लिथियम बैटरी किससे बनी होती है? आधुनिक लिथियम बैटरी के प्रकार। अप्रयुक्त बैटरी के भंडारण के नियम।

लिथियम-आयन बैटरी को ठीक से कैसे चार्ज करें और इसकी आवश्यकता क्यों है? हमारी आधुनिक उपकरणस्वतंत्र शक्ति स्रोतों की उपस्थिति के कारण कार्य। और इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि वे किस तरह के उपकरण हैं: इलेक्ट्रिक ड्रिल, स्क्रूड्राइवर्स, स्मार्टफोन या लैपटॉप। इसलिए इस सवाल का जवाब जानना बहुत जरूरी है कि लिथियम-आयन बैटरी को ठीक से कैसे चार्ज किया जाए।

लिथियम-आयन प्रकार की बैटरी क्या है इसके बारे में थोड़ा

स्वायत्त शक्ति स्रोत, जो आधुनिक स्मार्टफोन और अन्य उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं, आमतौर पर कई अलग-अलग समूहों में विभाजित होते हैं। उनमें से काफी हैं। वही लें लेकिन यह पोर्टेबल तकनीक में है, यानी स्मार्टफोन और लैपटॉप में, लिथियम-आयन प्रकार (अंग्रेजी पदनाम ली-आयन) की बैटरी सबसे अधिक बार स्थापित की जाती है। जिन कारणों से यह हुआ, वे अलग प्रकृति के हैं।

इस प्रकार की बैटरियों के लाभ

सबसे पहले, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इन ऊर्जा स्रोतों का उत्पादन करना कितना सरल और सस्ता है। उनके अतिरिक्त लाभ उत्कृष्ट परिचालन विशेषताएं हैं। स्व-निर्वहन नुकसान बहुत कम हैं, और इसने भी एक भूमिका निभाई। लेकिन चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के लिए साइकिल का स्टॉक बहुत, बहुत बड़ा है। साथ में, यह सब स्मार्टफोन और लैपटॉप में उनके उपयोग के क्षेत्र में अन्य समान उपकरणों के बीच लिथियम-आयन बैटरी को अग्रणी बनाता है। हालांकि नियम के अपवाद हैं, वे कुल मामलों का लगभग 10 प्रतिशत बनाते हैं। यही कारण है कि कई उपयोगकर्ता सवाल पूछते हैं कि लिथियम-आयन बैटरी को ठीक से कैसे चार्ज किया जाए।

महत्वपूर्ण और रोचक तथ्य

स्मार्टफोन की बैटरी की अपनी विशिष्ट विशेषताएं होती हैं। इसलिए, जबरन चार्ज करने या डिस्चार्ज करने की प्रक्रिया में शामिल होने से पहले ही आपको कुछ नियमों को जानने और प्रासंगिक निर्देशों से परिचित होने की आवश्यकता है। सबसे पहले यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस प्रकार की अधिकांश बैटरी विशेष रूप से एक अतिरिक्त नियंत्रण उपकरण से सुसज्जित हैं। इसका उपयोग चार्ज को एक निश्चित स्तर (जिसे क्रिटिकल भी कहा जाता है) पर रखने की आवश्यकता के कारण होता है। इस प्रकार, नियंत्रण उपकरण, अन्य बातों के अलावा, एक स्मार्टफोन के लिए बैटरी में, हमें उस घातक रेखा को पार करने की अनुमति नहीं देता है, जिसके बाद बैटरी बस "मर जाएगी", जैसा कि सेवा विशेषज्ञ कहना पसंद करते हैं। भौतिकी के दृष्टिकोण से, सब कुछ इस तरह दिखता है: रिवर्स प्रक्रिया (क्रिटिकल डिस्चार्ज) के दौरान, लिथियम-आयन बैटरी का वोल्टेज बस शून्य हो जाता है। समानांतर में, करंट का प्रवाह अवरुद्ध हो जाता है।

बैटरी जीवन के इस स्रोत के आधार पर डिजिटल उपकरणों को ठीक से कैसे चार्ज करें

यदि आपका स्मार्टफोन लिथियम-आयन बैटरी द्वारा संचालित है, तो डिवाइस को तब चार्ज किया जाना चाहिए जब बैटरी संकेतक लगभग निम्नलिखित संख्या दिखाता है: 10-20 प्रतिशत। फैबलेट और टैबलेट कंप्यूटर के लिए भी यही सच है। लिथियम-आयन बैटरी को ठीक से कैसे चार्ज किया जाए, इस सवाल का यह एक संक्षिप्त उत्तर है। यह जोड़ा जाना चाहिए कि नाममात्र चार्ज के 100% तक पहुंचने पर भी, डिवाइस को से जुड़ा रहना चाहिए विद्युत नेटवर्कएक और दो घंटे के लिए। तथ्य यह है कि डिवाइस चार्जिंग की गलत व्याख्या करते हैं, और 100 प्रतिशत, जो एक स्मार्टफोन या टैबलेट देता है, वास्तव में, 70-80 प्रतिशत से अधिक नहीं हैं।

यदि आपका उपकरण लिथियम-आयन बैटरी से लैस है, तो आपको इसके संचालन की कुछ सूक्ष्मताओं को जानना चाहिए। यह भविष्य में बहुत उपयोगी होगा, क्योंकि इनका पालन करके आप न केवल इस तत्व, बल्कि पूरे उपकरण के जीवन का विस्तार कर सकते हैं। इसलिए, याद रखें, हर तीन महीने में एक बार आपको डिवाइस का पूरा डिस्चार्ज करना होगा। यह निवारक उद्देश्यों के लिए किया जाता है।

लेकिन हम बाद में बात करेंगे कि डिस्चार्ज की गई बैटरी को कैसे चार्ज किया जाए। अभी के लिए, आइए केवल यह इंगित करें कि एक यूएसबी पोर्ट के माध्यम से एक मोबाइल डिवाइस को प्रौद्योगिकी के इन चमत्कारों से जोड़ने पर एक डेस्कटॉप कंप्यूटर और एक लैपटॉप पर्याप्त उच्च वोल्टेज प्रदान करने में सक्षम नहीं हैं। तदनुसार, इन स्रोतों से डिवाइस को पूरी तरह से चार्ज करने में अधिक समय लगेगा। दिलचस्प बात यह है कि लिथियम-आयन बैटरी की लाइफ को एक तकनीक से बढ़ाया जा सकता है। इसमें वैकल्पिक चार्जिंग चक्र शामिल हैं। यानी एक बार जब आप डिवाइस को पूरी तरह से 100 प्रतिशत पर चार्ज कर देते हैं, तो दूसरी बार - पूरी तरह से नहीं (80 - 90 प्रतिशत)। और ये दो विकल्प बारी-बारी से बदलते हैं। इस मामले में, आप चार्जर का उपयोग करने के लिए कर सकते हैं लिथियम आयन बैटरी.

उपयोग की शर्तें

सामान्य तौर पर, लिथियम-आयन बिजली की आपूर्ति को सरल कहा जा सकता है। हम पहले ही इस विषय पर बात कर चुके हैं और पता चला है कि यह विशेषता, दूसरों के साथ, कंप्यूटिंग में उनके व्यापक उपयोग का कारण बन गई है। हालांकि, इस तरह की स्मार्ट बैटरी आर्किटेक्चर भी उनके दीर्घकालिक प्रदर्शन की पूरी गारंटी नहीं देता है। यह अवधि मुख्य रूप से व्यक्ति पर निर्भर करती है। लेकिन हमें इसके आगे कुछ करने की आवश्यकता नहीं है। यदि पाँच सरल नियम हैं जिन्हें हम हमेशा याद रख सकते हैं, तो उन्हें सफलतापूर्वक लागू करें। इस मामले में, लिथियम-आयन बिजली की आपूर्ति बहुत, बहुत लंबे समय तक आपकी सेवा करेगी।

नियम एक

यह इस तथ्य में निहित है कि यह पूरी तरह से आवश्यक नहीं है। यह पहले ही कहा जा चुका है कि ऐसी प्रक्रिया हर तीन महीने में केवल एक बार की जानी चाहिए। इन बिजली आपूर्ति के आधुनिक डिजाइन में "स्मृति प्रभाव" नहीं होता है। वास्तव में, इसलिए, डिवाइस को पूरी तरह से "बैठने" से पहले ही चार्ज करने के लिए समय देना बेहतर है। वैसे, यह काफी उल्लेखनीय है कि संबंधित उत्पादों के कुछ निर्माता उत्पादों के सेवा जीवन को चक्रों की संख्या में मापते हैं। शीर्ष श्रेणी के उत्पाद लगभग छह सौ चक्र "जीवित" रहने में सक्षम हैं।

नियम दो

इसमें कहा गया है कि मोबाइल डिवाइस को पूरी तरह से डिस्चार्ज करने की जरूरत है। रोकथाम के उद्देश्य से इसे हर तीन महीने में किया जाना चाहिए। इसके विपरीत, अनियमित और अस्थिर चार्जिंग न्यूनतम और अधिकतम चार्ज के नाममात्र के निशान को स्थानांतरित कर सकती है। इस प्रकार, वह उपकरण जिसमें यह स्रोत बनाया गया है बैटरी लाइफ, वास्तव में कितनी ऊर्जा बची है, इस बारे में झूठी जानकारी प्राप्त करना शुरू कर देती है। और यह बदले में, ऊर्जा खपत की गलत गणना की ओर जाता है।

इसे रोकने के लिए प्रिवेंटिव डिस्चार्ज बनाया गया है। जब ऐसा होता है, तो नियंत्रण सर्किट स्वचालित रूप से न्यूनतम चार्ज मान को रीसेट कर देगा। हालाँकि, यहाँ कुछ तरकीबें हैं। उदाहरण के लिए, के बाद पूर्ण निर्वहनशक्ति स्रोत को "नेत्रगोलक तक ड्राइव" करना आवश्यक है, इसे अतिरिक्त 12 घंटे तक पकड़े रहना। एक साधारण विद्युत नेटवर्क और तारों के अलावा, हमें इस मामले में चार्ज करने के लिए और कुछ नहीं चाहिए। लेकिन निवारक निर्वहन के बाद बैटरी का संचालन अधिक स्थिर हो जाएगा, और आप इसे तुरंत नोटिस कर सकते हैं।

नियम तीन

यदि आप अपनी बैटरी का उपयोग नहीं कर रहे हैं, तो भी आपको इसकी स्थिति पर नज़र रखने की आवश्यकता है। उसी समय, जिस कमरे में आप इसे स्टोर करते हैं उसका तापमान अधिमानतः अधिक नहीं होना चाहिए और 15 डिग्री से कम नहीं होना चाहिए। यह स्पष्ट है कि इस आंकड़े को प्राप्त करना हमेशा संभव नहीं होता है, लेकिन फिर भी, इस मूल्य से जितना छोटा विचलन होगा, उतना ही बेहतर होगा। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि बैटरी को 30-50 प्रतिशत तक चार्ज किया जाना चाहिए। ऐसी स्थितियां आपको लंबे समय तक गंभीर क्षति के बिना बिजली स्रोत को रखने की अनुमति देंगी। इसे पूरी तरह चार्ज क्यों नहीं किया जाना चाहिए? लेकिन क्योंकि बैटरी, "नेत्रगोलकों तक सीमित", शारीरिक प्रक्रियाओं के कारण पर्याप्त रूप से खो जाती है अधिकांशइसकी क्षमता। अगर बिजली की आपूर्ति रखी जाती है लंबे समय के लिएएक छुट्टी की स्थिति में, यह व्यावहारिक रूप से बेकार हो जाता है। और यह वास्तव में काम आने वाली एकमात्र जगह कूड़ेदान में है। एकमात्र तरीका, हालांकि असंभव है, लिथियम-आयन बैटरी को नवीनीकृत करना है।

नियम चार

एक लिथियम-आयन बैटरी, जिसकी कीमत कई सौ से कई हजार रूबल तक होती है, को केवल मूल उपकरणों का उपयोग करके चार्ज किया जाना चाहिए। यह कुछ हद तक लागू होता है मोबाइल उपकरणों, क्योंकि एडेप्टर पहले से ही उनके पैकेज में शामिल हैं (यदि आप उन्हें आधिकारिक स्टोर में खरीदते हैं)। लेकिन इस मामले में, वे केवल आपूर्ति किए गए वोल्टेज को स्थिर करते हैं, और चार्जर, वास्तव में, पहले से ही आपके डिवाइस में बनाया गया है। जो, वैसे, वीडियो कैमरा और कैमरों के बारे में नहीं कहा जा सकता है। ठीक यही हम बात कर रहे हैं, यहां बैटरी चार्ज करते समय तीसरे पक्ष के उपकरणों का उपयोग महत्वपूर्ण नुकसान पहुंचा सकता है।

नियम पांच

तापमान देखें। लिथियम-आयन बैटरियां थर्मल स्ट्रेस का विरोध कर सकती हैं, लेकिन ओवरहीटिंग उनके लिए हानिकारक है। और एक शक्ति स्रोत के लिए कम तापमान सबसे अच्छा नहीं हो सकता है। हालांकि सबसे बड़ा खतरा ठीक ओवरहीटिंग की प्रक्रिया से आता है। याद रखें, बैटरी को सीधी धूप के संपर्क में नहीं आना चाहिए। तापमान की सीमा और उनके स्वीकार्य मान -40 डिग्री से शुरू होते हैं और +50 डिग्री सेल्सियस पर समाप्त होते हैं।

लिथियम - ऑइन बैटरी

असेंबली से पहले बेलनाकार तत्व (18650)

विशेषताएं

इलेक्ट्रो-केमिकल सर्किट के आधार पर, लिथियम-आयन बैटरी निम्नलिखित विशेषताएं दिखाती हैं:

• एक सेल का वोल्टेज 3.6 V है।
• अधिकतम वोल्टेज 4.2 वी, न्यूनतम 2.5-3.0 वी। चार्जर 4.05-4.2 वी . की सीमा में वोल्टेज का समर्थन करते हैं
• ऊर्जा घनत्व: 110 ... 230 डब्ल्यू * एच / किग्रा
• आंतरिक प्रतिरोध : 5 … 15 mOhm/1Ah
• 20% क्षमता के नुकसान से पहले चार्ज / डिस्चार्ज चक्रों की संख्या: 1000-5000
• त्वरित चार्ज समय: 15 मिनट - 1 घंटा
• कमरे के तापमान पर स्व-निर्वहन: 3% प्रति माह
• कैपेसिटेंस (सी) के सापेक्ष वर्तमान लोड करें:
  • स्थिर - 65C तक, स्पंदित - 500C . तक
  • सबसे स्वीकार्य: 1C . तक
• ऑपरेटिंग तापमान रेंज: -0 ... +60 डिग्री सेल्सियस (कम तापमान पर बैटरी चार्ज नहीं की जा सकती)

उपकरण

लिथियम-आयन बैटरी में इलेक्ट्रोड होते हैं (एल्यूमीनियम पन्नी पर कैथोड सामग्री और तांबे की पन्नी पर एनोड सामग्री) इलेक्ट्रोलाइट-गर्भवती झरझरा विभाजक द्वारा अलग किए जाते हैं। इलेक्ट्रोड के पैकेज को एक सीलबंद मामले में रखा जाता है, कैथोड और एनोड वर्तमान कलेक्टर टर्मिनलों से जुड़े होते हैं। आवास में एक सुरक्षा वाल्व होता है जो आंतरिक दबाव से राहत देता है जब आपातकालीन क्षणऔर परिचालन शर्तों का उल्लंघन। लिथियम-आयन बैटरी प्रयुक्त कैथोड सामग्री के प्रकार में भिन्न होती है। लिथियम-आयन बैटरी में वर्तमान वाहक एक सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया लिथियम आयन है, जिसमें रासायनिक के गठन के साथ अन्य सामग्रियों (उदाहरण के लिए, ग्रेफाइट, धातु ऑक्साइड और लवण में) के क्रिस्टल जाली में अंतःस्थापित (अंतःस्थापित) करने की क्षमता होती है। बांड, उदाहरण के लिए: LiC6, ऑक्साइड (LiMO 2) और धातुओं के लवण (LiM R O N) के निर्माण के साथ ग्रेफाइट में। प्रारंभ में, धातु लिथियम का उपयोग नकारात्मक प्लेटों के रूप में किया जाता था, फिर कोल कोक के रूप में। बाद में ग्रेफाइट का प्रयोग होने लगा। कुछ समय पहले तक, कोबाल्ट या मैंगनीज के साथ लिथियम ऑक्साइड सकारात्मक प्लेटों के रूप में उपयोग किए जाते थे, लेकिन उन्हें तेजी से लिथियम फेरोफॉस्फेट द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है, जो सुरक्षित, सस्ता और गैर-विषाक्त हो गया है और पर्यावरण के अनुकूल तरीके से निपटाया जा सकता है। लिथियम-आयन बैटरी का उपयोग निगरानी और नियंत्रण प्रणाली - SKU या BMS (बैटरी प्रबंधन प्रणाली) और एक विशेष चार्ज / डिस्चार्ज डिवाइस के साथ एक सेट में किया जाता है। वर्तमान में, लिथियम-आयन बैटरियों के बड़े पैमाने पर उत्पादन में कैथोड सामग्री के तीन वर्गों का उपयोग किया जाता है: - लिथियम कोबाल्टेट LiCoO 2 और इसके लिए लिथियम निकलेट आइसोस्ट्रक्चरल पर आधारित ठोस समाधान - लिथियम-मैंगनीज स्पिनल LiMn 2 O 4 - लिथियम फेरोफॉस्फेट LiFePO 4 । लिथियम-आयन बैटरी के इलेक्ट्रोकेमिकल सर्किट: • लिथियम-कोबाल्ट LiCoO2 + 6xC → Li1-xCoO2 + xLi+C6 • लिथियम-फेरोफॉस्फेट LiFePO4 + 6xC → Li1-xFePO4 + xLi+C6

कम स्व-निर्वहन के कारण और एक बड़ी संख्या मेंवैकल्पिक ऊर्जा में उपयोग के लिए चार्ज-डिस्चार्ज चक्र, ली-आयन बैटरी सबसे अधिक पसंद की जाती हैं। इसके अलावा, बीएमएस सिस्टम (एसकेयू) के अलावा, वे इनवर्टर (वोल्टेज कन्वर्टर्स) से लैस हैं।

लाभ

• उच्च ऊर्जा घनत्व।
• कम स्व-निर्वहन।
• कोई स्मृति प्रभाव नहीं।
• रखरखाव मुक्त।

कमियां

पहली पीढ़ी की ली-आयन बैटरी विस्फोटक प्रभाव के अधीन थीं। यह इस तथ्य से समझाया गया था कि उन्होंने धातु लिथियम से बने एनोड का उपयोग किया था, जिस पर स्थानिक संरचनाएं (डेंड्राइट्स) कई चार्ज/डिस्चार्ज चक्रों के दौरान दिखाई देती थीं, जिससे इलेक्ट्रोड का शॉर्ट सर्किट होता था और परिणामस्वरूप, आग या विस्फोट होता था। एनोड सामग्री को ग्रेफाइट से बदलकर अंततः इस समस्या का समाधान किया गया। इसी तरह की प्रक्रियाएं कोबाल्ट ऑक्साइड पर आधारित लिथियम-आयन बैटरी के कैथोड पर भी हुईं जब परिचालन की स्थिति का उल्लंघन किया गया (रिचार्ज)। लिथियम-फेरो-फॉस्फेट बैटरी इन कमियों से पूरी तरह रहित हैं। इसके अलावा, सभी आधुनिक लिथियम-आयन बैटरी बिल्ट-इन . से लैस हैं विद्युत सर्किट, जो ओवरचार्जिंग के कारण ओवरचार्जिंग और ओवरहीटिंग को रोकता है।

अनियंत्रित डिस्चार्ज वाली ली-आयन बैटरी कम हो सकती हैं जीवन चक्रअन्य प्रकार की बैटरी की तुलना में। जब पूरी तरह से डिस्चार्ज हो जाता है, तो लिथियम-आयन बैटरी प्लग इन करने पर चार्ज होने की क्षमता खो देती है। चार्जिंग वोल्टेज. उच्च वोल्टेज पल्स लगाने से इस समस्या को हल किया जा सकता है, लेकिन यह लिथियम-आयन बैटरी की आगे की विशेषताओं को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है। ली-आयन बैटरी का अधिकतम "जीवन" तब प्राप्त होता है जब चार्ज ऊपर से 95% के स्तर पर सीमित होता है और डिस्चार्ज 15-20% होता है। संचालन का यह तरीका बीएमएस निगरानी और नियंत्रण प्रणाली (एसकेयू) द्वारा समर्थित है, जो किसी भी लिथियम-आयन बैटरी के साथ शामिल है।

बैटरी क्षमता के 40-70% के स्तर पर और लगभग 5 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर चार्ज करने पर ली-आयन बैटरी के लिए इष्टतम भंडारण की स्थिति प्राप्त की जाती है। साथ ही, लंबी अवधि के भंडारण के दौरान कम क्षमता के नुकसान के लिए कम तापमान एक अधिक महत्वपूर्ण कारक है। लिथियम-आयन बैटरी का औसत शेल्फ जीवन (सेवा जीवन) औसतन 36 महीने है, हालांकि यह 24 से 60 महीनों तक भिन्न हो सकता है।

भंडारण क्षमता का नुकसान:

लिथियम-आयन बैटरी के भंडारण और संचालन के लिए सभी मौजूदा नियमों के अनुसार, लंबी अवधि के भंडारण को सुनिश्चित करने के लिए, उन्हें हर 6-9 महीनों में एक बार 70% क्षमता के स्तर तक रिचार्ज करना आवश्यक है।

यह सभी देखें

टिप्पणियाँ

साहित्य

• ख्रीस्तलेव डी। ए। संचायक। एम: एमराल्ड, 2003।
• यूरी फ़िलिपोवस्कीमोबाइल खाना। भाग 2. (आरयू)। ComputerraLab (26 मई, 2009)। - ली-आयन बैटरी के बारे में विस्तृत लेख। 26 मई 2009 को लिया गया।

लिंक

• GOST 15596-82 नियम और परिभाषाएँ।
• गोस्ट 61960-2007

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