18650 Bateriile Li-ion au devenit din ce în ce mai populare în ultima vreme. După caracteristicile lor tehnice, acestea sunt înaintea binecunoscutelor baterii de tip deget. Conceptele de „deget” și „degetul mic”, folosite pentru dimensiunile binecunoscute ale bateriilor, sunt incorecte din punct de vedere al terminologiei corecte. Toate bateriile, indiferent de dimensiune, au propriile coduri care indică dimensiunea lor. Deci, 18650 este, de asemenea, un cod. Acesta este întregul secret.
Dimensiunea bateriei 18650
Acest cod din cinci cifre exprimă lățimea și lungimea bateriei, unde primele două cifre sunt lățimea (diametrul) în mm, iar ultimele trei sunt lungimea în mm cu zecimi. Există o părere eronată că zero de la sfârșitul acestui cod indică forma cilindrică a bateriei (există baterii de diferite forme). O astfel de desemnare exactă a lungimii bateriei nu este necesară. Când se specifică dimensiunea sa, este adesea limitată la primele patru cifre (1865). Apropo, bateriile pentru degete și degete mici au și propriul cod - 14500 și 10440. Pe lângă codul digital,mărimea poate fi indicată și prin litere. De exemplu, cele două dimensiuni de baterie de mai sus au coduri alternative de litere - AA (degetul) și AAA (degetul mic). Există multe coduri alfabetice și numerice care indică dimensiunea diferitelor baterii: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670), etc.
Pentru bateriile 18650, această desemnare a dimensiunii este inexactă. De asemenea, trebuie luați în considerare și alți parametri. Dimensiunea unei baterii 18650 poate fi afectată, de exemplu, de prezența unei plăci speciale încorporate (controller de încărcare). Unele baterii pot avea o lungime ceva mai mare în acest caz. Nu este neobișnuit ca o baterie să nu se potrivească pur și simplu în compartimentul dispozitivului în care doresc să o folosească, în ciuda faptului că acest dispozitiv (de exemplu, un acumulator de țigară electronică) este proiectat să funcționeze cu acest tip de baterie.
Durata de viață a bateriei Li-ion 18650
Timpul pe care o anumită baterie poate dura depinde de conceptul de „miliamperi pe oră” (mAh). Pentru bateriile mari, cum ar fi automobilele, se folosește termenul „amperi pe oră”. Pentru o baterie de 18650 mAh, aceasta este o valoare derivată. Un amper este egal cu 1000 de miliamperi. Un miliamperi pe oră este curentul pe care o baterie îl poate produce în timpul unei ore convenționale de utilizare. Cu alte cuvinte, dacă împărțiți această valoare la un anumit număr de ore, puteți afla durata de viață a bateriei. De exemplu, bateria are o capacitate de 3000 mAh. Asta înseamnă că timp de două orefuncționează, va da 1500 de miliamperi. Patru - 750. Bateria din exemplul de mai sus va fi complet descărcată după 10 ore de funcționare, când capacitatea sa atinge 300 de miliamperi (limită de descărcare profundă).
Aceste calcule dau doar o idee aproximativă a duratei de viață a bateriei. Timpul său real de funcționare depinde de sarcina cu care trebuie să facă față, adică de dispozitivul pe care trebuie să-l furnizeze.
Curentul, tensiunea și puterea
Înainte de a ne concentra asupra descrierea generală a caracteristicilor tehnice ale bateriilor litiu-ion 18650 și a precauțiilor în lucrul cu acestea, vom defini pe scurt conceptele de mai sus. Curentul (curent maxim de descărcare, curent de ieșire) este exprimat în amperi și este marcat pe baterie cu litera „A”. Tensiunea este exprimată în volți și este notă cu litera „V”. Pe multe baterii puteți găsi astfel de denumiri. Pentru o baterie litiu-ion, tensiunea este întotdeauna de 3,7 volți, iar curentul poate fi diferit. Puterea bateriei, ca parametru dominant al puterii sale, este exprimată ca produsul dintre tensiune și curent (volții trebuie înmulțiți cu amperi).
Descrierea avantajelor și dezavantajelor unei baterii litiu-ion
Principalul dezavantaj al bateriilor 18650 Li-Ion este că au un interval mic de temperatură de funcționare. Funcționarea normală a unei baterii litiu-ion este posibilă numai în intervalul de la -20 la +20 grade Celsius. Dacă este folosit sau încărcat la temperaturi mai mici sau mai marimarcat, îl strică. Pentru comparație, bateriile nichel-cadmiu și nichel-hidrură metalică au o gamă mai largă de temperatură - de la -40 la +40. Dar, spre deosebire de acestea din urmă, bateriile litiu-ion au o tensiune nominală mai mare - 3,7 volți față de 1,2 volți pentru bateriile cu nichel.
De asemenea, bateriile cu litiu-ion practic nu sunt afectate de efectele de auto-descărcare și de memorie comune la multe tipuri de baterii. Autodescărcare este pierderea de energie încărcată atunci când este inactiv. Efectul de memorie apare la unele tipuri de baterii ca urmare a încărcării sistematice după descărcarea incompletă. Adică, se dezvoltă pe baterii care nu sunt complet descărcate.
Cu efectul de memorie, bateria „își amintește” gradul de descărcare după care începe să se încarce, și se descarcă, atinsă această limită în ciclul următor. Adevărata sa capacitate la acel moment este de fapt mai mare. Dacă există o placă care afișează nivelul bateriei, atunci va afișa și descărcarea. Acest efect nu se dezvoltă imediat, ci treptat. Se poate dezvolta și în condițiile în care bateria funcționează constant de la rețea, adică se încarcă continuu.
Auto-descărcarea și efectul de memorie sunt extrem de scăzute în bateriile litiu-ion.
Mai este un lucru la care trebuie să acordați atenție: astfel de baterii nu pot fi depozitate în stare descărcată, altfel se vor defecta rapid.
Măsuri de precauție pentru acumulatorul Li-ion
Multe tipuri de baterii sunt inflamabile șiexplozii. Depinde de compoziția chimică a structurii interne a bateriei. Pentru bateriile litiu-ion 18650, această problemă este destul de acută. Nu este neobișnuit ca utilizatorii de țigări electronice să sufere arsuri grave pe mâini și pe față sau chiar răni mai grave. Deoarece bateriile litiu-ion se găsesc în laptopuri, tablete și telefoane mobile, nu este neobișnuit ca acestea să se aprindă.
Pe primul loc printre cauzele unor astfel de incidente se află, desigur, ansamblul bateriei de calitate scăzută (ieftin). Cu toate acestea, în cazul țigărilor electronice, este ușor să provoci singur o explozie a bateriei litiu-ion, chiar dacă bateria nu este ieftină. Pentru a face acest lucru, trebuie să înțelegeți puțin despre ce este rezistența electrică.
Dacă explicăm acest concept în cel mai simplu limbaj, atunci acesta este un parametru care determină cerințele conductorului la baterie. Cu cât rezistența conductorului este mai mică, cu atât bateria trebuie să dea mai mult curent (amperi). Dacă rezistența este foarte scăzută, atunci bateria va funcționa cu un astfel de conductor la o sarcină mare. Rezistența poate fi atât de scăzută încât va provoca o sarcină exorbitantă asupra bateriei și explozia sau aprinderea acesteia ulterioară. Cu alte cuvinte, va fi un scurtcircuit. Deoarece țigările electronice funcționează pe principiul evaporării, care necesită un element de încălzire (bobină de filament), utilizatorii inepți pot forța din greșeală bateria să funcționeze cu un element de încălzire curezistență extrem de scăzută. Cunoscând curentul de ieșire a unei anumite baterii și rezistența conductorului, folosind calcule simple folosind formula legii lui Ohm, puteți determina dacă această baterie poate face față unui anumit conductor.
Aceste pericole nu apar întotdeauna în toate cazurile. Tehnologiile de protecție a bateriilor sunt în continuă evoluție. Multe baterii au un controler de încărcare special în interior care poate scoate bateria la timp atunci când are loc un scurtcircuit. Acestea sunt baterii protejate.
Dispozitiv cu baterie Li-ion
În centrul bateriei 18650 se află un electrolit, un lichid special în care au loc reacții chimice.
Aceste reacții chimice sunt reversibile. Acesta este principiul de funcționare al oricărei baterii. În termeni simpli, formula pentru astfel de reacții poate merge atât de la stânga la dreapta (descărcare), cât și de la dreapta la stânga (încărcare). Astfel de reacții apar între catod și anodul celulei. Catodul este electrodul negativ (minus), anodul este electrodul pozitiv (plus) al sursei de alimentare. În timpul reacției, între ele se formează un curent electric. Reacțiile chimice de descărcare și încărcare dintre catod și anod sunt procese de oxidare și reducere, dar asta este o altă poveste. Nu vom aprofunda în procesul de electroliză. Curentul se formează în momentul în care catodul și anodul încep să interacționeze, adică ceva este conectat la plusul și minusul bateriei. Catodul și anodul trebuie să fie conductoare electric.
În timpul încălcării condițiilorÎn timpul funcționării, în electrolit apar molecule de elemente chimice, care închid catodul și anodul, ceea ce duce la scurtcircuite interne. Ca urmare a acestui fapt, temperatura bateriei crește și apar mai multe molecule, închizând plus și minus. Tot acest proces, ca un bulgăre de zăpadă, capătă viteză exponențial. Fără posibilitatea de a scoate electrolitul (carcasa bateriei este sigilată), are loc dilatarea termică, care crește presiunea internă. Ce se întâmplă în continuare poate fi înțeles fără comentarii.
Încărcarea bateriei litiu-ion
Ca încărcător pentru o baterie 18650, orice dispozitiv conceput pentru baterii de acest format este potrivit. Principalul lucru este să nu schimbați polaritatea corectă la încărcare. Așezați bateriile în sloturile pentru încărcător exact conform semnelor plus și minus. Este o idee bună să citiți celel alte măsuri de precauție pentru utilizarea încărcătorului de baterie 18650, care sunt întotdeauna enumerate pe carcasa bateriei.
Cea mai bună opțiune pentru încărcarea bateriilor litiu-ion este să folosiți încărcătoare mai scumpe cu un proces de încărcare reglat fin. Multe dintre ele au funcția de a încărca bateriile folosind metoda CC / CV, care reprezintă curent constant, tensiune constantă. Această metodă este bună deoarece poate încărca bateria mai mult decât încărcătoarele convenționale. Acest lucru se datorează unui concept precum supraîncărcarea.
În timpul încărcării sau descărcării bateriei, tensiunea acesteiase schimba. Crește la încărcare, scade la descărcare. Valoarea nominală de 3,7 volți este o valoare medie.
Există două efecte care afectează în mod negativ bateria - supraîncărcare și supradescărcare. Există praguri pentru încărcarea și descărcarea bateriei. Dacă tensiunea bateriei depășește aceste limite, atunci bateria este supraîncărcată sau supradescărcată, în funcție de faptul că se încarcă sau se descarcă. În modul normal de încărcare pentru 18650 Li-ion, încărcătorul și controlerul de încărcare din interiorul bateriei (dacă există) citesc tensiunea bateriei și întrerup încărcarea când atinge pragul pentru a evita supraîncărcarea. În acest caz, bateria nu este de fapt complet încărcată. Capacitatea îi poate permite să încarce mai mult, dar pragul îi împiedică să facă acest lucru.
Principiul de încărcare prin metoda CC / CV este conceput astfel încât curentul furnizat încărcării să nu fie întrerupt, ci să fie redus brusc, împiedicând tensiunea internă a bateriei să depășească valoarea de prag. Astfel, bateria este încărcată complet fără a fi reîncărcată.
Tipuri de baterii litiu-ion
Tipuri de baterii Li-ion 18650:
- fosfat de litiu de fier (LFP);
- litiu-mangan (IMR);
- litiu-cob alt (ICR);
- polimer de litiu (LiPo).
Toate tipurile, cu excepția ultimului, sunt cilindrice și pot fi realizate în format 18650. Bateriile cu litiu polimer diferă prin faptul că nu au o formă specifică. Acest lucru se datorează faptului că au un solidelectrolit (polimer). Datorită acestei proprietăți neobișnuite a electrolitului, aceste baterii sunt adesea folosite în tablete și telefoane mobile.
Aplicarea bateriilor litiu-ion
După cum sa menționat deja, bateriile Li-ion de dimensiunea 18650 sunt utilizate pe scară largă în țigările electronice. Ele pot fi încorporate în acumulatorul sau detașabile, adică instalate separat în acesta. De asemenea, pot fi mai multe conectate în paralel sau în serie.
Bateriile cu litiu-ion au fost folosite de mult timp în construcția diferitelor baterii, cum ar fi bateriile pentru laptop. Astfel de baterii sunt un lanț de mai multe baterii 18650 interconectate într-o singură carcasă. Astfel de baterii pot fi găsite și ca bănci de alimentare încăpătoare - încărcătoare portabile.
Domeniul de aplicare al bateriilor în sine este foarte larg: de la încărcătoarele numite până la elementele constitutive ale mecanismelor mari moderne (auto sau aviație). În același timp, numărul de 18650 de baterii litiu-ion care alcătuiesc o singură baterie poate varia de la câteva la sute. Merită menționat bateriile litiu-polimer. Deși nu sunt disponibile în format 18650 Li-ion, ele sunt cele mai comune, deoarece sunt folosite în tablete și telefoane mobile.
