Litij-ionske baterije

Dugo vremena je akumulator kiseline bio jedini uređaj koji je sposoban osigurati autonomne objekte i mehanizme električnom strujom. Unatoč velikoj maksimalnoj struji i minimalnom unutarnjem otporu, takve su baterije imale niz nedostataka koji su ograničavali njihovu uporabu u uređajima koji troše veliku količinu električne energije ili u zatvorenim prostorima. U tom smislu, litij-ionske baterije lišene su mnogih negativnih kvaliteta svojih prethodnika, iako imaju nedostatke.

Što je litij-ionska baterija

Prve litijeve baterije pojavile su se prije 50 godina. Takvi su proizvodi bili obična baterija u koju je ugrađena litij-anoda radi povećanja razine izlazne snage. Takvi su proizvodi imali vrlo visoke operativne karakteristike, ali jedan od najozbiljnijih nedostataka bila je velika vjerojatnost paljenja litija tijekom pregrijavanja katode. S obzirom na ovu značajku, znanstvenici su s vremenom zamijenili čisti element metalnim ionima, što je rezultiralo značajno povećanom sigurnošću.

Suvremene li-ionske baterije vrlo su pouzdane i mogu podnijeti velik broj ciklusa punjenja-pražnjenja. Imaju minimalan memorijski učinak i relativno malu težinu. Zbog ovih svojstava litijska baterija se široko koristi u mnogim uređajima. Proizvod se može koristiti kao baterija, u obliku baterija za kućanske uređaje, kao i vrlo učinkovit vučni izvor električne energije.

Danas takvi uređaji imaju nekoliko nedostataka:

• visoki trošak;
• ne vole duboke ispuste;
• može umrijeti na niskim temperaturama;
• izgubiti kapacitet pri pregrijavanju.

Kao naprednije analoge možete ih pronaći litijev polimer ili litijev titanat baterije, ali koštaju znatno više.

Kako se proizvodi li-ionska baterija

Litij-ionske baterije proizvode se u nekoliko stupnjeva:

1. Izrada elektroda.
2. Kombiniranje elektroda u bateriju.
3. Ugradnja zaštitne ploče.
4. Ugradite bateriju u kućište.
5. Punjenje elektrolita
6. Ispitivanje i punjenje.

U svim fazama proizvodnje moraju se poštovati tehnologije i sigurnosne mjere, što u konačnici omogućava dobivanje kvalitetnog proizvoda.

Kao katoda u litij-ionskim baterijama koristi se folija s tvarima koja se nalazi na njezinoj površini i sadrže litij.

Sljedeći litijev spojevi mogu se koristiti, ovisno o namjeni baterije:

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

Kod proizvodnje cilindričnih izvora snage veličine AA i AAA glavna se elektroda uvija u kolut, koji je od anode odvojen separatorom. S velikim poljem katode, čiji film ima minimalnu debljinu, moguće je postići visoku energetsku intenzivnost proizvoda.

Princip rada i uređaj li-ionska baterija

Litij-ionska baterija radi na sljedeći način:

1. Kad se na kontakte akumulatora dovodi stalna električna struja, litij-kationi prelaze u materijal anode.
2. Tijekom pražnjenja, litijevi ioni napuštaju anodu i prodiru u dielektric do dubine od 50 nm.

U "životu" litij-ionske baterije takvi ciklusi mogu biti i do 3000, dok baterija može ispuštati gotovo svu električnu struju akumuliranu tijekom punjenja.Duboko pražnjenje ne dovodi do oksidacije ploča, što povoljno razlikuje takve proizvode u usporedbi s kiselinama.

Nisu sve li-ionske baterije dobro podnose duboko pražnjenje. Ako je takva baterija ugrađena u telefon ili kameru (tip AAA), onda kada se baterija duboko isprazni, kontrolna ploča blokira mogućnost punjenja baterije iz sigurnosnih razloga, stoga se ne može puniti bez posebnog punjača. Ako je ovo vučna litijeva baterija za vanbrodski motor, tada je duboko pražnjenje uopće neće zastrašiti.

Za razliku od baterija tipa prsta, složene se baterije sastoje od nekoliko zasebnih izvora električne energije paralelno ili serijski. Način povezivanja ovisi o tome koji pokazatelj električne energije treba povećati.

Veličine i vrste li-ionskih baterija

Litij-ionske baterije su rasprostranjene. Takvi se izvori električne struje koriste u raznim uređajima za kućanstvo, uređajima, pa čak i automobilima. Pored toga, izrađuju se industrijske litij-ionske baterije koje imaju veliki kapacitet i visoki napon. Najpopularnije su sljedeće vrste litijumskih baterija:

Prve dvije znamenke takvih oznaka označavaju promjer proizvoda, a drugi par - duljinu. Zadnji "0" postavlja se ako su baterije cilindrične.

Osim cilindričnih baterija, industrija proizvodi i baterije tipa "kruna"Napon 9v i snažne industrijske baterije s naponom 12v, 24v, 36v i 48v.

Ovisno o elementima koji su dodani proizvodu, na kućištu baterije mogu se pojaviti sljedeće oznake:

• ICR koji sadrži kobalt;
• IMR - - - - mangan;
• INR - - - - nikal i mangan;
• NCR - - - - nikal i kobalt.

Litijske baterije razlikuju se ne samo u veličini i kemijskim dodacima, već prvenstveno u kapacitetu i naponu. Ova dva parametra određuju mogućnost njihove uporabe u raznim vrstama električnih uređaja.

Gdje se koriste li-ionske baterije?

Litij-ionske baterije nemaju alternativu gdje vam je potrebna baterija sposobna isporučiti električnu energiju u gotovo punom volumenu i napraviti veliki broj ciklusa punjenja / pražnjenja bez smanjenja kapaciteta. Prednost takvih uređaja je njihova relativno mala težina, jer u tim uređajima nema potrebe koristiti olovne rešetke.

S obzirom na karakteristike visokih performansi, takvi se proizvodi mogu koristiti:

1. Kao starter baterije. Litijeve baterije za automobile iz godine u godinu postaju jeftinije zahvaljujući novim dostignućima koja mogu smanjiti troškove proizvodnje. Nažalost, cijena takvih baterija može biti vrlo visoka, zato mnogi vlasnici automobila ne mogu priuštiti takvu bateriju. Nedostaci litij-ionskih baterija uključuju značajan pad snage pri temperaturama ispod minus 20 stupnjeva, tako da je rad takvih proizvoda u sjevernim regijama nepraktičan.
2. Kao vučne uređaje. Zbog činjenice da litij-ionske baterije lako nose duboko pražnjenje, često se koriste kao vuča za brodske elektromotore. Ako snaga motora nije prevelika, tada je jedno punjenje dovoljno za 5-6 sati neprekidnog rada, što je sasvim dovoljno za ribolov ili izlet brodom. Vučne litij-ionske baterije također su ugrađene na razne uređaje za utovarivanje (električni viličari, električni viljuškari) koji rade u zatvorenim prostorima.
3. U kućanskim aparatima. Litij-ionske baterije koriste se u raznim kućanskim uređajima umjesto u standardnim baterijama. Takvi proizvodi imaju napon od 3,6 V - 3,7 V, ali postoje modeli koji uobičajenu solnu ili alkalnu bateriju mogu zamijeniti s 1,5 Volta.Također možete upoznati 3V baterije (15270, CR2), koji se može instalirati umjesto 2 standardne baterije.

Takvi se proizvodi uglavnom koriste u moćnim uređajima u kojima se uobičajene solne baterije vrlo brzo isprazne.

Uputa za rad s ionskom baterijom

Na život litijske baterije utječe mnogo čimbenika, čije će znanje značajno povećati resurs. Kad koristite ovu vrstu baterije, morate:

1. Pokušajte ne dopustiti da se baterija potpuno isprazni. Unatoč visokoj otpornosti baterije na takav utjecaj, preporučljivo je ne izbacivati ​​sve „sokove“ iz nje. Posebno treba biti oprezan pri radu s takvim baterijama s UPS-om i električnim motorima velike snage. Ako je došlo do potpunog pražnjenja baterije, potrebno je odmah oživjeti, odnosno spojiti ga na poseban punjač. Baterija se također može tresti nakon dužeg boravka u stanju dubokog pražnjenja, za što je potrebno napraviti kvalitetno punjenje 12 sati, a zatim isprazniti bateriju.
2. Nemojte preopterećivati. Prekomjerno punjenje negativno utječe na performanse proizvoda. Ugrađeni kontroler nije uvijek u stanju isključiti bateriju na vrijeme, posebno kad se punjenje provodi u hladnoj prostoriji.

Osim prekomjernog punjenja i prekomjernog pražnjenja, bateriju treba zaštititi od prekomjernih mehaničkih utjecaja koji mogu dovesti do podtlačenja kućišta i požara na unutarnjim komponentama baterije. Iz tog razloga postoji zabrana slanja baterija u kojima sadržaj čistog litija prelazi 1 g.

Kako čuvati litij-ionske baterije

Ako postoji potreba za dugotrajnim skladištenjem litij-ionskih baterija, da biste umanjili negativan utjecaj na proizvode, morate se pridržavati sljedećih preporuka:

1. Čuvajte proizvod samo na hladnom i suhom mjestu.
2. Akumulator mora biti izvađen iz električnog uređaja.
3. Baterija se prije očuvanja mora napuniti. Minimalni napon na kojem se neće stvoriti unutarnja korozijska procesa jednak je 2,5 volti po 1 ćeliji.

S obzirom na malo samopražnjenja takvih baterija, moguće je na taj način pohraniti bateriju nekoliko godina, ali tijekom tog razdoblja kapacitet elementa će se neminovno smanjiti.

Zbrinjavanje litij-ionskih baterija

Litij-ionske baterije sadrže tvari opasne po zdravlje, pa ih ni u kojem slučaju ne smijete razdvajati kod kuće. Nakon što se baterija istroši, mora se vratiti na daljnju obradu. U specijaliziranim prihvatnim centrima možete dobiti novčanu naknadu za staru litij bateriju, jer takvi proizvodi sadrže skupe elemente koji se mogu ponovo upotrijebiti.