مم تتكون بطارية الليثيوم؟ أنواع بطاريات الليثيوم الحديثة. قواعد تخزين البطاريات غير المستخدمة.

كيف تشحن بطارية ليثيوم أيون بشكل صحيح ولماذا تحتاجها على الإطلاق؟ ملكنا الأجهزة الحديثةالعمل بسبب وجود مصادر طاقة مستقلة. ولا يهم نوع الأجهزة: المثاقب الكهربائية ، مفكات البراغي ، الهواتف الذكية أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة. هذا هو السبب في أنه من المهم للغاية معرفة إجابة السؤال عن كيفية شحن بطارية ليثيوم أيون بشكل صحيح.

قليلا عن بطارية الليثيوم أيون

عادةً ما يتم تقسيم مصادر الطاقة المستقلة ، التي تُستخدم في الهواتف الذكية الحديثة والأجهزة الأخرى ، إلى عدة مجموعات مختلفة. هناك ما يكفي منهم. خذ نفس الشيء ولكن في التكنولوجيا المحمولة ، أي في الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، غالبًا ما يتم تثبيت بطاريات من نوع ليثيوم أيون (التسمية الإنجليزية Li-Ion). الأسباب التي أدت إلى ذلك ذات طبيعة مختلفة.

مزايا هذه الأنواع من البطاريات

بادئ ذي بدء ، تجدر الإشارة إلى مدى بساطة ورخص تكلفة إنتاج مصادر الطاقة هذه. مزاياها الإضافية هي خصائص تشغيل ممتازة. خسائر التفريغ الذاتي صغيرة جدًا ، وقد لعب هذا دورًا أيضًا. لكن مخزون دورات الشحن والتفريغ كبير جدًا جدًا. معًا ، كل هذا يجعل بطاريات الليثيوم أيون رائدة بين الأجهزة المماثلة الأخرى في مجال استخدامها في الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. على الرغم من وجود استثناءات للقاعدة ، إلا أنها تشكل حوالي 10 بالمائة من إجمالي عدد الحالات. هذا هو السبب في أن العديد من المستخدمين يسألون السؤال حول كيفية شحن بطارية ليثيوم أيون بشكل صحيح.

حقائق مهمة وشيقة

بطارية الهاتف الذكي لها ميزاتها الخاصة. لذلك ، تحتاج إلى معرفة قواعد معينة وأن تكون على دراية بالتعليمات ذات الصلة حتى قبل أن تبدأ في الانخراط في عملية الشحن أو التفريغ القسري. تجدر الإشارة أولاً وقبل كل شيء إلى أن معظم البطاريات من هذا النوع مجهزة خصيصًا بجهاز تحكم إضافي. يرجع استخدامه إلى الحاجة إلى الاحتفاظ بالشحنة عند مستوى معين (وهو ما يسمى أيضًا بالغ الأهمية). وبالتالي ، فإن جهاز التحكم ، المدمج ، من بين أشياء أخرى ، في بطارية الهاتف الذكي ، لا يسمح لنا بعبور هذا الخط القاتل ، وبعد ذلك ستموت البطارية ببساطة ، كما يحب متخصصو الخدمة أن يقولوا. من وجهة نظر الفيزياء ، كل شيء يبدو كما يلي: أثناء العملية العكسية (التفريغ الحرج) ، ينخفض ​​جهد بطارية ليثيوم أيون ببساطة إلى الصفر. في موازاة ذلك ، يتم حظر تدفق التيار.

كيفية شحن المعدات الرقمية بشكل صحيح بناءً على مصدر عمر البطارية هذا

إذا كان هاتفك الذكي يعمل ببطارية ليثيوم أيون ، فيجب شحن الجهاز نفسه عندما يظهر مؤشر البطارية الأرقام التالية تقريبًا: 10-20 بالمائة. وينطبق الشيء نفسه على phablets وأجهزة الكمبيوتر اللوحية. هذه إجابة مختصرة عن كيفية شحن بطارية ليثيوم أيون بشكل صحيح. يجب إضافة أنه حتى عند الوصول إلى 100٪ من الشحنة الاسمية ، يجب أن يظل الجهاز متصلاً الشبكة الكهربائيةلساعة أو ساعتين أخريين. الحقيقة هي أن الأجهزة تسيء تفسير الشحن ، و 100 في المائة ، مما يعطي هاتفًا ذكيًا أو جهازًا لوحيًا ، في الواقع ، لا يوجد أكثر من 70-80 في المائة.

إذا كان جهازك مزودًا ببطارية ليثيوم أيون ، فيجب أن تعرف بعض التفاصيل الدقيقة لتشغيله. سيكون هذا مفيدًا جدًا في المستقبل ، لأنه من خلال اتباعهم ، يمكنك إطالة عمر ليس فقط هذا العنصر ، ولكن الجهاز بأكمله ككل. لذلك ، تذكر ، مرة كل ثلاثة أشهر ، تحتاج إلى إجراء تفريغ كامل للجهاز. يتم ذلك لأغراض وقائية.

لكننا سنتحدث عن كيفية شحن بطارية فارغة الشحن لاحقًا. في الوقت الحالي ، دعنا نشير فقط إلى أن الكمبيوتر المكتبي والكمبيوتر المحمول غير قادرين على توفير جهد عالٍ بدرجة كافية عند توصيل جهاز محمول بهذه التكنولوجيا الرائعة عبر منفذ USB. وفقًا لذلك ، من أجل شحن الجهاز بالكامل من هذه المصادر ، سيستغرق الأمر مزيدًا من الوقت. ومن المثير للاهتمام ، أنه يمكن إطالة عمر بطارية ليثيوم أيون بتقنية واحدة. وهو يتألف من دورات شحن متناوبة. أي بمجرد شحن الجهاز بالكامل ، بنسبة 100 بالمائة ، في المرة الثانية - ليس تمامًا (80-90 بالمائة). وهذان الخياران بالتناوب. في هذه الحالة ، يمكنك استخدام الشاحن بطاريات الليثيوم أيون.

شروط الاستخدام

بشكل عام ، يمكن تسمية مصادر طاقة الليثيوم أيون بأنها متواضعة. لقد تحدثنا بالفعل عن هذا الموضوع واكتشفنا أن هذه الخاصية ، إلى جانب غيرها ، أصبحت سببًا لاستخدامها على نطاق واسع في الحوسبة. ومع ذلك ، حتى مثل هذه البنية الذكية للبطارية لا تضمن تمامًا أدائها على المدى الطويل. هذه الفترة تعتمد في المقام الأول على الشخص. لكننا لسنا مطالبين بعمل شيء أبعد من ذلك. إذا كانت هناك خمس قواعد بسيطة يمكننا تذكرها إلى الأبد ، فقم بتطبيقها بنجاح. في هذه الحالة ، سوف يخدمك مصدر طاقة الليثيوم أيون لفترة طويلة جدًا.

حكم واحد

إنه يكمن في حقيقة أنه ليس ضروريًا تمامًا. لقد قيل بالفعل إن مثل هذا الإجراء يجب أن يتم مرة واحدة فقط كل ثلاثة أشهر. لا تحمل التصميمات الحديثة لمصادر الطاقة هذه "تأثير الذاكرة". في الواقع ، لذلك ، من الأفضل أن يكون لديك وقت لشحن الجهاز حتى قبل أن "يجلس" تمامًا. بالمناسبة ، من اللافت للنظر أن بعض الشركات المصنعة للمنتجات المقابلة تقيس عمر خدمة المنتجات في عدد الدورات. منتجات الدرجة الأولى قادرة على "البقاء على قيد الحياة" حوالي ستمائة دورة.

القاعدة الثانية

تقول أن الجهاز المحمول يحتاج إلى تفريغ كامل. يجب أن يتم إجراؤه كل ثلاثة أشهر لأغراض الوقاية. على العكس من ذلك ، يمكن أن يؤدي الشحن غير المنتظم وغير المستقر إلى تغيير العلامات الاسمية للحد الأدنى والأقصى للشحن. وبالتالي ، الجهاز الذي بني فيه هذا المصدر عمر البطارية، يبدأ في الحصول على معلومات خاطئة حول مقدار الطاقة المتبقية بالفعل. وهذا بدوره يؤدي إلى حسابات غير صحيحة لاستهلاك الطاقة.

تم تصميم التفريغ الوقائي لمنع ذلك. عندما يحدث هذا ، ستقوم دائرة التحكم تلقائيًا بإعادة تعيين الحد الأدنى لقيمة الشحن. ومع ذلك ، هناك بعض الحيل هنا. على سبيل المثال ، بعد التفريغ الكاملمن الضروري "القيادة إلى مقل العيون" مصدر الطاقة ، والاحتفاظ به لمدة 12 ساعة إضافية. بالإضافة إلى شبكة وأسلاك كهربائية عادية ، لا نحتاج إلى أي شيء آخر في هذا الشأن لشحنها. لكن تشغيل البطارية بعد التفريغ الوقائي سيصبح أكثر استقرارًا ، ويمكنك ملاحظة ذلك على الفور.

القاعدة الثالثة

إذا كنت لا تستخدم بطاريتك ، فلا يزال يتعين عليك مراقبة حالتها. في نفس الوقت ، يفضل ألا تزيد درجة الحرارة في الغرفة التي تخزنها فيها ولا تقل عن 15 درجة. من الواضح أنه ليس من الممكن دائمًا تحقيق هذا الرقم بالضبط ، ولكن مع ذلك ، كلما قل الانحراف عن هذه القيمة ، كان ذلك أفضل. وتجدر الإشارة إلى أنه يجب شحن البطارية نفسها بنسبة 30-50 بالمائة. ستسمح لك هذه الظروف بالحفاظ على مصدر الطاقة لفترة طويلة دون أضرار جسيمة. لماذا لا تكون مشحونة بالكامل؟ ولكن لأن البطارية ، "محشورة في مقل العيون" ، تفقد ما يكفي بسبب العمليات الفيزيائية عظمقدرتها. إذا تم الاحتفاظ بمصدر الطاقة لفترة طويلةفي حالة التفريغ ، يصبح عديم الفائدة عمليا. والمكان الوحيد الذي يكون مفيدًا حقًا هو في سلة المهملات. الطريقة الوحيدة ، رغم أنها غير مرجحة ، هي تجديد بطاريات أيونات الليثيوم.

القاعدة الرابعة

يجب شحن بطارية ليثيوم أيون ، التي يتراوح سعرها بين عدة مئات إلى عدة آلاف روبل ، فقط باستخدام الأجهزة الأصلية. هذا ينطبق بدرجة أقل على أجهزة محمولة، لأن المحولات مضمنة بالفعل في عبوتها (إذا قمت بشرائها من المتجر الرسمي). لكن في هذه الحالة ، يقومون فقط بتثبيت الجهد الموفر ، والشاحن ، في الواقع ، مدمج بالفعل في جهازك. وهو ، بالمناسبة ، لا يمكن أن يقال عن كاميرات الفيديو والكاميرات. هذا هو بالضبط ما نتحدث عنه ، وهنا يمكن أن يتسبب استخدام أجهزة الطرف الثالث عند شحن البطاريات في حدوث ضرر كبير.

القاعدة الخامسة

راقب درجة الحرارة. يمكن لبطاريات الليثيوم أيون مقاومة الإجهاد الحراري ، لكن ارتفاع درجة الحرارة يضر بها. ودرجات الحرارة المنخفضة لمصدر الطاقة ليست أفضل ما يمكن أن يكون. على الرغم من أن الخطر الأكبر يأتي على وجه التحديد من عملية ارتفاع درجة الحرارة. تذكر ، يجب ألا تتعرض البطارية لأشعة الشمس المباشرة. يبدأ نطاق درجات الحرارة وقيمها المسموح بها عند -40 درجة وتنتهي عند +50 درجة مئوية.

بطارية ليثيوم أيون

العناصر الأسطوانية قبل التجميع (18650)

صفات

اعتمادًا على الدائرة الكهروكيميائية ، تُظهر بطاريات الليثيوم أيون الخصائص التالية:

• يبلغ جهد الخلية الواحدة 3.6 فولت.
• أقصى جهد 4.2 فولت ، 2.5-3.0 فولت كحد أدنى ، تدعم أجهزة الشحن الجهد في النطاق 4.05-4.2 فولت
• كثافة الطاقة: 110 ... 230 واط * ساعة / كغ
• المقاومة الداخلية: 5 ... 15 مللي أمبير / 1 أمبير
• عدد دورات الشحن / التفريغ قبل فقدان 20٪ من السعة: 1000-5000
• وقت الشحن السريع: 15 دقيقة - 1 ساعة
• تفريغ ذاتي في درجة حرارة الغرفة: 3٪ شهريا
• تيار الحمل بالنسبة إلى السعة (C):
  • ثابت - حتى 65 درجة مئوية ، نبضي - حتى 500 درجة مئوية
  • الأكثر قبولًا: حتى 1 درجة مئوية
• نطاق درجة حرارة التشغيل: -0 ... +60 درجة مئوية (لا يمكن شحن البطاريات في درجات حرارة منخفضة)

جهاز

تتكون بطارية الليثيوم أيون من أقطاب كهربائية (مادة الكاثود على رقائق الألومنيوم ومادة الأنود على رقائق النحاس) مفصولة بفواصل مسامية مشربة بالكهرباء. يتم وضع حزمة الأقطاب الكهربائية في علبة محكمة الغلق ، ويتم توصيل الكاثودات والأنودات بأطراف المجمع الحالية. يحتوي الغلاف على صمام أمان يخفف الضغط الداخلي عند حدوث ذلك حالات طارئةوانتهاك شروط التشغيل. تختلف بطاريات الليثيوم أيون في نوع مادة الكاثود المستخدمة. الحامل الحالي في بطارية الليثيوم أيون هو أيون الليثيوم موجب الشحنة ، والذي لديه القدرة على الإقحام (interalate) في الشبكة البلورية للمواد الأخرى (على سبيل المثال ، في الجرافيت وأكاسيد المعادن والأملاح) مع تكوين مادة كيميائية الرابطة ، على سبيل المثال: في الجرافيت بتكوين LiC6 ، وأكاسيد (LiMO 2) وأملاح (LiM R O N) للمعادن. في البداية ، تم استخدام الليثيوم المعدني كألواح سالبة ، ثم فحم الكوك. في وقت لاحق ، بدأ استخدام الجرافيت. حتى وقت قريب ، تم استخدام أكاسيد الليثيوم مع الكوبالت أو المنغنيز كلوحات إيجابية ، ولكن يتم استبدالها بشكل متزايد بالفوسفات الليثيوم ، والذي تبين أنه آمن ورخيص وغير سام ويمكن التخلص منه بطريقة صديقة للبيئة. تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون في مجموعة مزودة بنظام مراقبة وتحكم - SKU أو BMS (نظام إدارة البطارية) وجهاز شحن / تفريغ خاص. في الوقت الحاضر ، تُستخدم ثلاث فئات من مواد الكاثود في الإنتاج الضخم لبطاريات الليثيوم أيون: - الليثيوم كوبالتات LiCoO 2 والمحاليل الصلبة القائمة على نيكل الليثيوم متساوي التركيب - الليثيوم والمنغنيز الإسبنيل LiMn 2 O 4 - الليثيوم الفوسفات الليثيوم LiFePO 4. الدوائر الكهروكيميائية لبطاريات الليثيوم أيون: • الليثيوم-كوبالت LiCoO2 + 6xC → Li1-xCoO2 + xLi + C6 • الليثيوم-فيرو فوسفات LiFePO4 + 6xC → Li1-xFePO4 + xLi + C6

بسبب انخفاض التفريغ الذاتي و عدد كبيردورات الشحن والتفريغ ، يفضل استخدام بطاريات Li-ion في الطاقة البديلة. علاوة على ذلك ، بالإضافة إلى نظام BMS (SKU) ، فهي مجهزة بمحولات (محولات الجهد).

مزايا

• كثافة طاقة عالية.
• انخفاض التفريغ الذاتي.
• لا يوجد تأثير الذاكرة.
• صيانة مجانية.

عيوب

تعرضت بطاريات Li-ion من الجيل الأول لتأثير متفجر. تم تفسير ذلك من خلال حقيقة أنهم استخدموا أنودًا مصنوعًا من الليثيوم المعدني ، حيث ظهرت عليه ، خلال دورات الشحن / التفريغ المتعددة ، التكوينات المكانية (التشعبات) ، مما أدى إلى قصر دائرة الأقطاب ، ونتيجة لذلك ، نشوب حريق أو انفجار . تم حل هذه المشكلة أخيرًا عن طريق استبدال مادة الأنود بالجرافيت. حدثت عمليات مماثلة أيضًا على كاثودات بطاريات الليثيوم أيون بناءً على أكسيد الكوبالت عند انتهاك ظروف التشغيل (إعادة شحنها). بطاريات الليثيوم-فيرو-فوسفات خالية تمامًا من أوجه القصور هذه. بالإضافة إلى ذلك ، تم تجهيز جميع بطاريات الليثيوم أيون الحديثة بجهاز مدمج دائرة كهربائية، مما يمنع الشحن الزائد والسخونة الزائدة بسبب الشحن الزائد.

قد يكون لبطاريات Li-ion ذات التفريغ غير المنضبط أقصر دورة الحياةمقارنة بأنواع البطاريات الأخرى. عند تفريغها بالكامل ، تفقد بطاريات الليثيوم أيون القدرة على الشحن عند توصيلها بالكهرباء. جهد الشحن. يمكن حل هذه المشكلة عن طريق تطبيق نبضة جهد أعلى ، لكن هذا يؤثر سلبًا على الخصائص الإضافية لبطاريات الليثيوم أيون. يتحقق أقصى "عمر" لبطارية Li-ion عندما يكون الشحن محدودًا من أعلى عند مستوى 95٪ والتفريغ يكون 15-20٪. يتم دعم وضع التشغيل هذا بواسطة نظام المراقبة والتحكم BMS (SKU) ، والذي يتم تضمينه مع أي بطارية ليثيوم أيون.

تتحقق ظروف التخزين المثلى لبطاريات Li-ion عند شحنها بمستوى 40-70٪ من سعة البطارية وعند درجة حرارة تبلغ حوالي 5 درجات مئوية. في الوقت نفسه ، تعد درجة الحرارة المنخفضة عاملاً أكثر أهمية لفقد السعة الصغيرة أثناء التخزين طويل الأجل. يبلغ متوسط ​​العمر الافتراضي (عمر الخدمة) لبطارية ليثيوم أيون 36 شهرًا في المتوسط ​​، على الرغم من أنه يمكن أن يختلف من 24 إلى 60 شهرًا.

فقدان سعة التخزين:

وفقًا لجميع اللوائح الحالية لتخزين وتشغيل بطاريات الليثيوم أيون ، لضمان التخزين على المدى الطويل ، من الضروري إعادة شحنها إلى مستوى 70٪ من السعة مرة كل 6-9 أشهر.

أنظر أيضا

ملحوظات

المؤلفات

• خروستاليف د. أ. بطاريات. م: إميرالد ، 2003.
• يوري فيليبوفسكيطعام متنقل. الجزء 2. (RU). ComputerraLab (26 مايو 2009). - مقالة مفصلة عن بطاريات Li-ion تم استرجاعها في 26 مايو 2009.

الروابط

• GOST 15596-82 المصطلحات والتعاريف.
• GOST 61960-2007

نوصي بالقراءة

أساسيات الهندسة الكهربائية

تقنية اللطف بالأنسجة المحلية

تصاعد

سموثي التخسيس: وصفات سموثي لتخفيف الوزن والتطهير

هوائي

مضادات الذهان (مضادات الذهان)

إضاءة

لماذا لا يساعد رود الجميع؟

كهربائي في الشقة

الأميبا هيكلها. ما هي الأميبا؟ مكان الأميبا في الحياة البرية

معدات كهربائية

طاجن الأرز مثل الروضة