Ang isang pangunahing elemento ng kadaliang mapakilos ng mga elektronikong aparato ay ang rechargeable na baterya (ACB). Ang lumalaking pangangailangan upang matiyak ang kanilang pinakamahabang awtonomiya ay nagpapasigla sa patuloy na pananaliksik sa lugar na ito at humantong sa paglitaw ng mga bagong teknolohikal na solusyon.
Ang malawakang ginagamit na nickel-cadmium (Ni-Cd) at nickel-metal hydride (Ni-MH) na mga baterya ay may alternatibo - mga unang lithium na baterya, at pagkatapos ay mas advanced na lithium-ion (Li-ion) na mga baterya.
Nilalaman
Kasaysayan ng hitsura
Ang unang naturang mga baterya ay lumitaw noong 70s. noong nakaraang siglo. Agad silang nakakuha ng demand dahil sa mas advanced na mga katangian. Ang anode ng mga elemento ay gawa sa metal na lithium, ang mga katangian na naging posible upang madagdagan ang tiyak na enerhiya. Ito ay kung paano ipinanganak ang mga baterya ng lithium.
Ang mga bagong baterya ay nagkaroon ng isang makabuluhang disbentaha - isang mas mataas na panganib ng pagsabog at pag-aapoy.Ang dahilan ay nasa pagbuo ng isang lithium film sa ibabaw ng elektrod, na humantong sa isang paglabag sa katatagan ng temperatura. Sa sandali ng maximum load, maaaring sumabog ang baterya.
Ang pagpipino ng teknolohiya ay humantong sa pag-abandona ng purong lithium sa mga bahagi ng baterya sa pabor sa paggamit ng mga positibong sisingilin na ion nito. Ang lithium-ion na baterya ay napatunayang isang magandang solusyon.
Ang ganitong uri ng baterya ng ion ay nailalarawan sa pamamagitan ng mas mataas na kaligtasan, na nakuha sa gastos ng isang bahagyang pagbaba sa density ng enerhiya, ngunit ang patuloy na pag-unlad ng teknolohiya ay naging posible upang mabawasan ang pagkawala sa tagapagpahiwatig na ito sa isang minimum.
Device
Ang pagpapakilala ng mga baterya ng lithium-ion sa industriya ng consumer electronics ay nakatanggap ng isang pambihirang tagumpay pagkatapos ng pagbuo ng isang baterya na may carbon material (graphite) cathode at isang cobalt oxide anode.
Sa proseso ng paglabas ng baterya, ang mga lithium ions ay tinanggal mula sa materyal ng cathode at kasama sa cobalt oxide ng kabaligtaran na elektrod; kapag nagcha-charge, ang proseso ay nagpapatuloy sa kabaligtaran ng direksyon. Kaya, ang mga lithium ions ay lumilikha ng isang electric current, na lumilipat mula sa isang elektrod patungo sa isa pa.
Ang mga bateryang Li-Ion ay ginawa sa mga cylindrical at prismatic na bersyon. Sa isang cylindrical na istraktura, ang dalawang ribbons ng flat electrodes, na pinaghihiwalay ng isang electrolyte-impregnated na materyal, ay pinagsama at inilagay sa isang selyadong metal case. Ang materyal ng katod ay idineposito sa aluminum foil, at ang anode na materyal ay idineposito sa copper foil.
Ang isang prismatic na disenyo ng baterya ay nakuha sa pamamagitan ng pagsasalansan ng mga parihabang plato sa ibabaw ng bawat isa. Ginagawang posible ng hugis ng baterya na ito na gawing mas siksik ang layout ng electronic device. Ang mga prismatic na baterya na may mga pinagsamang electrodes na pinaikot sa isang spiral ay ginawa din.
Operasyon at buhay ng serbisyo
Ang mahaba, buo at ligtas na operasyon ng mga baterya ng lithium-ion ay posible kung sinusunod ang mga patakaran sa pagpapatakbo, ang pagpapabaya sa mga ito ay hindi lamang magpapaikli sa buhay ng produkto, ngunit maaaring humantong sa mga negatibong kahihinatnan.
Pagsasamantala
Ang pangunahing kinakailangan para sa pagpapatakbo ng mga baterya ng Li-Ion ay may kinalaman sa temperatura - hindi dapat pahintulutan ang sobrang init. Ang mataas na temperatura ay maaaring magdulot ng pinakamataas na pinsala, at ang sanhi ng sobrang pag-init ay maaaring parehong panlabas na pinagmumulan at nakababahalang mga mode ng pag-charge at pagdiskarga ng baterya.
Halimbawa, ang pag-init ng hanggang 45°C ay humahantong sa pagbaba ng kakayahang humawak ng baterya ng 2 beses. Ang temperaturang ito ay madaling maabot kapag ang aparato ay nakalantad sa araw sa loob ng mahabang panahon o kapag nagpapatakbo ng mga application na masinsinang enerhiya.
Kung ang produkto ay nag-overheat, inirerekumenda na ilagay ito sa isang cool na lugar, mas mahusay na patayin ito at alisin ang baterya.
Para sa pinakamahusay na pagganap ng baterya sa init ng tag-init, dapat mong gamitin ang mode na pagtitipid ng enerhiya, na available sa karamihan ng mga mobile device.
Ang mababang temperatura ay mayroon ding negatibong epekto sa mga baterya ng ion; sa mga temperaturang mababa sa -4°C, ang baterya ay hindi na makakapaghatid ng buong lakas.
Ngunit ang malamig ay hindi nakakapinsala sa mga baterya ng Li-Ion gaya ng mataas na temperatura, at kadalasan ay hindi nagiging sanhi ng permanenteng pinsala. Sa kabila ng katotohanan na pagkatapos ng pag-init hanggang sa temperatura ng silid, ang mga gumaganang katangian ng baterya ay ganap na naibalik, hindi mo dapat kalimutan ang tungkol sa pagbaba ng kapasidad sa lamig.
Ang isa pang rekomendasyon para sa paggamit ng mga bateryang Li-Ion ay upang pigilan ang mga ito sa malalim na pag-discharge. Maraming mga lumang henerasyong baterya ang may epekto sa memorya na nangangailangan ng mga ito na ma-discharge sa zero at pagkatapos ay ganap na ma-charge.Ang mga baterya ng Li-Ion ay walang ganitong epekto, at ang mga nakahiwalay na kaso ng kumpletong paglabas ay hindi humahantong sa mga negatibong kahihinatnan, ngunit ang patuloy na malalim na paglabas ay nakakapinsala. Inirerekomenda na ikonekta ang charger kapag ang antas ng pagsingil ay 30%.
Habang buhay
Ang hindi wastong pagpapatakbo ng mga bateryang Li-Ion ay maaaring mabawasan ang kanilang buhay ng serbisyo ng 10-12 beses. Ang panahong ito ay direktang nakasalalay sa bilang ng mga cycle ng pagsingil. Ito ay pinaniniwalaan na ang mga baterya ng uri ng Li-Ion ay maaaring makatiis mula 500 hanggang 1000 na mga cycle, na isinasaalang-alang ang buong discharge. Ang mas mataas na porsyento ng natitirang singil bago ang susunod na pagsingil ay makabuluhang nagpapataas ng buhay ng baterya.
Dahil ang tagal ng buhay ng baterya ng Li-Ion ay higit na tinutukoy ng mga kondisyon ng pagpapatakbo, imposibleng magbigay ng eksaktong buhay ng serbisyo para sa mga bateryang ito. Sa karaniwan, ang isang baterya ng ganitong uri ay maaaring asahan na tatagal ng 7-10 taon kung sinusunod ang mga kinakailangang regulasyon.
Proseso ng pag-charge
Kapag nagcha-charge, iwasan ang sobrang haba ng koneksyon ng baterya sa charger. Ang normal na operasyon ng baterya ng lithium-ion ay nagaganap sa boltahe na hindi hihigit sa 3.6 V. Ang mga charger ay nagbibigay ng 4.2 V sa input ng baterya habang nagcha-charge. Kung lumampas ang oras ng pag-charge, maaaring magsimula ang mga hindi gustong electrochemical reaction sa baterya, na hahantong sa sobrang init kasama ang lahat ng kasunod na kahihinatnan.
Isinasaalang-alang ng mga developer ang naturang tampok - ang kaligtasan ng singil ng mga modernong Li-Ion na baterya ay kinokontrol ng isang espesyal na built-in na aparato na huminto sa proseso ng pagsingil kapag ang boltahe ay tumaas sa itaas ng pinapayagang antas.
Para sa mga baterya ng lithium, tama ang dalawang yugto na paraan ng pagsingil.Sa unang yugto, ang baterya ay dapat na singilin, na nagbibigay ng patuloy na pagsingil sa kasalukuyang, ang pangalawang yugto ay dapat isagawa na may pare-pareho ang boltahe at isang unti-unting pagbaba sa kasalukuyang singilin. Ang ganitong algorithm ay ipinatupad sa hardware sa karamihan ng mga charger ng sambahayan.
Imbakan at pagtatapon
Ang isang lithium-ion na baterya ay maaaring maimbak nang mahabang panahon, ang self-discharge ay 10-20% bawat taon. Ngunit sa parehong oras, ang isang unti-unting pagbaba sa mga katangian ng produkto (pagkasira) ay nangyayari.
Inirerekomenda na mag-imbak ng mga naturang baterya sa isang lugar na protektado mula sa kahalumigmigan, sa temperatura na +5 ... + 25 ° С. Hindi katanggap-tanggap ang malalakas na vibrations, impact, at malapit sa bukas na apoy.
Ang proseso ng pag-recycle ng mga cell ng lithium-ion ay dapat isagawa sa mga dalubhasang negosyo na may naaangkop na lisensya. Humigit-kumulang 80% ng mga materyales mula sa mga recycled na baterya ay maaaring magamit muli sa paggawa ng mga bagong baterya.
Kaligtasan
Ang isang lithium-ion na baterya, kahit na may maliit na sukat, ay puno ng panganib ng paputok na kusang pagkasunog. Ang tampok na ito ng ganitong uri ng baterya ay nangangailangan ng pagsunod sa mga hakbang sa kaligtasan sa lahat ng yugto, mula sa pag-unlad hanggang sa produksyon at imbakan.
Upang mapabuti ang kaligtasan ng mga baterya ng Li-Ion sa panahon ng paggawa, isang maliit na electronic board ang inilalagay sa kanilang kaso - isang sistema ng pagsubaybay at kontrol na idinisenyo upang maalis ang mga labis na karga at sobrang init. Ang isang elektronikong mekanismo ay nagdaragdag sa paglaban ng circuit kapag ang temperatura ay tumaas sa itaas ng isang paunang natukoy na limitasyon. Ang ilang mga modelo ng baterya ay may built-in na mechanical switch na sumisira sa circuit kapag tumaas ang presyon sa loob ng baterya.
Gayundin, ang isang balbula sa kaligtasan ay madalas na naka-install sa mga kaso ng baterya upang mapawi ang presyon sa kaso ng emergency.
Mga kalamangan at kahinaan ng mga baterya ng lithium
Ang mga bentahe ng ganitong uri ng baterya ay:
- mataas na density ng enerhiya;
- walang epekto sa memorya;
- mahabang buhay ng serbisyo;
- mababang self-discharge rate;
- hindi na kailangan para sa pagpapanatili;
- tinitiyak ang patuloy na mga parameter ng pagpapatakbo sa isang medyo malawak na hanay ng temperatura.
Mayroon itong lithium na baterya at mga disadvantages, ito ay:
- panganib ng kusang pagkasunog;
- mas mataas na gastos kaysa sa mga nauna nito;
- ang pangangailangan para sa isang built-in na controller;
- hindi kanais-nais ng malalim na paglabas.
Ang mga teknolohiya para sa paggawa ng mga baterya ng Li-Ion ay patuloy na pinapabuti, maraming mga pagkukulang ang unti-unting nagiging isang bagay ng nakaraan.
Lugar ng aplikasyon
Ang mataas na density ng enerhiya ng mga baterya ng lithium-ion ay tumutukoy sa kanilang pangunahing lugar ng aplikasyon - mga mobile electronic device: mga laptop, tablet, smartphone, video camera, camera, navigation system, iba't ibang mga built-in na sensor at maraming iba pang mga produkto.
Ang pagkakaroon ng cylindrical form factor ng mga bateryang ito ay nagbibigay-daan sa mga ito na magamit sa mga flashlight, landline na telepono at iba pang mga device na dating kumonsumo ng kuryente mula sa mga disposable na baterya.
Ang prinsipyo ng lithium-ion ng pagbuo ng isang baterya ay may ilang mga varieties, ang mga uri ay naiiba sa uri ng mga materyales na ginamit (lithium-cobalt, lithium-manganese, lithium-nickel-manganese-cobalt-oxide, atbp.). Ang bawat isa sa kanila ay may sariling saklaw.
Bilang karagdagan sa mga mobile electronics, ang isang pangkat ng mga baterya ng lithium-ion ay ginagamit sa mga sumusunod na lugar:
- hand-held power tool;
- portable na kagamitang medikal;
- walang tigil na suplay ng kuryente;
- sistema ng seguridad;
- mga module ng emergency lighting;
- mga istasyon ng solar powered;
- mga de-kuryenteng sasakyan at mga de-kuryenteng bisikleta.
Isinasaalang-alang ang patuloy na pagpapabuti ng teknolohiya ng lithium-ion at ang tagumpay sa paglikha ng mga baterya na may mataas na kapasidad na may maliliit na sukat, posibleng hulaan ang pagpapalawak ng mga aplikasyon para sa mga naturang baterya.
Pagmamarka
Ang mga parameter ng mga baterya ng lithium-ion ay naka-print sa katawan ng produkto, habang ang coding na ginamit ay maaaring mag-iba nang malaki para sa iba't ibang laki. Ang isang solong pamantayan sa pag-label ng baterya para sa lahat ng mga tagagawa ay hindi pa nabuo, ngunit posible pa ring malaman ang pinakamahalagang mga parameter sa iyong sarili.
Ang mga titik sa linya ng pagmamarka ay nagpapahiwatig ng uri ng cell at ang mga materyales na ginamit: ang unang titik I ay nangangahulugang lithium-ion na teknolohiya, ang susunod na titik (C, M, F o N) ay tumutukoy sa komposisyon ng kemikal, ang ikatlong titik R ay nangangahulugan na ang cell ay rechargeable (Rechargeable).
Ang mga numero sa pangalan ng laki ay nagpapahiwatig ng laki ng baterya sa millimeters: ang unang dalawang numero ay ang diameter, at ang dalawa pa ay ang haba. Halimbawa, ang 18650 ay nagpapahiwatig ng diameter na 18 mm at haba ng 65 mm, ang 0 ay nagpapahiwatig ng cylindrical form factor.
Ang mga huling titik at numero sa serye ay ang mga marka ng lalagyan na partikular sa bawat tagagawa. Wala ring pare-parehong pamantayan para sa pagtukoy ng petsa ng paggawa.
