Как литий ионные аккумуляторы заряжать: Как правильно зарядить литий-ионный аккумулятор?

Содержание

Как правильно зарядить литий-ионный аккумулятор?

Как правильно зарядить литий-ионный аккумулятор

Литий-ионные аккумуляторные батареи имеют хорошие эксплуатационные характеристики и рассчитаны на долгий срок службы. Но чтобы избежать быстрого исчерпания ресурса батареи, нужно соблюдать правила их эксплуатации и хранения. Очень важно знать, как правильно заряжать Li-ion аккумуляторы, поскольку для них губительны сильные разряды и перезаряды

У Li-ion аккумуляторов нет эффекта памяти. Чтобы не нанести вред химической системе таких накопителей, их желательно разряжать не ниже 5–10% и заряжать до 90–95% от полной емкости. Лучше всего заряжать литиевые аккумуляторы и батареи до 50% после каждого использования, не дожидаясь, пока они полностью разрядятся.

Чтобы защитить Li-ion аккумуляторы от перезаряда и критического разряда, их оснащают встроенными платами защиты. При зарядке они отсекают избыточное напряжение (выше 4,2 В на аккумулятор), а при критическом падении уровня заряда отключают аккумулятор (обычно до напряжения 2,7 В).

Как зарядить литиевую батарею

Чтобы не колебаться, каким напряжением лучше заряжать Li-ion батарею, всегда применяйте оригинальные зарядные устройства или их аналоги с параметрами, рекомендованными производителем для конкретной АКБ. Они точно будут выдавать необходимое напряжение и правильно восполнять заряд всех аккумуляторов в батарее. В то же время, зарядники с неподходящими параметрами способны очень навредить батарее.

В среднем Li-ion батареи заряжаются около 3 часов, но точное время восполнения заряда зависит о емкости конкретной АКБ и силы тока ЗУ. Зарядить Li-ion батарею можно:

  1. Штатным зарядным устройством от электросети 220 В. Это оптимальный вариант, обеспечивающий безопасную и быструю подзарядку. Все остальные способы допустимо использовать только при крайней необходимости.
  2. От USB-разъема компьютера – безопасный, но неудобный вариант. Поскольку ток в этом случае ограничен значением 0,5 А, заряжать батарею придется долго.
  3. От прикуривателя в авто. При использовании стандартного переходника на USB процесс будет длительным. Ускорить его можно, если воспользоваться USB-портом с подходящей силой тока. Чтобы узнать, каким током нужно заряжать литий-ионный аккумулятор или АКБ в конкретном случае, достаточно посмотреть это значение на штатном зарядном устройстве или в документации.
  4. При помощи «лягушки» – универсального зарядного устройства, часто используемого для подзарядки литиевых батарей от мобильников. Конструкция «лягушки» состоит из дока для помещения батареи и контактов, которые регулируются по ширине. О завершении процесса подзарядки в таких приспособлениях информирует светодиодный индикатор. Пользоваться «лягушкой» можно только в крайнем случае и с предельной осторожностью, поскольку и уничтожением аккумулятора

Дополнительные рекомендации

Хранить литий-ионные батареи лучше всего с уровнем заряда 30–50% при температуре около 15 °C. Если хранить накопитель с большим уровнем заряда, это приведет к снижению его емкости, а хранение разряженной АКБ грозит ее полным выходом из строя. Оптимальный температурный диапазон для эксплуатации таких накопителей энергии – от +10 до +25 °С, допустимый – от –40 до +50 °C.

При эксплуатации литий-ионных АКБ на морозе их эксплуатационный ресурс снижается. Кроме минусовых температур, для таких батарей вредны прямые солнечные лучи и находящиеся поблизости источники тепла. При зарядке литий-ионных батарей нужно следовать 5 основным правилам:

  1. Заряжать АКБ, не дожидаясь ее тотальной разрядки.
  2. Использовать штатные зарядные устройства.
  3. Подзаряжать батарею 1 раз в квартал до 50%.
  4. При длительном простое (например, во время хранения) – зарядить АКБ на 30–50% и поместить в место с температурой около 15 °С.
  5. Избегать высоких и низких температур.

Мифы и реальность

Миф 1. Первая зарядка Li-Ion аккумулятора должна длиться минимум 16 часов. В действительности это было актуально для щелочных моделей. Долгая первая зарядка обеспечивала равномерную и полную зарядку всех аккумуляторов батареи. Но Li-Ion батареи в этом не нуждаются. Длительность их зарядки зависит только от степени разряда и емкости.

Миф 2. Новую батарею нужно 2–3 раза полностью разрядить и зарядить. На самом деле Li-Ion батареи можно и нужно заряжать до момента критического падения уровня заряда.

Миф 3. Полные циклы разряд-заряд продлевают жизнь АКБ. В действительности для литиевых моделей это правило не действует.

Миф 4. Нежелательно прерывать процесс зарядки до его окончания. В реальности Li-Ion батареи не нуждаются ни в полном разряде, ни в заряде до 100%. Наоборот, оптимальный диапазон емкости в процессе их работы составляет 10–95%.

Миф 5. Периодически АКБ нужно подвергать полному циклу разряд-заряд. Это можно отнести только к низкосортным АКБ. Это позволяет отбалансировать аккумуляторы в батарее между собой.

Предлагаем к прочтению еще одну статью – Как правильно заряжать LiFePO4 – каким напряжением и током лучше заряжать LiFePO4 батареи?.

Перейти в раздел зарядные устройства для АКБ

Как правильно заряжать и эксплуатировать литий-ионный аккумулятор?

Заряжение и разряжение любой аккумуляторной батареи (АКБ) происходит в виде химической реакции. Исключение составляют литиевые батареи. Чтобы увеличить срок годности изделий, пользователь должен знать, что такое Li-ion аккумуляторы и как правильно их заряжать.

Что представляет собой литий-ионный аккумулятор

В новых электронных приборах, энергетических системах и других источниках питания устанавливают литий-ионную батарею. Этот вид изделий подходит для телефонов, цифровых устройств, электромобилей и прочих гаджетов.

Как правильно заряжать Li-ion аккумулятор

Для восполнения заряда АКБ выделяют несколько способов. Чаще используют двухэтапное заряжение, которое разработала компания SONY, при этом импульсный заряд и ступенчатую зарядку не применяют. Во время заряжения литий-ионных АКБ соблюдают напряжение и учитывают особенности устройства.

На одну деталь батареи не должно приходиться более 4,2 В. Номинальный показатель для них составляет 3,7 В. Литиевые АКБ можно заряжать быстро и не полностью. Эксплуатация устройства с 40-80% наполнения увеличивает длительность его работы.

Двухступенчатая схема зарядки

Зарядить аккумулятор можно по схеме СС/CV. Сначала нужно обеспечить постоянный ток заряда. На этом этапе первой зарядки восстанавливается 70-80% объема энергии. Значение тока устанавливают 0,2-0,5 С. Для ускоренного заряжения понадобится 0,5-1,0 С. Изначально значение стабильное – 5 В. При достижении уровня 4,4 В на клеммах можно переходить к следующему этапу зарядки.

ЗУ держит стабильный уровень напряжения, а ток при повышении емкости начинает снижаться. Когда его значение опускается до 0,05-0,01 С, зарядка полностью исчезает, прибор отключается без запуска перезарядки. Для восстановления наполненности аккумулятора потребуется не больше 3 часов. При глубоком разряде литий-ионной АКБ (ниже 3,0 В) проводят толчок, заряжая батарею малым током, пока напряжение на клеммах достигнет 3,1 В. После этого применяют стандартную схему.

Как контролируют параметры зарядки

Из-за работы литиевых батарей в небольших рамках тока на клеммах их запрещено разряжать ниже 3 В и перезаряжать выше 4,2 В. В зарядном устройстве (ЗУ) есть контроллер заряженности, но в каждом аккумуляторе присутствует свой прерыватель, РСВ-плата или модуль защиты РСМ. Эти элементы помогают сохранить батарею в норме. При нарушении какого-то параметра они отключают банку и разрывают цепь.

Контроллер необходим для управления – перевода в режим CC/CV, отключения зарядки и контроля за энергетическим объемом в банках. В процессе заряжения сборка функционирует и нагревается.

Для литиевых конструкций можно использовать оригинальные ЗУ или зарядки, сделанные своими руками:

  • LP2951 помогает ограничить ток стабилизатором и устанавливает постоянное значение напряжения 4,08-4,26 В;
  • LM317 является схемой простого ЗУ с индикатором заряда и отсутствием питания от порта USB;
  • MCP73831 подходит для зарядки полимерных и ионных изделий;
  • MAX1555, MAX1551 разработаны для литиевых батарей, устанавливаются в адаптер питания от смартфона в USB и имеют возможность предварительного заряжения.

Когда в АКБ есть несколько элементов, то они разряжаются неравномерно. При восполнении уровня энергии используют балансир, который распределяет заряд равномерно по всем банкам. Эта деталь может встраиваться в схему или находиться отдельно. При восполнении энергии в изделии емкостью 12 В (вольт) нужно знать, каким током воспользоваться, чтобы не нарушить его характеристики. Самодельные ЗУ с контроллером и защитой прибора подходят для этого.

Эксплуатация Li-ion батарей

Использование литий-ионной конструкции должно быть правильным.

Калибровка

Процедура представляет собой полное заряжение и последующее разряжение аккумулятора. Калибровку проводят раз в 3 месяца для того, чтобы контроллер изделия зафиксировал границы зарядки и разрядки. Когда процедура осуществляется вручную, сначала ждут отключения устройства, которое в дальнейшем ставят заряжаться. Длительность заряжения до полной заполненности можно посмотреть в паспорте, прилагающемся к аппарату.

Затем батарею вынимают и снова вставляют в прибор. Если уровень заряженности меньше 100%, то снова включают зарядник. Действия повторяют до того момента, пока включение не покажет полную зарядку. Для калибровки часто применяют утилиты для Android и IOS.

Хранение

До отправки аккумулятора на хранение его нужно зарядить. Значение заряда должно находиться в пределах 50%. Для лучшего сохранения емкости АКБ рекомендуется поддерживать 15°С в помещении, где находится изделие. Высокий температурный режим приводит к быстрой потере емкости аккумулятора. Во время длительного хранения необходимо проводить полное заряжение и разряжение, восполняя заряд на последнем этапе до 50%.

Чего не нужно делать с литий-ионными аккумуляторами

Во время использования литиевых АКБ запрещено:

  1. Оставлять изделие в холодной комнате. Чувствительность прибора приведет к его полному разряжению в холодной среде.
  2. Заряжать батарею без контроллера. Это допустимо, если нужно толкнуть изделие, подав на него короткий сильный заряд тока. Игнорирование правил безопасности недопустимо.
  3. Нагревать элементы. Из-за активности лития в АКБ возникают непредсказуемые химические реакции, что вызывает возгорание. Чтобы этого не произошло, изделие не оставляют возле открытого огня, под солнечным светом и около других источников тепла.
  4. Разбирать банку батареи. Нарушение герметизации может стать причиной воспламенения.

При соблюдении этих правил устройство не будет повреждено, а срок его службы увеличится.

как правильно заряжать, чтобы не испортить

Очень часто в мерах предосторожности многие люди задаются вопросом: «Как функционируют li-ion аккумуляторы, как правильно заряжать такие устройства?». Жизнь в современном мире практически невозможно представить без различных электронных приспособлений и техники — от простых фонариков, ставших незаменимыми практически для каждого человека смартфонов до массивных автомобилей и грузовиков. Каждое из этих устройств работает благодаря зарядным устройствам различных типов.

Самый распространенный вид аккумуляторов — литий-ионные, получившие популярность благодаря компактности и высокому уровню энергосбережения. Стоит отметить прекрасное соотношение цены и качества: аккумуляторы недешевы, но имеют более длительный срок службы. А поскольку такие зарядные устройства распространены особенно широко, то необходимо иметь понятие о том, как нужно заряжать литий, также стоит разобраться в схемах их конструкции. Разберемся во всем по порядку.

История создания и прототипы нынешних зарядных устройств

Впервые литиевые батареи начали производить в самом начале прошлого столетия — в далеком 1912 году. Тогда же были и созданы их первые схемы. Однако в бытовых приспособлениях они нашли свое место лишь спустя 60 лет. Стоит подчеркнуть, что это были именно батареи. Первые же попытки создания литиевых аккумуляторов оканчивались провалами в связи с появлением затруднений в осуществлении их безопасной эксплуатации.

Первые аккумуляторы данного типа действительно представляли существенную опасность, если не угрозу, человеческим жизням. Это вполне объяснимо по следующей причине: из всех существующих металлов литий признан наилегчайшим с максимальным электрохимическим потенциалом и обеспечением максимальной энергетической плотности.

Удивительно емкие зарядные устройства, работающие на литии, обеспечивают высокое напряжение, в то же время циклическая работа приборов, работающих на литии, способствует выходу тепловой кондиции за пределы. В таких случаях происходит возгорание исходящих газовых веществ, из-за чего, например, в 1991 году многие японцы пострадали от ожогов по вине воспламенения.

Безопасная альтернатива

Выяснив опасность чистого лития, исследователи решили обратить внимание на ионные аналоги. Разумеется, энергетическая плотность ионных аккумуляторов относительно уступала своим чисто литиевым аналогам, так же, как и никель-кадмиевым приспособлений с повышенным током заряда. Однако благодаря своей безвредности они получили определенное преимущество.

На этом преимущества ion-аккумуляторов не заканчиваются. Аккумуляторы, работающие на ионах лития, обладают пониженным саморазрядом и повышенным напряжением единичного элемента, что делает конструкцию заметно проще. А сравнительно небольшое количество расходов на использование и сервис избавляют от необходимости регулярных разрядных циклов для емкостного восстановления.

Однако здесь, пожалуй, и заканчиваются все достоинства аккумуляторов, работающих на ионах лития. В связи с этим стоит перейти к описанию недостатков аккумуляторов данного типа.

Слабые стороны ионных аналогов

Требуемая для ion-аккумуляторов встроенная протекционная система влечет за собой дополнительные расходы. Помимо этого, даже в случае нахождения в бездействий литий-ионные зарядные устройства обладают старением. Однако разработчики не разглашают сведений об этой проблеме по естественной причине.

Пытаясь найти решение для всех вышеперечисленных проблем, после долгих раздумий запустили в производство полимерные аккумуляторы.

Полимерные аналоги

Li-pol аккумулятор получил такое название не случайно. Дело в том, что здесь применяется сухой жесткий полимер, по своей форме напоминающий пластиковую пленку и пропускающий электрический ток.

Такой тип конструкции очень удобен в связи с тем, что делает производственный процесс проще и по сути несет меньше вреда за счет отсутствия риска воспламенения. При этом возможно создавать тонкие миллиметровые устройства какой угодно формы, которые можно внедрить практически во что угодно.

Слабые стороны

Однако pol-аккумуляторы имеют и слабую сторону. Негативный аспект, который бросается в глаза, — недостаточная электропроводимость при условии содержания в помещениях с комнатной температурой. Когда температура нагрева превосходит 60°С, происходит увеличение электропроводимости до нужной степени. Однако о массовой эксплуатации здесь не может идти и речи.

Как можно самостоятельно создать приспособление для зарядки

Многие люди считают, что создание аккумуляторов своими руками — это дело рук исключительно профессионалов. Отчасти они правы, поскольку не каждому возомнившему себя новым Николой Тесла человеку под силу это сделать, не нанеся при этом ущерба никому, включая себя.

Однако сконструировать такое подобие аккумулятора можно и своими руками следуя специальной схеме. Возможно, кто-то скажет, что только рабочие соответствующих профессий обладают этой нужной вещицей. На самом деле их можно легко найти — нужен всего лишь интернет для этого.

Правила зарядки аккумулятора с ионами лития

Сейчас же стоит, наконец, перейти к вопросу, задаваемому в начале статьи: какими правилами эксплуатации нужно руководствоваться, чтобы знать, как зарядить li-ion аккумулятор? Иными словами, как правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы, чтобы не совершить никаких ошибок и не навредить ни зарядному устройству, ни своему электронному помощнику, ни, что самое главное, самому себе?

Первое правило: Нет смысла в переразрядке

Для начала нужно помнить, что нет необходимости в тотальной разрядке аккумулятора в связи с отсутствием в них «эффекта запоминания».

Второе правило: Тотальная разрядка нужна раз в квартал

Необходимость в тотальной разрядке все-таки существует, но исключительно раз в 3 месяца. Это следует делать потому, что ошибка, совершаемая многими людьми, а именно — нестабильная зарядка с отсутствием регулярного цикла, может дать сбой зарядов контроллера. Одного раза тотальной разрядки будет вполне достаточно для продолжительной работы приспособления — ни больше, ни меньше этого.

Третье правило: Не нужен — не надо заряжать

В тех случаях, когда устройство не нужно для использования, его желательно зарядить на 30% либо же ровно до половины и отложить туда, где температура равна 15°С. Это поможет сохранить батарею надолго с отсутствием значимого урона.

Четвертое правило: Нужно заряжать оригинальными приспособлениями

Ни для кого не является секретом тот факт, что, например, у мобильных телефонов и планшетов зарядное устройство находится внутри. Однако аккумуляторы как фотоаппаратов, так и видеокамер требуют изъятия и зарядки во внешнем приспособлении, потому как сторонняя «зарядка» способна пагубно повлиять на их состояние и, как следствие, дальнейшую работу.

Пятое правило: Не перегревать ионные аккумуляторы

Аккумуляторы портятся под влиянием высоких температур. Холод, разумеется, также негативно влияет на них, однако это гораздо менее существенно. Данные аспекты нельзя оставлять без внимания при использовании батарей с ионами лития. Их ни в коем случае нельзя оставлять под прямыми лучами солнца и неподалеку от тепловых источников. Температурный диапазон, при котором можно хранить аккумулятор, находится между -40 и +50°С.

Шестое правило: Не использовать «лягушку» в качестве зарядного устройства

Многим известно, что применение несертифицированных приспособлений для зарядки рискованно и небезопасно. Это предупреждение касается и производимых в Китае «лягушек»: риск применения таких приспособлений заключается в их способности вспыхивать и возгораться во время процесса зарядки.

Поэтому если уж и применять «лягушку» в качестве зарядного устройства, то исключительно при крайней необходимости и с предельной осторожностью. В противном случае это может плохо окончиться — например, уничтожением аккумулятора смартфона или даже пожаром.

И, наконец, последний вопрос: каким током заряжать литий-ионные устройства? При данном процессе применяется способ «постоянного тока», что ограничивает аккумуляторное напряжение. Говоря о том, как нужно правильно заряжать li-pol аккумуляторы, необходимо понимать, что их желательно отсоединить от зарядного устройства при 80 процентах заряда — тотальные разрядка и первая зарядка не приведут к примечательной результативности. А чтобы устройство служило дольше, важно знать, как правильно заряжать аккумулятор еще нового телефона.

продлеваем срок службы батарей типа 18650

Как правильно заряжать литий-ионный аккумулятор и значительно продлить жизнь батареям типа 18650. Каким током заряжать Li-Ion аккумулятор 18650?

У аккумуляторных батарей этого типоразмера несколько важных показателей:

  • емкость (mAh – мА/ч)
  • ток разряда (А)
  • ток заряда (А)
  • максимальное количество циклов разряда

В этой статье я расскажу вам о последнем параметре, и как эти сведения могут помочь вам продлить срок службы ваших батарей.

Шаг 1: Циклы полного разряда

Что такое цикл?

Когда аккумулятор заряжается, а после этого разряжается, это считается одним циклом.

  1. При зарядке литий-ионных 18650 аккумуляторов напряжение поднимается до максимума 4,2 В, потом падает до диапазона между 2 и 3 В, в зависимости от указанного в техническом описании конкретной ячейки предельного напряжения заряда.
  2. Не допускайте меньше 3 В, чтобы сохранить аккумулятору ресурс службы. Это происходит при любом процессе, который требует питания от аккумулятора. На эти процессы требуется ток, который обеспечивает аккумулятор, поэтому он разряжается. Для разряда также можно использовать тестовое оборудование.
  3. Для заряда литий-ионных аккумуляторных батарей 18650 типоразмера используйте специальное зарядное устройство.
  4. Как высчитывают количество циклов? Максимальное количество циклов полного разряда определяется разницей между емкостью при первом заряде (номинальной) и текущим уровнем заряда. Например, первоначально ваш телефон был заряжался до 3000 мА/ч, а сейчас заряжается до 2900 мА/ч, то есть до 96% от номинальной емкости.
  5. Когда этот показатель опустится до 80%, говорят, что батарея «умерла» (даже если на деле она переживёт еще пару тысяч циклов).
  • У аккумуляторной батареи 3000 мА/ч условная «смерть» наступает при 80% от номинальной емкости.
  • 80% от 3000 – 2400, поэтому, когда емкость аккумулятора упадет до этого значения, она будет считаться «мертвой».
  • Количество циклов полного разряда у аккумуляторных батарей типоразмера 18650
  • Обычно современные аккумуляторы этого типоразмера имеют количество циклов от 300 до 500. Это число может снизиться до 200 от перезаряда или глубокого разряда. Если же уровень заряда упадет ниже минимальной границы (А), число циклов может упасть вплоть до 50.
  • При оптимальных условиях эксплуатации, число циклов вашего аккумулятора может превысить 500.
  • Некоторые умудряются увеличить это число аж до 1000.

Шаг 2: Оптимизируйте температуру

18650 рекомендуют эксплуатировать при температуре 20-25°С.

Отклонение от этих цифр влечет падение способности держать заряд. Отклонение на 10°С уменьшает емкость на 20, а то и 30 мА/ч.

Экстремальные температуры (ниже 0° и выше 70°С) ведут к быстрой деградации. Эксплуатация аккумуляторной батареи при температуре, выходящей за обозначенные границы, быстро испортит батарею.

Никогда не заряжайте батареи при температуре ниже 0, это очень быстро разрушит структуру аккумулятора.

Если во время использования батареи вы заметили, что она нагрелась, дайте ей отдохнуть. При нормальной эксплуатации батарея не нагреется очень сильно, и ее температура никогда не повысится до 60°С. Если она быстро нагревается, значит вы ее слишком нагружаете.

Шаг 3: Не перезаряжайте аккумулятор (свыше 4,2В) и не давайте ему уйти в глубокий разряд (ниже 4,0В)

Если вы больше заботитесь о сохранении числа циклов, а не о емкости, то вы можете не заряжать батарею до конца.

Вместо этого вы можете заряжать ее методом частичной зарядки – когда вы заряжаете ее, к примеру, до 3,8 В вместо положенных 4,2 В.

Вы заметите, что емкость снизилась, но если снизить и нагрузку, то число циклов вашей батареи возрастет. Перезаряд увеличит емкость батареи, но это опасно, и сократит жизнь вашего аккумулятора.

Шаг 4: Уменьшите зарядный ток (Амперы)

Многие зарядные устройства снижают зарядный ток. «Быстрая зарядка» проходит при токе 1 А, или выше. Хотя так батарея заряжается быстрее, она прослужит вам значительно меньше. На графике видно, как зарядный ток влияет на число циклов полного разряда.

Шаг 5: Уменьшите разрядный ток (Амперы)

При разрядке телефона, как уже говорилось выше, вы можете установить предельное напряжение. Но вы также можете установить ампераж тока разряда. Чем выше ампераж, тем меньше в итоге емкость.

Разряд большого тока также уменьшит число циклов разряда. Разряжайте аккумулятор на малом токе, когда это возможность. Все крупные компании-производители электроники обычно испытывают тесты разряда при токе всего лишь 0,5-0,8 А.

Шаг 6: Увеличьте предельное напряжение

Логичным продолжением метода частичной зарядки является частичная разрядка. Цикл частичного разряда, в отличии от цикла полного разряда, малоизвестен. Его преимущество состоит в том, что за счет снижения нагрузки на аккумулятор, увеличивается число циклов зарядки.

Вместо разряда до 2,8 В (или значения, указанного в техническом описании вашей батареи) вы можете разряжать аккумулятор до 3,2 В.

Шаг 7: Немного о химическом составе аккумуляторов

Аккумуляторы работают по-разному в зависимости от химического состава. При оптимальных условиях эксплуатации многие банки 18650 типоразмера могут достичь числа циклов 1000 и даже выше.

Литий-ионные аккумуляторные батареи 18650 типа с наибольшим числом циклов разряда имеют формулу LiFePO4 (литий-железо-фосфатные аккумуляторы).

Как правильно заряжать аккумуляторы Li-ion: советы :: SYL.ru

Сегодня для мобильной, бытовой техники, инструментов применяют специальные аккумуляторы. Они отличаются эксплуатационными характеристиками. Чтобы батарея работала долго, без сбоев, нужно учитывать требования производителей представленных изделий.

Одним из самых популярных видов сегодня являются аккумуляторы Li-Ion. Как правильно заряжать этот вид батарей, а также особенности его эксплуатации следует подробно рассмотреть перед эксплуатацией прибора.

Общая характеристика

Одним из самых распространенных видов аккумуляторов сегодня является тип Li-Ion. Такие устройства отличаются относительно невысокой стоимостью. При этом они нетребовательны к условиям эксплуатации. В этом случае у пользователя редко возникает вопрос, как правильно заряжать аккумулятор Li-Ion 18650 цилиндрической формы или иной разновидности.

Чаще всего представленные батареи устанавливают в смартфоны, ноутбуки, планшеты и прочие подобные устройства. Представленные аккумуляторы характеризуются долговечностью и надежностью. Они не боятся полной разрядки.

Одной из главных особенностей представленных изделий является отсутствие «эффекта памяти». Такие батарейки можно заряжать практически в любой удобный момент. «Эффект памяти» возникает при неполном разряде аккумулятора. Если в нем оставалось небольшое количество заряда, со временем емкость аккумулятора станет падать. Это приведет к недостаточно продолжительному питанию техники. В литий-ионных батареях «эффект памяти» сведен к минимуму.

Конструкция

Конструкция аккумулятора литий-ионного типа зависит от типа прибора, для которого она предназначена. Для мобильного телефона применяется батарея, которая называется «банкой». Она имеет прямоугольную форму и включает в себя один конструкционный элемент. Его номинальное напряжение составляет 3,7 В.

Совсем иную конструкцию имеет батарея представленного типа для ноутбука. Отдельных аккумуляторных элементов в ней может быть несколько (2-12 штук). Каждый из них имеет цилиндрическую форму. Это аккумуляторы Li-Ion 18650. Как правильно зарядить их, подробно указывает производитель техники. Такая конструкция имеет в своем составе специальный контроллер. Он выглядит в виде микросхемы. Контроллер управляет процедурой зарядки, не допускает превышения номинального значения емкости батареи.

В современных аккумуляторах для планшетов, смартфонов также предусмотрена функция контроля заряда. Это значительно продлевает срок эксплуатации батареи. Она защищена от различных неблагоприятных факторов.

Особенности зарядки

Рассматривая, как правильно заряжать Li-Ion аккумуляторы телефона, ноутбука и прочей техники, необходимо обратить внимание на особенности работы представленного устройства. Следует сказать, что литий-ионные батареи не терпят глубокого разряда и перезаряда. Этим управляет специальное устройство, которое добавляется в конструкцию (контроллер).

Идеально поддерживать заряд представленного типа батареи на уровне от 20 до 80% от полной емкости. За этим следит контроллер. Однако специалисты не рекомендуют оставлять устройство подключенным к зарядке постоянно. Это значительно сокращает срок эксплуатации батареи. На контроллер действует в этом случае постоянная нагрузка. Со временем его функциональность из-за этого может снижаться.

При этом контроллер также не допустит глубокого разряда. Он просто в определенный момент отключит батарею. Эта защитная функция крайне необходима. В противном случае пользователь мог бы случайно перезарядить или слишком сильно разрядить батарею. Также в аккумуляторах современного образца предусмотрена качественная защита от перегрева.

Принцип работы батареи

Чтобы понимать, как правильно заряжать Li-Ion аккумулятор (новый или бывший в употреблении), необходимо рассмотреть принцип его работы. Это позволит оценить необходимость контролировать уровень разряда и заряда устройства.

Ионы лития в аккумуляторе представленного типа перемещаются от одного электрода к другому. В этом случае появляется электрический ток. Электроды могут быть изготовлены из разных материалов. Этот показатель в меньшей степени влияет на эксплуатационные характеристики прибора.

Ионы лития нарастают на кристаллической решетке электродов. Последние, в свою очередь, меняют свой объем и состав. Когда батарея заряжена или разряжена, на одном из электродов ионов становится больше. Чем выше нагрузка на металлические элементы конструкции, которую оказывает литий, тем короче будет срок эксплуатации прибора. Поэтому лучше не допускать высокого процента оседания ионов на одном или другом электроде.

Варианты зарядки

Перед эксплуатацией батареи нужно рассмотреть, как правильно заряжать Li-Ion аккумулятор смартфона, планшета и прочей техники. Для этого существует несколько способов.

Одним из самых правильных решений будет применение зарядного устройства. Его поставляет в комплекте с электронной техникой каждый производитель.

Вторым вариантом является зарядка батареи от стационарного компьютера, подключенного к бытовой сети. Для этого применяется USB-кабель. В этом случае процедура зарядки будет более длительной, чем при использовании первого способа.

Можно выполнить эту процедуру при помощи прикуривателя в автомобиле. Еще одним менее популярным способом является зарядка литий-ионного аккумулятора при помощи универсального устройства. Его еще называют «лягушкой». Чаще всего такие приборы применяют для подзарядки батарей смартфонов. Контакты этого прибора можно отрегулировать по ширине.

Зарядка новой батареи

Существуют определенные рекомендации, как правильно зарядить новый аккумулятор Li-Ion. Для этого следует ознакомиться с инструкцией производителя. Этот процесс несложный, но рекомендациями специалистов пренебрегать не стоит.

Новый аккумулятор нужно правильно ввести в эксплуатацию. Для этого телефон, планшет или иное оборудование нужно полностью разрядить. Только когда устройство выключится, его можно будет подключить к сети. Контроллер не даст батарее слишком сильно разрядиться. Именно он отключает устройство, когда аккумулятор теряет емкость до заданного уровня.

Далее нужно подключить электротехнику к сети при помощи штатного зарядного устройства. Процедуру выполняют до того времени, пока индикатор не загорится зеленым светом. Можно оставить прибор в сети еще на несколько часов. Такую процедуру проводят несколько раз. При этом специально разряжать телефон, планшет или ноутбук не нужно.

Обычная зарядка

Зная, как правильно заряжать аккумуляторы Li-Ion, можно значительно продлить срок работы батареи. Специалисты рекомендуют провести правильную процедуру этого процесса для нового элемента питания. После этого не желательно разряжать аккумулятор полностью. Когда индикатор покажет, что емкость батареи имеет заряд всего на 14-15%, его нужно подключить к сети.

Также не рекомендуется заряжать аккумулятор до 100%. Когда индикатор покажет 80-90%, прибор можно отключить от сети. Это является идеальным принципом зарядки обычной литий-ионной батареи.

При этом также не рекомендуется применять иные устройства для наполнения емкости аккумулятора, кроме штатного. Оно имеет максимально приемлемые показатели тока, допустимые для конкретной модели батареи. Прочие варианты можно использовать только в случае крайней необходимости.

Калибровка

Существует еще один нюанс, который нужно узнать, изучая вопрос, как правильно заряжать Li-Ion аккумуляторы. Эксперты рекомендуют периодически проводить калибровку этого устройства. Она проводится раз в три месяца.

Сначала в обычном режиме нужно разрядить электротехнику до ее выключения. Далее его подключают к сети. Зарядка продолжается до тех пор, пока индикатор не станет гореть зеленым светом (батарея заряжена на 100%). Эту процедуру нужно выполнять для правильной работы контроллера.

При проведении подобной процедуры печатная плата аккумулятора определяет предельные рамки зарядки и разрядки. Это необходимо для обеспечения нормальной работы контроллера, позволяет избежать сбоев. При этом применяется штатное зарядное устройство, которое поставляется производителем в комплекте с телефоном, планшетом или ноутбуком.

Хранение

Чтобы батарея проработала максимально долго и эффективно, нужно рассмотреть также вопрос, как правильно зарядить Li-Ion аккумулятор для хранения. В некоторых случаях может возникнуть ситуация, когда прибор для питания техники временно не эксплуатируется. В этом случае его нужно правильно подготовить для хранения.

Аккумулятор заряжают до 50%. В таком состоянии его можно хранить достаточно долго. Однако температура окружающей среды должна быть около 15 ºС. Если она повысится, скорость потери батареей своей емкости будет увеличиваться.

Если аккумулятор нужно хранить достаточно длительное время, его нужно раз в месяц полностью разряжать и заряжать. Батарея набирает 100% своей заданной емкости. Затем прибор снова разряжают и заряжают уже до 50%. При регулярном проведении такой процедуры можно хранить аккумулятор очень долго. После этого он будет полностью пригоден для эксплуатации.

Рассмотрев, как правильно заряжать Li-Ion аккумуляторы, можно значительно продлить срок эксплуатации батареи этого типа.

Как правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы

Пользователи смартфонов — как обычные, так и энтузиасты — всегда ищут способы более продолжительного времени автономной работы устройств. Несмотря на то, что благодаря быстрой зарядке можно заряжать устройство каждый день, отсутствие сменных аккумуляторов означает, что в конечном итоге литий-ионные элементы, содержащиеся в наших телефонах, стареют и разрушаются.

Если Вы используете телефон в течение года или более, Вы, вероятно, заметили, что батарея работает не так долго, как в первоначальном состоянии. Два года спустя многие телефоны приходится заряжать несколько раз в день. Если Вы используете телефон в течение последних трех лет, это может даже означать проблемы для стабильности системы.

К сожалению, со временем емкость батареи неизбежно уменьшается. Тем не менее, есть вещи, которые Вы можете сделать, чтобы продлить срок службы батареи и телефона. Если Вы когда-нибудь задумывались о том, каков наилучший способ зарядки аккумулятора, вот несколько научно доказанных советов по продлению срока службы аккумулятора.

Частичная зарядка

Один из наиболее распространенных мифов о батарее заключается в том, что Вам необходимо время от времени полностью разряжать и заряжать устройство, чтобы стереть «память батареи». Это не относится к литий-ионным батареям. Это оставшийся миф от свинцово-кислотных элементов, и заряжать Ваш современный смартфон таким способом совершенно нежелательно.

Частичная зарядка подходит для литий-ионных аккумуляторов и может иметь некоторые положительные преимущества для долговечности элементов. Важно понимать, как заряжается аккумулятор. При приближении к разряду литий-ионные аккумуляторы потребляют постоянный ток и работают при более низком напряжении. Это напряжение постепенно увеличивается по мере того, как элемент заряжается, выравниваясь на уровне около 70 процентов, прежде чем ток начнет падать до полной емкости.

Важно отметить, что работа при низком напряжении хороша для срока службы батареи, увеличивая количество доступных циклов зарядки, прежде чем Вы начнете видеть значительное снижение емкости. Грубо говоря, каждое снижение напряжения элемента на 0,1В удваивает срок службы цикла, согласно Battery University. Поэтому зарядка телефона в диапазоне от 30 до 80 процентов снижает напряжение и продлевает срок службы батареи.

Кроме того, «глубина разряда» оказывает аналогичное влияние на общий цикл разряда до того, как емкость аккумулятора упадет. Это относится к количеству израсходованной батареи в промежутках между зарядами.

Использование всего лишь 20 процентов заряда аккумулятора между зарядками не будет практичным для большинства людей, но зарядка на 50%, приведет к заметному улучшению срока службы аккумулятора в долгосрочной перспективе, особенно если Вы каждый раз избегаете полной зарядки. Суть в том, что небольшие регулярные пополнения заряда намного лучше для литий-ионных аккумуляторов, чем длительные полные циклы зарядки.

Избегайте простоя зарядки

Ставить устройство на зарядку ночью или на весь день — очень распространенная привычка, но она не рекомендуется по нескольким причинам (старый миф о «перезарядке» не является одним из них). Во-первых, непрерывная подзарядка полностью заряженной батареи может привести к металлизации металлического лития, что снижает стабильность в долгосрочной перспективе и может привести к сбоям в работе всей системы и перезагрузкам. Во-вторых, это оставляет аккумулятор на более высоком напряжении, когда аккумулятор находится на 100%, как мы упомянули выше. В-третьих, создается избыточное тепло, вызванное потерей мощности.

В идеале, устройство должно прекратить зарядку, когда оно достигнет 100-процентной емкости аккумулятора, включив только цепь зарядки, чтобы время от времени пополнять аккумулятор — или, по крайней мере, уменьшая зарядный ток до очень малых величин.

Последний пункт, который стоит упомянуть, это паразитная нагрузка. Это происходит, когда батарея сильно разряжается при зарядке, например при просмотре видео или играх во время зарядки.

Такие нагрузки вредны для батарей, потому что они искажают цикл зарядки и могут вызывать мини-циклы, когда часть батареи непрерывно работает и изнашивается с большей скоростью, чем остальная часть элемента. Еще хуже — паразитные нагрузки, когда устройство полностью заряжено, также вызывают более высокое напряжение и нагревание батареи.

Лучший способ избежать паразитных нагрузок — выключить устройство во время зарядки. Но, вероятно, более реалистично поддерживать рабочую нагрузку очень легкой, пока устройство подключено к сети, оставляя его большую часть времени в режиме ожидания. Не забудьте отключить его, как только батарея будет достаточно заполнена.

Тепло — враг долгого времени автономной работы

Наряду со всем вышеперечисленным, температура также является ключевым фактором, влияющим на долговечность батареи. Как и при высоких напряжениях, высокие температуры нагружают аккумулятор и заставляют его терять емкость гораздо быстрее, чем при низких температурах.

Ячейка с температурой от 25 до 30 градусов по Цельсию должна сохранять около 80 процентов своей емкости после первого года даже при цикле от полной до полной зарядки. Емкость батареи будет выше через год, если будут использоваться меньшие периодические циклы зарядки. Повышение температуры до 40°C приведет к падению емкости до 65% после первого года, а при температуре аккумулятора 60°C достигнет этого показателя всего за три месяца.

Аккумулятор, находящийся в полностью заряженном состоянии и подверженный воздействию высокой температуры, является худшим из всех вариантов и это первое, что следует избегать при зарядке телефона. Поэтому не оставляйте телефон под подушкой, чтобы заряжать его ночью, и не включайте его в приборную панель Вашего автомобиля в жаркий день.

Технологии быстрой зарядки являются спорным вопросом, так как более высокий ток и напряжение могут определенно привести к нагреванию устройства во время зарядки. Быстрая зарядка никогда не предполагалась для зарядки полного цикла, она требовалась для быстрого способа пополнить заряд батареи, чтобы снова использовать устройство. Если оставить телефон на быстрой зарядке в течение 15–20 минут, это не приведет к серьезным проблемам с перегревом, но мы, конечно, не рекомендуем использовать их для зарядки в течение ночи.

Объединяя все это вместе

Технология литий-ионных аккумуляторов хорошо известна в наши дни, но вредные привычки и мифы все еще пронизывают общественное сознание. Хотя большинство этих привычек не окажет серьезного негативного влияния на срок службы аккумулятора Вашего телефона в среднесрочной перспективе, сокращение количества телефонов со сменными аккумуляторами означает, что мы должны принять дополнительные меры предосторожности, чтобы максимально увеличить срок службы аккумулятора телефона и срок его службы.

Говоря в общем, меньшие регулярные циклы зарядки и сохранение Вашего телефона в прохладном состоянии являются ключевыми вещами, которые нужно помнить. Хотя следует отметить, что разные аккумуляторы для телефонов всегда будут стареть немного по-разному, в зависимости от того, как мы к ним относимся.

Аккумуляторы: факты, мифы и взрывы

Стоит ли полностью разряжать телефон перед зарядкой? Почему взрываются литиевые батареи? И разве они не вредны для окружающей среды?

Аккумуляторы уже используются в наших телефонах, ноутбуках и зубных щетках. С накоплением солнечных батарей и появлением электромобилей, пришло время отделить факты о батареях от вымысла.

Литий-ионные батареи

Десятилетие назад никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторные батареи были довольно распространены в телефонах и ноутбуках, но со стремлением к увеличению энергии в более легких и небольших мобильных устройствах литий-ионные батареи взяли верх.

Литий своим доминированием на рынке обязан своей легкости. Занимая третье место в периодической таблице, это самый легкий металл, который действительно помогает ему накапливать больше энергии при том же весе и объеме.

В смартфонах, планшетах и ​​новых ноутбуках используются литий-ионные батареи. А с электромобилями и новыми солнечными накопителями, использующими литий-ионные батареи, технология будет еще какое-то время.

И высокая энергия для таких размеров и веса (удельная энергия) — не единственное преимущество литиевых батарей.

Как работают аккумуляторные батареи

Аккумуляторы питают устройства так же, как и одноразовые батареи — за счет химических реакций на положительном и отрицательном электродах. Эти реакции позволяют положительно заряженным ионам перемещаться от одного электрода к другому внутри батареи, а отрицательным электронам перемещаться по проводам в цепи, создавая ток.

Но с аккумуляторными батареями подключение зарядного устройства к внешнему источнику питания заставляет эти химические реакции происходить в обратном порядке.Положительные ионы (Li + в литий-ионных батареях) рекомбинируют с электронами на поверхности отрицательного электрода, готовые начать все сначала, когда батарея подключена к цепи.

Типичный литий-ионный аккумулятор. Батарея состоит из положительного электрода (зеленый) и отрицательного электрода (красный), разделенных слоем (желтый). При использовании ионы лития (Li +, синий) перемещаются от отрицательного электрода (анода) к положительному (катод). Во время зарядки процесс обратный, и ионы лития переносятся обратно на анод. (Getty)

Зарядка: у литиевых батарей нет проблем с «памятью»

Раньше мы все покорно позволяли нашим телефонам и семикилограммовым ноутбукам полностью разряжаться перед подзарядкой, чтобы избежать ужасной «памяти» батареи проблема — аккумуляторы со временем держали все меньше и меньше заряда, если вы заряжали их до того, как они полностью разряжаются.

Как максимально эффективно использовать литиево-ионные аккумуляторы:

  • Не разряжайте их полностью — это сокращает срок их службы.
  • Их химический состав не превышает 45 градусов Цельсия, а работа при высоких температурах сокращает их жизнь.
  • При хранении устройства зарядите его примерно до половины перед выключением. Полная зарядка оказывает давление на материал электрода.
  • Проверяйте дату изготовления при покупке — они начинают терять емкость, чтобы держать заряд с первого дня.

Проблема с памятью была вызвана скоплением кристаллов на электродах в батарее, в результате чего остается меньше места для химических реакций во время зарядки.Это было настоящей проблемой для никелевых батарей, но из-за разного химического состава литий-ионные батареи показывают лишь очень незначительный эффект.

На самом деле, если дать им полностью разряжаться, они фактически выйдут из строя, поэтому батареи в ваших устройствах имеют цепь, которая отключает их до того, как они достигнут этой точки. Электромобили и солнечные накопители имеют целые системы управления, предназначенные для предотвращения смерти от разряда отдельных батарей.

Так что заряжайте свои устройства, когда захотите, но время от времени старайтесь полностью заряжать их (пусть батарея становится красной), чтобы заново откалибровать показания уровня заряда батареи.

Полный разряд — не единственный враг литиевых батарей — тепло также может быть для них смертельным.

… но они иногда взрываются

Химические реакции, лежащие в основе всех батарей, выделяют некоторое количество тепла, и литий-ионные батареи попали в заголовки газет, когда это тепло выходит из-под контроля и загорается — совсем недавно в ховербордах и электронных сигаретах. Но они также были причиной пожаров в Боингах, электромобилях и ноутбуках Tesla за последние 10 лет.

Производители управляют теплом с помощью систем управления, вентиляционных клапанов и вентиляторов для контроля и регулирования температуры, при которой работают батареи, и отзыва продукции, если что-то выходит из-под контроля.

Риск пожара / взрыва не ограничивается литий-ионными батареями. Свинцово-кислотные (автомобильные) аккумуляторы, канистры с бензином и другие энергоемкие материалы тоже могут взорваться.

Но стремление сделать портативные батареи легкими добавляет литий-ионным батареям дополнительный риск. Компоненты, такие как разделители, разделяющие положительный и отрицательный электроды батареи, имеют тонкую конструкцию, чтобы снизить вес батареи, но если их проткнуть, между электродами может образоваться короткое замыкание и быстро нагреться.Искра от короткого замыкания может вызвать пожар, а повышение давления при повышении температуры может буквально взорвать аккумулятор.

Литиевые батареи не изнашиваются

С момента изготовления литий-ионные батареи начинают терять способность сохранять заряд и генерировать напряжение с течением времени. Это называется старением, и это происходит независимо от того, используются они или нет, поэтому проверяйте дату изготовления, когда покупаете литий-ионный аккумулятор.

Старение вызвано химическими изменениями на электродах.Положительный электрод не представляет собой твердый кусок — он сделан из микроскопических частиц материала на основе лития. Со временем эти частицы сливаются вместе, образуя более крупные комки, поэтому площадь поверхности для реакции высвобождения лития меньше, когда батарея используется (разряжается).

А при подзарядке 100 процентов ионов лития не отправляется обратно на отрицательный электрод — некоторые ионы всегда навсегда остаются на положительном электроде. Таким образом, со временем в батарее становится меньше положительных ионов лития.

Экологические проблемы

Как и все технологические элементы, литиевые батареи обычно связаны с добычей / производством / обработкой, что является частью их воздействия на окружающую среду.

С точки зрения токсичности для человека ионно-литиевые батареи вдвое менее токсичны, чем свинцово-кислотные батареи на единицу энергии. Самая большая часть билета — это кобальт и никель в положительном электроде (катоде) некоторых батарей, а также растворители, используемые при изготовлении электродов. Уберечь батареи от захоронения с помощью программы утилизации — лучший способ предотвратить попадание этих токсинов в водные пути.

С точки зрения выбросов парниковых газов, их энергоемкое производство означает, что литий-ионным батареям требуется много времени, чтобы возместить энергию, которая ушла на их производство, поэтому важно максимально продлить срок службы батареи — избежать избыточного тепла и поддерживать высокий заряд.

А с учетом самых больших залежей лития в какой-то красивой стране Южной Америки (Боливия и Чили) есть опасения по поводу экологического ущерба, наносимого горнодобывающей промышленностью.

Следующая мелочь: альтернативы ионно-литиевым батареям

В мире аккумуляторов нет недостатка в технологических достижениях —

Почему аккумуляторы теряют заряд и что с этим делать?

Обновление

: Apple признала, что снизила производительность старых iPhone, чтобы стабилизировать работу.Это руководство поможет вам максимально использовать батарею, чтобы компенсировать все проблемы с производительностью.

Может ли ваш аккумулятор питать страну?

Оставьте Илону Маску построить самую большую в мире батарею, которую он планирует запустить в Австралии к декабрю 2017 года. Приведенная в действие ветряная электростанция, батарея будет использоваться для решения продолжающегося энергетического кризиса в Южной Австралии, который регулярно отключения электроэнергии в течение последних нескольких лет, когда спрос на инфраструктуру резко вырос.Вы можете представить, сколько мобильных телефонов зарядит этот плохой мальчик.

В конце концов, однако, все батареи теряют заряд, даже включая этого монстра. Но почему это происходит? Что объясняет медленный разряд батарей и есть ли способы продлить их срок службы? Правильно обслуживая аккумулятор, ваши устройства могут прослужить дольше, избавляя вас от необходимости покупать что-то новое. Сегодня мы ответим на эти вопросы!

Все о батареях

Прежде чем мы углубимся в то, почему батареи теряют заряд, мы должны сначала уделить минуту, чтобы объяснить, как они работают.Думайте о батареях как о контейнере Tupperware, наполненном химикатами, разделенном на три отдельных секции. Это называется ячейкой. По обе стороны от ячейки находятся электроды или электрические клеммы, между которыми находится химическое вещество, известное как электролит. Вы, вероятно, узнаете электроды по их положительным (катод) и отрицательным (анод) знакам с обеих сторон ваших батарей — металлической выпуклости на конце блока.

Введите электролиты

Электролит, химическое вещество, для безопасности упаковано в ящик.Он защищает вас в случае какого-либо удара или повреждения аккумулятора. Это важно, потому что электролит представляет собой комбинацию серной кислоты, воды и небольшого количества свинца, смешанных с образованием проводящего и агрессивного раствора. Вместе они могут быть токсичными и вредными для человека. При неправильной конструкции аккумулятор может взорваться!

Когда электроды вашей батареи подключены к цепи, такой как отсек на пульте дистанционного управления телевизором, это заставляет электролит начать преобразование.Раствор медленно начинает превращаться в ионы-атомы, у которых есть избыточные электроны. Эти электроны, привлеченные электродами батареи, перемещаются по сформированной цепи, когда вы подключаете батарею к устройству, создавая электрическую энергию.

Причина, по которой вы можете заряжать литий-ионные аккумуляторы снова и снова, заключается в составе электролита и электродов. Элементы, используемые в вашей стандартной батарее, предназначены для одноразового использования — после того, как химические вещества полностью преобразованы, уже ничего нельзя будет сделать, чтобы обратить изменение.Но на литий-ионной батарее положительные электроды содержат оксид лития-кобальта, а отрицательные — углерод. Литий уникален тем, что когда вы разряжаете аккумулятор, ионы перемещаются с отрицательного электрода на положительный. Но при его подключении происходит обратное: ионы переходят обратно на отрицательную сторону батареи. Это означает, что вы можете заряжать и использовать аккумулятор несколько раз.

Почему батареи разряжаются?

Ответ на этот вопрос довольно прост для обычных батарей, купленных в продуктовом магазине.По мере того, как химический электролит полностью трансформируется, аккумулятор в конечном итоге теряет способность генерировать новые ионы, которые будут работать через перчатку цепи, которую он создает с вашим электронным устройством. Без химического электролита перед преобразованием, без ионов, без электронов, без заряда батареи. Весь используемый химический электролит называется Rock Content.

Как насчет литий-ионных батарей?

С литиевыми батареями дело обстоит иначе. Держитесь за шляпу, потому что пора заняться техническими вопросами.Как мы уже упоминали, литиевые батареи работают, циклически перемещая электроны между своими положительными (катодными) и отрицательными (анодными) электродами снова и снова. Теоретически это должно действовать как вечная энергетическая машина, работающая вечно. И все же большинство производителей литиевых батарей указывают ожидаемый срок службы коробок своих продуктов.

Но, согласно исследованию Министерства энергетики США, литий-ионные аккумуляторы со временем теряют заряд из-за нежелательной химической реакции.Все начинается с электродов, в состав которых часто входит никель. И поскольку мы не можем создать полностью гладкие поверхности внутри батареи, есть все эти маленькие укромные уголки, щели и трещины, где может происходить накопление. Итак, когда эти ионы проходят через положительный и отрицательный электроды батареи, некоторые из них начинают застревать из-за реакции, которую они вызывают при контакте с никелем. Создает кристаллическое / солеподобное вещество. В результате кто-то вылил смолу на поверхность гоночной трассы Формулы-1.Чем больше циклов вы заряжаете, тем больше образуется кристаллов и тем больше теряется эффективность и емкость. Это имеет неприятный эффект — батареи теряют заряд.

Кулоновский КПД

Второе исследование Министерства энергетики также подтвердило, что чем больше у вас аккумулятор и чем быстрее он заряжается, тем меньше заряда

Литий-ионный аккумулятор FAQ

Часто задаваемые вопросы о литий-ионных (Li-ion) аккумуляторах

В чем разница между литиевыми батареями и литиево-ионными батареями?

Есть несколько важных отличий.Практическое различие между литиевыми батареями и литий-ионными (Li-ion) батареями состоит в том, что большинство литиевых батарей не перезаряжаемые, а литий-ионные батареи перезаряжаемые. С химической точки зрения в литиевых батареях используется литий в его чистой металлической форме. В литий-ионных батареях используются соединения лития, которые намного более стабильны, чем элементарный литий, используемый в литиевых батареях. Никогда не перезаряжайте литиевые батареи, в то время как литиево-ионные батареи рассчитаны на сотни перезарядок.

Вернитесь к началу страницы

Каковы преимущества литий-ионных батарей по сравнению с другими аккумуляторными батареями?

Литий-ионные аккумуляторы

имеют ряд преимуществ:

У них более высокая плотность энергии, чем у большинства других типов аккумуляторных батарей. Это означает, что для своего размера или веса они могут хранить больше энергии, чем другие аккумуляторные батареи. Они также работают при более высоких напряжениях, чем другие перезаряжаемые аккумуляторы, обычно около 3,7 вольт для литий-ионных батарей по сравнению с другими.1,2 В для NiMH или NiCd. Это означает, что часто можно использовать одну ячейку, а не несколько ячеек NiMH или NiCd.

Литий-ионные батареи

также имеют более низкую скорость саморазряда, чем другие типы аккумуляторных батарей. Это означает, что после зарядки они сохраняют свой заряд дольше, чем другие типы аккумуляторных батарей. NiMH и NiCd батареи могут терять от 1 до 5% своего заряда в день (в зависимости от температуры хранения), даже если они не установлены в устройстве.Литий-ионные батареи сохраняют большую часть своего заряда даже после нескольких месяцев хранения.

Итак, в заключение; литий-ионные батареи могут быть меньше или легче, иметь более высокое напряжение и удерживать заряд намного дольше, чем другие типы батарей.

Вернитесь к началу страницы

Какие недостатки литий-ионных батарей по сравнению с другими аккумуляторными батареями?

Литий-ионные батареи

дороже, чем NiMH или NiCd батареи аналогичной емкости.Это потому, что они намного сложнее в изготовлении. Литий-ионные аккумуляторы фактически включают в себя специальную схему для защиты аккумулятора от повреждений из-за перезарядки или недозарядки. Они также более дорогие, потому что их выпускают в меньшем количестве, чем NiMH или NiCd батареи. Литий-ионные батареи становятся все дешевле, и со временем мы увидим, что их цена значительно снизится.

Литий-ионные батареи

недоступны со стандартными размерами ячеек (AA, C и D), как NiMH и NiCd батареи.

ОБНОВЛЕНИЕ

: Я только что обнаружил зарубежного производителя, который продает регулируемые литий-ионные элементы в нескольких стандартных конфигурациях элементов, AA, AAA и т. Д., Который выдает 1,5 Вольт S — whaatttt ?? Как долго они на рынке? Насколько они надежны? Они в безопасности? Их зовут Кентли, и мне нужно получить несколько образцов и проверить их как можно скорее. Ион лития считается «летучим» химическим составом клеток, поэтому я немного скептически отношусь к нему, но, наконец, производитель пошел и рискнул выйти на эту территорию.Это могло быть как разрушительным, так и потрясающим. Еще не все. 😉

Литий-ионные аккумуляторы

также требуют сложных зарядных устройств, которые могут тщательно контролировать процесс зарядки. И из-за их различных форм и размеров для каждого типа литий-ионных аккумуляторов требуется зарядное устройство, разработанное с учетом его размера. Это означает, что зарядные устройства для литий-ионных аккумуляторов дороже и их труднее найти, чем зарядные устройства для аккумуляторов NiMH и NiCd.

Вернитесь к началу страницы

Доступны ли литий-ионные батареи стандартных размеров, например, размера ячейки AA, C или D?

Нет, литий-ионные аккумуляторы стандартных размеров недоступны.Мы считаем, что это связано с тем, что пользователям было бы слишком легко случайно поместить их в зарядное устройство, не предназначенное для литий-ионных аккумуляторов, что создаст потенциально опасную ситуацию. (Если щелочную батарею вставить в неправильное зарядное устройство, она может протечь или даже взорваться, но литий-ионная батарея, вставленная в зарядное устройство NiCd или NiMH, не предназначенное для литий-ионного питания, может воспламениться. гораздо более высокое напряжение (обычно 3,7 В на элемент), чем от 1,2 до 1,5 В у большинства аккумуляторных батарей, что составляет 1.Литий-ионный аккумулятор на 5 В будет дорогим.

Вернитесь к началу страницы

В чем разница между литиево-ионными батареями «известных производителей» (Canon, Nikon, Fuji и т. Д.) И другими типами?

Как и в случае с лекарствами, отпускаемыми по рецепту, между литий-ионными батареями известных производителей и обычными литий-ионными батареями часто очень мало различий. Производители фотоаппаратов часто очень мало зарабатывают на продаже самой камеры, но имеют высокую прибыль на аксессуары, такие как батареи и вспышки.Не все аккумуляторы сторонних производителей того же качества, что и оригинальные аккумуляторы, но многие (включая те, которые мы продаем) практически идентичны.

Вернуться к началу страницы

Как лучше всего хранить литий-ионные батареи?

Литий-ионные аккумуляторы

могут сохранять заряд в течение многих месяцев. Лучше всего хранить литий-ионный аккумулятор с частичным или полным зарядом. Иногда литий-ионный аккумулятор с очень низким зарядом хранится в течение длительного периода времени (много месяцев), и его напряжение медленно падает до уровня, при котором встроенный механизм безопасности позволяет снова зарядить его.Если аккумулятор будет храниться несколько месяцев, рекомендуется вынуть его и зарядить через несколько месяцев. Еще лучше было бы фактически использовать аккумулятор каждые несколько месяцев, а затем оставлять его частично или полностью заряженным.

Вернуться к началу страницы

Если в моем фотоаппарате (или другом электронном устройстве) используются щелочные батареи, могу ли я использовать литий-ионные батареи?

Ответ зависит от конкретной камеры или устройства. Но во многих случаях это невозможно.Поскольку размер, форма и напряжение щелочных и литий-ионных батарей различны, они не являются взаимозаменяемыми. Однако некоторые производители камер разработали некоторые из своих камер таким образом, чтобы камера могла работать либо от батареек размера AA, либо от литиевых батарей типа CRV3. Если ваша камера или другое устройство может использовать батареи разных типов (химического состава), это следует упомянуть в Руководстве пользователя. Также проверьте здесь, может ли ваша камера использовать аккумуляторные батареи CRV3, которые мы носим. Важно! В настоящее время существует несколько различных типов перезаряжаемых литий-ионных батарей CRV3 под разными брендами, и они не могут использовать зарядные устройства друг друга — они разработаны в виде набора и имеют разные требования к зарядке.В отличие от никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, это одна из областей, в которой вам необходимо приобрести аккумулятор одной марки и соответствующее зарядное устройство и придерживаться его.

Другой альтернативой может быть использование какой-либо внешней аккумуляторной батареи. Иногда они доступны с литий-ионными батареями.

Вернуться к началу страницы

Если в моем фотоаппарате (или другом электронном устройстве) используются NiMH или NiCd батареи, могу ли я использовать литий-ионные батареи?

Обычно вы не можете переключаться между NiMH или NiCd батареей и литий-ионной батареей в цифровой камере.Есть некоторые устройства, специально предназначенные для использования любого типа батареи, сотовые телефоны являются наиболее распространенным примером. Если вы можете использовать аккумулятор любого типа, об этом должно быть сказано в Руководстве пользователя.

Вернуться к началу страницы

Как следует утилизировать литий-ионные батареи?

Литий-ионные батареи, как и все аккумуляторные батареи, подлежат вторичной переработке и подлежат переработке. Их нельзя сжигать, так как они могут взорваться. Большинство мест, где продаются аккумуляторные батареи, также принимают их на переработку.

Ключ к быстрой зарядке литий-ионного аккумулятора

Исследователи Майкл Хесс и Клэр Виллевьей, соавторы исследования. Предоставлено: Институт Пауля Шеррера / Махир Дзамбегович.

Литий-железо-фосфатные батареи

очень прочные и относительно быстро заряжаются. Исследователи из Института Пола Шеррера (PSI), ETH Zurich и Toyota Central R&D Labs, Inc. раскрывают причины этих свойств в новом исследовании.

Во время процесса зарядки и разрядки такого типа аккумулятора ионы лития должны перемещаться между двумя электродами. Оказывается, быстрая зарядка этих батарей сводится к тому, что при более высоком зарядном напряжении ионы лития равномерно распределяются по объему частиц, составляющих электрод батареи, который содержит литий. Такое равномерное распределение делает ионы лития в батарее более подвижными, и батарея заряжается быстрее.Однако, если для зарядки аккумулятора применяется более низкое напряжение, ионы лития собираются тонким слоем в частицах электрода и поэтому начинают двигаться намного медленнее, что приводит к более медленной зарядке. Выводы стали возможными благодаря измерениям с использованием нового метода в швейцарском источнике света (SLS) в PSI. Методика измерения, разработанная для экспериментов, также может быть применена к другим материалам батарей, которые также обеспечивают быструю зарядку.

Аккумуляторы играют все более важную роль в современном мире энергетики.В них накапливается не только энергия для бесчисленных мобильных электронных устройств, но и излишки электроэнергии, производимые ветряными турбинами и солнечными батареями. Литий-ионные аккумуляторы особенно подходят для хранения энергии в электромобилях. Литий-железо-фосфатная батарея (LFP, сокращенно от химической формулы используемого катодного материала (LiFePO4)) особенно хорошо зарекомендовала себя в этой области в последние годы. Его можно заряжать относительно быстро, а его козырная карта — длительный срок службы, что является большим преимуществом для автомобилей.Новое исследование, проведенное учеными из Института Пола Шеррера (PSI), теперь показывает, почему батареи LFP можно заряжать так быстро.

Во время зарядки аккумулятора LFP электрически заряженные атомы (ионы) лития вытесняются из положительного электрода LiFePO4 аккумулятора в отрицательный электрод, который обычно изготавливается из графита, под действием электрического тока. По пути ионы лития проходят через электролит, жидкость, которая соединяет два электрода друг с другом.Во время разряда ионы лития возвращаются в обратном направлении, и электричество проходит через устройство, подключенное к батарее.

Литий в батарее LFP изначально присутствует в форме почти сферических частиц в положительном электроде. При низких зарядных напряжениях литий сначала извлекается с одной стороны частиц.Это приводит к тому, что одна сторона практически лишена лития, а другая сторона заполнена литием. На границе между этими слоями развивается крутой ступенчатый градиент концентрации лития. Теперь дополнительная энергия должна быть добавлена ​​к ионам лития, которые расположены в тонком пограничном слое и перемещаются в стороны во время зарядки — не только для того, чтобы они двигались вперед, но и фактически масштабировали «ступеньку». Это препятствует движению ионов в батарее, что замедляет процесс зарядки.

Как теперь выясняется, такие запреты уменьшаются, если аккумулятор заряжается более высоким напряжением. Причина: ступенчатый градиент концентрации сменяется плавным, линейным увеличением концентрации лития. Это связано с тем, что при более высоких напряжениях ионы лития, участвующие в процессе зарядки, на короткие промежутки времени распределяются по объему частиц электрода, а не собираются вместе на границе тонкого слоя.В результате литий можно легче привести в движение во время зарядки, без необходимости добавления дополнительной энергии для преодоления границы слоя. Следующее изображение иллюстрирует разницу в скорости зарядки: при медленной зарядке резкое разделение между двумя слоями эквивалентно высокому шагу. Ионы лития буквально выстраиваются в очередь перед этим этапом, потому что они могут масштабировать его только по одному. В случае быстрой зарядки, однако, бывают моменты, когда литий распределяется по объему частиц, что действует больше как пандус и позволяет всем атомам лития двигаться вверх одновременно.

Как снимок звездного неба с длинной выдержкой

Благодаря измерениям, проведенным в швейцарском источнике света (SLS) в Институте Поля Шеррера (PSI), ученые смогли продемонстрировать, что уровень лития в частицах электрода постоянно увеличивается снаружи внутрь, а не резко во время быстрой зарядки. Для этих измерений рентгеновское излучение использовалось для отслеживания изменений в структуре материала электрода во время зарядки и разрядки.Метод основан на изгибе (дифракции) рентгеновского излучения атомами материала. Этот изогнутый рентгеновский свет создает на детекторе так называемую дифракционную картину из светлых и темных пятен, по которой исследователи могут определить расположение и расстояние между атомами в материале. Поскольку расстояние между атомами зависит от уровня лития в окружающей области, дифракционная картина также показывает распределение содержания лития в частицах.

Материал частиц имеет правильную трехмерную решетчатую структуру, в которой каждый атом занимает определенное место.В случае медленной зарядки структура решетки в частицах LFP одинакова в обоих слоях. Однако расстояние между атомами зависит от содержания лития и, следовательно, в каждом слое разное. Это расстояние изменяется, если литий удаляется из внешнего слоя, что видно на дифракционной картине: в случае медленной зарядки картина состоит из двух светлых областей (по одной для каждого слоя с их разными атомными расстояниями), которые разделены темная область.

Ячейка LFP (слева), в которой проводились измерения.Рядом с ним, с правой стороны, находится держатель образца, который служил для фиксации кюветы для экспериментов. Предоставлено: Институт Пауля Шеррера / Махир Дзамбегович.

Если резкая граница исчезает во время быстрой зарядки, на дифракционной картине становятся видны новые области средней яркости. Эти дополнительные светлые области происходят от частей частицы с несколькими различными значениями уровня лития и, следовательно, другими атомными расстояниями. Следовательно, они указывают на то, что литий больше не концентрируется в слое, а, скорее, равномерно распределяется по частицам.

Промежуточные состояния, обеспечивающие быструю зарядку, недолговечны: они появляются и снова быстро исчезают во время зарядки. В результате их сигнал очень слабый на дифракционной картине, если наблюдается только один процесс зарядки. Чтобы сделать их более заметными, авторы исследования сделали снимок с длинной выдержкой, охватывающий несколько процессов зарядки. В принципе, это похоже на снимок звездного неба, где фотограф выбирает низкую выдержку, чтобы собрать достаточно света от звезд.Здесь ученые собрали свет, дифрагированный на промежуточных состояниях в течение нескольких циклов зарядки, поскольку короткоживущие промежуточные состояния дали бы слишком слабый сигнал во время одной зарядки.

Петр Новак, ведущий научный сотрудник исследования и руководитель отдела электрохимического накопления энергии в PSI, резюмирует значимость исследования следующим образом: «Используя нашу новую измерительную технику, мы подтвердили некоторые теории и опровергли другие, которые пытаются объяснить быструю возможность зарядки. аккумуляторов LFP.Новак также смотрит в будущее: «Наши результаты не только позволяют нам лучше понять батарею LFP, но и улучшить ее; Разработанный нами метод измерения также позволит нам изучить материалы, которые используются в других аккумуляторах, которые можно заряжать так же быстро. Следовательно, другие типы аккумуляторов также выиграют ».


Ключ к быстрой зарядке аккумулятора


Дополнительная информация:
«Комбинированная рентгеновская дифракция и электрохимическая импедансная спектроскопия, обнаруживающая реакции твердого раствора LiFePO 4 в батареях.» Nature Communications 8 сентября 2015 г. DOI: 10.1038 / NCOMMS9169

Предоставлено
Институт Пауля Шеррера

Ссылка :
Ключ к быстрой зарядке литий-ионного аккумулятора (9 сентября 2015 г.)
получено 10 ноября 2020
с https: // физ.org / news / 2015-09-key-lithium-ion-battery-rapid.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Как определить литиевые батареи и ухаживать за ними

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы

становятся все более обычным явлением в нашей повседневной жизни, их можно найти в большинстве смартфонов, ноутбуков и электроинструментов, а также в рекомендуемых OEM-производителях аккумуляторах для наших мотоциклов.

KTM, Husqvarna, Honda и Yamaha теперь устанавливают 12-вольтовые литий-ионные аккумуляторы для некоторых моделей, поскольку они компактны и легки, но при этом обеспечивают высокое напряжение. По этим причинам они также становятся все более популярным выбором для мотоциклистов на вторичном рынке, особенно для гоночных и нестандартных сборок.

Однако литий-ионные батареи значительно дороже свинцово-кислотных аккумуляторов, для замены которых они предназначены, и особенно уязвимы для повреждений и отказов при неправильном обращении и обслуживании.OptiMate — эксперты по зарядке аккумуляторов и создатели ряда специальных литиевых зарядных устройств — объясняют, как правильно определять литий-ионные аккумуляторы, ухаживать за ними, заряжать и обслуживать их:

# 1 Как узнать, оснащен ли мой велосипед литий-ионным аккумулятором?

Хотя литиево-ионные — это общее название группы, используемое для всех литиевых батарей, существует много разных типов. Единственный тип, используемый в качестве стартерных батарей двигателя, — это литий-железо-фосфат, также известный как литий-железный фосфат или LFP (химическая формула LiFePO4).

Литиевые стартерные батареи

обычно имеют напряжение 12,8 В или 13,2 В и обычно обозначаются как «Li-ion», «LFP» или «LiFePO4».

Если вы все еще не уверены, проверьте систему зарядки вашего устройства, чтобы убедиться, что она совместима с литий-ионным аккумулятором: если система зарядки обеспечивает безопасную скорость зарядки 14,4 В, вероятно, ваш аккумулятор литий-ионный; если он выдает напряжение на батарею более 14,6 В, скорее всего, это свинцово-кислотный аккумулятор.

Примечание : Если вы думаете о замене свинцово-кислотного велосипеда на литий-ионный, выполните тот же тест.OptiMate Test TS120 — монитор и тестер аккумуляторной батареи будет отображать напряжение покоя аккумуляторной батареи, напряжение системы зарядки при работающем двигателе, а также напряжение запуска, так что вы можете быстро и легко определить тип и состояние вашей аккумуляторной батареи и системы зарядки.

# 2 Как не обращаться с литий-ионными аккумуляторами

Литий-ионные аккумуляторы особенно уязвимы для повреждения, если их оставить прикрепленными к машине и без присмотра, а также при неправильном обслуживании или зарядке.

Первый и наиболее распространенный способ повредить литиевую батарею — это перезарядить ее — если она подвергнется напряжению выше 14,6 В, произойдет быстрое повреждение элементов. Чрезмерная перезарядка может привести к нагреванию литий-ионного аккумулятора и, в конечном итоге, к самоуничтожению: горению изнутри.

Второй способ повредить литий-ионный аккумулятор — разрядить его до очень низкого напряжения. Они часто имеют меньшую емкость Ач, поэтому могут быстро сгладиться, если оставить их подключенными в течение длительного времени, а после разряда их может быть трудно восстановить.

Третий способ повредить литий-ионный аккумулятор — попытаться перезарядить его с помощью зарядного устройства / оптимизатора свинцово-кислотных аккумуляторов. Свинцово-кислотные зарядные устройства / оптимизаторы предназначены для подачи высокого тока при низком напряжении, а затем постепенного спада, в то время как литиевая батарея при низком напряжении требует контролируемого заряда слабого тока, пока оно не достигнет 12,8 В. Крайне важно использовать зарядное устройство / оптимизатор, специально разработанное для литий-ионных аккумуляторов.

Четвертый и последний способ убить литий-ионный аккумулятор — это вообще не обслуживать его.Аккумуляторы LFP обычно на 1/3 или 1/4 ампер-часа эквивалентной свинцово-кислотной батареи и разряжаются в три-четыре раза быстрее при подключении к велосипеду.

Примечание : Литий-ионный аккумулятор не может и не должен запускаться от внешнего источника. Это не только повредит сам аккумулятор, но также может вызвать проблемы с системой зарядки и / или регулятором напряжения велосипеда.

# 3 Как правильно ухаживать за литий-ионным аккумулятором?

Хотя батареи LFP предназначены для замены 12-вольтовых свинцово-кислотных батарей, они заряжаются и обслуживаются совершенно другим способом.Диапазон напряжения заряда для литиевых аккумуляторов гораздо более ограничен по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами на 12 В, поэтому вы всегда должны использовать зарядное устройство для литиевых аккумуляторов.

Безопасная скорость зарядки составляет 14,4 В, а скорость заряда не должна превышать 14,6 В. Чтобы избежать проблем с литий-ионным стартерным аккумулятором на 12 В и обеспечить его надлежащее и безопасное обслуживание и зарядку, выполните следующие действия:

  1. Проверить аккумулятор и систему зарядки. Проверьте аккумулятор машины, чтобы убедиться, что он в хорошем состоянии.Также проверьте систему зарядки, чтобы убедиться, что она работает должным образом и обеспечивает безопасную скорость зарядки 14,4 В.
  2. Всегда используйте специальное зарядное устройство для литиевых батарей. Литиевый аккумулятор OptiMate обеспечит безопасное восстановление, зарядку и постоянное обслуживание вашей литиевой батареи: литиевая батарея OptiMate 0.8A для домашнего использования и быстрая зарядка Lithium 5A для автоспорта.
  3. Постоянно контролируйте и обслуживайте литиевую батарею. Чтобы предотвратить разрядку и перезарядку, монитор O127 будет постоянно информировать вас о состоянии заряда литиевой батареи, помогая предотвратить перезарядку и чрезмерную разрядку.

Примечание : Все литиевые продукты OptiMate безопасны для использования со всеми батареями LiFePO4 / LFP. Все зарядные устройства линейки литиевых зарядных устройств OptiMate поддерживают аккумуляторы LiFePO4 / LFP и защищают от падения напряжения. Полностью автоматизированные, они оценивают состояние аккумулятора и выбирают подходящую программу зарядки. Прогресс отслеживается, чтобы предотвратить ненужную зарядку; чередующаяся программа обслуживания «заряд и отдых» защищает аккумулятор от чрезмерной разрядки.

OptiMate выпустила свое экономичное зарядное устройство для мотоциклов в 1995 году и продолжает лидировать в этой области по сей день.Для получения подробной информации о полном ассортименте оптимизаторов батареи, мониторов, разъемов USB и аксессуаров посетите сайт www.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *