في هذه المقالة ، من خلال التشغيل الصحيح لبطاريات الليثيوم أيون ، فإننا نعني الامتثال لمثل هذه الظروف التي يمكن أن تعمل فيها بطارية الليثيوم أيون الخاصة بجهاز محمول بأمان ، وتدوم لفترة طويلة ، ويظل الجهاز يعمل بكامل طاقته.

ولكن حتى لو كان وضع الضغط مسموحًا به وكانت البطارية ساخنة جدًا ، فلا تتعجل في شحنها. انتظر حتى يبرد ، وبعد ذلك فقط قم بتوصيله بالشاحن ، عندها سيكون قادرًا على تلقي الشحن بشكل طبيعي وآمن.

أثناء عملية الشحن ، يجب ألا ترتفع درجة حرارة البطارية أيضًا ، إذا حدث ذلك ، فإن التيارات الكبيرة جدًا تتدفق عبر الإلكتروليت ، وهذا أمر ضار.

أجهزة الشحن منخفضة الجودة تعاني مما يسمى "الشحن السريع" ، مثل بعض أجهزة الشحن اللاسلكية التعريفي. من الأفضل عدم استخدام أجهزة الشحن "السريعة". الحقيقة هي أن الشاحن الآمن ملزم بالاستجابة للتيار الذي تستهلكه البطارية أثناء عملية الشحن ، وتغيير الجهد الموفر بسرعة ، إذا لزم الأمر ، وتقليله ، وزيادته عند الضرورة.

إذا كان الشاحن مجرد محول به مقوم ، فمن المحتمل أن ترتفع درجة حرارة بطاريتك بسبب الجهد الزائد وتتدهور تدريجيًا. ليست كل أجهزة الشحن "السريعة" متوافقة مع بطاريات الليثيوم.

الخيار الأفضل هو شاحن أصلي من نفس الشركة المصنعة للجهاز الجاري شحنه ، ومن الناحية المثالية الشاحن من المجموعة. ولكن إذا لم تكن هناك طريقة لاستخدام الشاحن الأصلي ، فاستخدم الشاحن الذي يعطي تيارًا أقل - سيوفر ذلك البطارية من السخونة الزائدة بسبب الإمداد بالطاقة الزائدة.

بديل جيد للشاحن الأصلي هو منفذ USB للكمبيوتر. سيعطي USB 2.0 500mA ، و USB 3.0 بحد أقصى 900mA. هذا يكفي للشحن الآمن.

بعض الأجهزة "السريعة" قادرة على ضخ 3-4 أمبير في البطارية ، ولكن هذا مدمر للبطاريات الصغيرة ، مثل البطاريات الخاصة بأجهزة الجيب المحمولة (انظر الوثائق). التيار المنخفض من USB هو ضمان لسلامة بطارية الليثيوم أيون.

تسمح العديد من الأجهزة بإزالة البطارية ، لذا فإن امتلاك بطارية احتياطية لا يمثل مشكلة على الإطلاق. سوف يتضاعف وقت تشغيل الجهاز ، ويتم استبعاد التفريغ العميق (قم بتثبيت بطارية احتياطية مسبقًا ، دون انتظار تفريغ البطارية الرئيسية بالكامل) ، ولا يوجد إغراء لاستخدام شاحن "سريع" ضار. 20٪ من تفريغ البطارية الرئيسية هو إشارة لتركيب بطارية احتياطية.

إذا كانت البطارية الأولى ساخنة جدًا بسبب الحمل الشديد أو بسبب الحرارة الخارجية (تركت بطريق الخطأ في الشمس) - أدخل بطارية احتياطية ، وبينما تبرد البطارية الأولى ، ستستمر في استخدام جهازك ، مع الحفاظ على البطاريتين سليمتين. عندما يبرد الجهاز الذي تم تسخينه ، يمكن وضعه لإعادة الشحن في الشاحن الأصلي (الشبكة أو السيارة).

لذلك ، لكي تدوم بطارية الليثيوم لفترة طويلة وبشكل صحيح ، من الضروري:

1. لا تسمح للبطارية بالتسخين فوق 30 درجة مئوية ، وأفضل درجة حرارة هي 20 درجة مئوية.

2. تخلص من الشحن الزائد للبطارية والجهد الزائد في الأطراف ، 3.6 فولت على النحو الأمثل.

3. تجنب التفريغ العميق للبطارية - دع 20٪ يكون الحد الأقصى.

4. تجنب الأحمال الحالية العالية أثناء الشحن والتفريغ (انظر الوثائق) ، استخدم USB.

5. لديك بطارية احتياطية.

بطاريات الليثيوم أيون ليست صعبة الإرضاء مثل نظيراتها من هيدريد معدن النيكل ، لكنها لا تزال بحاجة إلى بعض الصيانة. الانضمام إلى خمس قواعد بسيطة، لا يمكنك فقط إطالة دورة حياة بطاريات الليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن ، بل يمكنك أيضًا زيادة وقت تشغيل الأجهزة المحمولة دون إعادة الشحن.

لا تسمح بتفريغ كامل. لا تحتوي بطاريات الليثيوم أيون على ما يسمى بتأثير الذاكرة ، لذا يمكنها ، وعلاوة على ذلك ، تحتاج إلى الشحن دون انتظار التفريغ إلى الصفر. يحسب العديد من المصنّعين عمر بطارية أيونات الليثيوم على هيئة عدد من دورات التفريغ الكامل (تصل إلى 0٪). للحصول على بطاريات عالية الجودة ، هذا 400-600 دورة... لإطالة عمر بطارية Li-ion الخاصة بك ، اشحن هاتفك كثيرًا. على النحو الأمثل ، بمجرد انخفاض شحن البطارية إلى ما دون علامة 10-20 بالمائة ، يمكنك شحن الهاتف. سيؤدي هذا إلى زيادة عدد دورات التفريغ إلى 1000-1100 .
يصف الخبراء هذه العملية بمؤشر مثل عمق التفريغ. إذا كان هاتفك فارغًا بنسبة تصل إلى 20٪ ، فإن عمق التفريغ يكون 80٪. يوضح الجدول أدناه العلاقة بين عدد دورات تفريغ بطارية ليثيوم أيون وعمق التفريغ:

التفريغ كل 3 أشهر. يعتبر الشحن الكامل لفترة طويلة ضارًا لبطاريات الليثيوم أيون مثله مثل التفريغ المستمر إلى الصفر.
نظرًا لعملية الشحن غير المستقرة للغاية (غالبًا ما نقوم بشحن الهاتف حسب الضرورة ، وأين يعمل ، من USB ومن منفذ ومن بطارية خارجية ، وما إلى ذلك) ، يوصي الخبراء بتفريغ البطارية تمامًا كل 3 أشهر ثم شحنها بنسبة 100٪ والاحتفاظ بها بتهمة 8-12 ساعة. يساعد هذا في إعادة تعيين ما يسمى بأعلام شحن البطارية المرتفعة والمنخفضة. يمكنك قراءة المزيد عن هذا.

مخزن مشحون جزئيا... أفضل حالة للتخزين طويل الأجل لبطارية Li-ion هي شحن ما بين 30 و 50 بالمائة عند 15 درجة مئوية. إذا تُركت البطارية مشحونة بالكامل ، فسوف تنخفض قدرتها بشكل ملحوظ بمرور الوقت. لكن البطارية ، التي كانت تجمع الغبار على الرف لفترة طويلة ، وتم تفريغها إلى الصفر ، على الأرجح لم تعد مستأجرًا - لقد حان الوقت لإرسالها لإعادة التدوير.
يوضح الجدول أدناه مقدار السعة المتبقية في بطارية ليثيوم أيون اعتمادًا على درجة حرارة التخزين ومستوى الشحن عند تخزينها لمدة عام واحد.

استخدم الشاحن الأصلي. قلة من الناس يعرفون أنه في معظم الحالات يكون الشاحن مدمجًا مباشرة في الأجهزة المحمولة ، وأن محول الطاقة الخارجي يخفض الجهد فقط ويصحح تيار مصدر الطاقة المنزلي ، أي أنه لا يؤثر بشكل مباشر على البطارية. لا تحتوي بعض الأدوات ، مثل الكاميرات الرقمية ، على شاحن مدمج ، وبالتالي يتم إدخال بطاريات الليثيوم أيون في "شاحن" خارجي. هذا هو المكان الذي يمكن أن يؤثر فيه استخدام شاحن خارجي بجودة مشكوك فيها بدلاً من الشاحن الأصلي سلبًا على أداء البطارية.

لا تسخن. حسنًا ، إن أسوأ عدو لبطاريات الليثيوم أيون هو ارتفاع درجة الحرارة - فهي لا تتحمل ارتفاع درجة الحرارة على الإطلاق. لذلك ، لا تعرض الأجهزة المحمولة لأشعة الشمس المباشرة أو تتركها في المنطقة المجاورة مباشرة لمصادر الحرارة مثل السخانات الكهربائية. درجات الحرارة القصوى المسموح بها لاستخدام بطاريات الليثيوم أيون: من -40 درجة مئوية إلى + 50 درجة مئوية

أيضا ، يمكنك أن ترى

ميزات الاختبار

تتمثل الصعوبة الرئيسية في التجارب في التناقض في السعة المعلنة والسعة الحقيقية. تتمتع جميع البطاريات بسعة أعلى مما هو مذكور ، من 0.1٪ إلى 5٪ ، مما يقدم عنصرًا إضافيًا لعدم القدرة على التنبؤ.

كانت البطاريات الأكثر استخدامًا هي NCA و NMC ، ولكن تم أيضًا اختبار بطاريات الليثيوم والكوبالت والليثيوم الفوسفات.

بعض المصطلحات:
DoD - عمق التفريغ - عمق التفريغ.
SoC - حالة الشحن - مستوى الشحن.

استخدام البطارية

عدد الدورات

يسمى هذا المنحنى منحنى Wöhler. جاءت الفكرة الرئيسية من الميكانيكا حول اعتماد عدد امتدادات الزنبرك على درجة التمدد. القيمة الأولية 3000 دورة عند تفريغ البطارية بنسبة 100٪ هي متوسط \u200b\u200bمرجح عند تفريغ 0.1 درجة مئوية. تظهر بعض البطاريات نتائج أفضل ، وبعضها أسوأ. عند تيار 1 درجة مئوية ، ينخفض \u200b\u200bعدد الدورات الكاملة عند التفريغ بنسبة 100٪ من 3000 إلى 1000-1500 ، اعتمادًا على الشركة المصنعة.

بشكل عام ، تم تأكيد هذه النسبة المعروضة في الرسوم البيانية من خلال نتائج التجارب ، لأن يُنصح بشحن البطارية كلما أمكن ذلك.

حساب تراكب الدورات

وفقًا لنتائج التجارب ، أظهرت الدورة المركبة النتائج ، سواء من إضافة دورات مكافئة كاملة لدورتين مستقلتين. أولئك. انخفضت السعة النسبية للمجمع في الدورة المركبة وفقًا لمجموع التفريغ في الدورات الصغيرة والكبيرة (الرسم البياني الخطي معروض أدناه).


يكون تأثير دورات التفريغ الكبيرة أكثر أهمية ، مما يعني أنه تم التأكيد على أن البطارية مشحونة بشكل أفضل في كل فرصة.

تأثير الذاكرة

تخزين البطارية

درجات حرارة التخزين

مستوى الشحن

المشاكل الرئيسية لنتائج التجارب

نتائج التجارب

المصادر

تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون في الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية الحديثة. لقد استبدلوا تدريجياً البطاريات القلوية من سوق الإلكترونيات المحمولة. في السابق ، كانت جميع هذه الأجهزة تستخدم بطاريات النيكل والكادميوم وهيدريد معدن النيكل. لكن أيامهم قد ولت لأن بطاريات Li─Ion تتمتع بأداء أفضل. صحيح أنها لا يمكن أن تحل محل القلوية من جميع النواحي. على سبيل المثال ، التيارات التي يمكن أن تطلقها بطاريات النيكل والكادميوم لا يمكن الوصول إليها بالنسبة لهم. هذا ليس بالغ الأهمية لتشغيل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية. ومع ذلك ، في مجال الأدوات الكهربائية المحمولة التي تجذب الكثير من البطاريات القلوية الحالية ، لا تزال قيد الاستخدام. ومع ذلك ، يستمر العمل في تطوير بطاريات عالية التفريغ بدون الكادميوم. اليوم سنتحدث عن بطاريات الليثيوم أيون وهيكلها وآفاق تشغيلها وتطويرها.

تم إنتاج أولى خلايا البطارية التي تحتوي على أنود الليثيوم في السبعينيات من القرن الماضي. كان لديهم كثافة عالية من الطاقة النوعية ، مما جعلهم في الطلب على الفور. لطالما سعى الخبراء إلى تطوير مصدر فلز قلوي ذو نشاط عالي. نتيجة لذلك ، تم تحقيق الجهد العالي لهذا النوع من البطاريات والطاقة المحددة. في الوقت نفسه ، تم الانتهاء من تطوير تصميم هذه العناصر بسرعة كبيرة ، لكن استخدامها العملي تسبب في صعوبات. تمكنوا من التعامل معهم فقط في التسعينيات من القرن الماضي.

حدث هذا بعد سلسلة من الحوادث. في وقت المحادثة ، وصل التيار المستهلك من البطارية إلى الحد الأقصى وبدأت التهوية بانبعاث لهب. نتيجة لذلك ، كان هناك العديد من حوادث حروق الوجه من قبل المستخدمين. لذلك ، كان على العلماء تحسين تصميم بطاريات أيونات الليثيوم.

معدن الليثيوم غير مستقر للغاية ، خاصة أثناء الشحن والتفريغ. لذلك ، بدأ الباحثون في إنشاء بطارية تخزين من نوع الليثيوم دون استخدام الليثيوم. بدأ استخدام أيونات هذا المعدن القلوي. هذا هو المكان الذي يأتي منه اسمهم.

بطاريات الليثيوم أيون لها طاقة نوعية أقل من. لكنها آمنة إذا تمت مراعاة معايير الشحن والتفريغ.

ردود الفعل في بطارية Li─Ion

كان الاختراق في اتجاه إدخال بطاريات أيونات الليثيوم في الإلكترونيات الاستهلاكية هو تطوير البطاريات ، حيث تم صنع القطب السالب من مادة الكربون. تعتبر الشبكة البلورية للكربون مناسبة تمامًا كمصفوفة لإقحام أيونات الليثيوم. لزيادة جهد البطارية ، تم صنع القطب الموجب من أكسيد الكوبالت. تبلغ إمكانات أكسيد الكوبالت المصبوب 4 فولت تقريبًا.

معظم بطاريات الليثيوم أيون لها جهد تشغيل يبلغ 3 فولت أو أكثر. أثناء التفريغ عند الإلكترود الناقص ، يتم إزالة تشابك الليثيوم من الكربون ويقحم في أكسيد الكوبالت في القطب الموجب. في عملية الشحن ، تكون العمليات معاكسة. اتضح أنه لا يوجد الليثيوم المعدني في النظام ، ولكن أيوناته تعمل ، والتي تنتقل من قطب كهربائي إلى آخر ، مما ينتج عنه تيار كهربائي.

تفاعلات القطب السلبية

تحتوي جميع بطاريات الليثيوم أيون التجارية الحديثة على قطب كربون سالب. تعتمد العملية المعقدة المتمثلة في إقحام الليثيوم في الكربون إلى حد كبير على طبيعة هذه المادة ، بالإضافة إلى مادة الإلكتروليت. مصفوفة الكربون في الأنود لها هيكل متعدد الطبقات. يمكن طلب الهيكل (الجرافيت الطبيعي أو الصناعي) أو طلبه جزئيًا (فحم الكوك ، السخام ، إلخ).

أثناء الإقحام ، تتحرك أيونات الليثيوم بعيدًا عن طبقات الكربون ، وتخترق بينها. يتم الحصول على مقحمات مختلفة. أثناء الإقحام وإزالة التداخل ، يتغير الحجم المحدد لمصفوفة الكربون بشكل طفيف. في القطب السالب ، بالإضافة إلى مادة الكربون ، يمكن استخدام الفضة والقصدير وسبائكها. يحاولون أيضًا استخدام المواد المركبة مع السيليكون وكبريتيدات القصدير ومركبات الكوبالت ، إلخ.

تفاعلات القطب الموجب

غالبًا ما تستخدم خلايا الليثيوم الأولية (البطاريات) مجموعة متنوعة من المواد لصنع القطب الموجب. لا يمكن القيام بذلك في البطاريات واختيار المواد محدود. لذلك ، فإن القطب الموجب لبطارية Li─Ion مصنوع من النيكل أو أكسيد الكوبالت. يمكن أيضًا استخدام إسبينيل الليثيوم والمنغنيز.

يجري البحث حاليًا على مواد مختلطة من الفوسفات أو الأكسيد للكاثود. كما تمكن المتخصصون من إثبات أن هذه المواد تعمل على تحسين الخصائص الكهربائية لبطاريات الليثيوم أيون. كما يتم تطوير طرق لتطبيق الأكاسيد على سطح الكاثود.

يمكن وصف التفاعلات التي تحدث في بطارية ليثيوم أيون عند الشحن بالمعادلات التالية:

القطب الموجب

LiCoO 2 → Li 1-x CoO 2 + xLi + + xe -

القطب السالب

С + xLi + + xe - → CLi x

أثناء عملية التفريغ ، تسير ردود الفعل في الاتجاه المعاكس.

يوضح الشكل أدناه بشكل تخطيطي العمليات التي تحدث في بطارية ليثيوم أيون أثناء الشحن والتفريغ.

جهاز بطارية ليثيوم أيون

وفقًا لتصميمها ، يتم تصنيع بطاريات Li─Ion بتصميم أسطواني ومنشوري. التصميم الأسطواني عبارة عن لفة من الأقطاب الكهربائية مع مادة فاصلة لفصل الأقطاب الكهربائية. هذه اللفة موضوعة في علبة من الألمنيوم أو الفولاذ. قطب كهربائي سالب متصل به.

يتم إحضار جهة الاتصال الإيجابية على شكل وسادة اتصال في نهاية البطارية.

تصنع بطاريات Li─Ion ذات التصميم المنشوري عن طريق تكديس الألواح المستطيلة فوق بعضها البعض. تجعل هذه البطاريات من الممكن جعل العبوة أكثر كثافة. تكمن الصعوبة في الحفاظ على قوة الضغط على الأقطاب الكهربائية. توجد بطاريات موشورية مع مجموعة لفافة من الأقطاب الكهربائية الملتوية في دوامة.

تم تصميم جميع بطاريات الليثيوم أيون بمعايير لضمان التشغيل الآمن. بادئ ذي بدء ، يتعلق هذا بمنع التسخين والاشتعال. يتم تركيب آلية تحت غطاء البطارية تزيد من مقاومة البطارية مع زيادة معامل درجة الحرارة. عندما يرتفع الضغط داخل البطارية عن الحد المسموح به ، تكسر الآلية الطرف الموجب والكاثود.

بالإضافة إلى ذلك ، لزيادة سلامة التشغيل في بطاريات Li-Ion ، يلزم وجود لوحة إلكترونية. الغرض منه هو التحكم في عمليات الشحن والتفريغ ، لمنع ارتفاع درجة الحرارة وقصر الدائرة.

العديد من بطاريات الليثيوم أيون المنشورية متاحة الآن. وجدوا التطبيق في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية. غالبًا ما يختلف تصميم البطاريات المنشورية من مصنع لآخر ، نظرًا لعدم وجود توحيد موحد. يتم فصل أقطاب القطبية المعاكسة بواسطة فاصل. لإنتاجها ، يتم استخدام مادة البولي بروبيلين المسامية.

دائمًا ما يكون تصميم Li-Ion وأنواع بطاريات الليثيوم الأخرى مغلقًا. هذا مطلب إلزامي ، لأن تسرب الإلكتروليت غير مسموح به. إذا تسربت ، فسوف تتلف الإلكترونيات. بالإضافة إلى ذلك ، يمنع التصميم المحكم دخول الماء والأكسجين إلى البطارية. إذا دخلوا ، فسوف يدمرون البطارية نتيجة للتفاعل مع الإلكتروليت والأقطاب الكهربائية. يتم إنتاج مكونات بطاريات الليثيوم وتجميعها في صناديق جافة خاصة في جو الأرجون. في الوقت نفسه ، يتم استخدام تقنيات معقدة من اللحام والختم وما إلى ذلك.

فيما يتعلق بكمية الكتلة النشطة لبطارية Li-Ion ، يبحث المصنعون دائمًا عن حل وسط. إنهم بحاجة إلى تحقيق أقصى سعة وضمان التشغيل الآمن. يؤخذ الموقف كأساس:

أ س / أ ن \u003d 1.1 ، أين

وحول - الكتلة النشطة للقطب السالب ؛

و p هي الكتلة النشطة للإلكترود الموجب.

هذا التوازن يمنع تكون الليثيوم (معدن نقي) ويستبعد النار.

معلمات بطارية Li-Ion

تتمتع بطاريات الليثيوم أيون المنتجة اليوم بقدرة طاقة عالية محددة وجهد تشغيل. الأخير في معظم الحالات ما بين 3.5 و 3.7 فولت. تتراوح كثافة الطاقة من 100 إلى 180 واط / ساعة لكل كيلوجرام أو 250 إلى 400 لكل لتر. منذ بعض الوقت ، لم يكن بوسع الشركات المصنعة إنتاج بطاريات ذات سعة أعلى من بضع ساعات أمبير. الآن تم القضاء على المشاكل التي تعوق التنمية في هذا الاتجاه. لذلك ، بدأ بيع بطاريات الليثيوم بسعة عدة مئات من الأمبير.

يتراوح تيار التفريغ لبطاريات Li─Ion الحديثة من 2C إلى 20C. تعمل في درجات حرارة محيطة تتراوح من -20 إلى +60 درجة مئوية. هناك موديلات تعمل في درجة حرارة -40 مئوية. لكن يجدر القول على الفور أن سلسلة خاصة من البطاريات تعمل في درجات حرارة منخفضة. تصبح بطاريات الليثيوم أيون التقليدية للهواتف المحمولة غير قابلة للاستخدام في درجات الحرارة المنخفضة.

تبلغ نسبة التفريغ الذاتي لهذا النوع من البطاريات 4-6 بالمائة خلال الشهر الأول. ثم يتناقص ويصل إلى نسبة مئوية في السنة. هذا أقل بكثير من بطاريات النيكل والكادميوم وهيدريد معدن النيكل. عمر الخدمة حوالي 400-500 دورة شحن-تفريغ.

الآن دعنا نتحدث عن ميزات تشغيل بطاريات الليثيوم أيون.

استخدام بطاريات ليثيوم أيون

شحن بطاريات Li─Ion

عادة ما يتم الجمع بين شحن بطاريات الليثيوم أيون. أولاً ، يتم شحنها بتيار ثابت قدره 0.2-1 درجة مئوية حتى يكتسبوا جهدًا من 4.1-4.2 فولت. ثم يتم الشحن بجهد ثابت. تستغرق المرحلة الأولى حوالي ساعة والثانية حوالي ساعتين. يستخدم وضع النبض لشحن البطارية بشكل أسرع. في البداية ، تم إنتاج بطاريات Li─Ion مع الجرافيت وتم تعيين حد جهد يبلغ 4.1 فولت لكل علبة. الحقيقة هي أنه عند الجهد العالي في الخلية ، بدأت التفاعلات الجانبية ، مما يقصر من عمر هذه البطاريات.

تدريجيًا ، تم التخلص من هذه العيوب عن طريق تعاطي المنشطات من الجرافيت بمواد مضافة مختلفة. يمكن لخلايا أيون الليثيوم الحديثة شحن ما يصل إلى 4.2 فولت بسهولة. الدقة 0.05 فولت لكل خلية. توجد مجموعات بطاريات Li─Ion للتطبيقات العسكرية والصناعية حيث يلزم زيادة الموثوقية وعمر الخدمة الطويل. بالنسبة لهذه البطاريات ، يبلغ الحد الأقصى للجهد لكل خلية 3.90 فولت. لديهم كثافة طاقة أقل قليلاً ، ولكن عمر خدمة أطول.

إذا قمت بشحن بطارية ليثيوم أيون بتيار 1 درجة مئوية ، فإن الوقت اللازم لمجموعة كاملة من السعة سيكون 23 ساعات. تعتبر البطارية مشحونة بالكامل عندما يرتفع الجهد إلى الحد الأقصى وينخفض \u200b\u200bالتيار إلى 3 في المائة من القيمة في بداية عملية الشحن. يمكن ملاحظة ذلك في الرسم البياني أدناه.

يوضح الرسم البياني أدناه مراحل شحن بطارية Li─Ion.

تتكون عملية الشحن من الخطوات التالية:

• المرحلة 1. في هذه المرحلة ، يتدفق تيار الشحن الأقصى عبر البطارية. يستمر حتى يتم الوصول إلى عتبة الجهد ؛
• المرحلة 2. مع وجود جهد ثابت عبر البطارية ، ينخفض \u200b\u200bتيار الشحن تدريجياً. تتوقف هذه المرحلة عندما ينخفض \u200b\u200bالتيار إلى 3 بالمائة من القيمة الأولية ؛
• المرحلة 3. إذا تم تخزين البطارية ، فسيكون هناك في هذه المرحلة شحنة دورية للتعويض عن التفريغ الذاتي. يتم ذلك كل 500 ساعة تقريبًا.
  من المعروف من الممارسة أن زيادة تيار الشحن لا تقصر من وقت شحن البطارية. مع ارتفاع التيار ، يرتفع الجهد بشكل أسرع إلى قيمة العتبة. ولكن بعد ذلك ، تستغرق المرحلة الثانية من الشحن وقتًا أطول. يمكن لبعض أجهزة الشحن (أجهزة الشحن) شحن بطارية Li─Ion في غضون ساعة. في مثل هذه الشواحن لا توجد مرحلة ثانية ، ولكن في الواقع يتم شحن البطارية في هذه المرحلة بحوالي 70 بالمائة.

أما بالنسبة للشحن البطيء ، فهو لا ينطبق على بطاريات أيونات الليثيوم. هذا لأن هذا النوع من البطاريات لا يمكنه امتصاص الطاقة الزائدة عند إعادة الشحن. يمكن أن يؤدي الشحن النفاث إلى انتقال بعض أيونات الليثيوم إلى الحالة المعدنية (التكافؤ 0).

تعوض الشحنة القصيرة بشكل جيد عن التفريغ الذاتي وفقدان الطاقة الكهربائية. يمكن شحن المرحلة الثالثة كل 500 ساعة. كقاعدة عامة ، يتم إجراؤها عندما ينخفض \u200b\u200bجهد البطارية إلى 4.05 فولت لكل خلية. يتم الشحن حتى يرتفع الجهد إلى 4.2 فولت.

تجدر الإشارة إلى ضعف مقاومة بطاريات الليثيوم أيون للشحن الزائد. نتيجة لتزويد الشحنة الزائدة على مصفوفة الكربون (القطب السالب) ، يمكن أن يبدأ ترسب الليثيوم المعدني. له نشاط كيميائي مرتفع للغاية ويتفاعل مع المنحل بالكهرباء. نتيجة لذلك ، يبدأ إطلاق الأكسجين عند القطب السالب ، مما يهدد بزيادة الضغط في الجسم وإزالة الضغط. لذلك ، إذا قمت بشحن خلية Li─Ion تتجاوز وحدة التحكم ، فلا تسمح للجهد بالارتفاع عند الشحن أعلى مما توصي به الشركة المصنعة للبطارية. سيؤدي إعادة شحن البطارية باستمرار إلى تقصير عمرها.

يولي المصنعون اهتمامًا جادًا بسلامة بطاريات Li-Ion. تتوقف الشحنة عندما يرتفع الجهد فوق المستوى المسموح به. يتم أيضًا تثبيت آلية لإيقاف الشحن عندما ترتفع درجة حرارة البطارية عن 90 درجة مئوية. تحتوي بعض طرز البطاريات الحديثة على مفتاح نوع ميكانيكي في تصميمها. يتم تشغيله عندما يرتفع الضغط داخل مبيت البطارية. تقوم آلية التحكم في الجهد للوحة الإلكترونية بفصل الجرة عن العالم الخارجي من أجل الحد الأدنى والأقصى من الجهد.

توجد بطاريات ليثيوم أيون بدون حماية. هذه نماذج تحتوي على المنجنيز. عند الشحن الزائد ، يساعد هذا العنصر في منع تعدين الليثيوم وتطور الأكسجين. لذلك ، في مثل هذه البطاريات ، تصبح الحماية غير ضرورية.

خصائص تخزين وتفريغ بطاريات الليثيوم أيون

يتم تخزين البطاريات من نوع الليثيوم بشكل جيد جدًا ويكون التفريغ الذاتي سنويًا 10-20٪ فقط ، حسب ظروف التخزين. ولكن في الوقت نفسه ، يستمر تدهور خلايا البطارية حتى لو لم يتم استخدامها. بشكل عام ، قد تختلف جميع المعلمات الكهربائية لبطارية ليثيوم أيون لكل حالة محددة.

على سبيل المثال ، يتغير جهد التفريغ اعتمادًا على حالة الشحن والتيار ودرجة الحرارة المحيطة وما إلى ذلك. يتأثر عمر البطارية بالتيارات وأنماط دورة الشحن والتفريغ ودرجة الحرارة. تتمثل إحدى العيوب الرئيسية لبطاريات Li-Ion في حساسيتها لوضع تفريغ الشحن ، وهذا هو السبب في أنها توفر العديد من أنواع الحماية المختلفة.

توضح الرسوم البيانية أدناه خصائص تفريغ بطاريات الليثيوم أيون. لقد نظروا في اعتماد الجهد على تيار التفريغ ودرجة الحرارة المحيطة.

كما ترون ، مع زيادة تيار التفريغ ، يكون انخفاض السعة ضئيلًا. ولكن في نفس الوقت ، ينخفض \u200b\u200bجهد التشغيل بشكل ملحوظ. لوحظت صورة مماثلة عند درجات حرارة أقل من 10 درجات مئوية. تجدر الإشارة أيضًا إلى انخفاض الجهد الأولي للبطارية.

يُشار إلى عمر البطارية في عدد دورات الشحن / التفريغ. في معظم الحالات ، يكون عدد الدورات 1000. ومع ذلك ، لا يعني هذا المؤشر أنه يمكن شحن البطارية 1000 مرة فقط ، لأن دورة الشحن والتفريغ وعملية إعادة شحن البطارية ليستا نفس الشيء. على سبيل المثال ، إذا قمت بشحن هاتف ذكي أو أداة أخرى مرتين إلى النصف - فهذا يعني عمليتي شحن ودورة شحن وتفريغ واحدة.

كيفية إطالة عمر بطاريات الليثيوم أيون

لا يستحق شراء بطاريات الليثيوم أيون للاستخدام أو الاحتياطي ، لأنه إذا لم يتم استخدام البطارية لفترة طويلة ، فسيتم تقليل عمرها التشغيلي. من أجل إطالة عمر الخدمة ، من الضروري تهيئة ظروف التخزين. يجب تخزين البطاريات في درجة حرارة 5 درجات مئوية عند مستوى شحن بنسبة 40٪ وإعادة شحنها من وقت لآخر.

كيفية ضبط مستوى عرض شحن البطارية بشكل صحيح

إنها حكاية شائعة جدًا أنه يمكن زيادة سعة البطاريات الجديدة وعمرها التشغيلي بعد عدة دورات كاملة للشحن والتفريغ. هذا البيان ليس صحيحا تماما. في هذه الحالة ، يتم زيادة دقة عرض مستوى شحن البطارية ، لأنه بعد مثل هذا التدريب ، يبدو أن الأداة الرقمية والبطارية "يحتكان" ببعضهما البعض.

يتم إجراء المعايرة على النحو التالي:

من الضروري شحن بطارية الجهاز الرقمي بالكامل ، ثم تفريغها بالكامل تقريبًا وإعادة شحنها مرة أخرى. في هذه الحالة ، لا تسمح بالتفريغ العميق للبطارية. يوصى بالمعايرة مرة واحدة في الشهر.

ما هي أنواع البطاريات التي يجب تفريغها بالكامل وأيها لا ينبغي.

تعاني بطاريات النيكل والكادميوم مما يسمى بتأثير الذاكرة ، حيث تفقد البطارية سعتها بسرعة إذا لم يتم تفريغها بالكامل.

تعمل بطاريات الليثيوم أيون على المبدأ المعاكس ، يؤدي التفريغ العميق في أحسن الأحوال إلى فقد جزئي للقدرة ، في أسوأ الأحوال - لإكمال عدم الاستخدام.

فقدان جزء من طاقة البطاريات المشحونة

مؤشر البطارية المعروض على الكاميرا الرقمية أو الكمبيوتر اللوحي أو أي جهاز رقمي آخر ، بعد شحن البطاريات بالكامل ، ينخفض \u200b\u200bبسرعة إلى 90٪. ليست البطارية هي المسؤولة عن ذلك ، ولكن دائرة التحكم في مستوى الشحن. بطارية ليثيوم أيون مشحونة بالكامل معرضة للخطر. يمكن تقليل العمر الإنتاجي بشكل كبير إذا استمرت البطارية المصابة تمامًا في تلقي الطاقة. لذلك ، تعمل دوائر التحكم في الشحن في الأجهزة الحديثة على تقليل المستوى بنسبة عدة في المائة بعد شحن البطارية. من أجل أن يتأكد أصحاب الأجهزة من أن أجهزتهم جاهزة تمامًا للعمل ، بعد فصله عن الشاحن ، يظهر نظام التحكم مستوى 100٪ ، وبعد بضع دقائق فقط يعرض المستوى الحقيقي ، ما يعادل تقريبًا 90-95٪.

طريقة شحن الاهتزازات

حتى بطارية ليثيوم أيون مشحونة بالكامل لا يزال من الممكن إعادة شحنها بنسبة 10-15٪ باستخدام طريقة الشحن بالصدمات (الترجمة الحرفية - رفع الشحنة).

قم بتشغيل هاتفك الذكي أو جهازك اللوحي أو أي جهاز آخر يستخدم بطاريات ليثيوم أيون وشحنه بالكامل. ثم افصل الشاحن وأعد تشغيله على الفور. سيؤدي تكرار الإجراء أعلاه عدة مرات إلى زيادة شحن البطارية. لا يجب إساءة استخدام هذه الطريقة لأنها يمكن أن تلحق الضرر بخلايا البطارية.