modela odvijača u litijeve baterije. Da biste to učinili, samo trebate pronaći prave. odvijačlitijevi analozi iste veličine i napona.

Koliko košta litijeva baterija?

Litijeve gumbaste baterije spadaju među najjeftinije baterije. Poznate kao litijeve baterije u obliku kovanice, koriste se za napajanje satova, vaga, procesora i drugih uređaja s niskom potrošnjom energije. Cijene ovih baterija počinju od 10 rubalja i ograničene su samo apetitima proizvođača i distributera.

Teško je odrediti gornju granicu zbog velike raznolikosti. Međutim, jasno je da, kao i kod svih tehnoloških inovacija, troškovi padaju zbog povećane učinkovitosti proizvodnje i rastućeg broja proizvođača.

Proizvodnja baterija

Litijeve baterije velikog kapaciteta koriste se u proizvodnji električnih vozila. Zbog sve veće popularnosti električnih vozila očekuje se otvaranje brojnih tvornica koje proizvode ove baterije. Prema raznim konzultantskim tvrtkama, uskoro će biti u funkciji otprilike 26 takvih velikih tvornica. Neke od njih već rade, dok se pokretanje ostalih planira do 2021. godine.

Dodatne informacije o litijevim baterijama

Ove baterije su najučinkovitije i mogu podnijeti velika opterećenja. Korisnici ističu niz prednosti: povećani energetski kapacitet, stabilan napon i visoki kapacitet. Poput drugih baterija, litijeve baterije sastoje se od anode, katode, separatora i dijafragme. Posljednja dva elementa služe kao dielektrik. Ovaj izvor napajanja koristi posebnu impregnaciju za dijafragmu.

Glavna razlika između litij-ionskih baterija i alkalnih baterija je njihov dugi vijek trajanja. To se postiže korištenjem posebne tehnologije koja eliminira ovisnost litij-ionskih baterija o struji opterećenja. Kod njih to nije slučaj. Stoga se mogu skladištiti do 12 godina. Unatoč složenosti proizvodnog procesa, proizvođači su naučili proizvoditi različite vrste litij-ionskih baterija. Ove baterije lako podnose temperaturne fluktuacije i mogu dugo raditi pod kontinuiranim opterećenjima.

Elektrolit koji se koristi u litijevim baterijama

1. tionil klorid.
2. manganov dioksid;
3. polifluorougljični spojevi;
4. sumporov dioksid;
5. jod;
6. bakrov oksid;
7. željezov disulfid;

Nazivni napon takve baterije je 3,7 volti. Litij proizvodi ćelije koje su lagane i vrlo tanke. U osnovi, to je mekan i duktilan metal.

Ovi izvori napajanja počeli su se proizvoditi početkom 1970-ih. Početni eksperimenti s ovim baterijama bili su neuspješni i često su završavali eksplozijama. Međutim, nakon nekog vremena svi nedostaci su uklonjeni. Unatoč tome, litijeve baterije moraju se koristiti u skladu s uputama za uporabu.

Kako bi se stvorio siguran izvor energije iz litija, bilo ga je potrebno kombinirati s krutim organskim elektrolitima. Rezultat je bila snažnija i kompaktnija baterijska ćelija. Dvije litijeve baterije od 3 volta mogu lako zamijeniti alkalne baterije od 4-5 volti.

Zaštita

Kako bi se osigurao stabilan i pouzdan rad litijevih baterija, u njihov dizajn ugrađen je poseban zaštitni krug. Evo od čega štiti:

1. Snažno zagrijavanje.
2. Napuni.
3. Kratki spojevi.
4. Prekomjerno pražnjenje.

Zalemljen je na terminale. Ima ugrađeni kontroler koji prati napunjenost baterije. Ako se baterija prepuni iznad 4,25 V, isključit će je s punjača.

Kako puniti litijeve baterije?

U osnovi, baterije se ne mogu puniti, posebno ako su označene s "ne puniti". Ako je vaša baterija punjiva, punjenje slijedi ovaj obrazac.

Punjenje se odvija u 2 faze.

1. Istosmjerna struja s parametrima od 0,2-0,5 C. Slovo "C" označava kapacitet. Budući da baterija ima ugrađenu zaštitnu ploču, napon otvorenog kruga ne smije prelaziti 7 volti. Kada razina napona poraste na 4,2 V, to znači da je baterija napunjena na 80%.
2. Punjenje se vrši pri konstantnom naponu. Razina struje trebala bi se smanjivati. Punjač bi trebao održavati napon od 4,1-4,2 V. Također regulira struju koja se postupno smanjuje. Kada padne na 0,05-0,01 C, proces punjenja je završen. U ovoj fazi baterija se potpuno napuni do 100%.

Preporučljivo je koristiti punjač s nazivnim naponom.

Litijeve baterije ne podnose dobro prekomjerno punjenje, pa ih je potrebno na vrijeme isključiti.

Gdje se koriste litijeve baterije?

Primjene takvih izvora napajanja su raznolike. Na primjer, mogu se ugraditi u budilice, daljinske upravljače i elektroničke vage. Ali posebno su korisni u uređajima s velikom potrošnjom energije, kao što su fotoaparati, bljeskalice, igračke, medicinska oprema, vojna oprema i računalna oprema.

Prednosti i mane litijevih baterija

Njihova glavna prednost je što mogu imati veliki kapacitet u maloj veličini.

Popis prednosti

1. Jednostavno za održavanje.
2. Stabilni parametri su osigurani s različitim podacima o struji pražnjenja.
3. Otporan na promjene temperature zbog nedostatka vode.
4. Konstantni napon.
5. Lagana težina.
6. Visok energetski kapacitet i gustoća energije.
7. Kapacitet ne ovisi o struji opterećenja, pogodan za uređaje velike snage.
8. Dug rok trajanja.

Glavni nedostatak ove vrste uređaja za pohranu energije je njegova cijena. Međutim, neće ga trebati zamijeniti dugo vremena.

Vrste i veličine litijevih baterija

Sljedeće opcije mogu se naći na rasprodaji:

• FR
• Li-FeS2.
• Pripremljen odgovor

Razlikuju se međusobno po obliku i mogu biti cilindrični, kvadratni ili diskastog oblika.

Klasifikacija Sjedinjenih Američkih Država

• FR6 (AA).CR. Ravne tabletne ćelije.
• FR03 (AAA).
• CR-V9 (litijeva PP3). Baterija od devet volti kruna.
• CR2 i CR123. Izrađeni u obliku okruglih cijevi.

Neki parametri mogu se pronaći na kućištu uređaja. Na primjer, to mogu biti napon, kapacitet, klasa i godina proizvodnje.

Razlika između litijevih baterija i alkalnih baterija s fiziološkom otopinom

• Alkalne baterije traju do 3-5 godina. Među ove tri vrste, one su najugroženije. Poznate su i kao alkalne baterije. Izvrsno su se pokazale u daljinskim upravljačima, igračkama, svjetiljkama, radioaparatima i drugim uređajima male snage.
• Litijske baterije traju dulje od baterija s fiziološkom otopinom i alkalnih baterija. Idealne su za fotografsku opremu i medicinske uređaje.
• Baterije na bazi soli su najjeftinije, ali i najslabije. Mogu se čuvati oko tri godine. Idealne su za daljinske upravljače, svjetiljke, igračke, kalkulatore, timere i vage.

U osnovi, gore navedene baterije se međusobno razlikuju po vijeku trajanja i kapacitetu.

Sigurnosna pravila

• Ne lemite žicu na kontakte.
• Litijeve baterije se prevoze u posebnom spremniku/kutiji.
• Nema potrebe držati ga na suncu.
• Ne stavljajte bateriju u džep s metalnim predmetima.

Uređaj s litijevom baterijom

Postoje dvije mogućnosti dizajna:

1. Spirala.
2. Klek.

Spiralne ćelije imaju veliku površinu litija. Isporučuju do 4 A s pulsirajućom strujom i do 0,1-1,8 A s kontinuiranom strujom. Ove baterije gube 10% svog početnog kapaciteta godišnje. Prizmatične, gumbaste ili slične vrste baterija dostupne su u trgovinama.

Glavni proizvođači:

1. Varta,
2. Minamoto,
3. Tekcell
4. Robiton,
5. SAFT,
6. PREDVEČERJE,

Napajanja na kalemove mogu trajati do 20 godina i koriste se u uređajima s potrošnjom struje ne većom od 150 mA.