Літій-іонний акумулятор: будова, експлуатація, зберігання

1. З історії створення
2. Як правильно експлуатувати і зберігати літій-іонний акумулятор
3. Літій-полімерний акумулятор як альтернатива Li-ion
4. Як відновити Li-ion акумулятор
5. Чи можна полагодити роздуту батарею

Наши партнеры ArtmMisto

Літій-іонний акумулятор являє собою вторинний хімічний джерело струму і на сучасному етапі є найпоширенішим видом АКБ . Його встановлюють у всіх ноутбуках, планшетах, мобільних телефонах і іншій техніці. Номінальна напруга такого елемента живлення становить 3,7-3,8 В, максимальне - до 4,4 У, а мінімальне - від 2,5 до 3,0 В.

З історії створення

Li-ion акумулятори вперше з'явилися на початку 90-х років. Провідним їх виробником спочатку стала компанія Sony. До складу такої батареї входять два електроди. Катод поміщений на фольгу з алюмінію, а анод розташований на фользі з міді. Між електродами поміщені роздільники (сепаратори), що містять рідкий або гелеобразний електроліт. Іони літію c зарядом «+» є носіями струму, іонами, здатними проникати в інші хімічні елементи, даючи, таким чином, хід електрохімічної реакції, що забезпечує харчування того чи іншого пристрою.

Літієві акумулятори минулого покоління «славилися» потенційно вибухонебезпечною через використання в них анода металевого літію і виникнення газоподібних хімічних сполук всередині АКБ. При множинних циклах «заряду-розряду» могло статися замикання, а потім і вибух літієвий акумулятор. Вибухи траплялися й через те, що іони літію вступали в небезпечну реакцію з іншими речовинами, які входили до складу батарейок.

Коли хімічна речовина для анода остаточно замінили графітом, це вдалося повністю виправити. До речі, всі сучасні пристрої для зарядки, за допомогою яких батарейки отримують електроживлення, оберігають їх від перегрівання і «перебору» струму. В літій-ферум-фосфатних АКБ цей серйозний недолік повністю усунутий. Однак для розробки безпечних акумуляторних пристроїв знадобилося близько 20 років.

Щоб уникнути самозаймання літієвої батареї при її зарядці виробники стали вбудовувати в корпус контролер заряду акумуляторів. Контролер регулює температуру всередині АКБ, глибину розрядки і кількість споживаного струму. Але не всі літієві акумулятори забезпечені контролером. Часто виробник не встановлює його - в цілях економії і збільшення ємності. Саме з цієї причини деякі батареї здуваються і вибухають досі.

Однак, на відміну від своїх попередників у вигляді нікель-кадмієвих і нікель-металогідридних елементів живлення, іонні акумулятори мають набагато кращі характеристики. Низький рівень саморозряду в таких батареях забезпечує їх більш тривалий термін придатності, а висока ємність дозволяє їм працювати набагато довше. До того ж жодному літієвий елемент не потрібне додаткове обслуговування, а при остаточному виході з ладу краще його не починати знову, а замінити.

Як правильно експлуатувати і зберігати літій-іонний акумулятор

Важливо стежити за тим, щоб в батареї завжди знаходилося хоча б мінімальну кількість заряду. Будь-яку іонну батарею можна доводити до повного розряду. Якщо вона не використовується і буде повністю розряджена, це призведе до короткого терміну її служби . На збереження АКБ сильно діє температурний фактор. Не заряджайте і не зберігайте літієві акумулятори при надмірно високих і низьких температурах, так як показник їх ємності швидко почне падати.

Li-ion чутливі до зміни напруги. Якщо U в зарядному пристрої підвищити навіть незначно (наприклад, всього на 4%), АКБ буде втрачати ємність з кожним циклом «заряду-розряду».

Кращі умови зберігання Li-ion: заряд повинен складати, як мінімум, 40% від ємності іонного елемента, а температура - від 0 до + 10 ° С.

Незважаючи на всі позитивні характеристики, купувати Li-ion запас не має сенсу: батарея за 2 роки втрачає близько 4% своєї ємності. Під час покупки обов'язково потрібно звернути увагу на дату виготовлення. Якщо з моменту виробництва пройшло більше часу, такий акумулятор купувати не рекомендується.

звичайний термін зберігання АКБ - 2 роки, але зараз фірми-виробники винайшли спосіб, що дозволяє зберігати їх більш тривалий час. В батарею додається спеціальний консервант, що дозволяє зберігати її більше двох років. При наявності консерванту в електроліті перед першим використанням АКБ слід повністю розрядити, провівши їй своєрідну тренування у вигляді двох або трьох циклів «заряд-розряд». При такому розконсервування електроліт в акумуляторі поступово розпадається, і батарея виходить на свій звичайний рівень ємності.

Якщо з літієвими елементами цього не робити, АКБ придбає «ефект пам'яті», а далі, оскільки консервант досі знаходиться всередині, при подачі заряду і збільшенні акумуляторного струму він почне швидко розпадатися, і може статися здуття акумулятора.

Якщо з іонними АКБ звертатися уважно і акуратно, дотримуючись всі умови зберігання, при правильній експлуатації вони будуть служити довго, а рівень ємності в таких акумуляторах тривалий час залишиться на високому рівні.

Літій-полімерний акумулятор як альтернатива Li-ion

Полімерні акумулятори - це вдосконалений варіант літій-іонних. Технічний прогрес не стоїть на місці, і зараз вони вже розглядаються як серйозна альтернатива попереднім АКБ на літієвої основі. Метою створення батарей на основі полімерних матеріалів стало, перш за все, можливе усунення недоліків Li-ion у вигляді високої вартості і підвищеного ризику самозаймання.

Головна відмінність полімерного акумулятора від Li-ion полягає в тому, що в якості електроліту при його виготовленні використовуються не рідина або гель, а тверді полімери. Зміна електроліту є великим досягненням, тому що такі батареї безпечніші, і тепер можна набагато менше думати про потенційний вибух при їх експлуатації.

Тверді матеріали та раніше виконували серйозну роль в плані провідності струму - наприклад, за допомогою плівки з пластика, а їх використання всередині Li-pol акумулятора замість пористого роздільник двох його полюсів, просоченого рідиною, стало значним кроком вперед.

Li-pol акумулятор також має поліпшені характеристики в плані зручної форми, так як полімери дають можливість отримувати різні розміри і види таких батарей. Мінімальна товщина, якою володіють полімерні акумулятори, може становити всього 1 мм.

Поряд з відмінностями, є і подібності між Li-ion і Li-pol. Здебільшого, це означає, що не всі недоліки усунуті, і можливості подальшої роботи виробників ще не вичерпані до кінця. Наприклад, між ними немає особливої ​​різниці в термінах служби і проблеми «старіння» в разі, якщо вони не використовуються.

Полімерні акумулятори, як і Li-ion, застосовуються в стільникових телефонах, керованою по радіо техніці, портативних електричних інструментах, наприклад, в електродриль і шуруповертах.

Деякі виробники полімерних АКБ стверджують, що у них відсутній ефект пам'яті, а також вони нібито можуть працювати в більш широкому температурному діапазоні: від -20 до + 40-60 ° С, що робить можливим їх застосування, експлуатуючи в умовах жаркого тропічного клімату. Оскільки небезпека мимовільного загоряння усунена ще не до кінця, полімерні акумулятори, як правило, забезпечені вбудованою електросхемою, що попереджає перезаряд і перегрів.

Як відновити Li-ion акумулятор

Незважаючи на те, що термін служби багатьох сучасних АКБ досить довгий, приходить час, коли заряд будь-якого хімічного джерела струму виснажується. Ємність падає, і АКБ вже не може працювати довго і справно. Особливо, якщо розряджений джерело живлення довго зберігався без підзарядки. Існує декілька поширених способів повернути його до життя. Відновлена ​​батарея буде працювати недовго, але це допоможе виграти час до її заміни.

В Інтернеті описуються найнесподіваніші і часом абсолютно нелогічні методи відновлення Li-Ion АКБ . Наприклад, є статті про те, що можна ефективно розгойдувати батарею, якщо заряджати і розряджати її кілька разів поспіль. Безумовно, це міф, і застосовувати такий «спосіб» не варто. Також на одному з популярних форумів описується реальний життєвий приклад про те, як одна людина розгойдував батарею, поклавши її в холодильник. Вона здулася до величезних розмірів і лопнула після того, як була вилучена з морозилки - природно, від перепаду температури.

На серйозне питання про те, як дійсно розгойдати заново батарею стільникового, можна дати просту і ясну відповідь: взяти будь-яку акумуляторну зарядку з напругою 5-12 В і резистор опором від 330 Ом до 1 кіло. Схема підключення гранично проста: «мінус» джерела живлення під'єднується до «мінуса» акумулятора, а «плюс» - до «плюса, через резистор. Тепер потрібно включити зарядний пристрій в мережу і регулярно перевіряти ріст напруги за допомогою мультиметра протягом 10-15 хвилин. Напруга поступово зростає, і при досягненні його числа приблизно в 3,31 В телефон «знаходить» батарею і приймає її.

Розгойдування Li-ion, відключеного контролером, з швидким приведенням АКБ в робочий стан теж можливі. В даному випадку, при замірах поточного напруги його показник буде дорівнює близько 2,5 В. Акумулятор «живий» і може ще попрацювати деякий час, хоча, на перший погляд, він виглядає майже розрядженим. Відновлюємо його так: для цього знадобляться «народний зарядник» Imax B6 і мультиметр. У АКБ відпоювали захисна схема, вона підключається до Imax. А як перевірити напругу - вже зрозуміло: воно завжди контролюється мультиметром.

Розгойдуємо АКБ максимально обережно. Програма заряду ставиться на Li-Po, режим зарядки вибирається залежно від виду АКБ: для Li-ion - 3,6 В, або 3,7 В для Li-pol. Важливо: в процесі відновлення виставити параметр Autо - без нього запуск не почнеться через низький заряду АКБ. Значення струму вибирається за допомогою кнопок «+» і «-». 1 А - це найбезпечніший і оптимальний струм для розкачки.

Коли напруга досягне 3,2-3,3 В, АКБ почне свою повноцінну роботу.

Чи можна полагодити роздуту батарею

На цю тему в Інтернеті є велика кількість популярних статей і навіть відео типу «Відновлюю роздувся батареї простим способом». Далі йде опис або зйомка процесу розбирання АКБ, протиканіе її голкою або шилом з метою «випустити гази», щоб потім вставити акумулятор назад в телефон.

На жаль, невдачливі автори подібних відео та публікацій не пояснюють людям, чому акумулятор здувся, а сміливо приступають до вельми сумнівним діям, які можуть бути небезпечними як для людини, так і для пристрою, в яке поміщається така батарея.

«Тренувати інтелект» і займатися подібним відновленням настійно не рекомендується. Слід розуміти, що будь-який літій-іонний акумулятор - це, перш за все, джерело хімічних реакцій, які можуть бути і токсичними, і вибухонебезпечними.

Здуття АКБ може статися як внаслідок порушення хімічних процесів усередині неї через заводський брак, так і з вини власника гаджета, якщо експлуатація була неправильною.

Якщо, наприклад, дешевий акумулятор здувся через дефект при його виготовленні, слід задуматися, перевіреним був виробник, і наступного разу краще придбати батарею за вищою ціною, але з гарантією якості.

Також батареї здуваються при попаданні вологи всередину, що, найчастіше, відбувається з необережності власника телефону або планшета. Якщо під час заряджання телефону використовувати невідповідний пристрій, АКБ рано чи пізно вздуется через високого рівня струму, через якого порушується швидкість хімічних процесів усередині неї. Якщо телефон розрахований на струм в 1А, зарядку з подачею струму в 2А використовувати вже не можна. Як альтернативу можна взяти пристрій із меншим, але ніяк не з великим показником струму - в разі, якщо «рідна» зарядка загублена, або вийшла з ладу.

Використання АКБ в жарких кліматичних умовах теж може стати причиною її здуття. Не можна залишати повністю заряджений телефон на спеці, а якщо батарея з яких-небудь причин здулася, її слід не розбирати і протикати, а утилізувати і замінити на нову.