Baterii cu litiu sau surse de alimentare de lungă durată

Sursele de alimentare cu litiu sunt necesare pentru multe dispozitive electronice. Acest articol va discuta despre bateriile litiu-ion utilizate în mod obișnuit.

Compoziția unei baterii cu litiu

O baterie cu litiu funcționează printr-o reacție de oxidare ireversibilă. Litiul metalic servește drept anod, în timp ce oxidul de mangan, disulfura de fier sau oxidul de cupru pot fi utilizate ca și catod solid. Oxizii lichizi includ oxidul de sulf și clorura de tionil. Litiul activ, care îndepărtează eficient electronii, este agentul oxidant utilizat.

Tipuri de baterii cu litiu

Unul dintre criteriile de clasificare pentru dispozitivele de stocare este tipul de substanță activă principală:

• Baterii litiu-nichel-cobalt-oxid de aluminiu (NCA)
• Baterii litiu-mangan
• Baterii litiu-cobalt.
• Baterii cu litiu-fosfat de fier
• Surse de titanat de litiu
• Baterii litiu-polimer
• Baterie cu litiu-clorură de tionil

Unul dintre indicatorii importanți atunci când alegeți o baterie este tensiunea de funcționare.

Să ne uităm doar la câteva dintre ele.

Bateriile litiu de 3V sunt utilizate doar în gadgeturi special concepute; nu pot fi utilizate în telecomenzi sau ceasuri obișnuite de uz casnic.

O baterie litiu de 6V poate fi utilizată în surse de alimentare neîntreruptibile, mașini de jucărie alimentate cu baterii și multe alte aplicații.

Bateria litiu de 12 volți este utilizată suplimentar față de instalarea în UPSîn instrumente independente, cum ar fi şurubelniţă.

Marcare

Ce marcaje ar trebui să aibă bateriile litiu-ion? Conform cerințelor IEC, următorii indicatori trebuie marcați pe carcasa bateriei:

1. Capacitate baterie cu litiu
2. Dimensiuni ale bateriilor cu litiu
3. Compus
4. Clasă
5. Voltaj

Bateriile cu litiu sunt desemnate prin literele „CR”. Următorul număr indică dimensiunea bateriei. Tabelul de mai jos prezintă calibrarea lor.

Nume	Marcare	Tensiune, V
Rotund mare, D	20	1,5
Rotund mic, C	14	1,5
Deget, AA	6	1,5
Micro-deget, AAA	03	1,5
«Coroană», RR3	22.06.2020	9.0

Încărcarea dispozitivelor de stocare a energiei

Mulți oameni se întreabă dacă bateriile Li-ion pot fi reîncărcate. Evident, doar bateriile special concepute, cunoscute sub numele de baterii reîncărcabile, pot fi reîncărcate.

Tipuri tipice de surse de baterii șiCe baterii sunt mai bune?

Tipurile de baterii includ baterii ion (Li-ion) și baterii polimer (Li-polimer). Un tabel comparativ al caracteristicilor bateriilor cu litiu vă va ajuta să le analizați mai detaliat.

Caracteristici	Baterii litiu-ion	Baterii litiu-polimer
Caracteristici de design	Productivitatea depinde de plasarea elementelor în cadrul blocului	Prezența electrolitului lichid este exclusă.
Dimensiuni ale bateriilor cu litiu	Un set mic de opțiuni	Gamă largă de opțiuni, indiferent de formatul celulei
Intensitatea energetică	Ridicat	Scăzut, numărul de reîncărcări este mai mic
Greutate	Puțin mai mare	Scurt
Capacitate	Nu mare	De două ori mai mult cu același volum
Durata de viață	Nu prezintă abateri semnificative	Nu prezintă abateri semnificative
Timp de încărcare	Pe termen lung	Vizibil mai puțin
Purta	Comparativ mai mare	De mai jos
Siguranță (risc de incendiu)	Scăzut (risc de explozie)	Mai sus (are protecție încorporată)
Preţ	De mai jos	Superior

Astăzi, dezvoltarea de noi celule litiu-metal (li-metal) cu siguranță sporită și o durată de viață extinsă este în plină desfășurare.

Bateriile litiu-metal sunt destul de promițătoare pentru înlocuirea surselor de litiu-ion și litiu-pol.

Caracteristicile încărcării unei baterii litiu-polimer

Pentru a menține constant o capacitate maximă a sursei de alimentare, este necesar să o încărcați conform programului, și anume, după descărcarea după 500 de ore de funcționare a echipamentului.

O baterie polimerică este sensibilă la deteriorări mecanice, hipotermie, precum și la fluctuații de tensiune și supraîncărcări, așa că trebuie conectată doar la o sursă de alimentare stabilă.

Cum se recuperează o baterie litiu-ion

Durata de viață a unei baterii cu litiu este destul de lungă, dar mai devreme sau mai târziu își pierde capacitatea inițială. capacitateDe aceea, mulți oameni sunt preocupați de restaurarea bateriei.

Să analizăm două modalități de a restaura o unitate de stocare.

Prima metodă pare dubioasă, dar este cea mai simplă și, potrivit experților, funcționează adesea. Ai nevoie de:

1. Puneți sursa de alimentare la congelator timp de 30-40 de minute
2. După ce l-ați scos, încărcați-l imediat timp de câteva minute.
3. apoi se lasă să se egalizeze la temperatura camerei
4. și abia apoi continuați încărcarea.

Controlerul se oprește frecvent, blocând funcționarea elementului.

A doua metodă merită încercată dacă procedurile standard de încărcare și congelare nu ajută. Această metodă implică deconectarea plăcii de protecție urmând următorii pași:

1. Folosește un tester pentru a măsura tensiunea bateriei (dacă valoarea este zero, poți continua)
2. deconectați cu grijă placa de protecție
3. Măsurați din nou tensiunea (ar trebui să crească până la maximum 2,5V)
4. Conectați la un încărcător (cu curent reglabil) și setați curentul la 100 mA și tensiunea la 4,2 V timp de 10-15 minute
5. Asigurați-vă că monitorizați tensiunea (nu trebuie să depășească 3,2 V). Dacă elementul se încălzește, opriți imediat încărcarea.
6. După atingerea valorilor de curent și tensiune necesare, readuceți placa la locul inițial și încărcați-o în modul normal.

Cât durează încărcarea bateriilor cu litiu?

Încărcătoarele cu indicatoare ale nivelului de încărcare sunt utilizate pe scară largă în zilele noastre, dar dacă nu aveți unul, puteți calcula timpul necesar folosind următoarea formulă:

T (timp) = 1,4*Y(mAh)/X(mA), unde 1,4 este coeficientul de transfer termic.

Cum se verifică sursa de alimentare?

Cea mai ușoară și rapidă metodă de a verifica nivelul de încărcare al unei surse de alimentare este cu un multimetru.

Există două modalități de verificare:

1. Testare fără sarcină. Valorile de 1,35 V sau mai mari indică faptul că elementul este complet funcțional.
2. Testarea sarcinii permite o respingere mai precisă a acționărilor de joasă tensiune. Aceasta necesită efectuarea măsurătorii în timp ce bateria funcționează.

Cum se înlocuiește bateria?

Înlocuirea bateriilor de unică folosință slabe reprezintă o povară financiară semnificativă. Prin urmare, mulți iau în considerare achiziționarea de baterii reîncărcabile. Bateriile cu litiu sunt, fără îndoială, cele mai potrivite în acest scop.

Căutările pe motoarele de căutare de pe internet sunt deosebit de populare pentru convertirea modelelor mai vechi de șurubelnițe în baterii cu litiu. Pentru a face acest lucru, trebuie doar să le găsiți pe cele potrivite. şurubelniţăanalogi de litiu de aceeași dimensiune și tensiune.

Cât costă o baterie cu litiu?

Bateriile litiu tip buton sunt printre cele mai ieftine baterii. Cunoscute în mod obișnuit sub numele de baterii litiu tip buton, acestea sunt folosite pentru a alimenta ceasuri, cântare, procesoare și alte gadgeturi cu consum redus. Prețurile pentru aceste baterii încep de la 10 ruble și sunt limitate doar de apetitul producătorilor și distribuitorilor.

Este dificil de stabilit limita superioară din cauza vastei varietăți. Cu toate acestea, este clar că, la fel ca în cazul tuturor inovațiilor tehnologice, costurile scad datorită creșterii eficienței producției și a numărului tot mai mare de producători.

Producția de baterii

Bateriile cu litiu de mare capacitate sunt utilizate în producția de vehicule electrice. Datorită popularității crescute a vehiculelor electrice, este așteptată deschiderea a numeroase fabrici care produc aceste baterii. Potrivit diferitelor firme de consultanță, aproximativ 26 de astfel de fabrici mari vor fi în curând operaționale. Unele dintre acestea sunt deja operaționale, în timp ce restul sunt planificate să fie lansate până în 2021.

Informații suplimentare despre bateriile cu litiu

Aceste baterii sunt cele mai eficiente și pot rezista la sarcini mari. Utilizatorii evidențiază o serie de avantaje: capacitate energetică crescută, tensiune stabilă și capacitate mare. La fel ca alte baterii, bateriile cu litiu sunt formate dintr-un anod, catod, separator și diafragmă. Ultimele două elemente servesc drept dielectric. Această sursă de alimentare folosește o impregnare specială pentru diafragmă.

Principala diferență dintre bateriile litiu-ion și bateriile alcaline este durata lor lungă de viață. Acest lucru se realizează prin utilizarea unei tehnologii speciale care elimină dependența bateriilor litiu-ion de curentul de sarcină. Acestea nu au acest lucru. Prin urmare, pot fi depozitate până la 12 ani. În ciuda complexității procesului de fabricație, producătorii au învățat să producă diferite tipuri de baterii litiu. Aceste baterii rezistă cu ușurință fluctuațiilor de temperatură și pot funcționa mult timp sub sarcini continue.

Electrolit utilizat în bateriile cu litiu

1. clorură de tionil.
2. dioxid de mangan;
3. compuși polifluorocarbonici;
4. dioxid de sulf;
5. iod;
6. oxid de cupru;
7. disulfură de fier;

Tensiunea nominală a unei astfel de baterii este de 3,7 volți. Litiul produce celule ușoare și foarte subțiri. În esență, este un metal moale și ductil.

Aceste surse de alimentare au început să fie fabricate la începutul anilor 1970. Experimentele inițiale cu aceste baterii au fost nereușite și adesea se terminau cu explozii. Cu toate acestea, după un timp, toate defectele au fost eliminate. În ciuda acestui fapt, bateriile cu litiu trebuie utilizate în conformitate cu instrucțiunile de utilizare.

Pentru a crea o sursă de energie sigură din litiu, a fost necesară combinarea acestuia cu electroliți organici solizi. Rezultatul a fost o celulă de baterie mai puternică și mai compactă. Două baterii litiu de 3 volți pot înlocui cu ușurință bateriile alcaline de 4-5 volți.

Protecţie

Pentru a asigura funcționarea stabilă și fiabilă a bateriilor cu litiu, în designul acestora a fost încorporat un circuit special de protecție. Împotriva a ceea ce protejează:

1. Încălzire puternică.
2. Reîncărcare.
3. Scurtcircuite.
4. Supradescărcare.

Este lipit la borne. Are un controler încorporat care monitorizează încărcarea bateriei. Dacă bateria se supraîncarcă peste 4,25 V, o va deconecta de la încărcător.

Cum se încarcă bateriile cu litiu?

În esență, bateriile nu pot fi reîncărcate, mai ales dacă sunt etichetate cu mesajul „nu se reîncărcează”. Dacă bateria este o baterie reîncărcabilă, reîncărcarea urmează acest model.

Încărcarea are loc în 2 etape.

1. Curent continuu cu parametri de 0,2-0,5 C. Litera „C” indică capacitatea. Deoarece bateria are o placă de circuit de protecție încorporată, tensiunea în circuit deschis nu trebuie să depășească 7 volți. Când nivelul tensiunii crește la 4,2 V, aceasta înseamnă că bateria este încărcată în proporție de 80%.
2. Reîncărcarea se efectuează la o tensiune constantă. Nivelul curentului ar trebui să scadă. Încărcătorul ar trebui să mențină o tensiune de 4,1-4,2 V. De asemenea, reglează curentul, care scade treptat. Când scade la 0,05-0,01 C, procesul de încărcare este complet. În această etapă, bateria se reîncarcă complet până la 100%.

Este recomandabil să utilizați un încărcător cu tensiuni nominale.

Bateriile cu litiu nu tolerează bine supraîncărcarea, așa că trebuie deconectate la timp.

Unde se folosesc bateriile cu litiu?

Aplicațiile pentru astfel de surse de alimentare sunt diverse. De exemplu, acestea pot fi instalate în ceasuri deșteptătoare, telecomenzi și cântare electronice. Dar sunt deosebit de utile în dispozitive cu consum mare de energie, cum ar fi camere foto, blițuri, jucării, echipamente medicale, echipamente militare și echipamente informatice.

Avantajele și dezavantajele bateriilor cu litiu

Principalul lor avantaj este că pot avea o capacitate mare într-o dimensiune mică.

Lista avantajelor

1. Ușor de întreținut.
2. Parametrii stabili sunt asigurați cu diferite date privind curentul de descărcare.
3. Rezistent la schimbările de temperatură din cauza lipsei de apă.
4. Tensiune constantă.
5. Greutate redusă.
6. Capacitate energetică mare și densitate energetică.
7. Capacitatea nu depinde de curentul de sarcină, potrivită pentru dispozitive de mare putere.
8. Durată lungă de valabilitate.

Principalul dezavantaj al acestui tip de dispozitiv de stocare a energiei este costul său. Cu toate acestea, nu va necesita înlocuire pentru o perioadă lungă de timp.

Tipuri și dimensiuni ale bateriilor cu litiu

Următoarele opțiuni pot fi găsite la reducere:

• FR
• Li-FeS2.
• CR

Acestea diferă între ele prin formă și pot fi cilindrice, pătrate sau disc.

Clasificarea Statelor Unite ale Americii

• FR6 (AA).CR. Celule plate pentru tablete.
• FR03 (AAA).
• CR-V9 (litiu PP3). Baterie de nouă volți coroană.
• CR2 și CR123. Fabricate sub formă de butoaie rotunde.

Anumiți parametri pot fi găsiți pe corpul dispozitivului. De exemplu, aceștia pot include tensiunea, capacitatea, clasa și anul de fabricație.

Diferența dintre bateriile cu litiu și bateriile saline și alcaline

• Bateriile alcaline durează până la 3-5 ani. Dintre aceste trei tipuri, acestea sunt cele mai solicitante. Sunt cunoscute și sub numele de baterii alcaline. S-au dovedit a fi excelente în telecomenzi, jucării, lanterne, radiouri și alte dispozitive cu consum redus de energie.
• Bateriile cu litiu au o durată de viață mai lungă decât bateriile saline și alcaline. Sunt ideale pentru echipamente fotografice și dispozitive medicale.
• Bateriile pe bază de sare sunt cele mai ieftine, dar și cele mai slabe. Pot fi depozitate timp de aproximativ trei ani. Sunt ideale pentru telecomenzi, lanterne, jucării, calculatoare, cronometre și cântare.

Practic, bateriile enumerate mai sus diferă unele de altele în ceea ce privește durata de viață și capacitatea.

Reguli de siguranță

• Nu lipiți firul la contacte.
• Bateriile cu litiu sunt transportate într-un recipient/cutie specială.
• Nu este nevoie să îl țineți la soare.
• Nu puneți bateria într-un buzunar cu obiecte metalice.

Dispozitiv cu baterie cu litiu

Există două opțiuni de design:

1. Spirală.
2. Bobină.

Celulele spiralate au o suprafață mare de litiu. Acestea furnizează până la 4 A cu curent pulsat și până la 0,1-1,8 A cu curent continuu. Aceste baterii pierd 10% din capacitatea lor inițială pe an. Bateriile prismatice, buton sau de tip similar sunt disponibile în magazine.

Principalii producători:

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

Sursele de alimentare cu bobină pot dura până la 20 de ani și sunt utilizate în dispozitive cu un consum de curent de maximum 150 mA.