Эксплуатация литий полимерных аккумуляторов: Как правильно заряжать литий-полимерные аккумуляторы, правильная зарядка Li Po аккумуляторов

Содержание

Как правильно заряжать литий-полимерные аккумуляторы, правильная зарядка Li Po аккумуляторов

27.09.2016

Литиево-полимерными аккумуляторами оснащаются практически все современные электронные гаджеты. Широкое применение они нашли на летающих радиоуправляемых моделях, квадрокоптерах, вертолетах и самолетах. У литий-полимерных аккумуляторов есть немало преимуществ, в том числе – высокая плотность энергии, низкий саморазряд и отсутствие так называемого «эффекта памяти».

В результате для моделей с силовыми электроагрегатами Li Pol батарее практически не существует достойной альтернативы. Следует ожидать, что они будут применяться все более широко, особенно в таких областях, как непилотируемые летательные аппараты, электромобили и т.п.

Несмотря на все преимущества, LiPol батареи имеют репутацию капризных, опасных и маложивущих источников питания. На самом деле, эти недостатки несколько преувеличены. Если их правильно использовать, проблемы будут сведены к минимуму.

Правила зарядки

Для того чтобы в эксплуатации источника питания не возникало проблем, необходимо правильно заряжать LiPo батареи. В противном случае велик риск их повреждения и даже самовозгорания. Рассмотрим, как правильно зарядить литий полимерный аккумулятор, чтобы избежать возможных проблем:

  • Зарядить LiPo аккумулятор любым ЗУ не получится, для этого требуются специальные зарядные устройства. Связано это с особенностями двухфазного процесса зарядки.
  • Зарядка аккумуляторов Li Pol проходит в две фазы (метод CC-CV). На первой стадии напряжение на всех банках АКБ возрастает. К окончанию фазы оно достигает 4,2 Вольт. По сути, к этому моменту зарядка Li Pol аккумуляторов достигает 95%. Дальше начинается вторая фаза. Для недопущения перезаряда, губительного для литий-полимерной АКБ, ток снижается. В случае превышения напряжения более 4,25 Вольт увеличивается риск самовозгорания.
  • Не рекомендуется допускать полной разрядки источника питания, перед повторной зарядкой в нем должно оставаться около 10-20%, иначе он быстро выйдет из строя.
  • Важно следить, чтобы напряжение не падало ниже 3 Вольт на каждой банке. При таком снижении показателей напряжения велик риск того, что батарея может вздуться. При этом вздувшийся LiPo аккумулятор потеряет более 50% своей емкости. Если вздулась LiPo батарея, ее останется только выбросить – потеря емкости необратима.

То, что литий-полимерные источники питания вздуваются, является одной из серьезных проблем их эксплуатации. Все банки должны заряжаться и разряжаться равномерно. При этом зарядное устройство для литий полимерных батарей отслеживает только суммарное напряжение, но при большом разбросе показателей вероятность того, что LiPo аккумулятор вздулся увеличивается в разы. Также это приводит к перезаряду отдельных банок, увеличению риска самовозгорания.

Для решения этой проблемы зарядку Li Pol батарей необходимо выполнять с использованием балансира, который способен отслеживать напряжение на каждой банке, либо ЗУ со встроенным балансиром. Не заряжайте источник питания ЗУ с таймером. Если ток будет недостаточным, ЗУ отключится, не зарядив его полностью. Ток заряда не должен превышать 1С и быть меньше 0,5 С. Также нужно помнить, что чем больше емкость LiPo аккумулятора, тем дольше он будет заряжаться.

Эксплуатация

Для того чтобы продлить срок службы Li Pol устройств или, как минимум, не сократить его, важна и правильная эксплуатация аккумуляторов. Когда мы заряжаем источник питания, нельзя допускать его нагрева выше 60 градусов. Если нагрев все же произошел, прежде чем использовать батарею, ей нужно дать остыть. Также нельзя и ставить на зарядку перегревшийся накопитель.

На хранение нельзя оставлять полностью разряженную АКБ. Обязательно зарядите ее. Самые оптимальные показатели – 60%. В целом, при соблюдении этих несложных правил, проблем с использованием литий-полимерных батарей не возникает.

Как правильно заряжать литий─полимерный аккумулятор?

В современных гаджетах используется всё больше литий─полимерных аккумуляторов. Этот тип батарей появился не так давно. Их конструкция и используемые материалы постепенно совершенствуются. Li─Pol аккумуляторы можно встретить в планшетах, некоторых моделях смартфонов и ноутбуков. Также они широко используются в игрушках и моделях на радиоуправлении. К нам приходит довольно много вопросов о том, как заряжать такие аккумуляторы. Об этом уже упоминалось в некоторых статьях. Поскольку эта тема пользуется большим спросом, мы решили вынести её в отдельную заметку.


 

Содержание статьи

Особенности литий─полимерных аккумуляторов

Этот вид литиевых батарей был разработан в результате совершенствования конструкции и функционирования литий─ионных АКБ. В последних используется жидкий электролит, из-за чего возникает ряд проблем при их эксплуатации. В результате специалисты разработали литий─полимерные аккумуляторы, которые имеют аналогичный принцип действия, но несколько иную конструкцию и другой электролит.

Литий─полимерный аккумулятор



В Li─Pol аккумуляторах был использован сухой электролит, представляющий собой твёрдый полимера. Выглядит он как пластиковая плёнка. Структура полимера такова, что ток он не проводит. Однако не мешает обмену ионами, подразумевающему передвижение через него заряженных ионов. То есть, этот полимерный материал выступает как в роли электролита, так и непроводящего тока сепаратора между электродами. Кроме того, в современных образцах литий─полимерных аккумуляторах добавлен гелеобразный электролит с ионами лития.

Остаётся только добавить, что литий─полимерные аккумуляторы могут выполняться малой толщины (до 1 мм) и практически любой формы. Кроме того, вместо стального или алюминиевого корпуса, как в Li─Ion, в них используется фольга. В большинстве из них обязательно присутствует контроллер заряда и разряда аккумуляторного элемента.


Вернуться к содержанию
 

Как правильно заряжать и эксплуатировать Li─Pol аккумуляторы?

Теперь непосредственно о том, как заряжать литий─полимерные АКБ и об их правильной эксплуатации. Для начала нужно понять, что литий─полимерная аккумуляторная батарея должна весь срок эксплуатации иметь напряжение в определённых рамках. Эти границы в большинстве случаев от 2,7 до 4,2 вольта. Эти значения соответствуют минимальному заряду и максимальному.

Li─Pol аккумуляторная батарея



Стоит также понять, что ёмкость аккумулятора представляет собой количество запасённой энергии, которое он отдает, полностью разряжаясь со стопроцентной зарядки. Часто у этих аккумуляторных батарей верхний порог по напряжению ограничивается значением 4,1 В. При этом немного снижается ёмкость, но увеличивается срок службы батареи. Ведь для Li─Pol аккумуляторов вредны пограничные состояния (полного заряда и разряда). Это объясняется тем, что в таком состоянии ионы лития максимально внедрены в кристаллическую решётку катода или анода. Нахождение в таких пограничных состояниях даже непродолжительное время отрицательно сказывается на сроке его службы.

Так, что добиться максимального срока эксплуатации литий─полимерного аккумулятора можно, поддерживая уровень его заряда на уровне 40─60 процентов. Часто аккумуляторные батареи в продаже имеют примерно такой уровень заряда. Эти границы могут быть проконтролированы самим пользователем, а минимум и максимум заряда АКБ контролирует специальная плата. Она называется контроллером заряда-разряда.



Пользователям можно дать совет заряжать аккумулятор, не дожидаясь полного разряда. Также не следует заряжать его «под завязку». При 80% заряда вполне можно его отключать от адаптера. Остаётся только добавить, что в электронике (планшеты, ноутбука, смартфоны) работа платы-контроллера часто дополнена схемой питания в самом устройстве.
Вернуться к содержанию
 

О чём нужно помнить пользователям при зарядке АКБ?

Для пользователя можно назвать ряд простых правил при эксплуатации Li─Pol аккумуляторов:

  • Не доводите дело до минимального разряда батареи. Особенно не рекомендуется ждать до отключения телефона, планшета и т. п. Если это произошло, сразу ставьте АКБ на зарядку;
  • Не бойтесь делать частые подзарядки. То есть, пользуйтесь розеткой в любой подходящий момент. Если при этом литий─аккумулятор не заряжается целиком, то частые зарядки ему не вредят. Можно, к примеру, использовать ноутбук для зарядки телефона. Для этого просто подключите его к порту USB. Также можно немного восполнить заряд аккумулятора от прикуривателя в машине, если есть соответствующий переходник. И ничего страшного, если вы не зарядите АКБ до конца. Наоборот, это лучший режим для Li─Pol батарей;
  • Перезаряд аккумуляторной батареи может произойти даже при нормальной работе контроллера. Причиной здесь может стать рост температуры. К примеру, аккумулятор полностью зарядился и контроллер отключил банку от зарядки. Если дальше держать устройство на зарядке, оно может немного нагреться. Соответственно, нагреется и аккумулятор. Вместе с температурой растёт и заряд батареи. И это не способствует увеличению срока службы литий─полимерной АКБ;
  • В идеальном случае зарядка Li─Pol батареи должна находиться на уровне 50 процентов. В реальных условиях это сложно. Но поддерживать заряд в интервале 30─80 процентов вполне реально.

Вернуться к содержанию
 

Некоторые дополнения

В заключение стоит отметить несколько моментов:

  • Литий─полимерные аккумуляторы не имеют «эффекта памяти», как Ni─Cd и Ni─MH. Поэтому тренировать зарядом-разрядом их бессмысленно. Для них можно проводить периодическую калибровку (раз в 2─3 месяца полный заряд-разряд) и этого достаточно;
  • Как и любые АКБ литиевого типа, Li─Pol плохо переносят охлаждение до отрицательных температур. Естественно, это не касается тех моментов, когда вы на морозе достали телефон позвонить. В этом случае он просто не успевает остыть;
  • При замене литий─полимерного аккумулятора в своём устройстве покупайте батарею аналогичного типа с такими же характеристиками (напряжение, разъём, тип и так далее).

Вернуться к содержанию
 

Опрос

Примите участие в опросе!

 Загрузка …
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал. Исправления и дополнения оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию

Как правильно заряжать литий-ионные и литий-полимерные

Как, по вашему мнению, правильно заряжать литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы в гаджетах, электроинструментах и электромобилях?


  1. 1. Часто подключать к заряднику и заряжать понемногу;
  2. 2. Заряжать как можно реже и стараться на максимум до 100%.

Теме сто лет в обед и только ленивое околотехническое издание не написало заметку, как зарядить телефон, чтобы долго работал. Предлагаем поставить точку с опорой на научные факты.



Как правильно заряжать батарею — часто и понемногу или редко и на максимум?

С точки зрения бытового использования вы можете забыть об этом вопросе и делать так, как вам лично удобнее.


По плану производителей, важнее всего максимальный комфорт пользователя. То есть при эксплуатации не стоит даже задумываться о технических нюансах в течение всего запланированного срока службы — от двух до пяти лет в среднем для большинства моделей портативной электроники.


Гаджеты защищены от неправильной зарядки

С телефонами и электромобилями, ноутбуками и планшетами, смарт-часами и прочими гаджетами на литий-ионных и литий-полимерных батареях для пользователя не должно быть никакой разницы — часто заряжать или редко, понемногу или на максимум.

Мы в своё время пошли немного дальше и сделали узкоспециализированные рекомендации, как зарядить телефон, чтобы долго работал. Каждый совет имеет за собой инженерные исследования, опубликованные в Battery University и на прочих профессиональных профильных сайтах вроде All-Electronics.de или Energy University.

В этих рекомендациях есть уточнения, которые помогут немного продлить срок службы аккумуляторов и уберечь их от неполадок.



1. Новый телефон

Если вы только что купили свежую модель смартфона (или планшета — у них одинаковая химия в аккумуляторе), то уберечься от ошибок поможет специально проработанная инструкция. Главное запомнить, что любой новый гаджет на Li-Ion- и Li-Poly-батареях первым делом заряжают, а не разряжают.




2. Новый аккумулятор в телефоне

После замены аккумулятора правила немного отличаются, ведь процесс изготовления, тестирования и поставки элемента питания вне корпуса телефона уже другие и здесь тоже есть на что обратить внимание. Например, не лишним будет «потренировать» двумя-тремя циклами заряд-разряд.




3. Все гаджеты на Li-Ion и Li-Poly

Для прочей мобильной электроники в целом действуют те же самые «телефонные» правила: для смарт-часов, для квадрокоптеров, для наушников, всевозможных компонентов умного дома (тот самый интернет вещей или IoT, о котором все говорят) и других гаджетов. На всякий случай собрали все эти знания в одном месте.




4. Чем заряжать, как и когда?

В этой статье мы разобрали массу популярных вопросов, которые вы нам задаёте в группе Neovolt Вконтакте о зарядниках. Можно ли пользоваться телефоном во время зарядки, есть ли вред от быстрой зарядки, какой адаптер выбрать, какой для машины от USB-прикуривателя и так далее. Этот материал мы часто перечитываем сами, когда что-то забывается.




5. Зарядка по ночам без присмотра

Заслуживающая отдельного внимания тема, которая волнует и нас самих. Как понять ответ многих инженеров и специалистов на эту тему: «Можно, но не нужно». То есть можно оставить, но чем тогда закончится, если «не нужно» так делать? Прояснили, чем всё грозит при недолгом оставлении или на пару недель, и почему производители разрешают надолго оставлять подключённый к розетке телефон.




6. До скольки процентов заряжать?

Если честно, то эта статья идеализирована — как раз о максимальной (теоретической) заботе об аккумуляторе, когда вы сможете продлить его срок службы так сильно, как никто другой в этом мире. Общее правило зарядки 20%-80% здесь расписано по пунктам.




7. Так ли страшна разрядка в ноль?

Пожалуй, самый популярный вопрос за всю историю нашей компании Neovolt, которой, между прочим, уже больше 12 лет. Насколько опасно разряжать гаджеты до полного выключения (или даже «потом включить, он ещё немного поработает и опять выключится»)? На самом деле неопасно. В каких случаях это полезно, в каких ни в коем случае нельзя допускать — всё это имеет не домыслы, не переписано с интернета, а основано на научных фактах.




8. Постоянно держать ноутбук на зарядке

Рекомендуем всем владельцам ноутбуков не держать их постоянно на зарядке в розетке. По возможности лучше вытаскивать батарею, когда она не нужна. В остальных случаях (например, нельзя или сложно извлекать аккумулятор) заряжайте и затем используйте батарею, не держите её всегда в состоянии «капельной дозарядки» — все подробности на примере макбуков, официальной позиции Apple и научных фактов, конечно же.




Что-нибудь может измениться с тем, как часто заряжать аккумулятор?

Да, может. В будущем процесс зарядки будет отличаться — учёные уже сейчас активно исследуют двумерные решёточные системы для понимания всех процессов и электрохимических свойств аккумуляторов. Они получают идеализированное и всё более точное представление о химических процессах внутри аккумулятора.

Сегодня электрохимические исследования «на коне». Ведь разработки в области накопления энергии сейчас особенно востребованы в концернах автомобилестроения, которые переходят к электромобилям.


Известно, что в аккумуляторах тепло распространяется и рассеивается. Но на сохранение энергии влияет и то, каким образом она доставляется, технически говоря, насколько точно «выравнивается доставка». И вот учёные выяснили, что доставка эффективнее всего при методе «реже и до максимума». Процитируем научную публикацию.



Учёные из Польской академии наук:

Мы заметили, что количество энергии, которое может хранить система, варьируется в зависимости от размера порции энергии и частоты её подачи. Наибольший показатель происходит, когда порции доставки энергии велики, но промежутки времени между их подачей также велики.

Интересно, что, оказывается, если мы разделим этот тип системы хранения внутри на отсеки или ячейки, то количество энергии, которая может храниться в такой разделенной батарее (если бы её можно было построить) увеличивается. Другими словами, три маленьких батареи могут хранить больше энергии, чем одна большая.

Мы в свою очередь хотели бы отметить, всё это верно при условии, что общее количество энергии, вводимой в систему, остаётся неизменным. То есть меняется только способ её доставки.


Исследование, надо сказать, носит теоретический (базисный) характер. До практики, как мы уже говорили в материале о мошенниках-учёных, пока ещё неблизко. Но вполне ожидаемо претерпит изменения фундаментальный принцип, с которым будут разрабатываться аккумуляторы для будущих гаджетов и программное обеспечения для управления ими.


→ Полная версия научной публикации Польской академии здесь.

Уже сейчас это исследование предлагает возможность зарядки электромобиля не за нескольких часов, а за чуть менее двадцати минут, предлагая тем самым значительное увеличение мощности таких батарей, не изменяя их объём. Достаточно просто изменив путь определения оптимальной периодичности подачи энергии.


Узнайте больше о батареях

Каких методов вы придерживаетесь при зарядке гаджетов? Поделитесь опытом длительного использования аккумулятора — напишите в комментарии или отправьте сообщение нам ВКонтакте @NeovoltRu.

Подпишитесь в группе на новости из мира гаджетов, узнайте об улучшении их автономности и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.



Как зарядить новый литий-полимерный аккумулятор

Литий-полимерные аккумуляторы отличаются высокой плотностью энергии – они позволяют получить большой запас емкости при минимальном весе и размерах. Поэтому чаще всего такие накопители энергии используются для оснащения квадрокоптеров, радиоуправляемых вертолетов, самолетов и других непилотируемых летающих устройств.

Основными преимуществами аккумуляторов типа LiPo являются:

  1. высокая удельная емкость;
  2. малый саморазряд;
  3. толщина от 1 мм;
  4. возможность получения гибких форм.

Ресурс Li-Pol элементов составляет порядка 500 циклов заряд-разряд. Чтобы продлить срок службы аккумуляторов, нужно соблюдать правила их эксплуатации.

 Правила зарядки Li-Pol аккумуляторов

 Заряжать LiPo аккумуляторы нужно специальным зарядным устройством (можно универсальным «умным»), обеспечивающим 2-фазный процесс подзарядки по методу CC-CV. Уровень заряда восполняется в 2 этапа:

  1. С постоянным током величиной 0,5С–1С и ростом напряжения до значения 4,2 В. Уровень заряда к этому моменту достигает 95%.
  2. С постоянным напряжением и снижением тока – для недопущения перезаряда.

Заряжать литий-полимерные элементы нужно, не дожидаясь их полной разрядки, – при уровне заряда 10–20% или выше. Это правило актуально и для батарей типа Li-ion. Если постоянно по максимуму разряжать литиевый аккумулятор, это негативно отразится на его ресурсе. Напряжение на каждой ячейке аккумуляторной батареи не должно падать ниже 3 В, иначе накопитель энергии может вздуться и необратимо потерять более половины емкости. В таком случае АКБ придется утилизировать.

Использование балансира в LiPo батареях

 В аккумуляторных батареях все ячейки должны иметь одинаковый уровень заряда. При большом разбросе значений одни ячейки недозаряжаются, другие – перезаряжаются. Из-за этого возрастает риск вздутия батареи, ее выхода из строя и самовозгорания. Чтобы не допустить таких последствий, нужно заряжать LiPo батареи с применением балансира, отслеживающего напряжение на каждом элементе, или использовать зарядное устройство со встроенным балансиром.

 Особенности первой зарядки

Несмотря на распространенное мнение, литий-полимерные и литий-ионные аккумуляторы не нужно разряжать «в ноль» перед зарядкой. Это касается и первой зарядки, и всех последующих. Литиевые элементы питания, в отличие от никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аналогов, не имеют эффекта памяти. Это значит, что их можно и нужно заряжать, не дожидаясь полностью разряженного состояния.

Но многие производители и технические специалисты при ответе на вопрос, как заряжать новый литий-полимерный аккумулятор, рекомендуют вначале выполнить его «раскачку» или «калибровку». Ее суть заключается в полном разряде и последующем заряде АКБ. Такую «раскачку» рекомендуется делать 2–4 раза в начале эксплуатации батареи и далее с периодичностью раз в полгода с целью максимального использования емкости. В остальное время заряжать литиевые элементы питания можно при любом уровне остаточного заряда.

Опасные ситуации, и как их избежать

 Главными факторами риска при использовании Li-Pol элементов выступают:

  •  перезаряд до напряжения выше 4,2 В на ячейку;
  • нагрев выше 60 °С;
  • разрядные токи выше нагрузочной способности элементов;
  • глубокий разряд до напряжения ниже 3 В на элемент;
  • хранение в разряженном состоянии;
  • разгерметизация – попадание внутрь элемента воздуха из-за механического повреждения, перегрева или по другой причине.

Эти нарушения приводят к падению доступной емкости и могут спровоцировать самовозгорание элементов. Поэтому использовать современные аккумуляторы на основе лития нужно корректно, с учетом рекомендаций производителей.

Во избежание пожара важно применять подходящее зарядное устройство и правильно выставлять на нем количество заряжаемых ячеек. Также нужно проверять, не перегревается ли батарея при зарядке, и вовремя заряжать севшие элементы.

В нашей предыдущей статье рассказывается о том, можно ли заряжать LiFePO4 АКБ свинцовой зарядкой?.

Литий-полимерный аккумулятор смартфона — что это такое?

Сегодня телефоны — нечто большее, чем просто средство связи.

С помощью смартфонов выходят в интернет, слушают музыку, смотрят фильмы, играют в игры, делают фотографии и снимают видео — такие возможности требуют качественного аккумулятора, который обеспечит устройству длительную автономную работу. Одними из самых популярных и современных считаются литий-полимерные аккумуляторы. В чем его особенности, достоинства и недостатки?

Особенности литий-полимерных (Li-pol) аккумуляторов

Литий — легчайший из металлов, который имеет самый высокий электрохимический потенциал, обеспечивающий высокую плотность энергии. При работе такая батарея использует литиевые металлические электроды.

Как полимерные, так и ионные батареи значительно эффективнее предшественников — никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов. В современных батареях гораздо выше емкость, больше циклов заряда/разряда, отсутствует «эффект памяти», а по габаритам они компактнее.

В плане компактности первое место занимают полимерные АКБ (Li-pol). В этих аккумуляторах используется полимер — тонкая и гибкая пластинка, пропитанная электролитами. За счет ее компактности батарея имеет толщину всего 1 мм. Такие компактные батареи позволяют дизайнерам разрабатывать более миниатюрные и легкие смартфоны.

Основные преимущества батарей Li-pol:

  • Гибкий полимер позволят добиваться меньших размеров аккумуляторов, соответственно, получаются компактные устройства. В этом параметре полимерные батареи предпочтительнее ионных, так как вторые достигли предела уменьшения толщины.
  • Такая батарея считается наиболее совершенной, поэтому обеспечивает больший уровень безопасности, снижающий риск перезаряда и утечки электролитов.
  • Полимерные АКБ имеют более длительный срок службы, замедленный процесс старения и саморазряда.

Недостатки:

  • У полимерных аккумуляторов выше стоимость материалов для изготовления (по сравнению с ионными). В итоге это влияет на цену телефона.
  • Высокая чувствительность к низким температурам.
  • Сильнее нагреваются.

Как правильно заряжать литий-полимерный аккумулятор?

Какая бы батарея не была установлена в смартфон, без надлежащего ухода она быстро начнет изнашиваться и терять емкость. Оберегайте телефон от перегрева и переохлаждения. Высокие температуры способны вызвать возгорание. Что касается низких температур, то на морозе в аккумуляторе снижается отдача тока из-за замедления химических реакций электролитов. Именно поэтому мобильные устройства часто выключаются на сильном холоде — такая своеобразная самозащита.

Чтобы продлить жизнь литий-полимерного аккумулятора, заряжайте его правильно и следуйте базовым советам и рекомендациям. Помните, что многие АКБ чувствительны к перепадам температур и полным разрядам.

В современных батареях установлен специальных контроллер, который защищает смартфон от перезаряда и переразряда. Он не позволяет продолжать питать устройство электроэнергией после достижения 100% восстановленной емкости, даже если кабель зарядного устройства подключен к сети. При полном отключении телефона из-за истощения батареи в аккумуляторе всегда сохраняется немного мощности, так как контроллер отключает устройство заранее. Однако телефон после этого необходимо как можно скорее зарядить.

В идеале, нельзя допускать полной разрядки устройства. Некоторые эксперты рекомендуют не заряжать гаджет выше 90% и не разряжать ниже 10% — это может продлить срок службы батареи. Исключение — профилактическая калибровка раз в полгода. Для этого необходимо полностью разрядить смартфон, а затем зарядить батарею на 100%.

При покупке нового смартфона важно следовать простым правилам первой зарядки.

Итоги

Литий-полимерые аккумуляторы в мире мобильных устройств на данный момент считаются самыми современными и актуальнми благодаря ряду положительных качеств и компактности размеров. Помните, что за батареей телефона необходимо ухаживать — в этом случае она прослужит гораздо дольше.

Литий полимерный аккумулятор: как правильно заряжать

Всё больше техники в последнее время снабжено литий-полимерными аккумуляторами, и такая тенденция должна продолжаться на протяжении следующих лет, если верить заверениям разработчикам новых гаджетов. Но для успешной эксплуатации литий-полимерных батарей необходимо учитывать важные моменты их использования: как правильно заряжать устройства первый раз и на протяжении всего срока работы, как правильно им пользоваться и какие нюансы важны для того, чтобы продлить жизнь прибора.

Плюсы и минусы

Литий является самым лёгким металлом, что обратило на него внимание конструкторов, занятых поиском материалов для создания аккумуляторов. Если на начальных этапах работы с этим материалом у учёных возникали проблемы, такие как быстрый перегрев устройства, то современные батареи уже избавлены от этих недоработок.

Среди самых главных достоинств литий-полимерных аккумуляторов можно выделить следующие:

  • большая ёмкость по сравнению с аналогами;
  • низкий уровень саморазряда, что означает возможность работы с гаджетом даже после определённого времени, когда он был выключен;
  • упрощённая конструкция, которая является более надёжной в работе;
  • отсутствие необходимости проведения периодической калибровки, что снижает уровень эксплуатационных расходов;
  • возможность создания супер тонких аккумуляторов толщиной от 1 мм, что делает возможным применение даже в самых мелких устройствах;
  • наличие контроллера заряда и разряда;
  • использование фольги вместо стального или алюминиевого корпуса, что удешевляет батарею и делает её более лёгкой.

Существуют у этого типа аккумуляторных батарей и свои недостатки:

  • необходима встроенная система защиты, которая предотвращает перенапряжение при зарядке и ограничивает температурные показатели;
  • существует возможность воспламенения при механическом повреждении;
  • устройство подвергается срабатыванию даже в том случае, если не эксплуатируется;
  • имеет достаточно высокую стоимость по сравнению с аналогами.

Уже через год ёмкость заметно снижается, а через два-три года становится настолько малой, что пользоваться литий-полимерным аккумулятором уже сложно. Однако, это является общей проблемой для разного типа батарей, поэтому даже не используя литий-полимерный аккумулятор, его следует хранить отдельно от гаджета с уровнем зарядки близким к 40-45% и при прохладной температуре.

Первая зарядка

Для того, чтобы обеспечить максимальное время работы с высокой ёмкостью, самым важным является первый этап заряда такого типа батареи. Специалисты дают много советов по этому поводу, иногда их мнения расходятся, но есть моменты, которые не поддаются сомнению.

От того, насколько правильно производителем выполнена зарядка, зависит дальнейшее удобство покупателя. Для того, чтобы обеспечить максимально полный заряд, на производстве применяют сложные контроллеры.

Первый заряд происходит по такой схеме:

  1. На протяжении первого часа на батарею подают ток, пока значение не достигнет 4,2 Вольта. После этого значение заряда приближается к 70%.
  2. Сразу за этим проводится второй режим. Он тоже занимает около часа или чуть более того. При этом на аккумуляторной батарее очень точно выдерживают 4,2 Вольта, но значение зарядного тока постепенно уменьшается. Чтобы узнать, насколько снижается ток, нужно высчитать 0,2% от общей ёмкости устройства. Во время завершения второго этапа степень заряженности доходит до 90%.
  3. На третьем режиме продолжается снижение силы тока, но напряжение на клеммах сохраняется всё в том же значении – 4,2 Вольта. Этот этап имеет чёткую продолжительность в 60 минут, и не может быть сокращён или удлинён. Как только заданное время истекает, контроллер прекращает подачу тока. К этому моменту заряд составляет 100%.

Пределы напряжения для работающего литий-полимерного аккумулятора составляют от 4,2 Вольта (на заряде в 100%) до 2,7 Вольта (на заряде в 0%). Эти данные справедливы для коксовых электродов, а для графитовых минимальный показатель немного выше и составляет 3,0 Вольт.

То количество энергии, которое литий-полимерная батарея отдаёт за момент разряда от 100% до 0% и называется её ёмкостью.

Есть компании-производители, которые занижают верхний предел вольтажа на 0,1 Вольта. Минусом такого подхода является начальное снижение ёмкости на 10%, но время заряда сокращается, а срок эксплуатации увеличивается.

Литий-полимерные аккумуляторы не так сильно зависимы от правильного начала эксплуатации, как аналогичные системы более старого образца, что является неоспоримым плюсом. Даже если по каким-то причинам пользователь не выполнил этот этап так, как нужно в соответствии с требованиями, ёмкость уменьшится не так резко, и какое-то время разница вовсе не будет ощутима. Но забывать об этом полностью не стоит, ведь чаще всего при использовании современных устройств главным ограничителем становится как раз досрочный разряд аккумуляторного блока, что становится причиной выключения прибора.

Владельцы смартфонов, ноутбуков и прочих гаджетов, на которых установлен такой тип батареи, могут выполнить правильный «разгон» батареи, так же как это происходило с никелевыми устройствами. Таким образом достигается дополнительная калибровка контроллера. Для этого достаточно два раза быстро разрядить устройство до полного выключения, можно просматривать видео, использовать энергозатратные приложения или играть в игры с высокими системными требованиями. После этого смартфон или другой гаджет следует зарядить до предельного состояния.

Правильная эксплуатация

Кроме первой зарядки для длительной службы литий-полимерной батареи нужно выполнять ряд несложных требований, способных держать ёмкость на высоком уровне длительное время.

Основные правила следующие:

  • Аккумуляторы литий-полимерного типа очень плохо реагируют на промерзание. Достать смартфон на морозе на пару минут можно, но длительное использование в таких условиях способно быстро ухудшить параметры батареи.
  • Ёмкость этого типа батарей зависит от значений атмосферного давления. На высокой отметке в горах или на борту самолёта заряд может закончиться быстрее.
  • Срок эксплуатации реально повышает постоянное содержание аккумулятора в значениях заряда 40-60%. Допускать чрезмерный разряд не рекомендуется, тем более – периодически.
  • Желательно заряжать гаджет «родным» зарядный устройством, поскольку другие могут не соответствовать нужным требованиям.
  • Заряжать изделие желательно при любой возможности.
  • Не допускать эксплуатацию в условиях повышенной температуры, особенно – выше 60°С.
  • Долго оставлять устройство, заряженное до максимума, подключённым к сети нельзя, так как это приводит к перегреванию и уменьшению ёмкости в дальнейшем.

При правильном соблюдении всех этих параметров литий-полимерный аккумулятор не будет подводить владельца гаджета в самый неподходящий момент, а сможет прослужить максимально длительное время.

Читайте также:

Как правильно заряжать литий-полимерные аккумуляторы и что они из себя представляют

С помощью смартфонов выходят в интернет, слушают музыку, смотрят фильмы, играют в игры, делают фотографии и снимают видео — такие возможности требуют качественного аккумулятора, который обеспечит устройству длительную автономную работу. Одними из самых популярных и современных считаются литий-полимерные аккумуляторы. В чем его особенности, достоинства и недостатки?

Особенности литий-полимерных (Li-pol) аккумуляторов

Литий — легчайший из металлов, который имеет самый высокий электрохимический потенциал, обеспечивающий высокую плотность энергии. При работе такая батарея использует литиевые металлические электроды.

Как полимерные, так и ионные батареи значительно эффективнее предшественников — никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов. В современных батареях гораздо выше емкость, больше циклов заряда/разряда, отсутствует «эффект памяти», а по габаритам они компактнее.

В плане компактности первое место занимают полимерные АКБ (Li-pol). В этих аккумуляторах используется полимер — тонкая и гибкая пластинка, пропитанная электролитами. За счет ее компактности батарея имеет толщину всего 1 мм. Такие компактные батареи позволяют дизайнерам разрабатывать более миниатюрные и легкие смартфоны.

Основные преимущества батарей Li-pol:

  • Гибкий полимер позволят добиваться меньших размеров аккумуляторов, соответственно, получаются компактные устройства. В этом параметре полимерные батареи предпочтительнее ионных, так как вторые достигли предела уменьшения толщины.
  • Такая батарея считается наиболее совершенной, поэтому обеспечивает больший уровень безопасности, снижающий риск перезаряда и утечки электролитов.
  • Полимерные АКБ имеют более длительный срок службы, замедленный процесс старения и саморазряда.

Недостатки:

  • У полимерных аккумуляторов выше стоимость материалов для изготовления (по сравнению с ионными). В итоге это влияет на цену телефона.
  • Высокая чувствительность к низким температурам.
  • Сильнее нагреваются.

Как правильно заряжать литий-полимерный аккумулятор?

Какая бы батарея не была установлена в смартфон, без надлежащего ухода она быстро начнет изнашиваться и терять емкость. Оберегайте телефон от перегрева и переохлаждения. Высокие температуры способны вызвать возгорание. Что касается низких температур, то на морозе в аккумуляторе снижается отдача тока из-за замедления химических реакций электролитов. Именно поэтому мобильные устройства часто выключаются на сильном холоде — такая своеобразная самозащита.

Чтобы продлить жизнь литий-полимерного аккумулятора, заряжайте его правильно и следуйте базовым советам и рекомендациям. Помните, что многие АКБ чувствительны к перепадам температур и полным разрядам.

В современных батареях установлен специальных контроллер, который защищает смартфон от перезаряда и переразряда. Он не позволяет продолжать питать устройство электроэнергией после достижения 100% восстановленной емкости, даже если кабель зарядного устройства подключен к сети. При полном отключении телефона из-за истощения батареи в аккумуляторе всегда сохраняется немного мощности, так как контроллер отключает устройство заранее. Однако телефон после этого необходимо как можно скорее зарядить.

В идеале, нельзя допускать полной разрядки устройства. Некоторые эксперты рекомендуют не заряжать гаджет выше 90% и не разряжать ниже 10% — это может продлить срок службы батареи. Исключение — профилактическая калибровка раз в полгода. Для этого необходимо полностью разрядить смартфон, а затем зарядить батарею на 100%.

При покупке нового смартфона важно следовать простым правилам первой зарядки.

Итоги

Литий-полимерые аккумуляторы в мире мобильных устройств на данный момент считаются самыми современными и актуальнми благодаря ряду положительных качеств и компактности размеров. Помните, что за батареей телефона необходимо ухаживать — в этом случае она прослужит гораздо дольше.

Попытки использовать легкий активный литий в качестве электродов для аккумуляторов закончились провалом, но одноразовые батарейки эффективны. Современники литиевыми аккумуляторами называют приборы, с ионами лития. Их используют в виде солей на подложке из алюминиевой или медной фольги. Активным элементом является ион лития, аккумулятор называется литий-ионный. Условие – в герметичном корпусе обязательно залит жидкий электролит. Если внутри гель или специальная пленка – литий-полимерная батарея. Все литиевые батареи относят к щелочным.

Литий-ионный и литий-полимерный, разница

Аккумуляторная батарея – система динамичная. Рабочие параметры зависят от любого компонента. Посмотрим, как подействовало наполнение гелем вместо жидкого электролита и какой лучше, литий-полимерный или литий-ионный аккумулятор, в чем разница.

Оба вида батарей характеризуются высокой плотностью энергии при малых размерах. Один элемент способен выдать напряжение 3,6 В, в два раза больше Ni-Cd батареи. Нет эффекта памяти, аккумулятор можно заряжать на любом уровне запаса энергии.

Отличия в том, что при использовании жидкого литий-ионного аккумулятора максимальное напряжение при заряде и минимальное при разряде контролирует встроенная защита, устройство становится дороже. Без защиты возможно возгорание и даже, взыв. Такие проблемы не сопровождают работу сухого литий-полимерного элемента. Гелевый элемент можно называть литий-ионным полимерным аккумулятором. Это гибрид, где используют вместо сепаратора полимерную пленку с твердым составом, ее действие усиливает обычный электролит в гелевой форме. Но называют гибрид литий-полимерным, в интересах маркетинга.

Сравнение литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов

Рассмотрим методику заряда литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов. Какой из них быстрее зарядится? Исследования показывают, за первый час батареи заряжаются на 70-80 %, в последующем на пониженном токе напряжение доводят до максимального, и зарядное устройство отключает процесс. Зарядка, разрядка проходят за одно время. Ни чем не отличается, работоспособность литий-полимерного аккумулятора от литий-ионного.

Но обратите внимание на форму батарей. Компактная, в прочной герметичной упаковке из ламинированной фольги, литий-полимерная батарея удобнее в монтаже. Какой аккумулятор, литий-ионный или литий-полимерный выбрать? Если вам нужен легкий и емкий аккумулятор, выбирайте полимерный.

Предлагаем сравнить реакцию двух видов батарей на неисправности и решить, какой аккумулятор безопаснее, литий-ионный или литий-полимерный.

Вид испытаний Аккумулятор литий-полимерный Аккумулятор с жидким электролитом
Прокол Нет изменений
Нет внешних изменений Взрыв, электролит потек
Короткое замыкание Нет изменений
Перезаряд Вспучивание

Лучшие литий-полимерные аккумуляторы

Выбор моделей литиевых аккумуляторов с не текучим электролитом расширяется. Промышленность уже предоставила 3 разновидности литий-полимерных батарей:

  • гелеобразный электролит однородного состава за счет использования солей лития;
  • сухой электролит в виде полимерной пленки, в роли сепаратора проницаемый полиэтиленоксида с внедренными солями лития;
  • сухой электролит, как полимерная матрица, сорбент для солей лития, растворенных не в воде.

Устройство литий-полимерного аккумулятора, в отличие от литий-ионного, основано на использовании твердого электролита в виде проницаемой мембраны. Элемент имеет полимерный катод, а вместо сепаратора – полимерная пленка, называемая твердым электролитом. Новая конструкция, толщиной в 1 мм и более, перспективна для установки в стесненных условиях, сбора в пакет.

Линейка литий-полимерных аккумуляторов делится на обычные и быстроразрядные модели. В чем их отличие? В бытовых приборах используются модели с нормальным разрядом 3-5 С. «Силовые», с разрядом 10 С и более, часто применяют на радиоуправляемых моделях.

При использовании гелиевых литий-полимерных (li-pol) аккумуляторов важным условием является не допустить их глубокой разрядки или перезарядки. При правильной эксплуатации приборов, плюсы их перевешивают немногочисленные минусы.

Правила эксплуатации литий-полимерных аккумуляторов

Чтобы продлить срок службы литий-полимерных источников энергии, нужно соблюдать определенные правила. Разрядить батарею полностью нельзя, есть ограничение. Если телефон или другой прибор отказал из-за севшей батареи, ее нужно срочно поставить на зарядку. Находясь в бездействии, аккумулятор продолжает садиться от каждого нажатия на клавиши, происходит саморазряд. Есть предел, после которого придется батарею утилизировать.

Вы зарядили батарею полностью прохладным утром, а потом оставили в авто под лучами солнца, или поставили в кедл — возможна перезарядка, что губительно для прибора. Как поступить? Отсоединить гаджет от зарядки, поработать, пока литий- полимерный аккумулятор нагреется, только потом включать питание. Лучше, если батарея всегда будет находиться заряженной на уровне 40-80 %.

Отмечено, степень заряженности акка уменьшается в самолете, действует атмосферное давление. К плачевным последствиям этот факт не приводит. В условиях холода батарею следует держать в теплом месте, доставая ненадолго, при необходимости.

Хранение литий-полимерных аккумуляторов должно отвечать следующим условиям:

  • заряд батареи на уровне 60-70 %;
  • периодическая проверка, подзарядка;
  • для меньшего саморазряда батареи выбрать прохладное сухое место.

Как правильно зарядить литий-полимерный аккумулятор

Чтобы обеспечить длительную работу литий-полимерной батареи, необходимо усвоить, как его правильно заряжать. Процесс зарядки двухступенчатый, не зависит от вида аккумулятора, литий-ионный или литий-полимерный. Необходимо использовать специальное зарядное устройство.

К пониманию, о чем речь: буквой «С» обозначается числовое значение тока зарядки, соответствующее емкости в А-ч или МА-ч, обозначенной на корпусе. ЗУ – зарядное устройство.

Первый этап зарядки выполняется током 0,2-0,5 С. Степень заряда увеличивается до 70-80 %. В этот период ЗУ работает, как стабилизатор. Если в литий-полимерном аккумуляторе есть встроенная плата защиты, напряжение ХХ не должно быть выше 6-7 В.

Второй этап начинается с момента, когда напряжение на клеммах достигло 4,2 В. Теперь ЗУ выпрямляет сетевой ток, поддерживает постоянное напряжение. Сила тока постепенно снижается до 0,05-0,01С. После ЗУ отключается от батареи, исключая перезарядку.

Для глубоко разряженной батареи с напряжением около 2,5 В используется этап предзарядки, нагрев и доведение показателя до 2,8 В. Подается постоянный ток низких параметров. Этим предупреждается вспучивание, разгерметизация и взрыв батареи.

Способ двухэтапной зарядки разработан компаний SONY, он не единственный, но рациональный, как для литий-ионных полимерных аккумуляторов, так и для сухих полимерных. Правильно заряжать тонко настроенную систему, значит, продлять срок ее эксплуатации.

Зарядное устройство для литий-полимерных аккумуляторов

Если литий-полимерные аккумуляторы так требовательны к характеристикам параметров тока для подзарядки, нужны особые зарядные устройства. Промышленность предлагает ЗУ с минимальным набором функций, стоимостью 10-20 $ и универсальные устройства со встроенными балансирами, пригодные для любых видов батарей. Их цена доходит до 400 долларов.

Недорогое ЗУ имеет индикацию заряда, не может правильно определять окончание заряда, показывают только окончание первого момента. Важно использовать дополнительно балансир, чтобы в момент заряда все банки получали свою порцию энергии. Необходима ручная настройка количества элементов в батарее и зарядного тока. Нельзя использовать ЗУ с таймером, можно не дождаться полной зарядки литий-полимерного аккумулятора. Тем дольше идет процесс, чем больше размеры прибора.

Применив универсальное ЗУ, с расширенными возможностями, можно отслеживать процесс по информации на дисплее. Необходимо будет задать количество банок и величину зарядного тока.

Литий-полимерный аккумулятор как заряжать первый раз

Вы принесли только что купленный прибор, аккумулятор показывает 2/3, это для удобства проверки работоспособности гаджета, или это норма для батареи? Да, литий-полимерные аккумуляторы работают на 20-80% заряда.

Новый ноутбук, в телефоне или фотоаппарате необходимо откалибровать. Как? Провести 2 раза цикл заряда-разряда. В дальнейшем заряжать аккумулятор можно в любое время, тип «литий-полимерный» не обладает эффектом памяти, не теряет емкость.

Как правильно заряжать литий-полимерный аккумулятор смартфона

Современные смартфоны обладают мощными литий- полимерными аккумуляторами, способными выдержать нагрузку без подзарядки в течение суточной активности пользователя. Некоторым приходится обзаводиться даже внешним источником энергии, дабы удовлетворить активность при отсутствии зарядного. Конечно же, он тоже должен быть литий-полимерным. Как правильно заряжать устройства?

Новый смартфон должен естественно разрядиться до 10 -15 %, после подключить ЗУ к сети и зарядить аккумулятор полностью. Так повторяют 2-3 раза, называется операция раскачкой. Позже литий-полимерная  батарея заряжается малыми порциями при любой возможности. Разумеется, пользоваться для зарядки нужно родным ЗУ, не оставляя его включенным в розетку в моменты бездействия.

Итог

Знание, как правильно обслуживать литий-полимерные аккумуляторы позволит обеспечить их безаварийную работу, продлить срок службы. Но источники химической энергии не вечны, они стареют, активное вещество используется. В наших силах бережным обращением сдвинуть время расходов на замену батареи.

Предлагаем посмотреть видео по теме.

Во многих приборах нового поколения установлены литий-полимерные аккумуляторы, которые появились на рынке недавно и продолжают совершенствоваться. Их устанавливают в смартфоны, ноутбуки, планшеты и строительную технику, например шуруповёрты. Детские игрушки также в большинстве своём оснащены батареями такого типа. Чтобы техника радовала продолжительностью работы, необходимо понимать, что же такое литий-полимерные аккумуляторы и как правильно заряжать их.

Особенности аккумуляторов Li-pol

Литий – легчайший металл с высоким электрохимическим потенциалом и плотностью энергии.

Аккумуляторы на его основе превосходят по эффективности предшественников, содержащих никель и кадмий. При высокой ёмкости и расчёте на большее количество циклов зарядки, по габаритам они значительно компактнее.

Самые миниатюрные среди литиевых батарей – полимерные типа Li-pol, созданные на основе тонкой пластинки, пропитанной электролитами. Толщина источника питания в 1 мм позволяет создавать лёгкие и тонкие устройства с продолжительным временем автономной работы.

В вопросе безопасности полимерные аккумуляторы также оставляют конкурентов далеко позади: совершенная конструкция снижает риск перезаряда и практически исключает возможность утечки электролитов.

Особенность литий-полимерных аккумуляторов – долгий срок службы и замедленный процесс выхода из строя и саморазряда.

Без правильного ухода батарея быстро теряет ёмкость и выходит из строя. Основное правило эксплуатации литий-полимерных батарей – защита от перепада температур. Сильный нагрев может стать причиной возгорания, а при переохлаждении полимерный источник энергии попросту перестаёт функционировать, поскольку замедляются химические реакции электролитов.

Литий-полимерные батареи чувствительны к разрядам, поэтому важно следить за уровнем заряда батареи. В последних моделях смартфонов и планшетов установлен контроллер, защищающий устройство от перезаряда полной разрядки.

Принцип действия основан на сохранении баланса энергии внутри АКБ. При полном заряде контроллер прекращает подпитку гаджета, даже если кабель зарядки подключён к устройству.

При разрядке батареи смартфона контроллер отключает её заранее, чтобы оставалось немного мощности, которая поддерживает рабочее состояние аккумулятора, но не позволяет пользоваться устройством.

Необходимо избегать крайних состояний батареи, поддерживая заряд в пределах 10–90 %.

Однако раз в полгода полезно делать калибровку – разряжать АКБ до самоотключения устройства, затем заряжать до 100 %.

Как правильно заряжать литий-полимерный аккумулятор

Эксплуатация lipo-аккумулятора включает ряд правил, соблюдение которых поможет сохранить его в рабочем состоянии и обеспечить продолжительный жизненный цикл устройства.

Необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

  1. Не допускать отключения гаджета. Как говорилось выше, заряжать устройство нужно сразу после сигнала о низком заряде батареи, каждое отключение при полной разрядке снижает работоспособность АКБ и сокращает её ёмкость.
  2. Проводить подзарядки. Если под рукой есть розетка, прикуриватель автомобиля или ПК, смартфон стоит подзаряжать, даже когда процент ещё высок. Главное, не допускать полного заряда при таких коротких подпитках.
  3. Поддерживать оптимальный уровень заряда. Идеальный уровень заряда батареи литий-полимерного типа составляет 50 %, конечно, добиться постоянной цифры в современном ритме жизни сложно. Однако реально обеспечить диапазон в 30–80 %, это поддержит аккумулятор в хорошем состоянии и защитит от износа.
  4. Вовремя отключать питание от сети. При длительном контакте с током, батарея будет защищена контроллером от перезарядки, но не от перегрева, поскольку химические реакции внутри АКБ продолжаются. Такое сверхпитание резко сокращает срок эксплуатации батареи, а в некоторых случаях приводит к взрыву.
  5. Пользоваться оригинальным зарядным устройством. В комплекте с любым гаджетом, будь то смартфон или ноутбук, поставляется блок питания и кабель зарядки. Именно оригинальное ЗУ откалибровано под особенности конкретной модели и позволяет осуществлять правильный заряд батареи. Если комплект для зарядки вышел из строя, следует приобрести ЗУ, сертифицированное производителем.
  6. Хранить устройство со средним процентом заряда. Если смартфон или другой гаджет длительное время не будет использоваться, следует хранить его в выключенном состоянии, предварительно зарядив батарею до уровня 50–60 %. Особенность липо-аккумуляторов – работа в неактивном состоянии, поэтому неудивительно, что после включения заряд будет ниже, чем при отключении.
  7. Исключать зарядку при нагреве АКБ. Активное использование устройства может привести к нагреву батареи, если крышка устройства стала горячей и смартфон или планшет некомфортно держать в руках, заряжать его категорически запрещено. И без того высокая температура при контакте с током только возрастёт, что приведёт к возгоранию или взрыву устройства.
  8. Ограничить эксплуатацию во время зарядки. Идеальным для зарядки смартфона или другого гаджета считается выключенное состояние. Батарея при этом безопасно подпитывается, нагреваясь минимально. Конечно, выключить устройство на несколько часов не всегда возможно. В таком случае необходимо максимально оптимизировать работу – отключить соединение с сетью Интернет, модуль GPS и Bluetooth, ограничить использование смартфона для звонков, смс или иных целей.

Правильно эксплуатировать литий-полимерный аккумулятор смартфона помогут советы специалистов канала «Отвёртка», в видео они поведают секреты долговечности и высокой ёмкости АКБ.

Как зарядить литий-полимерный аккумулятор смартфона в 1 раз после покупки

Гаджет из коробки обычно показывает уровень заряда в 30–40 %. Это результат консервации батареи на этапе производства: специальный состав тормозит действие электролитов. Такой способ сохраняет ёмкость АКБ и её свойства на пути к покупателю.

Консервирующий состав сразу после покупки необходимо деактивировать, разморозив аккумулятор и подготовив его к эксплуатации, такая процедура называется раскачкой. Чтобы её провести, нужно разрядить смартфон до уровня 10–15 %, затем подключить устройство к сети до полного заряда. Цикл повторить 2–3 раза, после чего использовать короткие подзарядки, не допуская крайних состояний.

Если расконсервация батареи перед первым использованием не выполнена, ёмкость и срок службы уменьшается с каждым зарядом.

Итак, чтобы продлить срок службы литий-полимерного аккумулятора и пользоваться мобильным устройством долгое время, нужно беречь его от воздействия высоких и низких температур, сократить контакт его с металлическими предметами, исключить удары и повреждения батареи.

27.09.2016

Литиево-полимерными аккумуляторами оснащаются практически все современные электронные гаджеты. Широкое применение они нашли на летающих радиоуправляемых моделях, квадрокоптерах, вертолетах и самолетах. У литий-полимерных аккумуляторов есть немало преимуществ, в том числе – высокая плотность энергии, низкий саморазряд и отсутствие так называемого «эффекта памяти».

В результате для моделей с силовыми электроагрегатами Li Pol батарее практически не существует достойной альтернативы. Следует ожидать, что они будут применяться все более широко, особенно в таких областях, как непилотируемые летательные аппараты, электромобили и т.п.

Несмотря на все преимущества, LiPol батареи имеют репутацию капризных, опасных и маложивущих источников питания. На самом деле, эти недостатки несколько преувеличены. Если их правильно использовать, проблемы будут сведены к минимуму.

Правила зарядки

Для того чтобы в эксплуатации источника питания не возникало проблем, необходимо правильно заряжать LiPo батареи. В противном случае велик риск их повреждения и даже самовозгорания. Рассмотрим, как правильно зарядить литий полимерный аккумулятор, чтобы избежать возможных проблем:

  • Зарядить LiPo аккумулятор любым ЗУ не получится, для этого требуются специальные зарядные устройства. Связано это с особенностями двухфазного процесса зарядки.
  • Зарядка аккумуляторов Li Pol проходит в две фазы (метод CC-CV). На первой стадии напряжение на всех банках АКБ возрастает. К окончанию фазы оно достигает 4,2 Вольт. По сути, к этому моменту зарядка Li Pol аккумуляторов достигает 95%. Дальше начинается вторая фаза. Для недопущения перезаряда, губительного для литий-полимерной АКБ, ток снижается. В случае превышения напряжения более 4,25 Вольт увеличивается риск самовозгорания.
  • Не рекомендуется допускать полной разрядки источника питания, перед повторной зарядкой в нем должно оставаться около 10-20%, иначе он быстро выйдет из строя.
  • Важно следить, чтобы напряжение не падало ниже 3 Вольт на каждой банке. При таком снижении показателей напряжения велик риск того, что батарея может вздуться. При этом вздувшийся LiPo аккумулятор потеряет более 50% своей емкости. Если вздулась LiPo батарея, ее останется только выбросить – потеря емкости необратима.

То, что литий-полимерные источники питания вздуваются, является одной из серьезных проблем их эксплуатации. Все банки должны заряжаться и разряжаться равномерно. При этом зарядное устройство для литий полимерных батарей отслеживает только суммарное напряжение, но при большом разбросе показателей вероятность того, что LiPo аккумулятор вздулся увеличивается в разы. Также это приводит к перезаряду отдельных банок, увеличению риска самовозгорания.

Для решения этой проблемы зарядку Li Pol батарей необходимо выполнять с использованием балансира, который способен отслеживать напряжение на каждой банке, либо ЗУ со встроенным балансиром. Не заряжайте источник питания ЗУ с таймером. Если ток будет недостаточным, ЗУ отключится, не зарядив его полностью. Ток заряда не должен превышать 1С и быть меньше 0,5 С. Также нужно помнить, что чем больше емкость LiPo аккумулятора, тем дольше он будет заряжаться.

Эксплуатация

Для того чтобы продлить срок службы Li Pol устройств или, как минимум, не сократить его, важна и правильная эксплуатация аккумуляторов. Когда мы заряжаем источник питания, нельзя допускать его нагрева выше 60 градусов. Если нагрев все же произошел, прежде чем использовать батарею, ей нужно дать остыть. Также нельзя и ставить на зарядку перегревшийся накопитель.

На хранение нельзя оставлять полностью разряженную АКБ. Обязательно зарядите ее. Самые оптимальные показатели – 60%. В целом, при соблюдении этих несложных правил, проблем с использованием литий-полимерных батарей не возникает.

← Учимся управлять коптеромБиндим V-bar с аппаратурой Spektrum →

Современное мобильное устройство, помимо первоначального своего назначения – средства коммуникации – выполняет множество других функций. Это выход в интернет, фото- и видеокамера, возможность смотреть фильмы, слушать музыку и играть в игры и многое другое. Поэтому аккумуляторы таких устройств приходится часто заряжать. Как это делать правильно, чтобы продлить жизнь АКБ и увеличить ее ресурс?

Виды телефонных аккумуляторов

В современных смартфонах используются литий-ионная (li-ion) и литий-полимерные (li-pol) батареи. Литий-ионные сменили своих предшественников – никель-кадмиевые и никель-металлогидридные – и превзошли их по многим параметрам. Однако в процессе эксплуатации обнаружились и их недостатки. Литиевые электроды оказались нестабильными. Поэтому в чистом виде этот материал перестали использовать, заменив различными соединениями. Получившиеся батареи отвечали всем требованиям, а потому прочно заняли свою нишу.

Также в современных смартфонах используются литий-полимерные аккумуляторы. Там используется принцип перехода полимеров в полупроводник. В полимеры внедряются ионы электролита, это улучшает проводимость.

На сегодняшний день выпускаются такие виды АКБ:

  • полимерные электролиты с внедренными в них солями лития;
  • сухие электролиты на основе полимера;
  • микропористые матрицы, куда внедрены неводные растворы солей лития.

Разработки в этом направлении ведутся по сей день, поэтому технология продолжает совершенствоваться.

В старых телефонах применяются, как правило, никель-кадмиевые и никель-металлогидридные.

Как правильно заряжать новый аккумулятор смартфона

Многие слышали, что новую батарею нужно и заряжать по-особенному, в противном случае она быстрее выйдет из строя. А ведь если аккумулятор несъемный то заменить его будет совсем не просто.

Новенький аккумулятор рекомендуется «раскачать». Вот что для этого нужно:

  1. Полностью, до нуля, разрядить АКБ. Не нужно делать это специально, мучая всеми способами смартфон – пусть разрядка произойдет постепенно, при обычном использовании. Главное, чтобы она была полной.
  2. Затем поставить аппарат на зарядку. Нужно посмотреть в руководстве к нему, сколько времени занимает полный цикл заряда и разряда, и накинуть к времени восстановления батареи пару часов.
  3. После полной зарядки пользоваться телефоном как обычно, но опять же дождаться его полной разрядки, процедуру повторить. И так – 3-4 раза. Это увеличивает ресурс АКБ, позволяет ей служить дольше.

Важно! Такая «раскачка» приемлема только для новых смартфонов, если аппарат уже давно эксплуатируется, то прием может, наоборот, навредить.

Как правильно заряжать новый телефон с li-ion батареей

Здесь есть некоторые нюансы. Литий-ионные батареи не очень хорошо относятся к полному разряду-заряду. Поэтому даже в самом начале эксплуатации злоупотреблять «раскачкой» не стоит, ограничившись 2-3 разами. В дальнейшем заряд батареи должен держаться в пределах 20-80%, не стоит допускать ее полной разрядки, равно как и держать, включенной в розетку, все время. Оптимальным будет немного не давать АКБ заряжаться до конца, оставляя заряд на уровне 90-95%.

Как правильно заряжать новый смарфон с li-pol батареей

Li-polymer АКБ совсем не любят глубокий разряд. Производители рекомендуют первые несколько раз заряжать аккумулятор полностью, однако в этом случае лучше не доводить его падения до нуля. При показателе 10-15 процентов стоит уже подключать аппарат к электросети. В дальнейшем рекомендуется подзаряжать его при любой удобной возможности – маленькими порциями.

Бытуют разные мнения, стоит ли новый телефон полностью разряжать и заряжать. С одной стороны, li-ion и li-pol не обладают эффектом памяти из-за этого в этом не смысла. С другой стороны, во время производства в аккумулятор добавляют ингибитор, который должен продлить жизнь батарее и именно во время первых зарядок-разрядок он разрушается, что позволяет достичь максимальной продолжительности жизни и емкости.

Как продлить срок службы аккумулятора телефона

  1. Пользоваться стоит только «родной» зарядкой – при достижении полного заряда она перестает подавать питание в него, даже если не отключить от сети. Поэтому перезаряда не произойдет в любом случае. Использование же чужой зарядки может подпортить работу батареи. «Родные» ЗУ также отвечают всем требованиям касательно именно этой модели: напряжение, выходной ток, мощность.
  2. Необходимо поддерживать оптимальную температуру как при эксплуатации, так и при хранении смартфона. Эта комнатная температура. Одинаково вредят аппарату как перегрев, так и переохлаждение, а также резкая смена температур.
  3. Если мобильным устройством длительное время никто не будет пользоваться, то не стоит его перед этим полностью заряжать, равно как и разряжать до нуля. Это повредит аккумулятору. Оптимальным будет выключить и убрать телефон при уровне заряда около 50%.

Читайте также:  Запускам телефон без аккумулятора

Далее – нюансы эксплуатации разных типов батарей.

Как правильно заряжать смартфон с li-ion батареей

Литий-ионные батареи не любят полный разряд (за исключением калибровки) и перезаряд. Оптимально поддерживать уровень заряда в пределах от 20 до 90%.

Заряжать можно разными способами:

  1. Штатное зарядное устройство. Его характеристики – оптимальны, поэтому желательно пользоваться им. Только при отсутствии такой возможности прибегать к другим методам.
  2. Во время работы за компьютером можно заодно подключить к нему мобильное устройство и подзарядить его. Однако это займет гораздо больше времени, чем зарядка через розетку.
  3. Прикуриватель в автомобиле. Удобно для тех, кто за рулем, однако процесс тоже может оказаться не быстрым – в зависимости от параметров устройства.
  4. Универсальное ЗУ. Такое устройство в простонародье называется «лягушка». Подходит для разных типов батарей.

Раз в три месяца рекомендуется калибровка заряда. Она предполагает полную разрядку с последующим полным же зарядом.

Как правильно заряжать телефон с li-pol батареей

Литий-полимерные АКБ не любят переразряд и стопроцентный заряд. Лучше держать его в пределах от 20 до 90%, при достижении этого показателя отключать от сети. Если при разрядке все-таки вы проворонили момент, и аппарат выключился, не нужно держать его в таком состоянии, а следует сразу поставить на зарядку.

С литий-полимерными АКБ не стоит бояться слишком частой подзарядки – наоборот, делать это нужно при любой удобной возможности небольшими порциями. Главное, не держать на зарядке по нескольку часов и не достигать 100% шкалы.

Быть постоянно подключенным к электрической сети такому аккумулятору вредно. Встроенный в зарядное устройство контроллер отключит его от зарядки в нужный момент, однако будет продолжать поступать тепло. Это вредит литий-полимерной АКБ.

Все аккумуляторы имеют встроенный контроллер, который контролирует процесс заряда и разряда. То есть при разряде батареи в ноль там еще остается какое-то количество заряда, а при достижении 100% контроллер перестают пускать ток в батарею, как только уровень заряда упадет до 99% напряжение снова пойдет.

Как правильно заряжать телефон с ni-mh батареей

Никель-металлогидридные (ni-mh) АКБ менее долговечные, по сравнению с современными ионными. А также они имеют эффект памяти. То есть, аккумулятор «запоминает», до какого состояния доходил раньше его заряд, и начинает разряжаться быстрее.

Читайте также:  Заряжаем аккумулятор телефона без телефона

Чтобы этого не происходило, такие АКБ нужно «тренировать»: периодически полностью разряжать, а затем полностью заряжать. Это позволяет увеличить емкость в среднем на 5%.

Что не допускается при зарядке аккумулятора телефона

Все аккумуляторы без исключения не терпят:

  • переохлаждения;
  • перегрева;
  • ударов и других физических повреждений;
  • резкой смены температуры;
  • использования неродных ЗУ;
  • постоянного подключения к электросети.

В зависимости от типа, у них есть и еще кое-какие «пристрастия».

C li-ion батареей

С АКБ такого типа нельзя допускать следующее:

  • частая полная разрядка;
  • постоянный 100% заряд;
  • хранение в разряженном виде;
  • слишком частая калибровка заряда;
  • перегрев и переохлаждение.

Лучше поддерживать заряд батареи на уровне до 90%, а раз в несколько месяцев устраивать «тренировку», и все будет хорошо.

C li-pol батареей

С АКБ такого типа нельзя допускать следующее:

  • полный разряд;
  • тренировка или калибровка;
  • полный заряд;
  • постоянное подключение к электросети;
  • перегрев и переохлаждение.

Так же, как и с li-on оптимальный заряд будет в диапазоне от 20 до 90%.

С ni-mh батареей

С АКБ такого типа нельзя допускать следующее:

  • перезарядка;
  • частый заряд «по чуть-чуть»;
  • хранение в полностью заряженном или полностью разряженном виде;
  • перегрев.

Чтобы не терять емкость такого телефона, рекомендуется заряжать его полностью, а разряжать настолько, насколько это возможно. Периодически «тренировать».

Видео: Как правильно заряжать аккумулятор телефона

Заключение

Стоит понимать, что будь у вас Android, iPhone или старенький черно-белый мобильник, ни одно из этих устройств не сможет жить вечно. Старение и выход из строя аккумулятора – неизбежный процесс. Однако правильным обращением можно его замедлить и продлить жизнь мобильного устройства.

Остались вопросы или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полезным, полным и точным.

Читайте также:  Аккумуляторы Lenovo

Используемые источники:
  • https://androidlime.ru/lithium-polymer-smartphone-battery
  • https://batts.pro/litiy-polimernyie-akkumulyatoryi/
  • https://3batareiki.ru/akkumulyatory/litiy-polimernyye-akkumulyatory-kak-pravil-no-zaryazhat
  • https://www.rc-russia.ru/blog/kak-pravilno-zaryazhat-litij-polimernye-akkumulyatory
  • https://istochnikipitaniy.ru/akkumulyatory/telefonnye/kak-pravilno-zaryazhat-akkumulyator-smartfonov.html
Предыдущая статьяКак установить Лайт HD ТВ на ПКСледующая статьяТОП-20 Лучших фоторедакторов для ПК и мобильных платформ: обзор бесплатных и платных версий

Как работают литий-ионные батареи | HowStuffWorks

Литий-ионные аккумуляторы бывают разных форм и размеров, но все они выглядят примерно одинаково внутри. Если бы вы разобрали аккумулятор ноутбука (то, что мы НЕ рекомендуем из-за возможности короткого замыкания аккумулятора и возгорания), вы бы обнаружили следующее:

  • Литий-ионные элементы могут быть либо цилиндрическими батареями, которые выглядят почти идентичными элементам AA, либо они могут быть призматическими , что означает, что они квадратные или прямоугольные Компьютер, который включает:
  • Один или несколько датчиков температуры для контроля температуры батареи преобразователь напряжения и схема регулятора для поддержания безопасных уровней напряжения и тока отдельные элементы в аккумуляторной батарее
  • Монитор состояния заряда батареи , представляющий собой небольшой вычислительный r, который управляет всем процессом зарядки, чтобы аккумуляторы заряжались как можно быстрее и полностью.

Если во время зарядки или использования аккумулятор слишком сильно нагревается, компьютер отключит подачу питания, чтобы попытаться охладить его. Если вы оставите свой ноутбук в очень горячей машине и попытаетесь использовать ноутбук, этот компьютер может помешать вам включиться, пока все не остынет. Если элементы полностью разрядятся, аккумуляторная батарея отключится, потому что элементы будут разрушены. Он также может отслеживать количество циклов зарядки/разрядки и отправлять информацию, чтобы индикатор заряда батареи ноутбука мог сообщить вам, сколько заряда осталось в батарее.

Это довольно сложный маленький компьютер, питающийся от батареек. Это энергопотребление является одной из причин, по которой литий-ионные батареи теряют 5 процентов своей мощности каждый месяц, когда простаивают.

Литий-ионные элементы

Как и у большинства аккумуляторов, внешний корпус выполнен из металла. Использование металла здесь особенно важно, потому что батарея находится под давлением. В этом металлическом корпусе есть какое-то чувствительное к давлению вентиляционное отверстие . Если батарея когда-либо станет настолько горячей, что может взорваться из-за избыточного давления, это вентиляционное отверстие сбросит дополнительное давление.После этого батарея, вероятно, будет бесполезна, поэтому этого следует избегать. Вентиляционное отверстие там строго из соображений безопасности. Так же, как и переключатель с положительным температурным коэффициентом (PTC) , устройство, которое должно предохранять батарею от перегрева.

Этот металлический корпус содержит длинную спираль, состоящую из трех тонких листов, спрессованных вместе:

  • A Положительный электрод
  • A Отрицательный электрод
  • A Разделитель
  • 9003 растворитель, выполняющий роль электролита.Эфир является одним из распространенных растворителей.

    Сепаратор представляет собой очень тонкий лист пластика с микроперфорацией. Как следует из названия, он разделяет положительный и отрицательный электроды, пропуская ионы.

    Положительный электрод изготовлен из оксида лития-кобальта или LiCoO 2 . Отрицательный электрод изготовлен из углерода. Когда аккумулятор заряжается, ионы лития перемещаются через электролит от положительного электрода к отрицательному и прикрепляются к углероду. Во время разряда ионы лития возвращаются к LiCoO 2 из углерода.

    Движение этих ионов лития происходит при довольно высоком напряжении, поэтому каждая ячейка вырабатывает 3,7 вольта. Это намного выше, чем 1,5 В, типичные для обычного щелочного элемента типа АА, который вы покупаете в супермаркете, и помогает сделать литий-ионные батареи более компактными в небольших устройствах, таких как сотовые телефоны. См. раздел «Как работают аккумуляторы» для получения подробной информации о различных химических элементах аккумуляторов.

    Далее мы рассмотрим, как продлить срок службы литий-ионных аккумуляторов, и узнаем, почему они могут взорваться.

    BU-204: Как работают литиевые батареи?

    Пионерская работа над литиевой батареей началась в 1912 году под руководством Г.Н. Льюиса, но только в начале 1970-х годов в продажу поступили первые неперезаряжаемые литиевые батареи. Попытки разработать перезаряжаемые литиевые батареи последовали в 1980-х годах, но потерпели неудачу из-за нестабильности металлического лития, используемого в качестве материала анода. (В металл-литиевой батарее в качестве анода используется литий, в литий-ионной — графит в качестве анода и активные материалы в катоде.)

    Литий — самый легкий из всех металлов, обладает самым большим электрохимическим потенциалом и обеспечивает наибольшую удельную энергию на единицу веса.Аккумуляторы с металлическим литием на аноде могут обеспечить чрезвычайно высокую плотность энергии; однако в середине 1980-х годов было обнаружено, что при циклировании на аноде образуются нежелательные дендриты. Эти частицы роста проникают в сепаратор и вызывают короткое замыкание. Температура элемента быстро повышалась и приближалась к температуре плавления лития, что приводило к тепловому разгону, также известному как «вентиляция пламенем». Большое количество перезаряжаемых металлических литиевых батарей, отправленных в Японию, было отозвано в 1991 году после того, как батарея в мобильном телефоне выпустила горящие газы и нанесла ожоги лицу человека.

    Присущая металлическому литию нестабильность, особенно во время зарядки, сместила исследования в сторону неметаллического раствора с использованием ионов лития. В 1991 году Sony выпустила на рынок первый ионно-литиевый аккумулятор, и сегодня эта химия стала самой многообещающей и быстрорастущей батареей на рынке. Хотя удельная энергия ниже, чем у металлического лития, литий-ион безопасен при условии соблюдения ограничений по напряжению и току. (См. BU-304a: Вопросы безопасности при использовании Li-ion)

    Изобретение литий-кобальт-оксидной батареи должно принадлежать Джону Б.Гуденаф (1922). Говорят, что во время разработки аспирант, нанятый Nippon Telephone & Telegraph (NTT), работал с Гуденафом в США. Вскоре после прорыва студент вернулся в Японию, взяв с собой открытие. Затем, в 1991 году, Sony объявила о международном патенте на катод из оксида лития-кобальта. Последовали годы судебных тяжб, но Sony смогла сохранить патент, а Гуденаф ничего не получил за свои усилия. В знак признания вклада в разработку литий-ионных аккумуляторов компания U.Национальная инженерная академия С. наградила Гуденаф и других участников премией Чарльза Старка Дрейпера в 2014 году. В 2015 году Израиль наградил Гуденаф призом в размере 1 миллиона долларов, который он пожертвует Техасскому институту материалов для оказания помощи в исследовании материалов.

    Ключом к превосходной удельной энергии является высокое напряжение элемента 3,60 В. Улучшения в активных материалах и электролитах могут еще больше повысить плотность энергии. Нагрузочные характеристики хорошие, а плоская кривая разряда обеспечивает эффективное использование накопленной энергии при желательном и ровном спектре напряжения 3.70–2,80 В/ячейка.

    В 1994 году стоимость производства литий-ионного аккумулятора в цилиндрическом элементе 18650 превышала 10 долларов США, а его емкость составляла 1100 мАч. В 2001 году цена упала ниже 3 долларов, а емкость выросла до 1900 мАч. Сегодня аккумуляторы 18650 с высокой плотностью энергии обеспечивают более 3000 мАч, а стоимость снижается. Снижение стоимости, повышенная удельная энергия и отсутствие токсичных материалов проложили путь к тому, чтобы сделать литий-ионный аккумулятор общепринятым для портативных устройств, тяжелой промышленности, электрических силовых агрегатов и спутников.18650 имеет диаметр 18 мм и длину 65 мм. (См. BU-301: Взгляд на упаковку старых и новых аккумуляторов)

    Литий-ионный аккумулятор

    не требует особого обслуживания, и большинство других химических элементов не могут похвастаться этим преимуществом. Аккумулятор не имеет памяти и не нуждается в упражнениях (преднамеренной полной разрядке), чтобы поддерживать его в хорошем состоянии. Саморазряд в два раза меньше, чем у систем на основе никеля, и это помогает использовать датчики уровня топлива. Номинальное напряжение ячейки 3,60 В может напрямую питать мобильные телефоны, планшеты и цифровые камеры, предлагая упрощение и снижение затрат по сравнению с конструкциями с несколькими ячейками.Недостатками являются необходимость в схемах защиты от злоупотреблений, а также высокая цена.

    Типы литий-ионных аккумуляторов

    Литий-ионный использует катод (положительный электрод), анод (отрицательный электрод) и электролит в качестве проводника. (Анод разряжающейся батареи отрицательный, а катод положительный (см. BU-104b: Конструктивные блоки батареи). Катод представляет собой оксид металла, а анод состоит из пористого углерода. Во время разряда ионы перетекают от анода к катоду через электролит и сепаратор; заряд меняет направление, и ионы текут от катода к аноду. Рисунок 1 иллюстрирует этот процесс.

    Рисунок 1: Ионный поток в литий-ионном аккумуляторе.
    Когда элемент заряжается и разряжается, ионы перемещаются между катодом (положительным электродом) и анодом (отрицательным электродом). При разряде анод подвергается окислению или потере электронов, а катод испытывает восстановление или прирост электронов. Заряд меняет направление движения. Литий-ионные аккумуляторы

    бывают разных видов, но все они имеют одну общую черту — лозунг «литий-ион».Несмотря на поразительное сходство на первый взгляд, эти батареи различаются по производительности, а выбор активных материалов придает им уникальные особенности. (См. BU-205: Типы Li-ion)

    Оригинальная литий-ионная батарея Sony использовала кокс в качестве анода (угольный продукт). С 1997 года большинство производителей ионно-литиевых аккумуляторов, включая Sony, перешли на графит, чтобы добиться более плоской кривой разряда. Графит — это форма углерода, обладающая долговременной циклической стабильностью и используемая в графитовых карандашах. Это самый распространенный углеродный материал, за которым следуют твердый и мягкий углерод.Углеродные нанотрубки еще не нашли коммерческого применения в литий-ионных батареях, поскольку они имеют тенденцию запутывать и влиять на производительность. Материалом будущего, который обещает улучшить характеристики литий-ионных аккумуляторов, является графен.

    На рис. 2 показана кривая разряда напряжения современного литий-ионного аккумулятора с графитовым анодом и ранней коксовой версии.

    Рис. 2: Кривая напряжения разряда литий-ионного аккумулятора.
    Аккумулятор должен иметь плоскую кривую напряжения в допустимом диапазоне разрядки.Современный графитовый анод делает это лучше, чем ранняя коксовая версия. Предоставлено Cadex

    Было опробовано несколько добавок, в том числе сплавы на основе кремния, для улучшения характеристик графитового анода. Требуется шесть атомов углерода (графита), чтобы связать один ион лития; один атом кремния может соединиться с четырьмя ионами лития. Это означает, что кремниевый анод теоретически может хранить в 10 раз больше энергии, чем графит, но расширение анода во время заряда представляет собой проблему. Поэтому аноды из чистого силикона непрактичны, и обычно к аноду на основе кремния добавляют только 3–5 процентов кремния для достижения хорошего срока службы.

    Использование наноструктурированного титаната лития в качестве добавки к аноду показывает многообещающий срок службы, хорошие возможности нагрузки, отличные низкотемпературные характеристики и превосходную безопасность, но удельная энергия низка, а стоимость высока.

    Эксперименты с материалом катода и анода позволяют производителям улучшать внутренние качества, но одно усовершенствование может поставить под угрозу другое. Так называемая «энергетическая ячейка» оптимизирует удельную энергию (емкость) для достижения длительного времени работы, но при более низкой удельной мощности; «Power Cell» предлагает исключительную удельную мощность, но при меньшей мощности.«Hybrid Cell» представляет собой компромисс и предлагает понемногу и то, и другое. (Подробнее о BU-501: Основы разрядки)

    Производители могут относительно легко добиться высокой удельной энергии и низкой стоимости, добавляя никель вместо более дорогого кобальта, но это делает элемент менее стабильным. В то время как начинающая компания может сосредоточиться на высокой удельной энергии и низкой цене, чтобы получить быстрое признание на рынке, безопасность и долговечность не могут быть поставлены под угрозу. Известные производители уделяют большое внимание безопасности и долговечности.В таблице 3 приведены преимущества и недостатки литий-ионных аккумуляторов.

    Большинство литий-ионных аккумуляторов имеют схожую конструкцию, состоящую из положительного электрода (катода) из оксида металла, нанесенного на алюминиевый токосъемник, отрицательного электрода (анода), изготовленного из углерода/графита, нанесенного на медный токосъемник, сепаратора и электролит из соли лития в органическом растворителе. В таблице 3 приведены преимущества и недостатки литий-ионных аккумуляторов.

    Преимущества
    • Высокая удельная энергия и возможность работы при высоких нагрузках с силовыми элементами
    • Длительный цикл и увеличенный срок хранения; не требует технического обслуживания
    • Высокая емкость, низкое внутреннее сопротивление, хороший кулоновский КПД
    • Простой алгоритм зарядки и достаточно короткое время зарядки
    • Низкий саморазряд (менее половины от NiCd и NiMH)
    4 Ограничения 5
    • Требуется схема защиты для предотвращения теплового разгона при нагрузке
    • Разлагается при высокой температуре и при хранении под высоким напряжением
    • Невозможна быстрая зарядка при температуре замерзания (<0°C, <32°F)
    • Требуются правила транспортировки при отгрузке в больших количествах
    Таблица 3: Преимущества и недостатки литий-ионных аккумуляторов

    Батарейки в портативном мире

    Материал по Battery University основан на обязательном новом 4-м издании « Аккумуляторы в портативном мире — Справочник по перезаряжаемым батареям для не инженеров », который доступен для заказа через Amazon.ком.

    История, зарядка, безопасность, хранение и уход

    Чрезвычайно важно, чтобы зарядные устройства, совместимые с LiPo, использовались только для зарядки таких аккумуляторов. Как объяснялось ранее, эти батареи требуют особого ухода и внимания, чтобы не допустить каких-либо несчастных случаев.

    Аккумуляторы

    LiPo используют для зарядки концепцию постоянного тока/постоянного напряжения (CC/CV).

    Вот как это выглядит, в основном, когда вы подключаете аккумулятор к зарядному устройству, первоначально он будет поддерживать постоянную скорость заряда, пока аккумулятор не достигнет своего напряжения.И как только батарея достигнет своего пикового напряжения, напряжение будет поддерживаться на этом уровне, а величина тока будет медленно и неуклонно уменьшаться.

    Кроме того, зарядные устройства, совместимые с литий-полимерными батареями, имеют специальную функцию балансировки, то есть они не только заряжают батарею до ее пика, но и поддерживают баланс между напряжением каждой ячейки, которая была подключена к серии. Это способствует оптимальной работе батареи. На рынке доступно множество балансиров, однако покупка зарядного устройства со встроенным балансировщиком является экономичной и эффективной, а зарядные устройства, совместимые с LiPo, могут похвастаться этой функцией.

    Для пользователя очень важно убедиться, что литий-полимерные батареи хорошо сбалансированы, что означает, что каждая ячейка, соединенная последовательно, имеет одинаковое напряжение около 3,7 вольт. Точно так же при зарядке батареи каждая ячейка будет заряжаться от последнего показания напряжения, на которое она опирается.

    Например, если использовать аккумуляторную батарею 4S, она будет потреблять больше тока, и винты также будут вращаться с повышенной скоростью.

    Зачем я тебе все это показываю? Причина в том, что если кто-то попытается получить от батареи больший ток, чем ее возможности, ее емкость по напряжению скоро упадет.Это также приведет к разрушению химического состава батареи, что может даже сократить срок службы батареи.

    Не было ни одного случая возгорания литий-полимерных аккумуляторов во время хранения. Пожары с LiPo аккумуляторами часто случаются во время заряда или разряда аккумулятора. Большинство проблем с аккумулятором возникает во время зарядки, и вина обычно лежит на зарядном устройстве или на человеке, который его эксплуатирует. Это происходит не всегда, но это общие факторы в большинстве случаев возгорания аккумуляторов LiPo.

    Из этих инцидентов можно извлечь уроки. Во-первых, пользователи должны инвестировать в зарядное устройство хорошего качества, чтобы оно не стало причиной пожара. Во-вторых, оператор зарядного устройства должен научиться правильно с ним обращаться. Отличным выбором зарядного устройства для LiPo аккумуляторов являются аккумуляторы со встроенными чеками. Этот тип зарядного устройства позволяет пользователю настроить его правильно.

    Литий-ионные батареи – обзор

    3.5.1 Литий-ионные батареи

    Литий-ионные батареи широко используются в самых разных миниатюрных электронных устройствах.Эти типы батарей в основном состоят из катода, погруженного в раствор электролита, разделенного селективной мембраной, и анода на основе лития. Производительность литий-ионных аккумуляторов всегда зависит от проводимости электродов. Поэтому исследователи приложили столько усилий для развития электрохимических свойств электродов за счет разработки и применения ряда новых материалов [127].

    В последнее время наноматериалы на основе графена успешно использовались в литий-ионных батареях благодаря их превосходным характеристикам, таким как малый вес, большой рабочий потенциал, относительно высокая плотность энергии, отличная способность к перезарядке и низкий саморазряд [128–133] .

    Графен и наноматериалы на основе графена с пористой структурой широко используются в литий-ионных батареях, поскольку эти уникальные наноматериалы обеспечивают легкий перенос электронов и ионов в электродных материалах литий-ионных батарей. Для обеспечения питания нужд новых устройств и приложений требуется модернизация литий-ионных аккумуляторов с точки зрения их надежности и производительности [134–140].

    Как правило, модернизированные перезаряжаемые литий-ионные батареи работают за счет переноса ионов лития в процессе зарядки и разрядки.Основными компонентами элементов литий-ионных аккумуляторов являются катод, анод и электролит. Хотя литий-ионные батареи используются в качестве важного инструмента для современных миниатюрных и перезаряжаемых электронных устройств, они имеют ряд серьезных недостатков, включая высокую стоимость, низкую плотность энергии и ограниченный жизненный цикл. Чтобы преодолеть эти недостатки, различные наноматериалы на основе углерода были протестированы в качестве компонентов литий-ионных аккумуляторов. Среди этих наноматериалов GO, графен, нанокомпозиты на основе графена и их производные вызвали большой интерес для хранения лития в качестве анодных материалов в литий-ионных батареях из-за их уникальных особенностей, включая большую площадь поверхности, высокую проводимость и превосходную подвижность носителей заряда [141–141]. 145].Основное преимущество нанокомпозитов на основе графена по сравнению с использованием листов чистого графена в литий-ионных батареях заключается в том, что вторичный наноматериал, такой как углеродные нанотрубки, обладает способностью предотвращать агрегацию и потерю площади внутренней поверхности при использовании нескольких слоев графена [146]. Различные типы оксидов переходных металлов (например, олово, никель, железо и медь) были эффективно объединены с графеном для разработки новых и высокоэффективных электродных материалов для литий-ионных аккумуляторов [147, 148].

    Обширные исследования также были сосредоточены на рассмотрении пределов диффузии ионов лития в электродных материалах [149]. С этой целью были протестированы различные макро- и микроструктурированные материалы путем тщательного размещения графеновых нанолистов или нановолокон для уменьшения длины пути диффузии ионов лития [149].

    Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка браузера на прием файлов cookie

    Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

    CUSTOMCELLS – высокотемпературные литий-ионные аккумуляторные элементы

    Новые литий-ионные аккумуляторы соответствуют самым высоким стандартам безопасности при температуре до 150 °C.Даже в экстремальных условиях применения, например, при глубоком геологическом бурении, они надежно обеспечивают питанием датчики и могут заряжаться на месте. Аккумуляторы доступны для множества других приложений. Обычные литий-ионные аккумуляторные элементы гарантируют безопасное использование и приемлемый срок службы только в ограниченном диапазоне температур (обычно от 0 °C до 40 °C, максимум 60 °C). Другие системы хранения энергии, такие как литий-металлические батареи, допускают более высокие температуры применения, например, при глубоком бурении, но в то же время имеют высокий потенциал риска и не подлежат перезарядке.При работе так называемых устройств MWD (Measurement While Drilling), в которых измерительное оборудование встроено в бурильную колонну позади буровой установки, используемые датчики должны быть снабжены энергией. Это делается с помощью генератора в буровой головке, который приводится в действие буровым раствором, но не обеспечивает одинаковую мощность повсюду. Поэтому аккумуляторы, способные выдерживать экстремальные условия, необходимы в качестве энергетического буфера.

    Продукт и его инновации

    В связи с потребностью в оборудовании MWD для измерения скважин компания Custom Cells Itzehoe GmbH, Институт кремниевых технологий Фраунгофера (ISIT) и канадская компания Evolution Engineering Inc.поставили перед собой цель разработать особо безопасные литий-ионные аккумуляторы, которые можно разряжать и заряжать при высоких температурах. Это избавило бы от необходимости менять батареи, которые ранее были необходимы для бурения. В проекте сотрудничества ZIM компания ISIT разработала концепцию литий-ионных элементов с уменьшенным магнитным полем, в то время как Custom Cells Itzehoe сосредоточилась на разработке устойчивых к высоким температурам аккумуляторных элементов на основе новой химии литий-ионных элементов с использованием нового материала. комбинации.Канадский партнер Evolution Engineering Inc. отвечал за сборку элементов в аккумуляторные блоки, адаптацию системы управления батареями и проведение полевых испытаний.

    Рынок и покупатели

    В результате разработки и производства первой серии образцов компания CUSTOMCELLS® предлагает настраиваемые под заказчика литий-ионные аккумуляторные элементы, которые можно надежно заряжать и разряжать в диапазоне температур от 0° C до 150 °C, обеспечивают высокую степень защиты от теплового проникновения и возгорания металла и могут использоваться с длительным сроком службы даже в суровых условиях окружающей среды.Рыночный потенциал высокотемпературных литий-ионных аккумуляторов велик. В дополнение к уже существующему использованию в скважинных измерениях существует множество других возможных применений. Они подходят в качестве источников энергии, например, для беспроводного энергоснабжения устройств медицинской техники, подвергающихся горячей стерилизации, для мониторинга важных с точки зрения безопасности или особо опасных зон, где могут возникать высокие температуры окружающей среды, или в качестве систем резервного питания для приводов в критически важные для безопасности зоны, где в случае стихийного бедствия возникают высокие температуры.

    Как изготавливаются литий-полимерные батареи

    Избранное Любимый 7

    Аккумуляторы большой мощности

    В рамках поездки в Китай в 2014 году у меня была возможность посетить одно из наших предприятий по производству аккумуляторов. Роберт был достаточно любезен, чтобы провести мне экскурсию по Great Power Battery и познакомить меня с одним из инженеров-материаловедов, которые там работают. Ниже приведен примерный пошаговый процесс производства аккумуляторов LiPo.

    Великая сила имеет кампус из нескольких зданий за пределами Чжухая, Китай.

    Роберт был достаточно любезен, чтобы забрать меня из порта Чжухай (произносится как «жевать-хай») и провел мне экскурсию по объекту.

    Быстрый пошаговый процесс производства LiPo аккумуляторов!

    Было очень приятно увидеть сложность униформы и защитного снаряжения для разных позиций в процессе сборки.

    Подготовка электрода

    Материал, который будет нанесен на анод и катод, смешанный.

    Большие рулоны сырья загружаются в машину для нанесения покрытия. Я думаю это алюминий.

    Тонкий слой суспензии углеродного и литиевого материала наносится большими квадратными полосами на металлический материал клеммы.

    В непрерывном режиме материал подается через печь для отверждения суспензии на терминале. Эта комната была, вероятно, 20 м (65 футов) в длину и довольно жаркая.

    Постоянно работали две линии. Один был анодом (я думаю, это обычно алюминий), а другой провод был катодом (медь).Я помню это как а-а и с-с (медь для катода). Выше показана бесконечная полоса меди с углеродной суспензией, отвержденной квадратами, выходящей из печи. Эти квадраты будут вырезаны и сложены в следующие несколько шагов, так что не обманывайте себя, думая, что они делают ячейки такими большими. Все же.

    Много партий необработанных электродов, готовых к обрезке.

    Эта машина разбивает электрод, как макаронная машина. По сути, листы делаются намного тоньше, чтобы их можно было складывать больше раз.

    Обрезка больших листов до нужной ширины.

    Формовка и электролит

    В отдельном помещении сделан корпус.

    Эти машины режут, формируют и создают слегка гибкий, но защитный кожух для внутренних электродов и полимерного электролита. Я считаю, что этот материал является типом пластика или ПВХ.

    Затем электроды вставляются между защитным корпусом и термически свариваются с трех сторон.Четвертая сторона остается открытой для заливки электролита.

    Электроды в корпусе.

    В тщательно контролируемой среде электролит закачивается в элемент. В этой части производственного цеха строго контролируется влажность и температура. Дымовая камера контролируется еще более тщательно.

    Несколько линий идут одновременно. Последним этапом этой линии является термическая сварка четвертой стороны батареи для удержания электролита и герметизации батареи.

    Зарядка

    Когда-то запечатанный, теперь мы можем назвать эту штуку батареей. Это первый цикл зарядки. Вы можете увидеть пластиковые зажимы, которые зажимают открытые выступы. Небольшое крыло, оставленное на батарее, предназначено для сбора электролита или газа, которые выталкиваются во время этого первого цикла.

    Умножить на много зарядных устройств.

    А потом заполнить весь этаж.

    После первого заряда элементы сильно сжимаются.Мне сказали «6 миллионов фунтов», но при переводе часто коверкаются порядки. Назовем это много .

    Воздух быстро разлагается и вызывает проблемы с химическим составом батареи. Сильное сжатие помогает вытеснить оставшийся воздух из ячеек.

    Мне не удалось получить точное количество времени или температуры, но батареи пропекаются в сжатом состоянии в течение нескольких часов.

    Следующим шагом является удаление избыточного электролита, который был вытеснен из основного элемента в боковую подушку.Если вы когда-нибудь чувствовали запах пыхтящей или «сладко пахнущей» батареи, вы знаете, как пахнет эта комната. После удаления электролита ячейка обрезается.

    В конце всего этого у вас есть батарея. Технически это одна ячейка, потому что по-прежнему требуется схема защиты и оконечная нагрузка.

    Опять же, важно помнить о масштабе. Каждое портативное устройство, с которым мы играем: планшеты, сотовые телефоны, бритвы, электронные сигареты, радиоуправляемые вертолеты и т. д., имеют батарею LiPo. Великая держава производит десятки тысяч клеток в день.

    Создание батареи

    Схема защиты предотвращает перезарядку элемента LiPo (плохие вещи случаются, когда элемент выталкивается за пределы 4,3 В), недозаряд (элемент может быть поврежден, если напряжение ниже 2,8 В) и короткое замыкание (короткое замыкание положительного контакта). и отрицательные клеммы вместе). При возникновении любого из этих срабатываний схема защиты очень быстро отключает ячейку от клемм.

    Наверху у нас, наконец, есть формальная батарея с заклеенной схемой защиты (желтая каптоновая лента) и проводами положительной и отрицательной клеммы (без разъема).

    Десятки разных моделей аккумуляторов были по всему заводу. Сверху была большая батарея для планшета.

    Эта батарея показалась мне особенно интригующей. Я никогда не видел батареи из двух частей. Возможно, двойная ячейка позволяет аккумулятору гнуться? Большая ячейка идет под клавиатуру, а маленькая за экраном? Я не мог получить больше информации об этом, но это заставляет меня по-другому думать о вариантах батареи.

    У каждой отдельной модели батареи была своя линейка сотрудников.

    Умножить на много строк.

    Цилиндрические покрытия

    На другой линии производились литий-железо-фосфатные батареи (LiFePO 4 ). Мне сказали, что процесс почти такой же, поэтому я не сделал столько фотографий. Поскольку «литий-железо-фосфатные элементы гораздо труднее воспламенить в случае неправильного обращения», они считаются «более безопасными» батареями по сравнению с батареями LiPo. Я не совсем уверен, но батареи LiFePO 4 находят применение во многих перезаряжаемых транспортных средствах.Следите за номинальным напряжением 3,2 В (вместо 3,7 В для LiPo), но если вы собираете массивный батарейный блок из последовательно соединенных элементов, 3,2 В на самом деле не имеет значения.

    Заменить меняОткрыть

    Заменить меняЗакрыть

    Покрытие ячейки из литий-железо-фосфата

    Эта машина будет брать голые ячейки и автоматически резать термоусадочную этикетку. Затем свободные клетки вошли в 4-футовый тепловой туннель. Мне просто нравится звук в этом видео.

    После выхода из духовки батарея размера AA с термоусадочной этикеткой.

    Тестирование батареи

    После того, как я задал так много вопросов и сделал столько фотографий, инженеры-материаловеды начали показывать мне все вокруг. Я не думаю, что я был похож на их обычный тур. Взволнованно инженер спросил меня, хочу ли я увидеть испытательную камеру — ДА!

    На другом этаже здания в комнате-клетке находились восемь средневековых пыточных машин. Контроль качества и испытания на отказ являются частью каждой партии аккумуляторов, произведенных в течение дня.

    Мне быстро предложили доступ, и я нерешительно вошел. Выше находится печь, которая подталкивает батареи к их возможной гибели.

    Метко названный «тестер удара батареи» берет ячейку и сжимает боковые стороны до тех пор, пока она не выйдет из строя.

    Тестер прокола состоит из груза массой 10 кг со стержнем диаметром 10 мм на конце. Испытание поднимает эту массу на 1 м в воздух и бросает ее вниз, на плоскую поверхность клетки. Инженер выстрелил с поразительным стуком, который застал меня врасплох.Это много силы.

    Испытание колом. Мы можем тыкать в него, пока он не загорится?

    Тест на сгиб. Это прижимает ячейку к стальному отрезку треугольной формы, из-за чего ячейка сгибается под острыми углами. Излишне говорить, что бойня была эпической, а камеры были покрыты копотью вышедших из строя элементов.

    Несколько клеток после путешествия.

    Как только они достигают конца теста, ячейки разлагаются, разворачиваются и оценивается вектор отказа.В целом я был впечатлен уровнем проведения и проверки.

    Большие батареи

    Последней остановкой экскурсии была комната вдали от других, на противоположном конце здания.

    Именно здесь производятся и тестируются очень большие аккумуляторные блоки . Мне сказали, что они используются для питания электробуса.

    Представьте, что вы могли бы сделать с 49 В на 40 000 мАч. Самые большие батареи были 100 Ач. Это почти 5000 Втч! Невероятные вещи.

    Ресурсы и продолжение

    Надеемся, вам понравилось читать! Эти уроки требуют много работы, и мы надеемся, что вы чему-то научитесь! Если вам понравилось читать, пожалуйста, оставьте комментарий и дайте нам знать.

    Готовы поиграть с батарейками? Вот несколько наших продуктов для оформления заказа:

    Теперь, когда вы прочитали, как изготавливаются литиевые батареи, вот несколько руководств, которые могут вам понравиться:

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.