Литиево-йонни батерии

Дълго време киселинен акумулатор беше единственото устройство, способно да осигурява на автономни обекти и механизми електрически ток. Въпреки големия максимален ток и минималното вътрешно съпротивление, такива батерии имаха редица недостатъци, които ограничаваха използването им в устройства, консумиращи голямо количество електроенергия, или в затворени помещения. В тази връзка литиево-йонните батерии са лишени от много отрицателни качества на своите предшественици, въпреки че имат недостатъци.

Какво е литиево-йонна батерия

Първите литиеви батерии се появиха преди 50 години. Такива продукти бяха обикновена батерия, в която беше инсталиран литиев анод, за да се увеличи нивото на мощност. Такива продукти имаха много високи експлоатационни характеристики, но един от най-сериозните недостатъци беше високата вероятност от запалване на литий по време на катодно прегряване. Като се има предвид тази характеристика, учените с течение на времето заменят чистия елемент с метални йони, което води до значително повишена безопасност.

Съвременните литиево-йонни батерии са много надеждни и могат да издържат на голям брой цикли на заряд-разряд. Те имат минимален ефект на паметта и сравнително ниско тегло. Поради тези свойства, литиева батерия се използва широко в много устройства. Продуктът може да се използва като батерия под формата на батерии за домакински уреди, както и като високоефективен източник на електричество на сцепление.

Днес такива устройства имат няколко недостатъка:

• висока цена;
• не обичат дълбоки зауствания;
• може да умре при ниски температури;
• губят капацитет при прегряване.

Като по-модерни аналози можете да намерите литиев полимер или литиев титанат батерии, но те струват значително повече.

Как е производството на литиево-йонни батерии

Литиево-йонните батерии се произвеждат на няколко етапа:

1. Производството на електроди.
2. Комбиниране на електроди в батерия.
3. Инсталиране на защитната платка.
4. Поставете батерията в кутията.
5. Електролитно пълнене.
6. Тестване и зареждане.

На всички етапи на производство трябва да се спазват технологиите и мерките за безопасност, което в крайна сметка ви позволява да получите качествен продукт.

Като катод в литиево-йонните батерии се използва фолио с вещество, съдържащо литий, отложен върху повърхността му.

Следните литиеви съединения могат да се използват в зависимост от предназначението на батерията:

• LiCoO2;
• LiFePO4;
• LiNiO2;
• LiMn2O4.

При производството на цилиндрични източници на енергия с размери АА и ААА основният електрод се усуква в ролка, която се отделя от анода чрез сепаратор. С голяма площ на катода, филмът на който има минимална дебелина, е възможно да се постигне висока енергийна интензивност на продукта.

Принципът на работа и устройството литиево-йонна батерия

Литиево-йонната батерия работи както следва:

1. Когато към контактите на акумулатора се подава постоянен електрически ток, литиевите катиони се преместват в анодния материал.
2. По време на изпускането литиевите йони напускат анода и проникват в диелектрика на дълбочина 50 nm.

В "живота" на литиево-йонна батерия, такива цикли могат да бъдат до 3000, докато батерията може да излъчи почти целия електрически ток, натрупан по време на зареждане.Дълбокият разряд не води до окисляване на плочите, което благоприятно отличава такива продукти в сравнение с киселинните батерии.

Не всички литиево-йонни батерии понасят дълбоките разряди добре. Ако такава батерия е инсталирана в телефона или камерата (тип AAA), тогава когато батерията е дълбоко разредена, контролната платка ще блокира възможността за зареждане на батерията поради съображения за безопасност, следователно тя не може да се зарежда без специално зарядно устройство. Ако това е тягова литиева батерия за извънбордов мотор, тогава дълбокото разреждане изобщо няма да го плаши.

За разлика от батериите тип пръст, сложните батерии се състоят от няколко отделни източника на електричество, свързани паралелно или последователно. Методът на свързване зависи от това какъв индикатор за електричество трябва да се увеличи.

Размери и видове литиево-йонни батерии

Литиево-йонните батерии са широко разпространени. Такива източници на електрически ток се използват в различни домакински устройства, джаджи и дори автомобили. Освен това се произвеждат индустриални литиево-йонни батерии, които имат голям капацитет и високо напрежение. Най-популярните са следните видове литиеви батерии:

Първите две цифри на такива обозначения означават диаметъра на продукта, втората двойка - дължината. Последното „0“ се задава, ако батериите са цилиндрични.

Освен цилиндрични батерии, индустрията произвежда и батерии от типа "корона„9V напрежение и мощни индустриални батерии с напрежение 12v, 24v, 36v и 48v.

В зависимост от елементите, които се добавят към продукта, върху кутията на батерията могат да се появят следните маркировки:

• ICR - съдържащ кобалт;
• IMR - - - - манган;
• INR - - - - никел и манган;
• NCR - - - - никел и кобалт.

Литиевите батерии се различават не само по размер и химически добавки, но преди всичко по капацитет и напрежение. Тези два параметъра определят възможността за използването им в различни видове електрически уреди.

Къде се използват литиево-йонни батерии?

Литиево-йонните батерии нямат алтернатива, когато се нуждаете от батерия, способна да доставя електричество в почти пълен обем и да правите голям брой цикли на зареждане / разреждане, без да намалявате капацитета. Предимството на такива устройства е сравнително ниското им тегло, тъй като не е необходимо да се използват оловни решетки в такива устройства.

Като се имат предвид високите характеристики на ефективността, такива продукти могат да се използват:

1. Като стартерни батерии. Литиевите батерии за автомобили стават все по-евтини всяка година, благодарение на новите разработки, които могат да намалят производствените разходи. За съжаление цената на такива батерии може да бъде много висока, поради което много собственици на автомобили не могат да си позволят такава батерия. Недостатъците на литиево-йонните батерии включват значителен спад на мощността при температури под минус 20 градуса, така че работата на такива продукти в северните райони ще бъде непрактична.
2. Като тягови устройства. Поради факта, че литиево-йонните батерии лесно носят дълбок разряд, те често се използват като сцепление за лодки електрически двигатели. Ако мощността на двигателя не е твърде голяма, тогава едно зареждане е достатъчно за 5-6 часа непрекъсната работа, което е напълно достатъчно за риболов или за разходка с лодка. Тяговите литиево-йонни батерии са инсталирани на различни товаро-разтоварни съоръжения (електрически стакери, електрически мотокари), работещи в затворени помещения.
3. В домакинските уреди. Литиево-йонните батерии се използват в различни домакински устройства вместо стандартни батерии. Такива продукти имат напрежение 3,6 V - 3,7 V, но има модели, които могат да заменят обикновена солна или алкална батерия с 1,5 волта.Можете също да срещнете 3V батерии (15270, CR2), който може да бъде инсталиран вместо 2 стандартни батерии.

Такива продукти се използват главно в мощни устройства, в които конвенционалните солни батерии се разреждат много бързо.

Инструкции за експлоатация на литиеви батерии

Животът на литиева батерия се влияе от много фактори, познаването на които значително ще увеличи ресурса. Когато използвате този тип батерия, трябва:

1. Опитайте се да не оставяте батерията да се изтощи напълно. Въпреки високата устойчивост на батерията към такова въздействие, препоръчително е да не изстискате от нея всички „сокове“. Особено внимателно трябва да се работи при работа с такива батерии с UPS и електрически двигатели с висока мощност. Ако е настъпило пълно разреждане на батерията, е необходимо незабавно да я съживите, тоест да я свържете със специално зарядно. Батерията може също да се разклати след дълъг престой в състояние на дълбок разряд, за което е необходимо да се направи висококачествен заряд за 12 часа, след което да се разреди батерията.
2. Не презареждайте. Излишъкът се отразява негативно на производителността на продукта. Вграденият контролер не винаги е в състояние да изключи батерията навреме, особено когато зареждането се извършва в студено помещение.

Освен презареждане и преразряд, батерията трябва да бъде защитена от прекомерни механични влияния, което може да доведе до намаляване на налягането на корпуса и пожар на вътрешните компоненти на батерията. Поради тази причина съществува забрана за изпращане на батерии, в които съдържанието на чист литий надвишава 1 g.

Как да съхранявате литиево-йонни батерии

Ако има нужда от дългосрочно съхранение на литиево-йонни батерии, тогава за да се сведе до минимум отрицателното въздействие върху продуктите, трябва да се придържате към следните препоръки:

1. Съхранявайте продукта само на хладно и сухо място.
2. Батерията трябва да бъде извадена от електрическото устройство.
3. Преди запазването батерията трябва да бъде заредена. Минималното напрежение, при което няма да се образуват вътрешни корозионни процеси, е равно на 2,5 волта на 1 клетка.

Като се има предвид малкият саморазряд на такива батерии, е възможно да съхранявате батерията по този начин в продължение на няколко години, но през този период капацитетът на елемента неминуемо ще намалее.

Изхвърляне на литиево-йонни батерии

Литиево-йонните батерии съдържат вредни за здравето вещества, така че в никакъв случай не трябва да се разделят у дома. След изчерпване на живота на батерията тя трябва да бъде върната за по-нататъшна обработка. В специализирани приемни центрове можете да получите парична компенсация за стара литиева батерия, тъй като такива продукти съдържат скъпи елементи, които могат да бъдат използвани повторно.