Është i instaluar në të gjithë laptopët, tabletët, celularët dhe pajisjet e tjera. Tensioni i vlerësuar i një baterie të tillë është 3.7-3.8 V, maksimumi është deri në 4.4 V dhe minimumi është nga 2.5 në 3.0 V.

Nga historia e krijimit

Bateritë Li-jon u shfaqën për herë të parë në fillim të viteve '90. Prodhuesi i tyre kryesor ishte fillimisht Sony. Kjo bateri përmban dy elektroda. Katoda vendoset në një letër alumini, dhe anoda vendoset në një letër bakri. Ndarësit që përmbajnë elektrolit të lëngshëm ose xhel vendosen ndërmjet elektrodave. Jonet e litiumit me një ngarkesë "+" janë bartës të rrymës, jone që mund të depërtojnë në elementë të tjerë kimikë, duke shkaktuar kështu një reaksion elektrokimik që i jep energji një pajisjeje të caktuar.

Bateritë e litiumit të gjeneratës së mëparshme ishin "të famshme" për rrezikun e tyre të shtuar të shpërthimit për shkak të përdorimit të një anode metalike litium në to dhe shfaqjes së përbërjeve kimike të gazta brenda baterisë. Me cikle të shumta ngarkimi-shkarkimi, mund të ndodhë një qark i shkurtër dhe më pas një shpërthim i baterisë së litiumit. Shpërthimet ndodhën gjithashtu sepse jonet e litiumit reaguan në mënyrë të rrezikshme me substanca të tjera në bateri.

Kur kimikati i anodës më në fund u ndryshua në grafit, kjo u korrigjua plotësisht. Nga rruga, të gjitha pajisjet moderne të karikimit, përmes të cilave bateritë marrin energji, i mbrojnë ato nga mbinxehja dhe rryma "e tepruar". Në bateritë me fosfat litium ferrum, kjo pengesë serioze eliminohet plotësisht. Megjithatë, u deshën rreth 20 vjet për të zhvilluar pajisje të sigurta baterish.

Për të shmangur djegien spontane të një baterie litium gjatë karikimit të saj, prodhuesit filluan të ndërtojnë një kontrollues të ngarkimit të baterisë në kasë. Kontrolluesi rregullon temperaturën brenda baterisë, thellësinë e shkarkimit dhe sasinë e rrymës së konsumuar. Por jo të gjitha bateritë e litiumit janë të pajisura me një kontrollues. Shpesh prodhuesi nuk e instalon atë - për të kursyer para dhe për të rritur kapacitetin. Është për këtë arsye që disa bateri ende shpërthejnë.

Sidoqoftë, ndryshe nga paraardhësit e tyre në formën e baterive, bateritë jonike kanë karakteristika shumë më të mira. Niveli i ulët i vetë-shkarkimit në bateri të tilla siguron jetëgjatësinë e tyre më të gjatë dhe kapaciteti i lartë i lejon ata të punojnë shumë më gjatë. Për më tepër, asnjë qelizë e vetme litium nuk kërkon mirëmbajtje shtesë, dhe nëse përfundimisht dështon, është më mirë të mos e rivendosni atë, por ta zëvendësoni atë.

Si të përdorni dhe ruani siç duhet një bateri litium-jon

Është e rëndësishme të siguroheni që bateria të ketë gjithmonë të paktën një sasi minimale të karikimit. Çdo bateri jonike nuk mund të lejohet të shkarkohet plotësisht. Nëse nuk është në përdorim dhe është shkarkuar plotësisht, do të rezultojë në një bateri të shkurtër. Faktori i temperaturës ndikon shumë në sigurinë e baterisë.Mos ngarkoni dhe mos ruanibateri litiumnë temperatura tepër të larta dhe të ulëta, pasi treguesi i kapacitetit të tyre do të fillojë të bjerë shpejt.

Li-ion është i ndjeshëm ndaj ndryshimeve të tensionit. Nëse U në karikues rritet edhe pak (për shembull, vetëm me 4%), bateria do të humbasë kapacitetin me çdo cikël ngarkimi-shkarkimi.

Kushtet më të mira të ruajtjes për Li-ion: ngarkesa duhet të jetë së paku 40% e kapacitetit të qelizës jonike dhe temperatura duhet të jetë nga 0 në +10°C.

Pavarësisht nga të gjitha karakteristikat pozitive, nuk ka kuptim të blini Li-ion për përdorim në të ardhmen: bateria humbet rreth 4% të kapacitetit të saj në 2 vjet. Kur blini, sigurohuni t'i kushtoni vëmendje datës së prodhimit. Nëse ka kaluar më shumë kohë nga prodhimi, nuk rekomandohet të blini një bateri të tillë.

E zakonshme është 2 vjet, por tani kompanitë prodhuese kanë shpikur një metodë që i lejon ato të ruhen për një kohë më të gjatë. Një ruajtës i veçantë i shtohet baterisë, duke e lejuar atë të ruhet për më shumë se dy vjet. Nëse ka një konservues në elektrolit, përpara se ta përdorni për herë të parë, bateria duhet të shkarkohet plotësisht duke i dhënë një lloj trajnimi në formën e dy ose tre cikleve ngarkim-shkarkim. Me këtë riaktivizim, elektroliti në bateri gradualisht shpërbëhet dhe bateria kthehet në nivelin e kapacitetit të saj normal.

Nëse kjo nuk bëhet me qelizat e litiumit, bateria do të fitojë një "efekt memorie" dhe më pas, meqenëse ruajtësi është ende brenda, kur ngarkohet dhe rritet rryma e baterisë, ajo do të fillojë të shpërbëhet shpejt dhe bateria mund të fryhet.

Nëse bateritë jonike trajtohen me kujdes dhe me kujdes, duke respektuar të gjitha kushtet e ruajtjes, me përdorimin e duhur ato do të zgjasin një kohë të gjatë dhe niveli i kapacitetit në bateri të tilla do të mbetet në një nivel të lartë për një kohë të gjatë.

Bateria polimer litium si një alternativë ndaj Li-ionit

Bateritë polimer janë një version i përmirësuar i baterive litium-jon. Progresi teknik nuk qëndron ende, dhe tani ato tashmë po konsiderohen si një alternativë serioze ndaj baterive të mëparshme me bazë litium. Qëllimi i krijimit të baterive të bazuara në materiale polimer ishte, para së gjithash, të eliminonte ndoshta disavantazhet e Li-ionit në formën e kostos së lartë dhe rrezikut të shtuar të djegies spontane.

Dallimi kryesor midis një baterie polimer dhe Li-ion është se si elektrolit në prodhimin e tij përdoren jo polimerë të lëngshëm ose xhel, por të ngurtë. Ndryshimi i elektrolitit është një arritje e madhe sepse këto bateri janë më të sigurta dhe tani mund të shqetësoheni shumë më pak për shpërthimet e mundshme kur i përdorni.

Materialet e ngurta kanë luajtur një rol të madh në përcjelljen e rrymës më parë - për shembull, përdorimi i një filmi prej plastike dhe përdorimi i tyre brenda një baterie Li-pol, në vend të një ndarësi poroz të ngopur me lëng midis dy poleve të tij, ishte një hap i rëndësishëm përpara.

Bateritë Li-pol gjithashtu kanë karakteristika të përmirësuara përsa i përket formës së përshtatshme, pasi polimerët bëjnë të mundur marrjen e madhësive dhe llojeve të ndryshme të baterive të tilla. Trashësia minimale e baterive polimer mund të jetë vetëm 1 mm.

Së bashku me ndryshimet, ka edhe ngjashmëri midis Li-ion dhe Li-pol. Në pjesën më të madhe, kjo do të thotë se jo të gjitha mangësitë janë eliminuar, dhe mundësitë për punë të mëtejshme nga prodhuesit nuk janë ezauruar ende plotësisht. Për shembull, nuk ka shumë ndryshim midis tyre për sa i përket jetës së shërbimit dhe problemit të "plakjes" nëse ato nuk përdoren.

Bateritë polimer, si Li-ion, përdoren në telefona celularë, pajisje të kontrolluara me radio dhe mjete elektrike portative, të tilla si stërvitje elektrike dhe kaçavida.

Disa prodhues të baterive polimer pretendojnë se ato nuk kanë një efekt memorie dhe supozohet se mund të funksionojnë në një gamë më të gjerë temperaturash: nga -20 në +40-60 ° C, gjë që bën të mundur përdorimin e tyre në klimat e nxehta tropikale. Meqenëse rreziku i djegies spontane ende nuk është eliminuar plotësisht, bateritë polimer zakonisht pajisen me një qark elektrik të integruar që parandalon mbingarkimin dhe mbinxehjen.

Si të rivendosni një bateri Li-jon

Përkundër faktit se jeta e shërbimit të shumë baterive moderne është mjaft e gjatë, vjen një kohë kur ngarkesa e çdo burimi të rrymës kimike është varfëruar. Kapaciteti bie dhe bateria nuk mund të funksionojë më për një kohë të gjatë dhe siç duhet. Sidomos nëse burimi i energjisë i shkarkuar është ruajtur për një kohë të gjatë pa u rimbushur. Ka disa mënyra të zakonshme për ta rikthyer atë në jetë. Bateria e rinovuar nuk do të zgjasë shumë, por kjo do t'ju blejë kohë përpara se të duhet të zëvendësohet.

Metodat më të papritura dhe ndonjëherë krejtësisht të palogjikshme përshkruhen në internet. Për shembull, ka artikuj që mund ta zgjasni në mënyrë efektive një bateri nëse e ngarkoni dhe shkarkoni disa herë radhazi. Sigurisht, ky është një mit dhe kjo "metodë" nuk duhet të përdoret. Gjithashtu në një nga forumet e njohura, përshkruhet një shembull i jetës reale se si një person tundi një bateri duke e vendosur në frigorifer. Ai u fry në përmasa të mëdha dhe shpërtheu pasi u hoq nga ngrirja - natyrisht, për shkak të ndryshimit të temperaturës.

Pyetjes serioze se si të rimbushni me të vërtetë një bateri të telefonit celular, mund të jepni një përgjigje të thjeshtë dhe të qartë: merrni çdo karikues baterie me një tension prej 5-12 V dhe një rezistencë me një rezistencë prej 330 Ohms deri në 1 kiloOhm. Diagrami i lidhjes është jashtëzakonisht i thjeshtë: "minus" i burimit të energjisë lidhet me "minus" të baterisë, dhe "plus" me "plus", përmes një rezistence. Tani duhet të lidhni ngarkuesin dhe të kontrolloni rregullisht rritjen e tensionit duke përdorur një multimetër për 10-15 minuta. Tensioni gradualisht rritet dhe kur arrin afërsisht 3.31 V, telefoni "gjen" baterinë dhe e pranon atë.

Lëkundja lart Li-ion, e fikur nga kontrolluesi, me sjelljen e shpejtë të baterisë në gjendje pune është gjithashtu e mundur . Në këtë rast, kur matni tensionin aktual, vlera e tij do të jetë rreth 2.5 V. Bateria është "e gjallë" dhe mund të punojë ende për ca kohë, megjithëse, në shikim të parë, duket pothuajse e shkarkuar. Ne e rivendosim atë si kjo: për këtë do t'ju duhet një "ngarkues i njerëzve" Imax B6 dhe një multimetër. Qarku mbrojtës i baterisë është i pa salduar dhe i lidhur me Imax. Dhe si të kontrolloni tensionin tashmë është e qartë: monitorohet gjithmonë me një multimetër.

Ne e lëkundim baterinë me sa më shumë kujdes. Programi i karikimit është vendosur në Li-Po, mënyra e karikimit zgjidhet në varësi të llojit të baterisë: për Li-ion - 3,6 V, ose 3,7 V për Li-pol. E rëndësishme: gjatë procesit të rikuperimit, vendosni parametrin Auto - pa të, fillimi nuk do të fillojë për shkak të ngarkesës së ulët të baterisë. Vlera aktuale zgjidhet duke përdorur butonat "+" dhe "-". 1 A është rryma më e sigurt dhe optimale për ngritje.

Kur voltazhi arrin 3.2-3.3 V, bateria do të fillojë funksionimin e saj të plotë.

A është e mundur të rregulloni një bateri të fryrë?

Ka një numër të madh artikujsh të njohur mbi këtë temë në internet dhe madje edhe video si "Unë rivendos bateritë e fryra në një mënyrë të thjeshtë". Ajo që vijon është një përshkrim ose filmim i procesit të çmontimit të baterisë, shpimit të saj me një gjilpërë ose fëndyell në mënyrë që të "lëshojë gazrat" dhe më pas futjen e baterisë përsëri në telefon.

Fatkeqësisht, autorët e pafat të videove dhe publikimeve të tilla nuk u shpjegojnë njerëzve pse bateria është e fryrë, por me guxim vazhdojnë në veprime shumë të dyshimta që mund të jenë të pasigurta si për personin ashtu edhe për pajisjen në të cilën vendoset një bateri e tillë.

"Trajnimi i intelektit" dhe angazhimi në një restaurim të tillë dekurajohet fuqimisht. Duhet të kuptohet se çdo bateri litium-jon është, para së gjithash, një burim i reaksioneve kimike që mund të jenë toksike dhe shpërthyese.

Fryrja e baterisë mund të ndodhë ose si rezultat i një ndërprerjeje në proceset kimike brenda saj për shkak të një defekti prodhues, ose për shkak të fajit të pronarit të pajisjes nëse operacioni ishte i pasaktë.

Nëse, për shembull, një bateri e lirë është e fryrë për shkak të një defekti në prodhimin e saj, duhet të mendoni nëse prodhuesi ishte i besuar, dhe herën tjetër është më mirë të blini një bateri me një çmim më të lartë, por me një garanci të cilësisë.

Bateritë gjithashtu fryhen kur lagështia futet brenda, gjë që më së shpeshti ndodh për shkak të neglizhencës së pronarit të telefonit ose tabletit. Nëse përdorni pajisjen e gabuar gjatë karikimit të telefonit, bateria herët a vonë do të fryhet për shkak të nivelit të lartë të rrymës, gjë që prish shpejtësinë e proceseve kimike brenda saj. Nëse telefoni është projektuar për një rrymë prej 1A, karikimi me rrymë 2A nuk mund të përdoret më. Si alternativë, mund të merrni një pajisje me një vlerësim aktual më të ulët, por jo më të lartë - në rast se karikuesi “origjinal” humbet ose dështon.

Përdorimi i baterisë në klimat e nxehta gjithashtu mund të shkaktojë fryrjen e saj. Ju nuk duhet të lini një telefon plotësisht të ngarkuar në nxehtësi, dhe nëse bateria është e fryrë për ndonjë arsye, ajo nuk duhet të çmontohet dhe shpohet, por të zëvendësohet me një të re.

Ka kaluar një kohë e gjatë që kur bateritë Ni-Cd dhe Ni-Mh mbretëruan suprem në pajisjet mobile, por që nga fillimi i epokës së Li-ion dhe Li-pol, ka pasur një debat të vazhdueshëm nëse këto bateri duhet të "trajnohen". "Menjëherë pas blerjes.
Po bëhet qesharake, në temën e diskutimit të ZP100 në china-iphone, të gjithë fillestarët rekomandoheshin me një ton të rregullt që të kalonin 10 cikle ngarkimi-shkarkimi dhe vetëm atëherë të vinin me pyetje në lidhje me bateritë.

Le të përpiqemi të kuptojmë nëse një rekomandim i tillë ka të drejtën e jetës, apo nëse këto janë reflekse të palcës kurrizore (në mungesë të trurit, ndoshta) të disa individëve që u kanë mbetur nga koha e baterive të nikelit.

Teksti mund dhe ka shumë të ngjarë të përmbajë gabime drejtshkrimore, pikësimi, gramatikore dhe lloje të tjera gabimesh, përfshirë ato semantike. Autori do të jetë mirënjohës për informacionin rreth tyre (natyrisht, privatisht, dhe akoma më mirë me ndihmën e kësaj shtese të mrekullueshme), por nuk garanton eliminimin e tyre.

Rreth terminologjisë

Rreth leximit të fletëve të të dhënave

Një fletë të dhënash për baterinë u gjet në Google, e përbërë nga një faqe:


Unë do të deshifroj atë që është shkruar atje.
Unë mendoj se çfarë është ajo Kapaciteti nominal Dhe Kapaciteti minimal Të gjithë e kuptojnë - kapacitetin e zakonshëm dhe kapacitetin minimal. Emërtimi 0.2 C do të thotë që ai arrin një kapacitet të tillë vetëm nëse shkarkohet me një rrymë prej 0.2 të kapacitetit të tij - 720 * 0.2 = 144 mA.
Tensioni i ngarkimit Dhe Tensioni nominal- Tensioni i karikimit dhe voltazhi i funksionimit janë gjithashtu të thjeshtë dhe të qartë.
Por pika tjetër është më e vështirë - Karikimi.
Metoda: CC/CV- Do të thotë që gjysma e parë e procesit të karikimit duhet të mbahet në një rrymë konstante (tregohet më poshtë, 0.5C është standard - d.m.th. 350mA, dhe 1C është maksimumi - 700mA). Dhe pasi tensioni në bateri të arrijë 4.2 V, duhet të vendosni një tension konstant, të njëjtin 4.2 V.
Pika më poshtë - Shkarkimi standard, Shkarkimi. Ata sugjerojnë shkarkimin me rrymë nga 0.5C - 350mA dhe deri në 2C - 1400mA deri në një tension 3V. Prodhuesit gënjejnë - në rryma të tilla kapaciteti do të jetë më i ulët se sa deklarohet.
Rryma maksimale e shkarkimit përcaktohet saktësisht nga rezistenca e brendshme. Por është e nevojshme të bëhet dallimi midis rrymës maksimale të shkarkimit dhe maksimumit të lejuar. Nëse e para mund të jetë 5A, ose edhe më shumë, atëherë e dyta është e specifikuar rreptësisht - jo më shumë se 1.4A. Kjo është për shkak të faktit se në rryma kaq të larta shkarkimi, bateria fillon të përkeqësohet në mënyrë të pakthyeshme.
Më pas vjen informacioni për peshën dhe temperaturën e funksionimit: karikimi nga 0 në 45 gradë, shkarkimi nga -20 në 60. Temperatura e ruajtjes: nga -20 në 45 gradë, zakonisht me një ngarkesë prej 40% -50%.
Jetëgjatësia premtohet të jetë të paktën 300 cikle (shkarkimi i plotë me rrymë 1C) në një temperaturë prej 23 gradë. Kjo nuk do të thotë që pas 300 cikleve bateria do të fiket dhe nuk do të ndizet më, jo. Prodhuesi thjesht garanton që kapaciteti i baterisë nuk do të ulet pas 300 cikleve. Dhe pastaj - sa me fat jeni, varet nga rrymat, temperatura, kushtet e funksionimit, grupi, pozicioni i hënës, etj.

Rreth karikimit

Metoda standarde me të cilën ngarkohen të gjitha bateritë e litiumit (li-pol, li-ion, lifepo, vetëm rrymat dhe tensionet janë të ndryshme) është CC-CV, e përmendur më sipër.
Në fillim të ngarkimit, ne mbajmë një rrymë konstante. Kjo zakonisht bëhet me një qark reagimi në ngarkues - voltazhi zgjidhet automatikisht në mënyrë që rryma që kalon përmes baterisë të jetë e barabartë me atë të kërkuar.
Sapo ky tension të bëhet i barabartë me 4.2 volt (për baterinë e përshkruar), kjo rrymë nuk mund të mbahet më - voltazhi në bateri do të rritet shumë (kujtojmë se tensioni i funksionimit të baterive të litiumit nuk mund të tejkalohet) dhe mund të nxehet dhe madje të shpërthejë.
Por tani bateria nuk është plotësisht e ngarkuar - zakonisht 60% -80%, dhe për të ngarkuar 40% -20% të mbetur pa shpërthime, rryma duhet të reduktohet.
Mënyra më e lehtë për ta bërë këtë është të ruani një tension konstant në bateri dhe do të marrë rrymën që i nevojitet. Kur kjo rrymë zvogëlohet në 30-10 mA, bateria konsiderohet e ngarkuar.
Për të ilustruar të gjitha sa më sipër, unë ngjyrova në Photoshop dhe përgatita një grafik ngarkese të marrë nga një bateri eksperimentale:


Në anën e majtë të grafikut, e theksuar me blu, shohim një rrymë konstante prej 0.7A ndërsa tensioni gradualisht rritet nga 3.8V në 4.2V. Mund të shihet gjithashtu se gjatë gjysmës së parë të karikimit bateria arrin 70% të kapacitetit të saj, ndërsa gjatë kohës së mbetur arrin vetëm 30%.

Rreth teknologjisë së testimit

Bateria e mëposhtme u zgjodh si bateri testuese:


Një Imax B6 ishte lidhur me të (kam shkruar për të këtu):


E cila shkarkoi informacionin në lidhje me ngarkimin dhe shkarkimin në kompjuter. Grafikët u krijuan në LogView.
Më pas, unë shkoja çdo disa orë dhe ndeza në mënyrë alternative ngarkimin dhe shkarkimin.

Rreth rezultateve

Si rezultat i punës së mundimshme (ju vetë përpiqeni të ngarkoni për 2 javë) u morën dy grafikë:


Siç nënkupton edhe emri i tij, ai tregon ndryshimin në kapacitetin e baterisë gjatë 10 cikleve të para. Ai noton pak, por luhatjet janë rreth 5% dhe nuk kanë tendencë. Në përgjithësi, kapaciteti i baterisë nuk ndryshon. Të gjitha pikat janë marrë me një rrymë shkarkimi prej 1C (0.7A), që korrespondon me funksionimin aktiv të telefonit inteligjent.
Dy nga tre pikat në fund të grafikut tregojnë se si ndryshon kapaciteti në temperatura të ulëta të baterisë. E fundit është se si ndryshon kapaciteti kur shkarkohet me një rrymë të lartë. Grafiku i mëposhtëm e përshkruan këtë:

Tregon se sa më e madhe të jetë rryma e shkarkimit, aq më pak energji mund të merret nga bateria. Edhe pse, këtu është një shaka, edhe në rrymën më të vogël prej 100 mA, kapaciteti i baterisë nuk korrespondon me fletën e të dhënave. Të gjithë gënjejnë.

Edhe pse jo, një test i baterisë nga Mugen Power në 1900 mAh për Zopo ZP100 tregoi mjaft të sinqertë pothuajse dy ampera:

Por bateria kineze 5000 mAh shënoi vetëm 3000:

Rreth përfundimeve

1. Trajnimi i baterive të litiumit me një qelizë është i pakuptimtë. Jo i dëmshëm, por dëmton ciklet e jetës së baterisë. Në pajisjet celulare, trajnimi as nuk mund të justifikohet nga funksionimi i kontrolluesit - parametrat e baterisë janë të njëjta dhe nuk ndryshojnë në varësi të modelit dhe kohës. E vetmja gjë që mund të ndikojë një shkarkim i pamjaftueshëm është saktësia e leximeve të treguesit të ngarkimit (por jo koha e funksionimit), por për këtë mjafton një shkarkim i plotë çdo gjashtë muaj.
   Përsëri. Nëse keni një luajtës, telefon, walkie-talkie, PDA, tablet, dozimetër, multimetër, orë ose ndonjë pajisje tjetër celulare që përdor një bateri Li-Ion ose Li-Pol (nëse është e lëvizshme, do të shkruhet në të, nëse nuk është i lëvizshëm, atëherë 99% është litium) - "Trajnimi" më i gjatë se një cikël është i padobishëm. Një cikël është gjithashtu i padobishëm.
   Nëse keni një bateri për modelet e kontrolluara, atëherë ciklet e para duhet të shkarkohen me rryma të ulëta (të vogla, hehe. Për ta, e vogël është 3-5 C. Kjo është në fakt një amper e gjysmë në 11 volt. Dhe rrymat e funksionimit ka deri në 20C). Epo, kushdo që përdor këto bateri e di. Por për të gjithë të tjerët, kjo nuk do të jetë e dobishme, përveç zhvillimit të përgjithshëm.
2. Në disa raste, kur përdorni bateri me shumë banka, një shkarkim-karikim i plotë mund të rrisë kapacitetin. Në bateritë e laptopëve, nëse prodhuesi ka kursyer në një kontrollues baterie inteligjente që nuk balancon bankat në seri me çdo karikim, një cikël i plotë mund të rrisë kapacitetin për dy ciklet e ardhshme. Kjo ndodh duke barazuar tensionin në të gjitha brigjet, gjë që çon në ngarkimin e plotë të tyre. Disa vite më parë hasa në laptopë me kontrollues të tillë. Tani nuk e di.
3. Mos i besoni asaj që është në etiketa. Sidomos kineze. Në temën e fundit kam dhënë një lidhje në të cilën një test i madh i baterive kineze nuk zbuloi një të vetme, kapaciteti i të cilit korrespondonte me mbishkrimin. ASNJE! Ata gjithmonë mbivlerësojnë. Dhe nëse nuk e mbivlerësojnë, garantojnë kapacitetin vetëm në kushte sere dhe kur shkarkohen me rrymë të ulët.
4. Mbajeni baterinë të ngrohtë. Një telefon inteligjent në xhepin e xhinseve do të funksionojë pak më gjatë sesa në xhepin e jashtëm të xhaketës. Diferenca mund të jetë 30%, dhe edhe më shumë në dimër.
5. Me ndiq mua. Ju mund ta bëni këtë në profilin tim (butoni "subscribe").

Ju mund të ngarkoni bateritë litium-jon (li-jon) duke përdorur karikues ose vetë. Ne nuk do të shqyrtojmë dizajnin e baterive li-jon dhe polimer (li-pol), por menjëherë do të kalojmë në praktikë. Të dy llojet e baterive ngarkohen në të njëjtën mënyrë, kështu që më tej do të flasim për li-ion.

Rregullat për karikimin e një baterie Li-Ion:

• Bateria mund të karikohet vetëm në temperatura nga 0 në +45 gradë. Derisa bateria të ngrohet, nuk do të ngarkohet normalisht;
• Tensioni minimal për një bateri Li-Ion është 2.5 ose 3 volt, në varësi të përbërjes kimike. Është më mirë të përqendroheni në 3B;
• Tensioni nominal 3.7 V;
• Tensioni maksimal i ngarkimit është 4.2 V ose 4.3 V, në varësi të përbërjes kimike. Është më mirë të përqendroheni në 4.2V;
• Kapaciteti tregohet në bateri ose pajisje, le ta quajmë C. Më pas do të jetë e qartë pse duhet ta dini për karikim;
• Mënyra normale e karikimit: rryma është e kufizuar në 0,5*C (d.m.th., një vlerë e barabartë me gjysmën e kapacitetit të baterisë), voltazhi është i kufizuar në 4,2 V;
• Nëse bateria shkarkohet në 3V dhe më poshtë: rryma duhet të kufizohet në 0.1*C derisa voltazhi të kalojë 3V;
• Bateria karikohet derisa rryma të ndalojë së ulet ose të mos ketë fare rrymë, nëse e keni kufizuar tensionin në 4.2 V. Nëse nuk e kufizoni tensionin, derisa voltazhi të rritet në 4.2V;
• Asnjëherë mos e ngrini tensionin mbi 4.2 ose 4.3 volt. Kur voltazhi tejkalohet vazhdimisht, depozitimet ndodhin në elektroda. Në rastin më të mirë, bateria do të humbasë kapacitetin përgjithmonë. Nëse procesi zgjat për një kohë të gjatë, depozitimi shkakton një qark të shkurtër. Mund të nxehet, të shkatërrojë elektrodat dhe të marrë flakë.

Për më tepër

Për të ngarkuar veten, duhet të kufizoni tensionin dhe rrymën. Ideale për këtë furnizim me energji laboratorike.

Në bateritë litium-jon me tension mbi 3.7 V, bateritë janë të lidhura paralelisht. Pjestimi i tensionit të baterisë me 3.7 jep numrin e baterive të lidhura në seri. Shumëzimi i numrit të baterive me 3 do t'ju japë tensionin minimal për baterinë tuaj. Duke shumëzuar me 4.2 marrim tensionin maksimal.

Bateritë Li-Ion praktikisht nuk kanë "efekt memorie" dhe për këtë arsye nuk kërkojnë trajnim. Mundohuni të mos e shkarkoni plotësisht baterinë ose ta mbani të ngarkuar vazhdimisht.

Ngarkesa optimale për baterinë është 50-80%. Sidoqoftë, është e kotë të vuash dhe të ruash vlera të tilla kur përdor një laptop, smartphone apo edhe një elektrik dore. Zakonisht ato ngarkohen kur është e përshtatshme dhe kur është e nevojshme, dhe shkarkohen derisa të jetë e nevojshme. Për këtë u krijua Li-Ion, nuk ka kuptim të kufizoni veten.

Ndjekja e metodave të mësipërme të karikimit të baterive me tensione të larta ose rryma "kërcuese" janë të dëmshme për baterinë. Është më mirë të lini baterinë në rrymë të ulët për disa orë ose disa ditë. Kjo është një mënyrë më ekonomike për të ringjallur baterinë. Kjo do të lejojë kontrolluesin të funksionojë siç pritet dhe të lejojë karikimin në rryma normale.

Mendoj se kjo është e gjitha, ushtrime të lumtura.

Proceset e karikimit dhe shkarkimit të çdo baterie ndodhin në formën e një reaksioni kimik. Megjithatë, karikimi i baterive litium-jon është një përjashtim nga rregulli. Kërkimet shkencore tregojnë energjinë e baterive të tilla si lëvizja kaotike e joneve. Deklaratat e ekspertëve meritojnë vëmendje. Nëse shkenca dëshiron të ngarkojë bateritë litium-jon siç duhet, atëherë këto pajisje duhet të zgjasin përgjithmonë.

Shkencëtarët shohin prova të humbjes së kapacitetit të dobishëm të baterisë, të konfirmuar nga praktika, në jonet e bllokuara nga të ashtuquajturat kurthe.

Prandaj, siç është rasti me sisteme të tjera të ngjashme, pajisjet litium-jon nuk janë imune ndaj defekteve gjatë përdorimit të tyre në praktikë.

Ngarkuesit për dizajnet Li-ion kanë disa ngjashmëri me pajisjet e dizajnuara për sistemet e acidit plumb.

Por ndryshimet kryesore midis karikuesve të tillë shihen në furnizimin e tensioneve të rritura në qeliza. Përveç kësaj, ka toleranca më të forta aktuale, plus eliminimin e karikimit të ndërprerë ose lundrues kur bateria është plotësisht e ngarkuar.

Një pajisje relativisht e fuqishme e energjisë që mund të përdoret si një pajisje për ruajtjen e energjisë për dizajne të burimeve alternative të energjisë
Bateritë litium-jon të përziera me kobalt janë të pajisura me qarqe të brendshme mbrojtëse, por kjo rrallë parandalon që bateria të shpërthejë kur mbingarkohet.

Ka zhvillime edhe të baterive litium-jon, ku përqindja e litiumit është rritur. Për ta, voltazhi i ngarkimit mund të arrijë 4.30 V/I dhe më i lartë.

Epo, rritja e tensionit rrit kapacitetin, por nëse voltazhi shkon përtej specifikimit, mund të çojë në shkatërrimin e strukturës së baterisë.

Prandaj, në pjesën më të madhe, bateritë litium-jon janë të pajisura me qarqe mbrojtëse, qëllimi i të cilave është ruajtja e standardit të vendosur.

Ngarkim i plotë ose i pjesshëm

Sidoqoftë, praktika tregon: bateritë më të fuqishme litium-jon mund të pranojnë një nivel më të lartë të tensionit, me kusht që të furnizohet për një kohë të shkurtër.

Me këtë opsion, efikasiteti i karikimit është rreth 99%, dhe qeliza mbetet e ftohtë gjatë gjithë kohës së karikimit. Vërtetë, disa bateri litium-jon nxehen me 4-5C kur arrijnë një ngarkesë të plotë.

Kjo mund të jetë për shkak të mbrojtjes ose për shkak të rezistencës së lartë të brendshme. Për bateri të tilla, ngarkimi duhet të ndërpritet kur temperatura rritet mbi 10ºC me një shkallë të moderuar karikimi.

Bateritë litium-jon në karikues janë duke u ngarkuar. Treguesi tregon se bateritë janë plotësisht të ngarkuara. Procesi i mëtejshëm kërcënon të dëmtojë bateritë

Ngarkimi i plotë i sistemeve të përziera me kobalt ndodh në një tension pragu. Në këtë rast, rryma bie deri në 3-5% të vlerës nominale.

Bateria do të tregojë një karikim të plotë edhe kur të arrijë një nivel të caktuar kapaciteti që mbetet i pandryshuar për një kohë të gjatë. Arsyeja për këtë mund të jetë rritja e vetëshkarkimit të baterisë.

Rritja e rrymës së ngarkesës dhe ngopjes së ngarkesës

Duhet të theksohet se rritja e rrymës së karikimit nuk përshpejton arritjen e një gjendje të ngarkimit të plotë. Litiumi do të arrijë tensionin maksimal më shpejt, por ngarkimi derisa kapaciteti të jetë plotësisht i ngopur kërkon më shumë kohë. Megjithatë, karikimi i baterisë me rrymë të lartë rrit shpejt kapacitetin e baterisë në afërsisht 70%.

Bateritë litium-jon nuk kërkojnë një karikim të plotë, siç është rasti me pajisjet me acid plumbi. Për më tepër, ky opsion i karikimit është i padëshirueshëm për Li-ion. Në fakt, është më mirë të mos e karikoni plotësisht baterinë, sepse tensioni i lartë "e streson" baterinë.

Zgjedhja e një pragu më të ulët të tensionit ose heqja e plotë e ngarkesës së ngopjes ndihmon në zgjatjen e jetëgjatësisë së baterisë litium-jon. Vërtetë, kjo qasje shoqërohet me një ulje të kohës së lëshimit të energjisë së baterisë.

Duhet të theksohet këtu: karikuesit shtëpiake, si rregull, funksionojnë me fuqinë maksimale dhe nuk mbështesin rregullimin e rrymës së karikimit (tensionit).

Prodhuesit e karikuesve të baterive të konsumit të litium-jonit e konsiderojnë jetëgjatësinë e gjatë të baterisë si më pak të rëndësishme sesa kostoja e kompleksitetit të qarkut.

Ngarkuesit e baterive li-jon

Disa karikues të lirë shtëpiake shpesh punojnë duke përdorur një metodë të thjeshtuar. Ngarkoni një bateri litium-jon në një orë ose më pak, pa kaluar në karikim të ngopjes.

Treguesi i gatishmërisë në pajisje të tilla ndizet kur bateria arrin pragun e tensionit në fazën e parë. Gjendja e tarifës është rreth 85%, e cila shpesh kënaq shumë përdorues.

Ky karikues i prodhuar në vend ofrohet për të punuar me bateri të ndryshme, duke përfshirë bateritë litium-jon. Pajisja ka një sistem rregullimi të tensionit dhe rrymës, i cili tashmë është i mirë

Ngarkuesit profesionistë (të shtrenjtë) dallohen nga fakti se vendosin pragun e tensionit të karikimit më të ulët, duke zgjatur kështu jetën e baterisë litium-jon.

Tabela tregon fuqinë e llogaritur gjatë karikimit me pajisje të tilla në pragje të ndryshme tensioni, me dhe pa ngarkesë ngopjeje:

Tensioni i karikimit, V/për qelizë	Kapaciteti në ndërprerjen e tensionit të lartë, %	Koha e karikimit, min	Kapaciteti në ngopje të plotë, %
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

Sapo bateria litium-jon fillon të ngarkohet, ka një rritje të shpejtë të tensionit. Kjo sjellje është e krahasueshme me ngritjen e një ngarkese me një brez gome kur ka një efekt vonese.

Kapaciteti do të fitohet përfundimisht kur bateria të jetë plotësisht e ngarkuar. Kjo karakteristikë e ngarkimit është tipike për të gjitha bateritë.

Sa më e lartë të jetë rryma e karikimit, aq më i ndritshëm është efekti i brezit të gomës. Temperatura e ulët ose prania e një qelize me rezistencë të lartë të brendshme vetëm rrit efektin.

Struktura e një baterie litium-jon në formën e saj më të thjeshtë: 1- zbarkë negative prej bakri; 2 — gomë pozitive prej alumini; 3 - anodë e oksidit të kobaltit; 4- katodë grafiti; 5 - elektrolit

Vlerësimi i gjendjes së karikimit duke lexuar tensionin e një baterie të ngarkuar është jopraktike. Matja e tensionit të qarkut të hapur (boshe) pasi bateria ka qëndruar ulur për disa orë është treguesi më i mirë i vlerësimit.

Ashtu si me bateritë e tjera, temperatura ndikon në shpejtësinë e punës në të njëjtën mënyrë që ndikon në materialin aktiv të një baterie litium-jon. , laptopë dhe pajisje të tjera vlerësohet duke numëruar kulombët.

Bateria litium-jon: pragu i ngopjes

Një bateri litium-jon nuk mund të thithë ngarkesën e tepërt. Prandaj, kur bateria është plotësisht e ngopur, rryma e karikimit duhet të hiqet menjëherë.

Një ngarkesë e vazhdueshme aktuale mund të çojë në metalizim të elementeve të litiumit, gjë që shkel parimin e sigurimit të funksionimit të sigurt të baterive të tilla.

Për të minimizuar formimin e defekteve, duhet ta shkëputni baterinë litium-jon sa më shpejt që të jetë e mundur kur të arrijë ngarkesën maksimale.

Kjo bateri nuk do të ngarkojë më saktësisht aq sa duhet. Për shkak të karikimit jo të duhur, ai humbi vetitë e tij kryesore si një pajisje për ruajtjen e energjisë.

Sapo ngarkimi ndalon, tensioni i baterisë litium-jon fillon të bjerë. Shfaqet efekti i reduktimit të stresit fizik.

Për ca kohë, voltazhi i qarkut të hapur do të shpërndahet midis qelizave të ngarkuara në mënyrë të pabarabartë me një tension prej 3.70 V dhe 3.90 V.

Këtu, procesi tërheq vëmendjen edhe kur një bateri litium-jon, e cila ka marrë një ngarkesë plotësisht të ngopur, fillon të ngarkojë atë fqinje (nëse është përfshirë në qark), e cila nuk ka marrë një ngarkesë ngopjeje.

Kur bateritë litium-jon duhet të mbahen vazhdimisht në karikues për të siguruar gatishmërinë e tyre, duhet të mbështeteni te karikuesit që kanë një funksion ngarkimi kompensimi afatshkurtër.

Karikuesi i blicit ndizet kur voltazhi i qarkut të hapur bie në 4,05 V/I dhe fiket kur voltazhi arrin 4,20 V/I.

Ngarkuesit e projektuar për funksionim në gjendje të nxehtë ose në gatishmëri shpesh lejojnë që tensioni i baterisë të bjerë në 4,00 V/I dhe do të ngarkojnë vetëm bateritë Li-Ion në 4,05 V/I në vend që të arrijnë nivelin e plotë 4,20 V/I.

Kjo teknikë redukton tensionin fizik, i cili në thelb është i lidhur me tensionin teknik, dhe ndihmon në zgjatjen e jetëgjatësisë së baterisë.

Karikimi i baterive pa kobalt

Bateritë tradicionale kanë një tension nominal të qelizave prej 3,60 volt. Megjithatë, për pajisjet që nuk përmbajnë kobalt, vlerësimi është i ndryshëm.

Kështu, bateritë me fosfat litium kanë një vlerë nominale prej 3,20 volt (tensioni i karikimit 3,65 V). Dhe bateritë e reja të titanatit të litiumit (të prodhuara në Rusi) kanë një tension nominal të qelizave prej 2.40 V (tensioni i ngarkuesit 2.85).

Bateritë e litium fosfatit janë pajisje të ruajtjes së energjisë që nuk përmbajnë kobalt në strukturën e tyre. Ky fakt ndryshon disi kushtet e karikimit të baterive të tilla.

Ngarkuesit tradicionalë nuk janë të përshtatshëm për bateri të tilla, pasi mbingarkojnë baterinë me rrezik shpërthimi. Në të kundërt, një sistem karikimi për bateritë pa kobalt nuk do të sigurojë ngarkesë të mjaftueshme për një bateri tradicionale litium-jon 3.60 V.

Ngarkimi i tejkaluar i baterisë litium-jon

Bateria litium-jon funksionon në mënyrë të sigurt brenda tensioneve të specifikuara të funksionimit. Megjithatë, performanca e baterisë bëhet e paqëndrueshme nëse ngarkohet mbi kufijtë e funksionimit.

Ngarkimi afatgjatë i një baterie litium-jon me një tension mbi 4.30 V, i projektuar për një vlerësim funksionimi prej 4.20 V, është i mbushur me metalizimin e litiumit të anodës.

Materiali katodë, nga ana tjetër, fiton vetitë e një agjenti oksidues, humbet stabilitetin e tij dhe lëshon dioksid karboni.

Presioni i qelizës së baterisë rritet dhe nëse karikimi vazhdon, pajisja mbrojtëse e brendshme do të funksionojë me një presion midis 1000 kPa dhe 3180 kPa.

Nëse rritja e presionit vazhdon pas kësaj, membrana mbrojtëse hapet në një nivel presioni prej 3.450 kPa. Në këtë gjendje, qeliza e baterisë litium-jon është në prag të shpërthimit dhe përfundimisht bën pikërisht këtë.

Struktura: 1 - mbulesa e sipërme; 2 - izolator i sipërm; 3 - kanaçe çeliku; 4 - izolator i poshtëm; 5 - skeda e anodës; 6 - katodë; 7 - ndarës; 8 - anodë; 9 - skeda katodë; 10 - ndenja; 11 - PTC; 12 - copë litari

Aktivizimi i mbrojtjes brenda një baterie litium-jon shoqërohet me një rritje të temperaturës së përmbajtjes së brendshme. Një bateri plotësisht e ngarkuar ka një temperaturë të brendshme më të lartë se një bateri e ngarkuar pjesërisht.

Prandaj, bateritë litium-jon duket të jenë më të sigurta kur ngarkohen në një nivel të ulët. Kjo është arsyeja pse autoritetet e disa vendeve kërkojnë përdorimin e baterive Li-ion në avionët që janë të ngopur me energji jo më shumë se 30% të kapacitetit të tyre të plotë.

Pragu i temperaturës së brendshme të baterisë në ngarkesë të plotë është:

• 130-150°C (për litium-kobalt);
• 170-180°C (për nikel-mangan-kobalt);
• 230-250°C (për litium manganin).

Duhet të theksohet: bateritë me litium fosfat kanë qëndrueshmëri më të mirë të temperaturës sesa bateritë e litium manganit. Bateritë litium-jon nuk janë të vetmet që paraqesin rrezik në kushtet e mbingarkesës së energjisë.

Për shembull, bateritë plumb-nikel janë gjithashtu të prirura për t'u shkrirë me zjarr të mëvonshëm nëse ngopja e energjisë kryhet në kundërshtim me regjimin e pasaportës.

Prandaj, përdorimi i karikuesve që përputhen në mënyrë të përkryer me baterinë është i një rëndësie të madhe për të gjitha bateritë litium-jon.

Disa përfundime nga analiza

Karikimi i baterive litium-jon ka një procedurë të thjeshtuar në krahasim me sistemet e nikelit. Qarku i karikimit është i drejtpërdrejtë, me kufizime të tensionit dhe rrymës.

Ky qark është shumë më i thjeshtë se një qark që analizon nënshkrimet komplekse të tensionit që ndryshojnë me përdorimin e baterisë.

Procesi i ngopjes së energjisë së baterive litium-jon mundëson ndërprerje; këto bateri nuk kanë nevojë të jenë plotësisht të ngopura, siç është rasti me bateritë me acid plumbi.

Qarku i kontrolluesit për bateritë litium-jon me fuqi të ulët. Një zgjidhje e thjeshtë dhe një minimum detajesh. Por qarku nuk siguron kushte të ciklit që ruajnë një jetë të gjatë shërbimi

Karakteristikat e baterive litium-jon premtojnë avantazhe në funksionimin e burimeve të rinovueshme të energjisë (panelet diellore dhe turbinat e erës). Si rregull, një gjenerator i erës rrallë siguron një ngarkesë të plotë të baterisë.

Për litium-jonin, mungesa e kërkesave të karikimit në gjendje të qëndrueshme thjeshton modelin e kontrolluesit të ngarkimit. Një bateri litium-jon nuk kërkon një kontrollues për të barazuar tensionin dhe rrymën, siç kërkohet nga bateritë me acid plumbi.

Të gjithë karikuesit e litium-jonit shtëpiak dhe ata më industrialë e ngarkojnë plotësisht baterinë. Megjithatë, pajisjet ekzistuese të karikimit të baterive litium-jon në përgjithësi nuk ofrojnë rregullim të tensionit në fund të ciklit.

Bateritë litium-jon (Li-ion) përdoren më shpesh në pajisjet mobile (laptopë, telefona celularë, PDA dhe të tjera). Kjo është për shkak të avantazheve të tyre ndaj baterive të përdorura gjerësisht më parë të hidridit nikel-metal (Ni-MH) dhe nikel-kadmium (Ni-Cd).

Bateritë Li-jon kanë parametra dukshëm më të mirë.
Qelizat primare ("bateritë") me një anodë litiumi u shfaqën në fillim të viteve 70 të shekullit të 20-të dhe gjetën aplikim shpejt për shkak të energjisë së tyre të lartë specifike dhe avantazheve të tjera. Kështu, u realizua një dëshirë e gjatë për të krijuar një burim të rrymës kimike me agjentin reduktues më aktiv - një metal alkali, i cili bëri të mundur rritjen e mprehtë të tensionit të funksionimit të baterisë dhe energjisë specifike të tij. Ndërsa zhvillimi i qelizave primare me një anodë litiumi u kurorëzua me sukses relativisht të shpejtë dhe elementë të tillë zunë me vendosmëri vendin e tyre si burime energjie për pajisjet portative, krijimi i baterive të litiumit hasi në vështirësi thelbësore, të cilave iu deshën më shumë se 20 vjet për t'u kapërcyer.

Pas shumë testeve gjatë viteve 1980, rezultoi se problemi me bateritë e litiumit rrotullohej rreth elektrodave të litiumit. Më saktësisht, rreth aktivitetit të litiumit: proceset që ndodhën gjatë operimit përfundimisht çuan në një reagim të dhunshëm, të quajtur "ventilim me emetim flakë". Në vitin 1991, një numër i madh i baterive litium, të cilat u përdorën për herë të parë si burim energjie për telefonat celularë, u tërhoqën nga prodhuesit. Arsyeja ka qenë se gjatë një bisede, kur konsumi aktual ishte në maksimum, nga bateria ka shpërthyer një flakë, duke djegur fytyrën e përdoruesit të celularit.

Për shkak të paqëndrueshmërisë së natyrshme të metalit të litiumit, veçanërisht gjatë karikimit, kërkimet kanë lëvizur drejt krijimit të një baterie pa përdorimin e Li, por duke përdorur jonet e tij. Megjithëse bateritë litium-jon ofrojnë densitet energjie pak më të ulët se bateritë litium, bateritë litium-jon janë të sigurta kur ngarkohen dhe shkarkohen siç duhet.

Proceset kimike të baterive Li-jon.

Zhvillimi i baterive të rikarikueshme të litiumit është revolucionarizuar nga njoftimi se Japonia ka zhvilluar bateri me një elektrodë negative të bërë nga materiale karboni. Karboni doli të ishte një matricë shumë e përshtatshme për ndërthurjen e litiumit.
Në mënyrë që tensioni i baterisë të jetë mjaft i lartë, studiuesit japonezë përdorën oksidet e kobaltit si material aktiv të elektrodës pozitive. Oksidi i kobaltit me litër ka një potencial prej rreth 4 V në krahasim me elektrodën e litiumit, kështu që tensioni i funksionimit të një baterie Li-jon ka një vlerë karakteristike prej 3 V dhe më të lartë.

Kur një bateri litium-jon shkarkohet, litiumi deinterkalohet nga materiali i karbonit (në elektrodën negative) dhe litiumi ndërthuret në oksid (në elektrodën pozitive). Kur ngarkoni baterinë, proceset shkojnë në drejtim të kundërt. Rrjedhimisht, nuk ka litium metalik (zero-valent) në të gjithë sistemin, dhe proceset e shkarkimit dhe ngarkimit reduktohen në transferimin e joneve të litiumit nga një elektrodë në tjetrën. Prandaj, këto bateri quhen "litium-jon" ose bateri karrige lëkundëse.

Proceset në elektrodën negative të një baterie Li-jon.

Në të gjitha bateritë Li-jon të sjella në komercializim, elektroda negative është bërë nga materiale karboni. Ndërthurja e litiumit në materialet e karbonit është një proces kompleks, mekanizmi dhe kinetika e të cilit varen kryesisht nga natyra e materialit të karbonit dhe natyra e elektrolitit.

Matrica e karbonit e përdorur si anodë mund të ketë një strukturë shtresore të renditur, si grafiti natyral ose sintetik, amorf i çrregullt ose pjesërisht i renditur (koksi, piroliza ose karboni mezofazë, bloza, etj.). Kur futen, jonet e litiumit largojnë shtresat e matricës së karbonit dhe ndodhen midis tyre, duke formuar ndërthurje të strukturave të ndryshme. Vëllimi specifik i materialeve të karbonit në procesin e ndërthurjes-deinterkalimit të joneve të litiumit ndryshon pak.
Përveç materialeve të karbonit, strukturat e bazuara në kallaj, argjend dhe lidhjet e tyre, sulfidet e kallajit, fosforidet e kobaltit dhe përbërjet e karbonit me nanogrimca silikoni po studiohen si një matricë e elektrodës negative.

Proceset në elektrodën pozitive të një baterie Li-jon.

Ndërsa qelizat primare të litiumit përdorin një shumëllojshmëri materialesh aktive për elektrodën pozitive, bateritë e litiumit kanë një zgjedhje të kufizuar të materialit të elektrodës pozitive. Elektrodat pozitive të baterive litium-jon krijohen ekskluzivisht nga oksidet e litiuara të kobaltit ose nikelit dhe spinelet litium mangan.

Aktualisht, materialet e bazuara në okside ose fosfate të përziera përdoren gjithnjë e më shumë si materiale katodike. Është treguar se performanca më e mirë e baterisë arrihet me katoda të përziera të oksidit. Gjithashtu po zotërohen teknologjitë për veshjen e sipërfaqeve të katodës me okside të shpërndara imët.

Dizajni i baterisë Li-jon

Strukturisht, bateritë Li-jon, si bateritë alkaline (Ni-Cd, Ni-MH), prodhohen në versione cilindrike dhe prizmatike. Në bateritë cilindrike, një paketë e mbështjellë elektrodash dhe një ndarës vendoset në një kuti çeliku ose alumini, me të cilin lidhet elektroda negative. Poli pozitiv i baterisë nxirret jashtë përmes izolatorit në kapak (Fig. 1). Bateritë prizmatike bëhen duke grumbulluar pllaka drejtkëndore njëra mbi tjetrën. Bateritë prizmatike sigurojnë paketim më të ngushtë brenda baterisë, por janë më të vështira për të mbajtur forcat kompresive në elektroda sesa bateritë cilindrike. Disa bateri prizmatike përdorin një montim rrotullimi të një pakete elektrodash, e cila është e përdredhur në një spirale eliptike (Fig. 2). Kjo ju lejon të kombinoni avantazhet e dy modifikimeve të dizajnit të përshkruara më sipër.

Fig.1 Projektimi i një baterie cilindrike Li-Ion.

Fig.2. Pajisja e një baterie prizmatike litium-jon (Li-jon) me elektroda të mbështjellë.

Zakonisht merren disa masa projektimi për të parandaluar ngrohjen e shpejtë dhe për të siguruar funksionimin e sigurt të baterive Li-ion. Nën kapakun e baterisë ka një pajisje që i përgjigjet koeficientit pozitiv të temperaturës duke rritur rezistencën, dhe një tjetër që prish lidhjen elektrike midis katodës dhe terminalit pozitiv kur presioni i gazit brenda baterisë rritet mbi kufirin e lejuar.

Për të rritur sigurinë e funksionimit të baterive Li-jon, kërkohet gjithashtu mbrojtje elektronike e jashtme si pjesë e baterisë, qëllimi i së cilës është të parandalojë mundësinë e mbingarkimit dhe shkarkimit të çdo baterie, qarkun e shkurtër dhe ngrohjen e tepërt.
Shumica e baterive Li-ion prodhohen në versione prizmatike, pasi qëllimi kryesor i baterive Li-ion është të fuqizojnë telefonat celularë dhe laptopët. Si rregull, modelet e baterive prizmatike nuk janë të unifikuara dhe shumica e prodhuesve të telefonave celularë, laptopëve etj. nuk lejojnë përdorimin e baterive të palëve të treta në pajisje.

Karakteristikat e baterive Li-jon.

Bateritë moderne Li-jon kanë karakteristika të larta specifike: 100-180 Wh/kg dhe 250-400 Wh/l. Tensioni i funksionimit - 3,5-3,7 V.
Nëse disa vite më parë zhvilluesit konsideruan se kapaciteti i arritshëm i baterive Li-ion nuk ishte më i lartë se disa amper-orë, tani shumica e arsyeve që kufizojnë rritjen e kapacitetit janë kapërcyer dhe shumë prodhues kanë filluar të prodhojnë bateri me kapacitet prej qindra amperorë.
Bateritë moderne me madhësi të vogël funksionojnë në rryma shkarkimi deri në 2 C, ato të fuqishme - deri në 10-20 C. Gama e temperaturës së funksionimit: nga -20 në +60 °C. Megjithatë, shumë prodhues kanë zhvilluar tashmë bateri që funksionojnë në -40 °C. Është e mundur të zgjerohet diapazoni i temperaturës në temperatura më të larta.
Vetë-shkarkimi i baterive Li-ion është 4-6% në muajin e parë, pastaj është dukshëm më i vogël: në 12 muaj bateritë humbasin 10-20% të kapacitetit të tyre të ruajtur. Humbja e kapacitetit të baterive Li-jon është disa herë më e vogël se ajo e baterive nikel-kadmium, si në 20 °C ashtu edhe në 40 °C. Burimi: 500-1000 cikle.

Ngarkoni bateritë Li-jon.

Bateritë li-jon ngarkohen në një mënyrë të kombinuar: së pari me rrymë konstante (në rangun nga 0,2 C deri në 1 C) në një tension prej 4,1-4,2 V (në varësi të rekomandimeve të prodhuesit), pastaj me tension konstant. Faza e parë e karikimit mund të zgjasë rreth 40 minuta, faza e dytë më shumë. Karikimi më i shpejtë mund të arrihet me modalitetin pulsues.
Në periudhën fillestare, kur u shfaqën për herë të parë bateritë Li-jon që përdorin sistemin grafit, kërkohej një kufi i tensionit të ngarkimit prej 4.1 V për qelizë. Megjithëse përdorimi i tensioneve më të larta lejon densitet më të lartë të energjisë, reaksionet e oksidimit që ndodhën në këto lloj qelizash në tensione që tejkalojnë pragun 4,1 V çuan në një reduktim të jetëgjatësisë së tyre të shërbimit. Me kalimin e kohës, kjo pengesë u eliminua nëpërmjet përdorimit të aditivëve kimikë dhe aktualisht qelizat Li-jon mund të ngarkohen deri në një tension prej 4,20 V. Toleranca e tensionit është vetëm rreth ±0,05 V për qelizë.
Bateritë Li-jon për përdorim industrial dhe ushtarak duhet të kenë një jetë më të gjatë shërbimi sesa bateritë për përdorim komercial. Prandaj, për ta, pragu i tensionit të fundit të ngarkesës është 3.90 V për qelizë. Megjithëse dendësia e energjisë (kWh/kg) e baterive të tilla është më e ulët, rritja e jetëgjatësisë së shërbimit me madhësi të vogël, peshë të ulët dhe densitet më të lartë të energjisë në krahasim me llojet e tjera të baterive i bëjnë bateritë Li-ion të pakrahasueshme.
Kur ngarkoni bateritë Li-jon me një rrymë prej 1C, koha e karikimit është 2-3 orë. Bateria Li-jon arrin një gjendje të ngarkimit të plotë kur voltazhi në të bëhet i barabartë me tensionin e ndërprerjes dhe rryma zvogëlohet në mënyrë të konsiderueshme dhe është afërsisht 3% e rrymës fillestare të ngarkesës (Fig. 3).

Fig.3. Varësia e tensionit dhe rrymës nga koha kur karikoni një bateri litium-jon (Li-ion)

Nëse Fig. 3 tregon një grafik tipik ngarkimi për një nga llojet e baterive Li-ion, atëherë Fig. 4 tregon procesin e karikimit më qartë. Kur rryma e karikimit të një baterie Li-jon rritet, koha e karikimit nuk ulet ndjeshëm. Megjithëse tensioni i baterisë rritet më shpejt në rryma më të larta të karikimit, faza e rikarikimit pas përfundimit të fazës së parë të ciklit të karikimit zgjat më shumë.
Disa lloje karikuesish kërkojnë 1 orë ose më pak për të ngarkuar një bateri litium-jon. Në karikues të tillë, faza 2 eliminohet dhe bateria shkon në gjendje gatishmërie menjëherë pas përfundimit të fazës 1. Në këtë pikë, bateria Li-ion do të jetë afërsisht 70% e karikuar dhe pas kësaj është e mundur rimbushje shtesë.

Fig.4. Varësia e tensionit dhe rrymës nga koha kur ngarkoni një bateri Li-jon.

• FAZA 1 - Rryma maksimale e lejueshme e karikimit rrjedh përmes baterisë derisa voltazhi në të arrijë një vlerë pragu.
• FAZA 2 - Tensioni maksimal i baterisë është arritur, rryma e karikimit zvogëlohet gradualisht derisa të ngarkohet plotësisht. Momenti i përfundimit të ngarkimit ndodh kur vlera e rrymës së ngarkesës zvogëlohet në një vlerë prej 3% të vlerës fillestare.
• FAZA 3 - Ngarkimi periodik kompensues kryhet gjatë ruajtjes së baterisë, afërsisht çdo 500 orë ruajtje.

Faza e karikimit me rrjedhje nuk është e zbatueshme për bateritë Li-jon për shkak të faktit se ato nuk mund të thithin energji kur ringarkohen. Për më tepër, karikimi me rrjedhje mund të shkaktojë metalizim të litiumit, gjë që e bën baterinë të paqëndrueshme. Përkundrazi, karikimi i shkurtër me rrymë direkte mund të kompensojë vetë-shkarkimin e vogël të baterisë Li-ion dhe të kompensojë humbjet e energjisë të shkaktuara nga funksionimi i pajisjes së saj mbrojtëse. Në varësi të llojit të karikuesit dhe shkallës së vetë-shkarkimit të baterisë Li-jon, një rimbushje e tillë mund të kryhet çdo 500 orë ose 20 ditë. Në mënyrë tipike, kjo duhet të bëhet kur tensioni i qarkut të hapur bie në 4,05 V/qelizë dhe ndalon kur arrin 4,20 V/qelizë.
Pra, bateritë Li-jon kanë rezistencë të ulët ndaj mbingarkesës. Në elektrodën negative në sipërfaqen e matricës së karbonit, me një rimbushje të konsiderueshme, bëhet e mundur depozitimi i litiumit metalik (në formën e një sedimenti myshku të grimcuar imët), i cili ka një reaktivitet të lartë ndaj elektrolitit dhe aktivit. evolucioni i oksigjenit fillon në katodë. Ekziston një kërcënim i arratisjes termike, rritjes së presionit dhe uljes së presionit. Prandaj, bateritë Li-jon mund të ngarkohen vetëm deri në tensionin e rekomanduar nga prodhuesi. Me rritjen e tensionit të karikimit, jetëgjatësia e baterisë zvogëlohet.
Funksionimit të sigurt të baterive Li-ion duhet t'i kushtohet vëmendje serioze. Bateritë komerciale Li-ion kanë pajisje speciale mbrojtëse që parandalojnë tensionin e karikimit të tejkalojë një vlerë të caktuar pragu. Një element mbrojtës shtesë siguron që ngarkimi të përfundojë nëse temperatura e baterisë arrin 90 °C. Bateritë më të avancuara në dizajn kanë një element tjetër mbrojtjeje - një çelës mekanik, i cili aktivizohet kur rritet presioni i brendshëm i baterisë. Sistemi i integruar i kontrollit të tensionit është konfiguruar për dy tensione ndërprerëse - sipërme dhe të poshtme.
Ka përjashtime - bateritë Li-jon, në të cilat nuk ka fare pajisje mbrojtëse. Këto janë bateri të rikarikueshme që përmbajnë mangan. Falë pranisë së tij, gjatë rikarikimit, reagimet e metalizimit të anodës dhe lirimi i oksigjenit në katodë ndodhin aq ngadalë sa është bërë e mundur të braktiset përdorimi i pajisjeve mbrojtëse.

Siguria e baterive Li-jon.

Të gjitha bateritë e litiumit karakterizohen nga ruajtja mjaft e mirë. Humbja e kapacitetit për shkak të vetë-shkarkimit është 5-10% në vit.
Shifrat e dhëna duhet të konsiderohen si disa udhëzime nominale. Për çdo bateri specifike, për shembull, voltazhi i shkarkimit varet nga rryma e shkarkimit, niveli i shkarkimit, temperatura; burimi varet nga mënyrat (rrymat) e shkarkimit dhe ngarkimit, temperatura dhe thellësia e shkarkimit; diapazoni i temperaturave të funksionimit varet nga niveli i jetëgjatësisë, tensionet e lejuara të funksionimit, etj.
Disavantazhet e baterive Li-jon përfshijnë ndjeshmërinë ndaj mbingarkesës dhe shkarkimit të tepërt, kjo është arsyeja pse ato duhet të kenë kufizues ngarkimi dhe shkarkimi.
Një lloj tipik i karakteristikave të shkarkimit të baterive Li-jon është paraqitur në Fig. 5 dhe 6. Nga figurat shihet qartë se me rritjen e rrymës së shkarkimit, kapaciteti i shkarkimit të baterisë zvogëlohet pak, por voltazhi i funksionimit zvogëlohet. I njëjti efekt shfaqet kur shkarkohet në një temperaturë nën 10 °C. Përveç kësaj, në temperatura të ulëta ndodh një rënie fillestare e tensionit.

Fig.5. Karakteristikat e shkarkimit të një baterie Li-jon në rryma të ndryshme.

Fig.6. Karakteristikat e shkarkimit të një baterie Li-jon në temperatura të ndryshme.

Sa i përket funksionimit të baterive Li-jon në përgjithësi, duke marrë parasysh të gjitha metodat strukturore dhe kimike të mbrojtjes së baterive nga mbinxehja dhe idenë e krijuar tashmë për nevojën e mbrojtjes elektronike të jashtme të baterive nga mbingarkesa dhe shkarkimi i tepërt, problemi i siguria e funksionimit të baterive Li-jon mund të konsiderohet e zgjidhur. Dhe materialet e reja katodike shpesh ofrojnë stabilitet termik edhe më të madh për bateritë Li-jon.

Siguria e baterive Li-jon.

Gjatë zhvillimit të baterive litium dhe litium-jon, si dhe gjatë zhvillimit të qelizave primare të litiumit, vëmendje e veçantë iu kushtua sigurisë së ruajtjes dhe përdorimit. Të gjitha bateritë janë të mbrojtura nga qarqet e shkurtra të brendshme (dhe në disa raste edhe nga qarqet e shkurtra të jashtme). Një mënyrë efektive e një mbrojtjeje të tillë është përdorimi i një ndarësi me dy shtresa, një nga shtresat e të cilit nuk është bërë nga polipropileni, por nga një material i ngjashëm me polietileni. Në rastet e një qarku të shkurtër (për shembull, për shkak të rritjes së dendriteve të litiumit në elektrodën pozitive), për shkak të ngrohjes lokale, kjo shtresë ndarëse shkrihet dhe bëhet e padepërtueshme, duke parandaluar kështu rritjen e mëtejshme dendritike.

Pajisjet mbrojtëse të baterive li-jon.

Bateritë komerciale Li-ion kanë mbrojtjen më të avancuar nga çdo lloj baterie. Si rregull, qarku i mbrojtjes së baterisë Li-ion përdor një ndërprerës të tranzistorit me efekt në terren, i cili hapet kur voltazhi i baterisë arrin 4.30 V dhe në këtë mënyrë ndërpret procesin e karikimit. Përveç kësaj, siguresa termike ekzistuese, kur bateria nxehet deri në 90 ° C, shkëput qarkun e saj të ngarkesës, duke siguruar kështu mbrojtjen e saj termike. Por kjo nuk është e gjitha. Disa bateri kanë një çelës që aktivizohet kur arrihet një nivel presioni i pragut brenda kabinës, i barabartë me 1034 kPa (10,5 kg/m2) dhe prish qarkun e ngarkesës. Ekziston gjithashtu një qark mbrojtës i shkarkimit të thellë që monitoron tensionin e baterisë dhe prish qarkun e ngarkesës nëse voltazhi bie në 2,5 V për qelizë.
Rezistenca e brendshme e qarkut të mbrojtjes së baterisë së telefonit celular kur ndizet është 0,05-0,1 Ohm. Strukturisht, ai përbëhet nga dy çelësa të lidhur në seri. Njëra prej tyre ndizet kur pjesa e sipërme dhe tjetra arrijnë pragun e tensionit të ulët në bateri. Rezistenca totale e këtyre çelësave në mënyrë efektive dyfishon rezistencën e saj të brendshme, veçanërisht nëse bateria përbëhet nga vetëm një qelizë. Bateritë e telefonave celularë duhet të sigurojnë rryma me ngarkesë të lartë, gjë që është e mundur me rezistencën e brendshme të baterisë sa më të ulët të jetë e mundur. Kështu, qarku mbrojtës përfaqëson një pengesë që kufizon rrymën e funksionimit të baterisë Li-jon.
Në disa lloje të baterive Li-jon që përdorin mangan në përbërjen e tyre kimike dhe përbëhen nga 1-2 elementë, qarku mbrojtës nuk përdoret. Në vend të kësaj, ata kanë vetëm një siguresë. Dhe bateri të tilla janë të sigurta për shkak të madhësisë së tyre të vogël dhe kapacitetit të vogël. Për më tepër, mangani është mjaft tolerant ndaj shkeljeve të rregullave të funksionimit të baterive Li-jon. Mungesa e një qarku mbrojtës ul koston e baterisë Li-jon, por sjell probleme të reja.
Në veçanti, përdoruesit e telefonave celularë mund të përdorin karikues jo standard për të rimbushur bateritë e tyre. Kur përdorni karikues të lirë të krijuar për karikim nga rrjeti elektrik ose nga rrjeti i automjetit në bord, mund të jeni i sigurt se nëse bateria ka një qark mbrojtës, ajo do ta fiket kur të arrihet fundi i tensionit të karikimit. Nëse nuk ka qark mbrojtës, bateria do të mbingarkohet dhe, si rezultat, do të dështojë në mënyrë të pakthyeshme. Ky proces zakonisht shoqërohet me ngrohje dhe ënjtje të shtuar të kutisë së baterisë.

Mekanizmat që çojnë në një ulje të kapacitetit të baterive Li-jon

Gjatë çiklizmit të baterive Li-jon, ndër mekanizmat e mundshëm për zvogëlimin e kapacitetit, më shpesh merren parasysh sa vijon:
- shkatërrimi i strukturës kristalore të materialit katodik (veçanërisht LiMn2O4);
- delamination grafit;
- ndërtimi i një filmi pasivizues në të dy elektrodat, i cili çon në një ulje të sipërfaqes aktive të elektrodave dhe bllokimin e poreve të vogla;
- depozitimi i litiumit metalik;
- ndryshimet mekanike në strukturën e elektrodës si rezultat i dridhjeve vëllimore të materialit aktiv gjatë çiklizmit.
Studiuesit nuk pajtohen se cila elektrodë pëson më shumë ndryshime gjatë çiklizmit. Kjo varet si nga natyra e materialeve të elektrodës së zgjedhur, ashtu edhe nga pastërtia e tyre. Prandaj, për bateritë Li-jon është e mundur të përshkruhet vetëm ndryshimi cilësor në parametrat e tyre elektrikë dhe operacionalë gjatë funksionimit.
Në mënyrë tipike, jeta e shërbimit të baterive komerciale Li-ion përpara se kapaciteti i shkarkimit të zvogëlohet me 20% është 500-1000 cikle, por kjo varet ndjeshëm nga vlera e tensionit maksimal të karikimit (Fig. 7). Ndërsa thellësia e biçikletës zvogëlohet, jeta e shërbimit rritet. Rritja e vrojtuar e jetës së shërbimit shoqërohet me një ulje të streseve mekanike të shkaktuara nga ndryshimet në vëllimin e elektrodave të implantimit, të cilat varen nga shkalla e ngarkimit të tyre.

Fig.7. Ndryshimi i kapacitetit të një baterie Li-jon në tensione të ndryshme maksimale të ngarkimit

Rritja e temperaturës së funksionimit (brenda intervalit të funksionimit) mund të rrisë shpejtësinë e proceseve anësore që ndikojnë në ndërfaqen elektrodë-elektrolit dhe të rrisë pak shkallën e uljes së kapacitetit të shkarkimit me ciklet.

konkluzioni.

Si rezultat i kërkimit për materialin më të mirë për katodën, bateritë moderne Li-jon po kthehen në një familje të tërë burimesh të rrymës kimike që ndryshojnë dukshëm nga njëri-tjetri si në kapacitetin e energjisë ashtu edhe në parametrat e modalitetit të karikimit/shkarkimit. Kjo, nga ana tjetër, kërkon një rritje të konsiderueshme të inteligjencës së qarqeve të kontrollit, të cilat tani janë bërë pjesë integrale e baterive dhe pajisjeve me energji - përndryshe dëmtimi (përfshirë dëmtimin e pakthyeshëm) si për bateritë ashtu edhe për pajisjet është i mundur. Detyra ndërlikohet më tej nga fakti se zhvilluesit po përpiqen të përdorin maksimalisht energjinë e baterisë, duke arritur një jetëgjatësi të shtuar të baterisë duke minimizuar volumin dhe peshën e zënë nga burimi i energjisë. Kjo ju lejon të arrini avantazhe të rëndësishme konkurruese. Sipas D. Hickok, nënkryetar i komponentëve të energjisë celulare në Texas Instruments, kur përdorin katoda të bëra nga materiale të reja, zhvilluesit e baterive nuk arrijnë menjëherë të njëjtat karakteristika të dizajnit dhe performancës si në rastin e katodave më tradicionale. Si rezultat, bateritë e reja shpesh kanë kufizime të konsiderueshme të kushteve të funksionimit. Për më tepër, kohët e fundit, përveç prodhuesve tradicionalë të qelizave dhe baterive të rikarikueshme - Sanyo, Panasonic dhe Sony - prodhues të rinj, kryesisht nga Kina, po hyjnë në mënyrë shumë aktive në treg. Ndryshe nga prodhuesit tradicionalë, ata furnizojnë produkte me një gamë dukshëm më të madhe parametrash brenda një teknologjie apo edhe të një grumbulli. Kjo është për shkak të dëshirës së tyre për të konkurruar kryesisht përmes çmimeve të ulëta të produkteve, gjë që shpesh rezulton në kursime në pajtueshmërinë e procesit.
Pra, aktualisht, rëndësia e informacionit të ofruar nga të ashtuquajturat. "bateritë inteligjente": identifikimi i baterisë, temperatura e baterisë, ngarkesa e mbetur dhe mbitensioni i lejuar. Sipas Hickok, nëse zhvilluesit e pajisjeve jashtë raftit hartojnë një nënsistem energjie që merr parasysh kushtet e funksionimit dhe parametrat e qelizave, kjo do të eliminojë ndryshimet në parametrat e baterisë dhe do të rrisë shkallën e lirisë për përdoruesit fundorë, gjë që do t'u japë atyre mundësinë për të zgjedhur jo vetëm pajisjet e rekomanduara nga prodhuesi, por edhe bateritë nga kompani të tjera.