Lítium-iónové batérie

Kyselinový akumulátor bol po dlhú dobu jediným zariadením schopným poskytovať autonómnym objektom a mechanizmom elektrický prúd. Napriek veľkému maximálnemu prúdu a minimálnemu vnútornému odporu mali také batérie niekoľko nevýhod, ktoré obmedzovali ich použitie v zariadeniach spotrebujúcich veľké množstvo elektriny alebo v uzavretých priestoroch. V tomto ohľade lítium-iónové batérie nemajú veľa negatívnych vlastností svojich predchodcov, aj keď majú určité nevýhody.

Čo je lítium-iónová batéria

Prvé lítiové batérie sa objavili pred 50 rokmi. Takéto výrobky boli obyčajnou batériou, v ktorej bola nainštalovaná lítiová anóda na zvýšenie úrovne výkonu. Takéto výrobky mali veľmi vysoké prevádzkové vlastnosti, ale jednou z najzávažnejších nevýhod bola vysoká pravdepodobnosť zapálenia lítia počas prehrievania katódy. Vzhľadom na túto vlastnosť vedci časom nahradili čistý prvok kovovými iónmi, čo viedlo k výrazne zvýšenej bezpečnosti.

Moderné lítium-iónové batérie sú veľmi spoľahlivé a sú schopné vydržať veľké množstvo cyklov nabíjania a vybíjania. Majú minimálny pamäťový efekt a relatívne nízku hmotnosť. Vďaka týmto vlastnostiam je lítiová batéria široko používaná v mnohých zariadeniach. Výrobok sa môže používať ako batéria, vo forme batérií pre domáce spotrebiče, ako aj vysoko efektívny zdroj trakčnej energie.

Takéto zariadenia majú dnes niekoľko nevýhod:

• vysoké náklady;
• nepáčia sa hlboké výboje;
• môže zomrieť pri nízkych teplotách;
• strata kapacity pri prehriatí.

Ako vyspelejšie analógy nájdete lítny polymér alebo titaničitan lítny batérie, ale stoja podstatne viac.

Aká je výroba lítium-iónových batérií

Lítium-iónové batérie sa vyrábajú v niekoľkých fázach:

1. Výroba elektród.
2. Kombinácia elektród do batérie.
3. Inštalácia ochrannej dosky.
4. Vložte batériu do puzdra.
5. Plnenie elektrolytu.
6. Testovanie a nabíjanie.

Vo všetkých fázach výroby sa musia dodržiavať technologické a bezpečnostné opatrenia, ktoré vám v konečnom dôsledku umožňujú získať kvalitný produkt.

Ako katóda v lítium-iónových batériách sa používa fólia s látkou obsahujúcou lítium nanesené na jej povrchu.

V závislosti od účelu batérie sa môžu použiť nasledujúce zlúčeniny lítia:

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

Pri výrobe cylindrických zdrojov energie veľkostí AA a AAA je hlavná elektróda stočená do zvitku, ktorý je od anódy oddelený separátorom. Pri veľkej ploche katódy, ktorej film má minimálnu hrúbku, je možné dosiahnuť vysokú energetickú náročnosť produktu.

Princíp činnosti a Li-Ion batéria zariadenia

Lítium-iónová batéria funguje takto:

1. Keď je kontaktom batérie dodávaný konštantný elektrický prúd, lítiové katióny sa pohybujú do materiálu anódy.
2. Počas vybíjania lítiové ióny opúšťajú anódu a prenikajú dielektrikom do hĺbky 50 nm.

Počas „životnosti“ lítium-iónovej batérie môžu byť tieto cykly až 3 000, zatiaľ čo batéria môže vydávať takmer všetok elektrický prúd nahromadený počas nabíjania.Hlboký výboj nevedie k oxidácii dosiek, čo takéto výrobky priaznivo odlišuje od kyslých batérií.

Nie všetky lítium-iónové batérie dobre tolerujú hlboké vybíjanie. Ak je takáto batéria nainštalovaná v telefóne alebo fotoaparáte (typ AAA), potom, keď je batéria hlboko vybitá, riadiaca doska zablokuje možnosť nabíjania batérie z bezpečnostných dôvodov, preto ju nemožno nabíjať bez špeciálnej nabíjačky. Ak ide o trakčnú lítiovú batériu pre prívesný motor, potom sa jej hlboký výboj vôbec nedeje vystrašiť.

Na rozdiel od prstových batérií zložité batérie pozostávajú z niekoľkých samostatných zdrojov elektrickej energie zapojených paralelne alebo sériovo. Metóda pripojenia závisí od toho, aký ukazovateľ elektriny je potrebné zvýšiť.

Veľkosti a typy lítium-iónových batérií

Lítium-iónové batérie sú rozšírené. Takéto zdroje elektrického prúdu sa používajú v rôznych domácich zariadeniach, prístrojoch a dokonca aj v automobiloch. Okrem toho sa vyrábajú priemyselné lítium-iónové batérie, ktoré majú veľkú kapacitu a vysoké napätie. Najpopulárnejšie sú nasledujúce typy lítiových batérií:

Prvé dve číslice týchto označení označujú priemer produktu, druhý pár - dĺžku. Posledné „0“ je nastavené, ak sú batérie valcové.

Okrem cylindrických batérií priemysel vyrába aj batérie typu "koruna„9V napätie a výkonné priemyselné batérie s napätím 12v, 24v, 36v a 48v.

V závislosti od prvkov, ktoré sa pridávajú do produktu, sa na puzdre batérie môžu zobraziť nasledujúce označenia:

• Kobalt obsahujúci ICR;
• IMR - - - - mangán;
• INR - - - - nikel a mangán;
• NCR - - - - nikel a kobalt.

Lítiové batérie sa líšia nielen veľkosťou a chemickými prísadami, ale predovšetkým kapacitou a napätím. Tieto dva parametre určujú možnosť ich použitia v rôznych typoch elektrických spotrebičov.

Kde sa používajú lítium-iónové batérie?

Lítium-iónové batérie nemajú inú alternatívu, ak potrebujete batériu schopnú dodávať elektrinu takmer v plnom objeme a vykonávať veľké množstvo cyklov nabíjania / vybíjania bez zníženia kapacity. Výhodou takýchto zariadení je ich relatívne nízka hmotnosť, pretože v týchto zariadeniach nie je potrebné používať olovené siete.

Vzhľadom na vysokú výkonnostnú charakteristiku sa tieto výrobky môžu používať:

1. Ako štartovacie batérie. Lítiové batérie pre automobily sa každý rok lacnejšie vďaka novému vývoju, ktorý môže znížiť výrobné náklady. Cena takýchto batérií, žiaľ, môže byť veľmi vysoká, preto si veľa majiteľov automobilov nemôže dovoliť takúto batériu. Nevýhody lítium-iónových batérií zahŕňajú výrazný pokles energie pri teplotách pod mínus 20 stupňov, takže prevádzka takýchto výrobkov v severných oblastiach bude nepraktická.
2. Ako trakčné zariadenia. Pretože lítium-iónové batérie ľahko prenášajú hlboký výboj, často sa používajú ako trakcia pre lodné elektrické motory. Ak výkon motora nie je príliš veľký, stačí jedno nabitie na 5-6 hodín nepretržitej prevádzky, čo je dosť na rybolov alebo výlet loďou. Trakčné lítium-iónové batérie sa inštalujú aj na rôzne nakladacie zariadenia (elektrické stohovače, elektrické vysokozdvižné vozíky), ktoré pracujú v uzavretých priestoroch.
3. V domácich spotrebičoch. Lítium-iónové batérie sa používajú v rôznych domácich zariadeniach namiesto štandardných batérií. Takéto výrobky majú napätie 3,6 V - 3,7 V, existujú však modely, ktoré môžu nahradiť bežnú soľ alebo alkalickú batériu s napätím 1,5 V.Môžete tiež stretnúť 3V batérie (15270, CR2), ktoré je možné nainštalovať namiesto 2 štandardných batérií.

Tieto výrobky sa používajú hlavne v výkonných zariadeniach, v ktorých sa bežné slané batérie vybíjajú veľmi rýchlo.

Návod na obsluhu Li-iónovej batérie

Životnosť lítiovej batérie je ovplyvnená mnohými faktormi, ktorých znalosť výrazne zvýši zdroj. Pri používaní tohto typu batérie musíte:

1. Pokúste sa batériu úplne vybiť. Napriek vysokej odolnosti batérie proti takémuto nárazu je vhodné z nej nevytláčať všetky „šťavy“. Osobitná pozornosť by sa mala venovať pri prevádzke takýchto batérií s UPS a vysokovýkonnými elektrickými motormi. Ak dôjde k úplnému vybitiu batérie, je potrebné ju okamžite oživiť, to znamená, pripojiť ju k špeciálnej nabíjačke. Batériu môžete nabíjať aj po dlhom pobyte v stave hlbokého vybitia, pre ktoré je potrebné 12 hodín nabíjať vysokokvalitné nabíjanie a potom batériu vybiť.
2. Nenabíjajte. Prebíjanie negatívne ovplyvňuje výkon produktu. Zabudovaný ovládač nie je vždy schopný včas vypnúť batériu, najmä ak sa nabíjanie vykonáva v chladnej miestnosti.

Okrem prebíjania a nadmerného vybíjania by batéria mala byť chránená pred nadmernými mechanickými vplyvmi, ktoré môžu viesť k odtlakovaniu puzdra a požiaru na vnútorné súčasti batérie. Z tohto dôvodu existuje zákaz zasielania batérií, pri ktorých obsah čistého lítia presahuje 1 g.

Ako uchovávať lítium-iónové batérie

Ak existuje potreba dlhodobého skladovania lítium-iónových batérií, potom, aby ste minimalizovali negatívny vplyv na výrobky, musíte dodržiavať nasledujúce odporúčania:

1. Výrobok skladujte iba na chladnom a suchom mieste.
2. Batéria sa musí vybrať z elektrického zariadenia.
3. Pred konzerváciou sa musí batéria nabiť. Minimálne napätie, pri ktorom sa nevytvoria vnútorné korózne procesy, sa rovná 2,5 voltu na 1 bunku.

Vzhľadom na malé samovybíjanie takýchto batérií je možné batériu týmto spôsobom skladovať niekoľko rokov, ale počas tohto obdobia sa kapacita článku nevyhnutne zníži.

Likvidácia lítium-iónových batérií

Lítium-iónové batérie obsahujú látky nebezpečné pre zdravie, preto by sa v žiadnom prípade nemali rozoberať doma. Po vybití batérie sa musí batéria vrátiť na ďalšie spracovanie. V špecializovaných prijímacích strediskách môžete získať finančnú kompenzáciu za starú lítiovú batériu, pretože takéto výrobky obsahujú drahé prvky, ktoré je možné opätovne použiť.