В данное время широко распространены li ion аккумуляторы и Li-pol (литий-полимерные).

Различия между ними состоит в электролите. В первом варианте в качестве его используется гелий, во втором – насыщенный раствором, содержащим литий, полимер. Сегодня, благодаря популярности автомобилей на электродвигателях остро стоит вопрос поиска идеального типа аккумулятора li ion, который оптимально подойдет для такого транспорт.

Состоит он, как и другие аккумуляторы, из анода (пористый углерод) и катода (литий), разделяющего их сепаратора и проводника - электролита. Процесс разрядки сопровождается переходом «анодных» ионов на катод через сепаратор и электролит. Их направление изменяется на противоположное во время зарядки (рисунок ниже).

Ионы циркулируют в процессе разрядки и зарядки ячейки между разноименно заряженными электродами.

Ионные батареи имею катод, выполненный из разных металлов, что является их главным отличием. Производители, используя для электродов разные материалы, улучшают характеристики аккумуляторов.

Но, случается, что улучшение одних характеристик приводит к резкому ухудшению других. Например, при оптимизации емкости, необходимой, чтобы увеличить время поездки, можно увеличить мощность, безопасность, снизить негативное воздействие на окружающую среду. Одновременно можно уменьшить ток нагрузки, увеличить стоимость или размер аккумуляторной батареи.

Познакомиться с главными параметрами разных типов литиевых батарей (литий-марганцевых, литий – кобальтовых, литий – фосфатных и никель-марганец – кобальтовых) можно в таблице:

Правила для пользователей электротранспортом

Емкость таких батарей при длительном хранении практически не уменьшается. Разряжаются li ion аккумуляторы всего на 23% , если хранится при температуре 60 градусов на протяжении 15 лет. Именно благодаря этим свойствам их широко применяют в электротранспортных технологиях.

Для электрического транспорта подходят литий – ионные батареи, имеющие полноценную систему управления, встроенную в корпус.

По этой причине пользователи при эксплуатации забывают об основных правилах, способных продлению их срока службы:

• аккумулятор необходимо полностью зарядить сразу после его покупки в магазине, поскольку в процессе производства заряжаются электроды на 50%. Поэтому доступная емкость уменьшится, т.е. время работы, если отсутствует первоначальная зарядка;
• нельзя допускать полной разрядки батареи, чтобы сохранить ее ресурс;
• заряжать батарею необходимо после каждого выезда, пусть даже заряд еще остался;
• не нагревать аккумуляторы, поскольку высокие температуры способствуют процессу старения. Для того, чтобы использовать ресурс максимально, нужно эксплуатацию проводить при оптимальной температуре, которой является 20-25 градусов. Следовательно, вблизи теплового источника батарею нельзя хранить;
• в холодное время рекомендуется завернуть аккумулятор в полиэтиленовый пакет с вакуумным замком, чтобы хранить при 3-4 градусах, т.е. в помещении не отапливаемом. Заряд составлять должен хотя бы 50% от полного;
• после того, как аккумулятор эксплуатировался при отрицательных температурах, нельзя его заряжать, не выдержав некоторое время при температуре комнатной, т. е. его требуется прогреть;
• заряжать батарею нужно от зарядного устройства, поставляемого в комплекте.

ПУ этих батарей несколько подвидов - литий – LiFePO4 (железо – фосфатные), использующие катод из фосфата железа. Характеристики их позволяют говорить об аккумуляторах, как о вершине технологий, используемых для производства батарей.

Основными их преимуществами являются:

• количество циклов заряда-разряда, которое достигает 5000 до момента, когда емкость уменьшится на 20%;
• длительный срок эксплуатации;
• отсутствующий «эффект памяти»;
• широкий температурный диапазон при неизменных рабочих характеристиках (300-700 градусов Цельсия);
• химическая стабильность и термическая, повышающие безопасность.

Наиболее широко применяемые аккумуляторы

Среди множества наиболее распространены li ion аккумуляторы типоразмера 18650, выпускаемые пятью компаниями: LG, Sony, Panasonic, Samsung, Sanyo, заводы которых находятся в Японии, Китае, Малайзии и Южной Карее. Планировалось, что использоваться li ion аккумуляторы 18650 будут в ноутбуках. Однако, благодаря удачному формату их применяют в моделях на радиоуправлении, электромобилях, фонарях и т.д.

Как всякий качественный товар, такие аккумуляторы имеют много подделок, поэтому, чтобы продлить срок эксплуатации прибора, приобретать нужно только батареи известных брендов.

Важно для литиевых батарей также, защищенными они являются или нет. Рабочий диапазон первых - 4,2-2,5В (применяются в девайсах, рассчитанных на работу с литий-ионными источниками): светодиодных фонарях, бытовой маломощной технике и пр.

Литий-ионные и литиево-полимерные батареи являются перезаряжаемыми или перезаряжаемыми батареями. Общепризнано, что литий-полимерные батареи представляют собой литий-ионный сорт, поэтому некоторые производители называют их литий-ионным полимером. Для литий-ионных батарей характерно, что электролит является жидкостно-литиевой солью в органическом растворителе.

Плотность энергии, срок службы и безопасность этого типа перезаряжаемых батарей в значительной степени зависят от выбранных материалов и используемого электрохимического процесса. Эти показатели улучшаются за счет внедрения новых технологий и разработки новых электрохимических процессов. Одним из таких изобретений является использование в электролите твердого полимера вместо органического растворителя, что является существенной особенностью литий-полимерных батарей.

В электроинструментах, велосипедах с электродвигателями, ноутбуках, видео- и фототехнике применяются незащищенные аккумуляторы, управляемые контроллером.

Что необходимо знать о литий - ионных батареях?

В первую очередь, ограничения, которые нужно соблюдать при эксплуатации:

• напряжение перезарядки (максимальное) не может быть выше 4,35В;
• минимальное же его значение не может пускаться ниже отметки в 2,3 В;
• ток разряда не должен превышать более чем в два раза, значение емкости. Если значение последней - 2200мАЧ, величина тока максимальная составляет 4400 мА.

Функции, выполняемые контроллером

Для чего нужен контроллер заряда li ion аккумулятора? Он выполняет несколько функций:

• подает ток, компенсирующий саморазряд. Его величина меньше, чем максимальный ток заряда, но больше, чем ток саморазряда;
• реализует эффективный алгоритм цикла заряд/разряд для конкретного аккумулятора;
• компенсирует разницу энергетических потоков при одновременной зарядке и обеспечении энергией потребителя. К примеру, при зарядке и питании ноутбука;
• измеряет при перегреве или переохлаждении температуру, предотвращая порчу батарее.

Изготавливают контроллер заряда li ion аккумулятора либо в виде встраиваемой в батарею микросхемы, либо как отдельное устройство.

Для зарядки батарей лучше использовать штатное зарядное устройство для 18650 li ion аккумуляторов, поставляемое в комплекте. Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов 18650 обычно имеет индикацию уровня заряда. Чаще это светодиод, который показывает, когда идет заряд и его окончание.

На более продвинутых устройствах можно отслеживать на дисплее время, оставшееся до окончания заряда, текущее напряжение. Для аккумулятора 18650, емкость которого 2200мА, время зарядки составляет 2 часа.

Но, важно знать, каким током заряжать li ion аккумулятор 18650. Он должен составлять половину номинальной емкости, т.е., если она составляет 2000 mAh, то ток оптимальный – 1А. Заряжая аккумулятор высоким током, быстро наступает его деградация. При использовании низкого тока потребуется больше времени.

Видео: Как заряжать аккумулятор Li ion зарядное своими руками

Схема устройства для зарядки аккумуляторов

Выглядит она следующим образом:

Отличается схема надежностью и повторяемостью, а входящие детали являются недорогими и легкодоступными. Чтобы срок эксплуатации батареи увеличить, требуется грамотная зарядка li ion аккумуляторов: к концу зарядки напряжение должно уменьшаться.

После ее завершения, т.е. при достижении нулевой отметки током, должна остановиться зарядка li ion аккумулятора. Схема, приведенная выше, этим требованиям удовлетворяет: подключенный к зарядному устройству разряженный АКБ (загорается VD3), использует ток 300мА.

Об идущем процессе свидетельствует горящий светодиод VD1.Постепенно уменьшающийся до 30 мА ток, свидетельствует о зарядке аккумулятора. Об окончании процесса сигнализирует, загоревшийся светодиод VD2.

В схеме использован операционный усилитель LM358N (можно заменить его аналогом КР1040УД1 или же КР574УД2, отличающимся расположением выводов), а также транзистор VT1 S8550 9 светодиоды желтого, красного и зеленого цветов (1,5В).

После пары лет активной эксплуатации аккумуляторы катастрофически теряют емкость, создавая проблемы при пользовании любимым девайсом. Возможно ли, и как восстановить li ion аккумулятор пока пользователь занимается поиском замены?

Восстановление li ion аккумулятора возможно на время несколькими способами.

Если вздулась батарея, т.е. перестала держать заряд, значит, внутри скопились газы.

Тогда поступают следующим образом:

• корпус батареи отсоединяют аккуратно от датчика;
• отделяют электронный датчик;
• находят под ним колпачок с управляющей электроникой и прокалывают его осторожно иглой;
• затем, находят тяжелый плоский предмет, по площади больший, чем площадь батареи, использоваться который будет в качестве пресса (не применять тиски и аналогичные устройства);
• положить батарею на горизонтальную плоскость, и придавить прессом, помня, что аккумулятор можно повредить, прикладывая чрезмерное усилие. Если же оно недостаточно, результата можно не достичь. Это самый ответственный момент;
• осталось капнуть на отверстие эпоксидной смолой и припаять датчик.

Есть и другие способы, прочесть о которых можно на страницах Интернет.

Подобрать зарядное устройство можно на сайте http://18650.in.ua/chargers/ .

Видео: Li-ion аккумуляторы, советы по эксплуатации li-ion батарей

Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторные батареи используются сегодня в большинстве мобильных устройств – от плееров и телефонов до планшетов ноутбуков

Литий-ионные (а также отличающиеся от них только типом электролита литий-полимерные) аккумуляторы появились на рынке достаточно давно – в 1992 году. Технология отработана до мелочей и неоднократно усовершенствована, все факторы, влияющие на емкость, стабильность и долговечность, известны, учтены разработчиками батарей и гаджетов, отражены в руководствах по эксплуатации портативных устройств и многочисленных публикациях в интернете и бумажной прессе. Но среди советов по обращению с батареями, которые можно услышать от продавцов мобильной техники или знакомых «гуру», до сих пор можно услышать как просто бесполезные, так и откровенно вредные. Давайте же, наконец, составим список правильных рекомендаций по продлению ресурса аккумуляторной батареи.

1. Заряжайте батарею оригинальным зарядным устройством. Используйте оригинальные батареи.

Характеристики дешевых аналогов фирменных аккумуляторов и ЗУ могут заметно отличаться от оригиналов по своим параметрам. Казалось бы, что с того – но знаете ли вы, что превышение номинального зарядного напряжения АКБ всего на 0, 15 В способно вдвое сократить срок службы аккумулятора?

А при пониженном на 0, 1 В напряжении заряда емкость заряженной батареи уменьшается примерно на 10%. Для нее-то это не вредно, даже наоборот – но вас ведь не устроит сокращение времени автономной работы?

Проблема в том, что в мобильных телефонах и смартфонах контроллеры заряда батареи размещаются на плате самого телефона. Они «обучены» заряжать только «родную» батарею, и если совместимый аналог отличается от оригинала (а чаще всего это так), то может произойти одна из вышеописанных ситуаций. Поэтому экономия экономией, а в данном случае совет использовать «родные» батареи и зарядки имеет вполне практическое обоснование.

2. Перед первым использованием полностью зарядите батарею.

Это нужно прежде всего для того, чтобы питаемое устройство правильно определило ее полную емкость и в дальнейшем точно отображало остаток заряда. Но не стоит оставлять ваше устройство на зарядке «на всю ночь» или «на 12 часов», как советуют некоторые продавцы. Это бесполезно, т.к. встроенный в телефон контроллер заряда и встроенная в батарею электронная схема защиты просто отключают зарядку по достижении полной емкости.

«Тренировка», или «раскачка» в виде 3-5 полных циклов литий-ионным батареям тоже не требуется. После первой же зарядки литий-ионная батарея полностью готова к работе. А глубокий разряд станет для нее стрессом и может лишь сократить срок службы. Полный цикл может потребоваться только для некоторых устройств, чтобы произвести так называемую «калибровку» батареи и правильно отображать ее заряд. Однако самой АКБ он не нужен.

3. Соблюдайте температурный режим.

Не храните и не используйте литий-ионные батареи в условиях, в которых вы сами не чувствовали бы себя комфортно. Li-ion АКБ практически неспособны нормально работать при температуре ниже -20 °С. А при +30 °С и выше в них ускоряются процессы старения, приводящие к необратимой потере части емкости и преждевременному выходу из строя. Поэтому не подвергайте ваши смартфоны замораживанию либо перегреву.

Оптимальная температура для заряда и разряда батареи – около +20 °С. При этом разряд при отрицательных температурах вплоть до -18 °С батарее не вредит (разве что будет происходить заметно быстрее, чем обычно). А вот заряжать ее на морозе нельзя категорически – это и вредно, и опасно. Так что заряжайте батарею в более комфортных условиях.

4. Не разряжайте батарею полностью и не гонитесь за 100%-ным зарядом.

В отличие от старых никель-металлгидридных АКБ, для литий-ионных аккумуляторов как полный заряд, так и глубокий разряд – это своего рода стресс. Частые полные циклы могут заметно сократить срок службы батареи:

Если есть такая возможность, ставьте ваш гаджет на зарядку сразу же после предупреждения о низком (10-15%) уровне заряда, не дожидаясь его самовыключения. Если же защитное отключение произошло, ни в коем случае не оставляйте батарею разряженной надолго – стоит поскорее зарядить ее хотя бы до 30-40% емкости.

Было бы также неплохо не заряжать батарею полностью, до 100%. Но на практике эта рекомендация трудновыполнима, хотя некоторые производители ноутбуков (Samsung) уже предусматривают такой режим для своих устройств.

5. Правила хранения неиспользуемых батарей.

Даже лежа на полке либо прилавке магазина, батареи теряют значительную часть емкости, и скорость этого процесса напрямую зависит от степени их заряда и температуры хранения:

Температура хранения Остаток емкости (ресурса) батареи через год хранения:

при начальном уровне заряда 40% и при начальном уровне заряда 100%

0°C 98% 94%

25°C 96% 80%

40°C 85% 65%

60°C 75% 60% (через 3 месяца)

Деградация характеристик наиболее распространенных литий-кобальтовых аккумуляторов в зависимости от температуры хранения и степени заряда

Таким образом, покупать батареи «про запас» нет смысла. А при покупке нового аккумулятора стоит выяснить дату его изготовления.

Аккумуляторы для устройств, которыми вы очень редко пользуетесь, но хотите сохранить в работоспособном состоянии, рекомендуется:

• Зарядить до 40-50%;

• Извлечь из питаемого устройства;

• Упаковать в герметично закрывающийся целлофановый пакет (каждую батарею отдельно, если их несколько);

• Положить на хранение в холодильник (но ни в коем случае не в морозильную камеру!);

• Раз в 2-3 месяца подзаряжать до тех же 40-50%, предварительно дав прогреться до комнатной температуры;

• Перед использованием после долгого хранения зарядить полностью.

Литий-ионные и литий-полимерные батареи бывают различных размеров и формы, но правила хорошего тона в обращении с ними одинаковы для всех разновидностей.

Не оставляйте батарею разряженной надолго. Через несколько недель вследствие саморазряда напряжение севшей батареи упадет ниже критического, до 2, 2-2, 9 В. При этом схема защиты переведет батарею в «спящий» режим и отключится. После чего штатное зарядное устройство, скорее всего, не сможет ее вывести из этого состояния.

Не разбирайте и не пытайтесь починить неисправную батарею самостоятельно. Во-первых, в комбинации с контроллером и устройством защиты она представляет собой (схемотехнически) весьма сложное устройство, разобраться в котором без специальной аппаратуры не получится. Во-вторых, это может быть небезопасно. При этом категорически запрещается разбирать (вскрывать) литий-ионные элементы батарей! Также стоит оберегать батарею от механических повреждений.

Не замораживайте и не перегревайте литий-ионные батареи, особенно свыше 60°C. Помимо быстрого выхода из строя, при значительном перегреве либо повреждении существует опасность взрыва либо самовозгорания литиевого элемента. Поэтому литий-ионные элементы категорически запрещено паять, а их сборка в батареи производится на фабрике методом контактной точечной сварки.

Источники питания на основе лития имеют почти столетнюю историю, но до 90-х годов прошлого века они не могли стать массовыми из-за несовершенства технологии. Использовавшийся в ранних разработках металлический литий чересчур химически активен, что приводило к частым возгораниям и взрывам батарей на его основе. Технологический прорыв совершили инженеры корпорации SONY, заменив литий менее активным кобальтатом лития. Они же внедрили систему управления и защиты BMS (Battery Management System), которая контролирует электрические и физические параметры элементов батареи и прекращает заряд или разряд при нарушении нормального режима работы. С тех пор технология и материалы были значительно улучшены, и на данный момент литий-ионные аккумуляторы – весьма совершенные, надежные и безопасные устройства. Естественно, при соблюдении приведенных выше рекомендаций.

Как продлить жизнь литий-ионных аккумуляторов.