Litijeve baterije ali dolgotrajni viri napajanja

Litijeve baterije so potrebne za številne elektronske naprave. Ta članek bo obravnaval pogosto uporabljene litij-ionske baterije.

Sestava litijeve baterije

Litijeva baterija deluje z ireverzibilno oksidacijsko reakcijo. Kovinski litij služi kot anoda, medtem ko se kot trdna katoda lahko uporabi manganov oksid, železov disulfid ali bakrov oksid. Tekoči oksidi vključujejo žveplov oksid in tionil klorid. Kot oksidacijsko sredstvo se uporablja aktivni litij, ki učinkovito odstranjuje elektrone.

Vrste litijevih baterij

Eno od meril za razvrščanje naprav za shranjevanje je vrsta glavne aktivne snovi:

• Litij-nikelj-kobalt-aluminij-oksidne (NCA) baterije
• Litij-manganove baterije
• Litij-kobaltne baterije.
• Litijeve železove fosfatne baterije
• Viri litijevega titanata
• Litij-polimerne baterije
• Litij-tionilkloridna baterija

Eden od pomembnih kazalnikov pri izbiri baterije je delovna napetost.

Poglejmo si le nekaj izmed njih.

3V litijeve baterije se uporabljajo samo v posebej zasnovanih napravah; ne morejo se uporabljati v daljinskih upravljalnikih ali običajnih domačih urah.

6V litijeva baterija se lahko uporablja v neprekinjenih napajalnikih, avtomobilčkih na baterije in mnogih drugih aplikacijah.

12-voltna litijeva baterija se uporablja poleg namestitve v UPSv samostojnih orodjih, kot so izvijač.

Označevanje

Katere oznake morajo imeti litij-ionske baterije? V skladu z zahtevami IEC morajo biti na ohišju baterije označeni naslednji indikatorji:

1. Zmogljivost litijeva baterija
2. Velikosti litijevih baterij
3. Sestavljeno
4. Razred
5. Napetost

Litijeve baterije so označene s črkama "CR". Naslednja številka označuje velikost baterije. Spodnja tabela prikazuje njihovo kalibracijo.

Ime	Označevanje	Napetost, V
Velika okrogla, D	20	1,5
Majhen okrogel, C	14	1,5
Prst, AA	6	1,5
Mikroprst, AAA	03	1,5
«Krona», RR3	22. 6.	9,0

Polnjenje naprav za shranjevanje energije

Mnogi se sprašujejo, ali je mogoče litij-ionske baterije polniti. Jasno je, da je mogoče polniti le posebej zasnovane baterije, znane kot polnilne baterije.

Tipične vrste baterijskih virov inKatere baterije so boljše?

Vrste baterij vključujejo ionske (litij-ionske) in polimerne (litij-polimerne) baterije. Primerjalna tabela značilnosti litijevih baterij vam bo pomagala pri podrobnejši analizi teh.

Značilnosti	Litij-ionske baterije	Litij-polimerne baterije
Značilnosti oblikovanja	Produktivnost je odvisna od razporeditve elementov znotraj bloka	Prisotnost tekočega elektrolita je izključena
Velikosti litijevih baterij	Majhen nabor možnosti	Široka izbira ne glede na obliko celice
Energetska intenzivnost	Visoka	Nizko, število polnjenj je manjše
Teža	Nekoliko višje	Kratek
Zmogljivost	Ni velik	Dvakrat toliko z enako prostornino
Življenjska doba	Nima bistvenih odstopanj	Nima bistvenih odstopanj
Čas polnjenja	Dolgoročno	Opazno manj
Nosite	Primerljivo višje	Spodaj
Varnost (nevarnost požara)	Nizka (nevarnost eksplozije)	Zgoraj (ima vgrajeno zaščito)
Cena	Spodaj	Višje

Danes je razvoj novih litij-kovinskih celic (Li-metal) z večjo varnostjo in podaljšano življenjsko dobo v polnem teku.

Litij-kovinske baterije so precej obetavne za zamenjavo litij-ionskih in litij-pol virov.

Značilnosti polnjenja litij-polimerne baterije

Za ohranjanje stalne polne zmogljivosti vira napajanja ga je potrebno polniti po urniku, in sicer po praznjenju po 500 urah delovanja opreme.

Polimerna baterija je občutljiva na mehanske poškodbe, hipotermijo, pa tudi na nihanja napetosti in preobremenitve, zato jo je treba priključiti le na stabilno napajanje.

Kako obnoviti litij-ionsko baterijo

Življenjska doba litijeve baterije je precej dolga, vendar prej ali slej izgubi svojo prvotno kapaciteto. zmogljivostZato je veliko ljudi zaskrbljenih glede obnove baterij.

Oglejmo si dva načina za obnovitev pogona.

Prva metoda se zdi dvomljiva, vendar je najpreprostejša in po mnenju strokovnjakov pogosto deluje. Potrebujete:

1. Napajalnik postavite v zamrzovalnik za 30-40 minut
2. Ko ga odstranite, ga takoj polnite nekaj minut.
3. nato pustite, da se temperatura izenači s sobno temperaturo
4. in šele nato nadaljujte s polnjenjem.

Krmilnik pogosto preneha blokirati delovanje elementa.

Drugo metodo je vredno poskusiti, če standardni postopki polnjenja in zamrzovanja ne pomagajo. Ta metoda vključuje odklop zaščitne plošče z naslednjimi koraki:

1. Z testerjem izmerite napetost akumulatorja (če je odčitek nič, lahko nadaljujete)
2. previdno odklopite zaščitno ploščo
3. ponovno izmerite napetost (naj se poveča na največ 2,5 V)
4. priključite na polnilnik (z nastavljivim tokom) in nastavite tok na 100 mA ter napetost na 4,2 V za 10–15 minut
5. Pazite, da napetost ne preseže 3,2 V. Če se element segreje, takoj prenehajte s polnjenjem.
6. Ko dosežete zahtevane vrednosti toka in napetosti, ploščo vrnite na prvotno mesto in jo napolnite v običajnem načinu.

Koliko časa traja polnjenje litijevih baterij?

Polnilniki z indikatorji nivoja napolnjenosti se danes pogosto uporabljajo, če pa ga nimate, lahko potreben čas izračunate z naslednjo formulo:

T (čas) = ​​1,4*Y(mAh)/X (mA), kjer je 1,4 koeficient prenosa toplote.

Kako preveriti napajanje?

Najlažji in najhitrejši način za preverjanje napolnjenosti vira napajanja je z multimetrom.

Preverjanje je mogoče na dva načina:

1. Testiranje brez obremenitve. Odčitki 1,35 V ali več kažejo, da je element popolnoma funkcionalen.
2. Testiranje obremenitve omogoča natančnejšo zavrnitev nizkonapetostnih pogonov. To zahteva izvedbo meritve med delovanjem baterije.

Kako zamenjati baterijo?

Zamenjava šibkih baterij za enkratno uporabo je precejšnje finančno breme. Zato mnogi razmišljajo o nakupu polnilnih baterij. Litijeve baterije so nedvomno najprimernejše za ta namen.

Iskanja v internetnih iskalnikih so še posebej priljubljena za pretvorbo starejših modelov izvijačev v litijeve baterije. Če želite to narediti, morate le najti prave. izvijačlitijevi analogi enake velikosti in napetosti.

Koliko stane litijeva baterija?

Litijeve gumbaste baterije so med najcenejšimi baterijami. Splošno znane kot litijeve gumbaste baterije, se uporabljajo za napajanje ur, tehtnic, procesorjev in drugih pripomočkov z nizko porabo energije. Cene teh baterij se začnejo pri 10 rubljih in so omejene le z apetiti proizvajalcev in distributerjev.

Zaradi velike raznolikosti je težko določiti zgornjo mejo. Vendar je jasno, da se stroški, tako kot pri vseh tehnoloških inovacijah, znižujejo zaradi večje proizvodne učinkovitosti in naraščajočega števila proizvajalcev.

Proizvodnja baterij

Pri proizvodnji električnih vozil se uporabljajo visokozmogljive litijeve baterije. Zaradi vse večje priljubljenosti električnih vozil se pričakuje odprtje številnih tovarn, ki proizvajajo te baterije. Po podatkih različnih svetovalnih podjetij bo kmalu začelo obratovati približno 26 takšnih velikih tovarn. Nekatere od teh že delujejo, ostale pa naj bi začele obratovati do leta 2021.

Dodatne informacije o litijevih baterijah

Te baterije so najučinkovitejše in lahko prenesejo velike obremenitve. Uporabniki izpostavljajo številne prednosti: povečano energijsko kapaciteto, stabilno napetost in visoko kapaciteto. Tako kot druge baterije so tudi litijeve baterije sestavljene iz anode, katode, separatorja in membrane. Zadnja dva elementa služita kot dielektrik. Ta vir napajanja uporablja posebno impregnacijo za membrano.

Glavna razlika med litij-ionskimi in alkalnimi baterijami je njihova dolga življenjska doba. To dosežemo z uporabo posebne tehnologije, ki odpravlja odvisnost litij-ionskih baterij od obremenitvenega toka. Pri njih te ni. Zato jih je mogoče shranjevati do 12 let. Kljub zapletenosti proizvodnega procesa so se proizvajalci naučili proizvajati različne vrste litijevih baterij. Te baterije zlahka prenesejo temperaturna nihanja in lahko delujejo dolgo časa pod neprekinjenimi obremenitvami.

Elektrolit, ki se uporablja v litijevih baterijah

1. tionil klorid.
2. manganov dioksid;
3. polifluoroogljikove spojine;
4. žveplov dioksid;
5. jod;
6. bakrov oksid;
7. železov disulfid;

Nazivna napetost takšne baterije je 3,7 volta. Litij proizvaja celice, ki so lahke in zelo tanke. V bistvu je mehka in duktilna kovina.

Te vire energije so začeli proizvajati v zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Začetni poskusi s temi baterijami so bili neuspešni in so se pogosto končali z eksplozijami. Vendar so bile po določenem času vse napake odpravljene. Kljub temu je treba litijeve baterije uporabljati v skladu z navodili za uporabo.

Za ustvarjanje varnega vira energije iz litija ga je bilo treba kombinirati s trdnimi organskimi elektroliti. Rezultat je bila zmogljivejša in kompaktnejša baterijska celica. Dve 3-voltni litijevi bateriji lahko zlahka nadomestita 4-5-voltne alkalne baterije.

Zaščita

Za zagotovitev stabilnega in zanesljivega delovanja litijevih baterij je bilo v njihovo zasnovo vključeno posebno zaščitno vezje. Ščiti pred:

1. Močno segrevanje.
2. Polnjenje.
3. Kratki stiki.
4. Prekomerno praznjenje.

Prispajkana je na priključke. Ima vgrajen krmilnik, ki spremlja napolnjenost baterije. Če se baterija prenapolni nad 4,25 V, jo bo odklopil od polnilnika.

Kako polniti litijeve baterije?

Baterij v bistvu ni mogoče polniti, še posebej, če so označene z napisom "ne polniti". Če je vaša celica polnilna baterija, polnjenje sledi temu vzorcu.

Polnjenje poteka v dveh fazah.

1. Enosmerni tok s parametri 0,2-0,5 C. Črka "C" označuje kapaciteto. Ker ima baterija vgrajeno zaščitno vezje, napetost odprtega tokokroga ne sme presegati 7 voltov. Ko napetost naraste na 4,2 V, to pomeni, da je baterija napolnjena do 80 %.
2. Polnjenje se izvaja pri konstantni napetosti. Raven toka se mora zmanjševati. Polnilnik mora vzdrževati napetost 4,1-4,2 V. Prav tako regulira tok, ki se postopoma zmanjšuje. Ko pade na 0,05-0,01 C, je postopek polnjenja končan. Na tej stopnji se baterija popolnoma napolni do 100 %.

Priporočljivo je uporabljati polnilnik z nazivno napetostjo.

Litijeve baterije ne prenašajo dobro prepolnjevanja, zato jih je treba pravočasno odklopiti.

Kje se uporabljajo litijeve baterije?

Uporaba takšnih virov energije je raznolika. Na primer, vgradimo jih lahko v budilke, daljinske upravljalnike in elektronske tehtnice. Še posebej uporabni pa so v napravah z visoko porabo energije, kot so fotoaparati, bliskavice, igrače, medicinska oprema, vojaška oprema in računalniška oprema.

Prednosti in slabosti litijevih baterij

Njihova glavna prednost je, da imajo lahko veliko zmogljivost v majhni velikosti.

Seznam prednosti

1. Enostavno vzdrževanje.
2. Stabilni parametri so zagotovljeni z različnimi podatki o praznilnem toku.
3. Odporna na temperaturne spremembe zaradi pomanjkanja vode.
4. Konstantna napetost.
5. Majhna teža.
6. Visoka energijska kapaciteta in gostota energije.
7. Zmogljivost ni odvisna od obremenitvenega toka, primerna za naprave z veliko močjo.
8. Dolga življenjska doba.

Glavna pomanjkljivost te vrste naprav za shranjevanje energije so njihovi stroški. Vendar pa jih dolgo časa ne bo treba zamenjati.

Vrste in velikosti litijevih baterij

V prodaji so na voljo naslednje možnosti:

• FR
• Li-FeS2.
• Pripravljeno

Med seboj se razlikujejo po obliki in so lahko valjaste, kvadratne ali diskaste.

Klasifikacija Združenih držav Amerike

• FR6 (AA).CR. Ploske tabletne celice.
• FR03 (AAA).
• CR-V9 (litijeva PP3). Devetvoltna baterija krona.
• CR2 in CR123. Izdelani v obliki okroglih sodov.

Nekatere parametre je mogoče najti na ohišju naprave. To lahko na primer vključuje napetost, kapaciteto, razred in leto izdelave.

Razlika med litijevimi baterijami in fiziološko raztopino ter alkalnimi baterijami

• Alkalne baterije zdržijo do 3–5 let. Med temi tremi vrstami so najmočnejše. Znane so tudi kot alkalne baterije. Odlično so se izkazale v daljinskih upravljalnikih, igračah, svetilkah, radijskih sprejemnikih in drugih napravah z nizko porabo energije.
• Litijeve baterije zdržijo dlje kot fiziološke in alkalne baterije. Idealne so za fotografsko opremo in medicinske pripomočke.
• Baterije na osnovi soli so najcenejše, a tudi najšibkejše. Shranjujejo se lahko približno tri leta. Idealne so za daljinske upravljalnike, svetilke, igrače, kalkulatorje, časovnike in tehtnice.

V osnovi se zgoraj naštete baterije med seboj razlikujejo po življenjski dobi in zmogljivosti.

Varnostna pravila

• Žice ne spajkajte na kontakte.
• Litijeve baterije se prevažajo v posebni posodi/kovčku.
• Ni ga treba hraniti na soncu.
• Baterije ne dajajte v žep skupaj s kovinskimi predmeti.

Naprava z litijevo baterijo

Obstajata dve možnosti oblikovanja:

1. Spirala.
2. Klekljalnik.

Spiralne celice imajo veliko litijevo površino. Z impulznim tokom zagotavljajo do 4 A, z neprekinjenim tokom pa do 0,1–1,8 A. Te baterije vsako leto izgubijo 10 % svoje začetne kapacitete. V trgovinah so na voljo prizmatične, gumbaste ali podobne baterije.

Glavni proizvajalci:

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

Napajalniki Bobbin lahko zdržijo do 20 let in se uporabljajo v napravah s porabo toka največ 150 mA.