Lyijyakku vai litiumioniakku? Kuka voittaa? Litiumparisto: huhut, myytit ja todellisuus

Kun lukee foorumeilla "vinkkejä akkujen käyttöön", et voi olla ajattelematta - joko ihmiset jättivät fysiikan ja kemian väliin koulussa tai ajattelevat, että lyijyhappo- ja ioni-akkujen käyttöä koskevat säännöt ovat samat.
Aloitetaan Li-Ion-akun toimintaperiaatteista. Sormilla kaikki on erittäin yksinkertaista - on negatiivinen elektrodi (yleensä kuparista), on positiivinen (alumiinista), niiden välissä on huokoinen aine (erotin), joka on kyllästetty elektrolyytillä (se estää " luvaton litiumionien siirto elektrodien välillä):

Toimintaperiaate perustuu litiumionien kykyyn integroitua eri materiaalien - yleensä grafiitin tai piioksidin - kidehilaan muodostaen kemiallisia sidoksia: vastaavasti latauksen aikana ionit rakennetaan kidehilaan, kerääntyen siten varauksen yhdelle elektrodille, ja purkautuessaan ne vastaavasti siirtyvät takaisin toiselle elektrodille luovuttaen tarvitsemamme elektronin (ketä kiinnostaa tapahtuvien prosessien tarkempi selitys - google interkalaatio). Elektrolyytteinä käytetään vesipitoisia liuoksia, jotka eivät sisällä vapaata protonia ja ovat stabiileja laajalla jännitealueella. Kuten näette, nykyaikaisissa akuissa kaikki tehdään melko turvallisesti - litiummetallia ei ole, ei ole mitään räjähtävää, vain ionit kulkevat erottimen läpi.
Nyt kun kaikki on tullut enemmän tai vähemmän selväksi toimintaperiaatteesta, siirrytään yleisimpiin Li-Ion-akkuihin liittyviin myytteihin:

Myytti yksi. Laitteen Li-Ion-akkua ei voi purkaa nollaan prosenttiin.
Itse asiassa kaikki kuulostaa oikealta ja on fysiikan mukaista - kun se puretaan ~2,5 V:iin, Li-Ion-akku alkaa heikentyä hyvin nopeasti, ja jopa yksi tällainen purkautuminen voi merkittävästi (jopa 10%!) vähentää sen kapasiteettia. Lisäksi, jos jännite puretaan sellaiseen jännitteeseen tavallisella laturilla, sitä ei enää voi ladata - jos akkukennon jännite putoaa alle ~3 V, "älykäs" ohjain sammuttaa sen vaurioituneena, ja jos kaikki kennot on, akku voidaan viedä roskakoriin.
Mutta on yksi erittäin tärkeä asia, jonka kaikki unohtavat: puhelimissa, tableteissa ja muissa mobiililaitteissa akun käyttöjännitealue on 3,5-4,2 V. Kun jännite putoaa alle 3,5 V, ilmaisin näyttää nolla prosentin latausta ja laite sammuu, mutta ennen "kriittistä" 2,5 V on vielä hyvin kaukana. Tämän vahvistaa se tosiasia, että jos kytket LED-valon tällaiseen "purkautuneeseen" akkuun, se voi pysyä päällä pitkään (ehkä joku muistaa, että he myivät puhelimia taskulampuilla, jotka sytytettiin painikkeesta riippumatta Joten valo jatkoi palamista myös purkamisen ja puhelimen sammuttamisen jälkeen). Eli, kuten näet, normaalikäytössä ei tapahdu purkausta 2,5 V:iin, mikä tarkoittaa, että on täysin mahdollista purkaa akku nollaan prosenttiin.
Myytti kaksi. Jos Li-Ion-akut vaurioituvat, ne räjähtävät.
Me kaikki muistamme "räjähtävän" Samsung Galaxy Note 7:n. Tämä on kuitenkin pikemminkin poikkeus säännöstä - kyllä, litium on erittäin aktiivinen metalli, eikä sitä ole vaikea räjäyttää ilmassa (ja se palaa erittäin kirkkaasti vesi). Nykyaikaiset akut eivät kuitenkaan käytä litiumia, vaan sen ioneja, jotka ovat paljon vähemmän aktiivisia. Jotta räjähdys tapahtuisi, sinun on yritettävä kovasti - joko vahingoittaa latausakkua fyysisesti (aiheuttaa oikosulku) tai ladata se erittäin korkealla jännitteellä (silloin se vaurioituu, mutta todennäköisesti ohjain yksinkertaisesti palaa sammuu itsestään eikä anna akun latautua). Siksi, jos sinulla on yhtäkkiä käsissäsi vaurioitunut tai savuava akku, älä heitä sitä pöydälle ja juokse pois huoneesta huutaen "me kaikki kuolemme" - laita se vain metallisäiliöön ja ota se ulos parvekkeelle (jotta et hengitä kemikaaleja) - akku kytee jonkin aikaa ja sammuu sitten. Pääasia, ettei sitä täytetä vedellä, ionit ovat tietysti vähemmän aktiivisia kuin litium, mutta silti jonkin verran vetyä vapautuu myös reagoidessaan veden kanssa (ja se tykkää räjähtää).
Myytti kolme. Kun Li-Ion-akku saavuttaa 300 (500/700/1000/100500) sykliä, siitä tulee vaarallinen ja se on vaihdettava kiireellisesti.
Myytti, onneksi, joka kiertää yhä harvemmin foorumeilla ja jolla ei ole lainkaan fysikaalista tai kemiallista selitystä. Kyllä, käytön aikana elektrodit hapettuvat ja syöpyvät, mikä vähentää akun kapasiteettia, mutta tämä ei uhkaa sinua millään muulla kuin lyhyemmällä akun käyttöiällä ja epävakaalla käytöksellä 10-20% latauksella.
Myytti neljä. Li-Ion-akkuja ei voi käyttää kylmässä.
Tämä on enemmän suositus kuin kielto. Monet valmistajat kieltävät puhelimien käytön pakkasella, ja monet ovat kokeneet puhelinten nopean purkamisen ja jopa sammumisen kylmässä. Selitys tälle on hyvin yksinkertainen: elektrolyytti on vettä sisältävä geeli, ja kaikki tietävät, mitä vedelle tapahtuu pakkasen lämpötiloissa (kyllä, se jäätyy, jos mitään), jolloin osa akusta tulee käyttökelvottomaksi. Tämä johtaa jännitteen putoamiseen, ja ohjain alkaa pitää tätä purkauksena. Tämä ei ole hyväksi akulle, mutta ei myöskään kohtalokasta (lämmityksen jälkeen kapasiteetti palaa), joten jos haluat kipeästi käyttää puhelinta kylmässä (käyttääksesi - ota se lämpimästä taskusta, tarkista aikaa ja takaisin laittamista ei lasketa), niin on parempi ladata se 100% ja käynnistää mikä tahansa prosessoria lataava prosessi - tämä jäähdyttää sen hitaammin.
Myytti viides. Turvonnut Li-Ion-akku on vaarallinen ja se on hävitettävä välittömästi.
Tämä ei ole varsinaisesti myytti, vaan pikemminkin varotoimenpide - turvonnut akku voi yksinkertaisesti räjähtää. Kemialliselta kannalta kaikki on yksinkertaista: interkalaatioprosessin aikana elektrodit ja elektrolyytti hajoavat, mikä johtaa kaasun vapautumiseen (se voi vapautua myös latauksen aikana, mutta siitä lisää alla). Mutta hyvin vähän siitä vapautuu, ja jotta akku näyttäisi turvonneelta, useiden satojen (ellei tuhansien) latausjaksojen on käytävä läpi (ellei tietysti se ole viallinen). Kaasusta eroon pääsemisessä ei ole ongelmia - puhkaisee vain venttiili (joissain akuissa se aukeaa itsestään kun on ylipaine) ja ilmaa se pois (en suosittele hengittämistä sillä), jonka jälkeen voit peittää reiän epoksilla. hartsi. Tämä ei tietenkään palauta akkua entiseen kapasiteettiinsa, mutta ainakaan nyt se ei varmasti räjähdä.
Myytti kuusi. Ylilataus on haitallista Li-Ion-akuille.
Mutta tämä ei ole enää myytti, vaan karu todellisuus - latauksen aikana on suuri mahdollisuus, että akku turpoaa, räjähtää ja syttyy tuleen - uskokaa minua, ei ole juurikaan iloa roiskua kiehuvalla elektrolyytillä. Siksi kaikissa akuissa on ohjaimet, jotka yksinkertaisesti estävät akun latautumisen tietyn jännitteen yläpuolella. Mutta tässä sinun on oltava erittäin varovainen akun valinnassa - kiinalaiset käsityöohjaimet voivat usein toimia virheellisesti, enkä usko, että puhelimesi ilotulitus kello 3 yöllä tekee sinua onnelliseksi. Tietenkin sama ongelma on merkkiakuissa, mutta ensinnäkin tämä tapahtuu siellä paljon harvemmin, ja toiseksi ne korvaavat koko puhelimesi takuun alaisena. Tämä myytti johtaa yleensä seuraaviin:
Myytti seitsemäs. Kun saavutat 100%, sinun on poistettava puhelin latauksesta.
Kuudennen myytin perusteella tämä vaikuttaa järkevältä, mutta todellisuudessa ei ole mitään järkeä nousta ylös keskellä yötä ja irrottaa laitetta: ensinnäkin ohjaimen viat ovat erittäin harvinaisia, ja toiseksi, vaikka ilmaisin saavuttaisi 100%, akku latautuu vielä jonkin aikaa erittäin pieniin virtoihin, mikä lisää kapasiteettia vielä 1-3 %. Joten todellisuudessa sinun ei pitäisi pelata varman päälle.
Myytti kahdeksan. Voit ladata laitteen vain alkuperäisellä laturilla.
Myytti on olemassa kiinalaisten laturien huonosta laadusta johtuen - normaalilla 5 +- 5% voltin jännitteellä ne voivat tuottaa sekä 6 että 7 - ohjain tietysti tasoittaa tätä jännitettä jonkin aikaa, mutta tulevaisuudessa se johtaa parhaimmillaan ohjaimen palamiseen, pahimmillaan - emolevyn räjähdykseen ja (tai) vioittumiseen. Myös päinvastoin tapahtuu - kuormitettuna kiinalainen laturi tuottaa 3-4 volttia: tämä johtaa siihen, että akku ei lataudu kokonaan.

Kuten useista väärinkäsityksistä voidaan nähdä, kaikilla ei ole tieteellistä selitystä, ja vielä harvemmat heikentävät akkujen suorituskykyä. Mutta tämä ei tarkoita, että artikkelini lukemisen jälkeen sinun täytyy juosta päätä ja ostaa halpoja kiinalaisia akkuja parilla taalalla - kestävyyden vuoksi on kuitenkin parempi ottaa joko alkuperäiset tai laadukkaat kopiot alkuperäisistä.

Litiumioniakut eivät ole yhtä hienovaraisia kuin niiden nikkeli-metallihydridi-akut, mutta ne vaativat silti jonkin verran hoitoa. Pidä kiinni viisi yksinkertaista sääntöä, et voi vain pidentää litiumioniakkujen käyttöikää, vaan myös pidentää mobiililaitteiden käyttöaikaa lataamatta niitä uudelleen.

Älä salli täydellistä tyhjennystä. Litiumioniakuissa ei ole ns. muistiefektiä, joten ne voidaan ja lisäksi pitää ladata odottamatta niiden purkamista nollaan. Monet valmistajat laskevat litiumioniakun käyttöiän täydellisten purkausjaksojen lukumäärällä (jopa 0 %). Laadukkaille akuille tämä 400-600 sykliä. Pidennä litiumioniakun käyttöikää lataamalla puhelinta useammin. Ihanteellisesti, kun akun lataus laskee alle 10-20 prosentin, voit laittaa puhelimen lataukseen. Tämä lisää purkujaksojen määrää 1000-1100 .
Asiantuntijat kuvaavat tätä prosessia sellaisella indikaattorilla kuin purkamissyvyys. Jos puhelimesi purkautuu 20 %:iin, purkautumissyvyys on 80 %. Alla oleva taulukko näyttää litiumioniakun purkausjaksojen lukumäärän riippuvuuden purkaussyvyydestä:

Purkaus kerran 3 kuukaudessa. Täysi lataaminen pitkään on yhtä haitallista litiumioniakuille kuin jatkuva purkautuminen nollaan.
Äärimmäisen epävakaan latausprosessin vuoksi (ladamme puhelinta usein tarpeen mukaan ja aina kun mahdollista USB:stä, pistorasiasta, ulkoisesta akusta jne.), asiantuntijat suosittelevat akun tyhjentämistä kokonaan 3 kuukauden välein ja sen jälkeen lataamista. 100 % ja pitää sen ladattuna 8-12 tuntia. Tämä auttaa nollaamaan niin sanotut korkean ja alhaisen akun liput. Voit lukea tästä lisää.

Säilytä osittain ladattu. Optimaalinen tila litiumioniakun pitkäaikaiselle varastoinnille on 30-50 prosentin lataus 15 °C:ssa. Jos jätät akun täyteen ladattuna, sen kapasiteetti pienenee huomattavasti ajan myötä. Mutta akku, joka on kerännyt pölyä hyllylle pitkään, tyhjennettynä nollaan, ei todennäköisesti ole enää elossa - on aika lähettää se kierrätykseen.
Alla oleva taulukko näyttää, kuinka paljon kapasiteettia litiumioniakussa säilyy säilytyslämpötilasta ja lataustasosta riippuen, kun sitä säilytetään 1 vuoden ajan.

Käytä alkuperäistä laturia. Harva tietää, että useimmissa tapauksissa laturi on rakennettu suoraan mobiililaitteiden sisään, ja ulkoinen verkkosovitin vain alentaa jännitettä ja tasaa kotitalouden sähköverkon virran, eli se ei vaikuta suoraan akkuun. Joissakin laitteissa, kuten digitaalikameroissa, ei ole sisäänrakennettua laturia, ja siksi niiden litiumioniakut asetetaan ulkoiseen "laturiin". Tässä tapauksessa kyseenalaisen ulkoisen laturin käyttö alkuperäisen sijaan voi vaikuttaa negatiivisesti akun suorituskykyyn.

Vältä ylikuumenemista. No, litiumioniakkujen pahin vihollinen on korkea lämpötila - ne eivät siedä ylikuumenemista ollenkaan. Siksi älä altista mobiililaitteitasi suoralle auringonvalolle tai sijoita niitä lämmönlähteiden, kuten sähkölämmittimien, lähelle. Suurimmat sallitut lämpötilat, joissa litiumioniakkuja voidaan käyttää, ovat: -40°C - +50°C

Voit myös katsoa

Useimmissa nykyaikaisissa tableteissa, älypuhelimissa ja kannettavissa tietokoneissa käytetyt litiumioniakut (Li-ion) vaativat erilaista huoltoa ja käyttöä verrattuna aikaisemmissa laitteissa käytettyihin nikkeli-kadmium (Ni-Cd) ja nikkeli-metallihydridi (Ni-MH) akkuihin.

Itse asiassa litiumioniakun oikea hoito voi pidentää sen käyttöikää 15 kertaa väärinkäyttöön verrattuna. Tämä artikkeli sisältää vinkkejä kalliiden litiumioniakkujen elinkaaren maksimoimiseen kaikissa kannettavissa laitteissasi.

Äskettäin Windows Secretsin Internet-portaalin toimittaja Fred Langa joutui vaihtamaan vaurioituneen älypuhelimen - ja se oli hänen virheensä.

Pääoire ei lupannut hyvää - puhelimen kotelo vääntyi, koska itse laitteen runko alkoi taipua.

Purkamisen ja yksityiskohtaisen tutkimuksen jälkeen kävi ilmi, että älypuhelimen akku oli turvonnut.

Aluksi Fred ei huomannut mitään muutoksia: akku näytti enemmän tai vähemmän normaalilta, kun sitä katsoi kasvot päin (kuva 1). Kun akku asetettiin tasaiselle pinnalle, kävi kuitenkin selväksi, että sen ylä- ja alareunat eivät enää olleet tasaiset ja yhdensuuntaiset toistensa kanssa. Akun toisella puolella oli vakava pullistuma (kuva 2). Tämä pullistuma aiheutti puhelimen taipumisen ja vääntymisen.

Akun pullistuminen osoitti vakavaa ongelmaa: myrkyllisten kaasujen kerääntymistä korkean paineen alaisena akun sisään.

Akkukotelo teki tehtävänsä täydellisesti, mutta myrkylliset kaasut saivat akun näyttämään pieneltä painekattilapomilta, joka vain odotti räjähtämistä.

Fredin tapauksessa sekä puhelin että akku vaurioituivat – oli aika ostaa uusi älypuhelin.

Surullisinta on, että tämä ongelma olisi voitu helposti estää. Artikkelin viimeinen osa korostaa Fredin virheitä.

Välttääkseen menneisyyden virheiden toistamisen uuden älypuhelimen ja muiden litiumionilaitteiden, kuten tablettien, kannettavien tietokoneiden, kanssa Fred alkoi tutkia vakavasti litiumioniakkujen asianmukaista toimintaa ja huoltoa.

Fred ei ollut kiinnostunut akun käyttöiän pidentämisestä – nämä tekniikat ovat tuttuja. Useimmat laitteet tarjoavat manuaalisia tai automaattisia virransäästötiloja ja menetelmiä näytön kirkkauden säätämiseksi, prosessorin suorituskyvyn hidastamiseksi ja käynnissä olevien sovellusten määrän vähentämiseksi.

Fred keskittyi pikemminkin akun käyttöiän pidentämiseen - tapoihin pitää akku hyvässä toimintakunnossa ja pidentää akun käyttöikää maksimitasolle.

Tämä artikkeli sisältää lyhyen Fredin tutkimukseen perustuvan opinnäytetyön. Noudata näitä viittä vinkkiä varmistaaksesi, että litiumioniakut toimivat hyvin, kestävät ja turvallisesti kaikissa kannettavissa laitteissasi.

Vinkki 1: Tarkkaile lämpötilaa äläkä ylikuumenna akkua

Yllättäen lämpö on yksi litiumioniakkujen tärkeimmistä vihollisista. Akun ylikuumenemisen syitä voivat olla väärinkäyttötekijät, kuten akun lataus- ja purkujaksojen nopeus ja kesto.

Myös ulkoisella fyysisellä ympäristöllä on merkitystä. Litiumioniakulla varustetun laitteen jättäminen aurinkoon tai suljettuun autoon voi heikentää merkittävästi akun kykyä vastaanottaa ja pitää latausta.

Litiumioniakkujen ihanteelliset lämpötilaolosuhteet ovat 20 celsiusasteen huoneenlämpötila. Jos laite lämpenee 30 asteeseen, sen kyky kantaa lataus heikkenee 20 prosenttia. Jos laitetta käytetään 45 C:ssa, mikä on helposti saavutettavissa auringossa tai kun laitetta käytetään intensiivisesti resurssiintensiivisissä sovelluksissa, akun kapasiteetti pienenee noin puoleen.

Joten jos laitteesi tai akku lämpenee huomattavasti käytön aikana, yritä siirtää viileämpään paikkaan. Jos tämä ei ole vaihtoehto, yritä vähentää laitteesi virrankäyttöä poistamalla käytöstä tarpeettomat sovellukset, palvelut ja ominaisuudet, vähentämällä näytön kirkkautta tai aktivoimalla laitteen virransäästötila.

Jos tämäkään ei auta, sammuta laite kokonaan, kunnes lämpötila palaa normaaliksi. Vielä nopeampaa jäähdytystä varten irrota akku (tietysti jos laitteen rakenne sen sallii) - näin laite jäähtyy nopeammin fyysisen virtalähteestä irtautumisen vuoksi.

Muuten, vaikka korkeat lämpötilat ovat litiumioniakkujen suurin ongelma, matalan lämpötilan käyttöolosuhteet eivät aiheuta vakavaa huolta. Kylmät lämpötilat eivät aiheuta pitkäaikaista vahinkoa akulle, vaikka kylmä akku ei pysty tuottamaan kaikkea sitä tehoa, jonka se mahdollisesti voisi tuottaa optimaalisessa lämpötilassaan. Tehon pudotus tulee hyvin havaittavaksi alle 4 C:n lämpötiloissa. Useimmat kuluttajalaatuiset litiumioniakut tulevat käytännössä hyödyttömiksi lämpötiloissa, jotka ovat lähellä jäätymistä tai sen alapuolella.

Jos litiumionivirtalähteellä varustettu laite jää jostain syystä liian kylmäksi, älä yritä käyttää sitä. Jätä se irti pistorasiasta ja siirrä se lämpimään paikkaan (taskuun tai lämmitettyyn huoneeseen), kunnes laite saavuttaa normaalin lämpötilan. Kuten ylikuumenemisen yhteydessä, poista akku fyysisesti ja erillinen lämmitys nopeuttaa lämpenemistä. Kun akku lämpenee normaalilämpötilaan, sen elektrolyyttiset ominaisuudet palautuvat.

Vinkki 2: Irrota laturi akun säästämiseksi

Lataa - ts. Akun liittäminen korkeajännitelähteeseen liian pitkäksi ajaksi voi myös heikentää akun kykyä pitää latausta, lyhentää sen käyttöikää tai niin sanottua "tappaa se suoraan".

Useimmat kuluttajalaatuiset litiumioniakut on suunniteltu toimimaan 3,6 V:n jännitetasolla per kenno, mutta ne toimivat korkeammalla 4,2 V:lla latauksen aikana. Jos laturi syöttää korkeaa jännitettä liian pitkään, sisäinen akku voi vaurioitua.

Vakavissa tapauksissa ylilataus voi johtaa siihen, mitä insinöörit kutsuvat "katastrofaalisiin" seurauksiin. Jopa kohtalaisissa tapauksissa latauksen aikana syntyvä ylimääräinen lämpö saa aikaan ensimmäisessä vihjeessä kuvatun negatiivisen lämpötilavaikutuksen.

Laadukkaat laturit voivat toimia yhdessä nykyaikaisten litiumioniakkujen piirien kanssa, mikä vähentää ylilatauksen vaaraa vähentämällä latausvirtaa suhteessa akun lataukseen.

Nämä ominaisuudet vaihtelevat huomattavasti akussa käytetyn tekniikan tyypin mukaan. Kun esimerkiksi käytät nikkelikadmium (Ni-Cd) ja nikkeli-metallihydridi (Ni-MH) akkuja, yritä jättää ne kytkettynä laturiin mahdollisimman pitkään. Tämä johtuu siitä, että vanhemmilla akuilla on korkea itsepurkautumisnopeus, ts. ne alkavat menettää huomattavan määrän varastoitua energiaa välittömästi sen jälkeen, kun ne on irrotettu laturista, vaikka itse kannettava laite olisi sammutettu.

Itse asiassa nikkelikadmium-akku voi menettää jopa 10 prosenttia latauksestaan ensimmäisten 24 tunnin aikana lataamisen jälkeen. Tämän ajan kuluttua itsepurkautumiskäyrä alkaa tasaantua, mutta nikkeli-kadmium-akku menettää edelleen 10-20 prosenttia kuukaudessa.

Nikkelimetallihydridiakkujen tilanne on vielä pahempi. Niiden itsepurkautumisnopeus on 30 prosenttia korkeampi kuin niiden nikkeli-kadmium-vastineiden.

Litiumioniakuilla on kuitenkin erittäin alhainen itsepurkautuminen. Hyvin toimiva akku menettää vain 5 prosenttia latauksestaan ensimmäisen 24 tunnin aikana latauksen jälkeen ja vielä 2 prosenttia ensimmäisen kuukauden aikana.

Näin ollen ei tarvitse jättää laturiin liitetyllä litiumioniakulla varustettua laitetta viime hetkeen. Parhaan tuloksen ja akun käyttöiän pidentämiseksi irrota laturi pistorasiasta, kun täysi lataus on ilmaistu.

Uusia litiumioniakkulaitteita ei tarvitse ladata laajasti ennen ensimmäistä käyttöä (8–24 tunnin latausaika suositellaan laitteille, joissa on nikkeli-kadmium- ja nikkeli-metallihydridi-akut). Litiumioniakut latautuvat maksimissaan, kun ne osoittavat 100 prosentin latausta. Pitkäkestoinen lataus ei ole tarpeen.

Kaikilla purkausjaksoilla ei ole samaa vaikutusta akun tilaan. Pitkäaikainen ja intensiivinen käyttö tuottaa enemmän lämpöä, rasittaa akkua vakavasti, ja lyhyemmät, tiheämmät purkausjaksot päinvastoin pidentävät akun käyttöikää.

Saatat ajatella, että pienten purkaus-/latausjaksojen lisääminen voi lyhentää vakavasti virtalähteen käyttöikää. Tämä oli luonnollista vanhentuneille tekniikoille, mutta se ei koske nykyaikaisia litiumioniakkuja.

Akun tekniset tiedot voivat olla harhaanjohtavia, koska... Monet valmistajat pitävät latausjaksoa 100 prosentin lataustason saavuttamiseen tarvittavana aikana. Esimerkiksi kaksi latausta 50–100 prosenttia vastaa yhtä täyttä latausjaksoa. Samoin kolme 33 prosentin sykliä tai 5 20 prosentin jaksoa vastaavat myös yhtä täyttä sykliä.

Lyhyesti sanottuna suuri määrä pieniä lataus-purkausjaksoja ei vähennä litiumakun täyden latausjaksojen kokonaismäärää.

Jälleen voimakkaiden purkausten aiheuttama lämpö ja suuri kuormitus lyhentävät akun käyttöikää. Siksi yritä vähentää syväpurkausten määrää minimiin. Älä anna akun lataustason pudota lähelle nollaa (kun laite sammuu itsestään). Harkitse sen sijaan akun varauksen alhaista 15–20 prosenttia hätävarana – vain hätätilanteita varten. Totu vaihtamaan akku, jos mahdollista, tai kytkemään laite ulkoiseen virtalähteeseen ennen kuin akku on täysin tyhjentynyt.

Kuten tiedät, nopeaan purkamiseen ja pikalataukseen liittyy ylimääräisen lämmön vapautuminen ja ne vaikuttavat negatiivisesti akun käyttöikään.

Jos olet käyttänyt laitetta intensiivisesti suurilla kuormituksilla, anna akkujen jäähtyä huoneenlämpöisiksi ennen kuin liität sen laturiin. Akku ei voi ottaa täyteen latausta vastaan, jos se kuumenee.

Kun lataat laitetta, tarkkaile akun lämpötilaa - se ei saa ylikuumentua liikaa. Kuuma akku latauksen aikana osoittaa yleensä, että liian paljon virtaa kulkee nopeasti.

Ylilataus tapahtuu todennäköisimmin halvoilla, merkkittömällä latureilla, jotka käyttävät pikalatauspiirejä tai langattomilla (induktiivisilla) latureilla.

Halpa laturi voi olla tavallinen muuntaja, johon on kytketty johdot. Tällaiset "hiljaiset lataukset" yksinkertaisesti jakavat virran eivätkä käytännössä saa palautetta ladattavalta laitteelta. Ylikuumeneminen ja ylijännite ovat hyvin yleisiä tällaisia latureita käytettäessä, mikä tuhoaa akun hitaasti.

"Pikalataukset" on suunniteltu tarjoamaan minuutin lataus, ei pitkän tunnin lataus. Pikalataustekniikkaan on erilaisia lähestymistapoja, eivätkä kaikki ole yhteensopivia litiumioniakkujen kanssa. Jos laturia ja akkua ei ole suunniteltu toimimaan yhdessä, nopea lataus voi aiheuttaa ylijännitteen ja ylikuumenemisen. Yleisesti ottaen on parempi olla käyttämättä yhden merkin laturia toisen merkin kannettavan laitteen lataamiseen.

Langattomat (induktiiviset) laturit käyttävät erityistä latauspintaa palauttamaan akun latauksen. Ensi silmäyksellä tämä on erittäin kätevää, mutta tosiasia on, että tällaiset lataukset lähettävät ylimääräistä lämpöä jopa normaalissa käytössä (Jotkut keittiön uunit käyttävät induktiota kattiloiden ja pannujen lämmittämiseen).

Litiumakut eivät vain kärsi lämmöstä, vaan ne myös tuhlaavat energiaa latautuessaan langattomasti. Luonteeltaan induktiivisen laturin hyötysuhde on aina pienempi kuin sen perinteisen vastineen. Täällä jokainen voi vapaasti tehdä valintansa, mutta Fredille lisääntynyt lämmitys ja alhaisempi hyötysuhde ovat riittäviä tekijöitä kieltäytyä sellaisista laitteista.

Joka tapauksessa turvallisin tapa on käyttää mukana tulevaa valmistajan suosittelemaa laturia. Tämä on ainoa taattu tapa pitää lämpötila ja jännite normaaleissa rajoissa.

Jos OEM-laturia ei ole saatavilla, käytä matalan tehon laturia vähentääksesi akun vaurioitumisen mahdollisuutta suuren tehon nopean käytön vuoksi.

Yksi pienivirtainen lähtövirtalähde on tavallisen tietokoneen USB-portti. Tavallinen USB 2.0 -portti tarjoaa 500 mA (0,5 A) virran porttia kohti, kun taas USB 3.0 tarjoaa 900 mA (0,9 A) porttia kohden. Vertailun vuoksi, jotkin erilliset laturit voivat tuottaa 3000-4000mA (3-4A). USB-porttien alhaiset virtaluokat takaavat yleensä turvallisen, normaalin lämpötilan latauksen useimmille nykyaikaisille litiumioniakuille.

Vinkki 5: Käytä vara-akkua, jos mahdollista

Jos laitteesi mahdollistaa nopean akun vaihdon, vara-akku on hyvä vakuutus. Tämä ei ainoastaan tuplaa laitteen käyttöaikaa, vaan myös eliminoi tarpeen tyhjentää akku kokonaan tai käyttää pikalatausta. Kun akun lataus saavuttaa 15-20 prosenttia, vaihda vain tyhjä akku vara-akun tilalle, niin saat laitteen heti täyteen ilman ylikuumenemisongelmia.

Vara-akulla on myös muita etuja. Jos esimerkiksi joudut tilanteeseen, jossa asennettu akku ylikuumenee (esimerkiksi laitteen intensiivisen käytön tai korkeiden ympäristön lämpötilojen vuoksi), voit vaihtaa kuuman akun, jotta se jäähtyy nopeammin, samalla kun jatkat laitteen käyttöä.

Kahden akun käyttö eliminoi pikalatauksen tarpeen - voit käyttää laitetta turvallisesti akun hitaasti latautuessa turvallisesta virtalähteestä.

Fredin kohtalokkaat virheet

Fred ehdotti, että hän saattoi vaurioittaa älypuhelimen akkua tiematkan aikana. Hän käytti laitteen GPS-ominaisuutta navigoidakseen selkeänä, aurinkoisena päivänä. Älypuhelin jätettiin pitkäksi aikaa auringossa auton kojelaudan lähellä olevaan pidikkeeseen, jotta älypuhelimen kirkkaus otettiin käyttöön maksimaalisesti, jotta kartta erottuisi kirkkaiden auringonsäteiden joukosta.

Lisäksi kaikki tavalliset taustasovellukset - sähköposti, pikaviestit jne. käynnistettiin. Laite käytti 4G-moduulia musiikkikappaleiden lataamiseen ja langatonta Bluetooth-moduulia äänen välittämiseen auton pääyksikköön. Puhelin toimi varmasti stressaantuneena.

Jotta puhelin saisi virtaa, se liitettiin 12 V sovittimeen, joka ostettiin alhaisen hinnan ja oikean liittimen saatavuuden kriteerien perusteella.

Suoran auringonvalon, korkean prosessorin kuormituksen, suurimmalla kirkkaudella päällä olevan näytön ja sovittimen kyseenalaisen laadun yhdistelmä johti älypuhelimen liialliseen ylikuumenemiseen. Fred muistelee kauhistuneena, kuinka kuuma laite oli vedettynä ulos pidikkeestä. Tämä vakava ylikuumeneminen oli juuri katalysaattori akun kuolemaan.

Ilmeisesti ongelma paheni yöllä, kun Fred jätti laitteen kytkettynä koko yöksi käyttämällä kolmannen osapuolen laturia tarkistamatta, milloin akku oli latautunut täyteen.

Uudella älypuhelimellaan Fred käyttää vain mukana tulevaa laturia ja vara-akkua. Fred toivoo pitkää ja turvallista käyttöikää sekä akulle että puhelimelle, jonka hän aikoo saavuttaa listattujen vinkkien avulla.

Löysitkö kirjoitusvirheen? Paina Ctrl + Enter

Kategoria: Akun tuki Julkaistu 30.3.2016 klo 23:38

Litiumioni-sähkökemiallisen järjestelmän eri alatyypit on nimetty niiden vaikuttavan aineen tyypin mukaan, ja ne voidaan nimetä joko kokonaan sanoin tai lyhennetyssä muodossa kemiallisilla kaavoilla. Yhteistä litiumakuille on se, että ne kaikki kuuluvat suljetut huoltovapaat akut. Tällaisia kaavoja ei ole kovin kätevä lukea tai muistaa monimutkaisuuden vuoksi, joten ne yksinkertaistetaan kirjainlyhenteeksi.

Esimerkiksi litiumkobaltiitilla, joka on yksi yleisimmistä litiumioniakkujen materiaaleista, on kemiallinen kaava LiCoO2 ja lyhenne LCO. Yksinkertaisuuden vuoksi voidaan käyttää myös lyhyttä sanamuotoa "litiumkoboltti". Koboltti on pääasiallinen vaikuttava aine, ja sen perusteella akkutyyppi määritellään. Myös muun tyyppiset litium-ioni sähkökemialliset järjestelmät pelkistetään samalla tavalla lyhyeen muotoon. Tässä osassa luetellaan kuusi yleisintä Li-ion-tyyppiä.

1. Litiumkobolttiakku (LiCoO2)

Korkea energiatiheys tekee litium-kobolttiakuista suositun valinnan matkapuhelimiin, kannettaviin tietokoneisiin ja digitaalikameroihin. Akku koostuu grafiittianodista ja kobolttioksidikatodista. Katodissa on kerrosrakenne ja purkauksen aikana litiumionit liikkuvat sitä kohti anodilta. Latauksen aikana suunta muuttuu päinvastaiseksi. Litium-kobolttiakkujen haittoja ovat niiden suhteellisen lyhyt käyttöikä, huono lämpöstabiilisuus ja rajoitettu kuormituskyky (tehotiheys). Kuvassa 1 on esitetty tällaisen akun rakenne.

Kuva 1: Litiumkobolttiakun rakenne. Purkauksen aikana litiumionit siirtyvät anodilta katodille ja latauksen aikana katodilta anodille.

Litiumkobolttiakkua ei voi ladata tai purkaa sitä suuremmalla virralla C-luokitus. Tämä tarkoittaa, että 18650-kenno, jonka kapasiteetti on 2400 mAh, voidaan ladata tai purkaa enintään 2400 mA:n virralla. Pikalatauksen pakottaminen tai yli 2400 mA:n tehon vaativan kuorman liittäminen aiheuttaa kohtuutonta rasitusta ja ylikuumenemista. Valmistajat suosittelevat nopeaa latausta varten C-luokitusta 0,8 C tai noin 2000 mA. Akun suojausjärjestelmää käytettäessä se rajoittaa automaattisesti latauksen ja purkauksen turvalliselle tasolle - noin 1 C.

Kuva 2: Keskimääräinen litiumkobolttiakun luokitus. Litium-koboltti sähkökemiallisella järjestelmällä on korkea energiatiheys, mutta se tarjoaa keskimääräisen tehotiheyden, turvallisuuden ja käyttöiän.

Ominaisuustaulukko

Litiumkobaltiitti: LiCoO2-katodi (~60 % kobolttia), grafiittianodi Lyhenne: LCO tai Li-cobolt Kehitetty vuonna 1991
Jännite	3,60 V nimellisjännite; vakiokäyttöalue - 3,0-4,2 V
Ominaisenergian intensiteetti	150-200 Wh/kg; erikoismallit tarjoavat jopa 240 Wh/kg
C-luokan lataus	0,7-1C, latausjännite 4,20 V (useimmat mallit); Latausprosessi kestää yleensä 3 tuntia; Lataaminen yli 1 C:n virralla lyhentää akun käyttöikää
C-luokan luokka	1C; kun jännite on alle 2,50 V, katkaisukytkin aktivoituu; Purkausvirta yli 1C lyhentää akun käyttöikää
	500-1000, riippuu purkaussyvyydestä, kuormasta, lämpötilasta
Terminen hajoaminen	Tyypillisesti 150°C:ssa. Täysi lataus edistää lämmön karkaamista
Käyttöalueet	Matkapuhelimet, tabletit, kannettavat tietokoneet, kamerat
Kommentti	Erittäin korkea ominaisenergiaintensiteetti, rajoitettu ominaisteho. Koboltin korkea hinta. Toimii alueilla, joilla tarvitaan suurta kapasiteettia. Markkinoilla on vakaa kysyntä.

Taulukko 3: Litiumkobolttiakun ominaisuudet.

2. Litiummangaaniakku (LiMn2O4)

Mangaanispinelli-litiumioniakun suunnittelu julkaistiin ensimmäisen kerran Materials Research Bulletin -lehdessä vuonna 1983. Vuonna 1996 Moli Energy kaupallisti litiumionikennon, jonka katodimateriaalina oli litiummangaanispinelli. 3D-spinellirakenne parantaa ionivirtausta elektrodilla, mikä vähentää sisäistä vastusta ja parantaa virrankäsittelyä. Toinen spinellin etu on sen korkea lämpöstabiilisuus, mutta käyttöikä ja syklien määrä ovat rajalliset.

Tällaisen kennon pieni sisäinen vastus varmistaa nopean latauksen ja suuren mahdollisen purkausvirran. 18650-koossa litiummangaaniakku voidaan purkaa 20-30 A virralla kohtuullisella lämmöntuotannolla. Lisäksi se pystyy kestämään jopa 50 A:n pulsseja yhdestä kahteen sekuntia. Jatkuva 50 A:n kuormitus johtaa akun kuumenemiseen, joka ei saa ylittää 80 °C, jotta se ei heikkene. Litium-mangaaniakkuja käytetään suuritehoisissa työkaluissa, lääketieteellisissä laitteissa sekä hybridi- ja sähköajoneuvoissa.

Kuvio 4 esittää graafisen esityksen katodimateriaalin kolmiulotteisesta kiteisestä kehyksestä. Tämä materiaali on spinelli, jossa alkuperäinen timantin muotoinen hilarakenne muunnetaan kolmiulotteiseksi.

Kuva 4: Litiummangaani-akun rakenne. Kiteisellä litiummangaanispinellikatodilla on kolmiulotteinen runkorakenne, joka ilmestyy alkuperäisen muodostuksen jälkeen. Spinelli tarjoaa alhaisen vastuksen, mutta sen energiatiheys on maltillisempi kuin koboltilla.

Litium-mangaaniakun kapasiteetti on noin kolmanneksen pienempi kuin litium-kobolttiakun. Suunnittelun joustavuuden avulla voit optimoida akun eri tehtäviin ja luoda malleja, joilla on parannettu kestävyys, teho tai energiaintensiteetti. Esimerkiksi 18650-version, jolla on parannettu teholuokitus, kapasiteetti on vain 1100 mAh, kun taas kapasiteetille optimoidun version kapasiteetti on 1500 mAh.

Kuvassa 5 on kuusikulmainen kaavio tyypillisestä litiummangaaniparistosta. Suorituskyky ei ehkä vaikuta erityisen vaikuttavalta, mutta uusimmissa malleissa on parantunut tehotiheys, turvallisuus ja käyttöiän odote.

Kuva 5: Perinteisen litiummangaaaniakun ominaisuudet. Kohtuullisesta kokonaissuorituskyvystä huolimatta uusien mallien tehotiheys, turvallisuus ja pitkäikäisyys ovat parantuneet.

Useimmat litiummangaaniparistot yhdistetään litium-nikkeli-mangaanikobolttiakkuihin (NMC) energiatiheyden parantamiseksi ja käyttöiän pidentämiseksi. Tämä liitto hyödyntää molempien järjestelmien vahvuuksia, ja sitä kutsutaan nimellä LMO (NMC). Juuri näitä yhdistelmäakkuja käytetään useimmissa sähköajoneuvoissa, kuten Nissan Leaf, Chevy Volt ja BMW i3. Tällaisen akun LMO-osa, joka on noin 30%, tarjoaa sähkömoottorin korkeat kiihdytysominaisuudet, ja NMC-osa vastaa autonomisen kantaman määrästä.

Litium-ionijärjestelmän tutkimus on suurelta osin keskittynyt litium-mangaanisolujen yhdistämiseen nikkeli-mangaani-kobolttikennoihin. Nämä kolme aktiivista metallia voidaan helposti yhdistää halutun tuloksen saavuttamiseksi, oli kyse sitten tehotiheyden, kuormitusominaisuuksien tai akun käyttöiän lisäämisestä. Tämä laaja valikoima ominaisuuksia tarvitaan yhtenäisen teknologian ja kuluttajien akkumarkkinoiden täyttämiseksi, joilla kapasiteetti on etusijalla. ja teollisuus, jossa tarvitaan akkujärjestelmiä, joilla on hyvät kuormitusominaisuudet, pitkä käyttöikä ja luotettava ja turvallinen toiminta.

Ominaisuustaulukko

Litiummangaanispinelli: LiMn2O4 katodi, grafiittianodi Lyhenne: LNO tai Li-manganese (spinellirakenne) Kehitetty vuonna 1996
Jännite	3,70 V (3,80 V) nimellisjännite; vakiokäyttöalue - 3,0-4,2 V
Ominaisenergian intensiteetti	100-150 W*h/kg
C-luokan lataus	Vakio 0,7-1C; 3C maksimi; Lataa jopa 4,20 V (useimmat akut)
C-luokan luokka	Vakio 1C; on malleja 10C; pulssikäyttötila (jopa 5 sekuntia) - 50C; 2,50 V jännitteellä katkaisukytkin aktivoituu
Lataus-/purkausjaksojen lukumäärä	300-700 (riippuen purkaussyvyydestä ja lämpötilasta)
Terminen hajoaminen	Tyypillisesti 250 °C:ssa. Täysi lataus edistää lämmön karkaamista
Käyttöalueet	Sähkötyökalut, lääketieteelliset laitteet, sähkövoimayksiköt
Kommentti	Suuri teho mutta kohtalainen kapasiteetti; turvallisempi kuin litium-koboltti; käytetään yleensä yhdessä NMC:n kanssa

Taulukko 6: Litiummangaanipariston tekniset tiedot.

3. Litium-nikkeli-mangaani-kobolttioksidiakku (LiNiMnCoO2 tai NMC)

Yksi menestyneimmistä litiumioni-sähkökemiallisen järjestelmän malleista on nikkelin, mangaanin ja koboltin (NMC) yhdistelmä katodissa. Litiummangaanijärjestelmien tavoin nämä järjestelmät voidaan optimoida kapasiteetin tai tehon mukaan. Esimerkiksi 18650 kennokokoisen NMC-akun kapasiteetti on 2800 mAh ja se voi tuottaa 4-5 A virran; ja samassa vakiokoossa, mutta tehoilmaisimille optimoidun version kapasiteetti on vain 2000 mAh, mutta sen suurin purkausvirta on 20 A. Kapasiteettiosoitin voidaan nostaa 4000 mAh:iin, jos anodiin lisätään piitä. Mutta toisaalta tämä vähentää merkittävästi tällaisen akun kuormitusominaisuuksia ja kestävyyttä. Tällaiset piin epäselvät ominaisuudet johtuvat sen laajenemisesta ja supistumisesta latauksen ja purkamisen aikana, mikä johtaa akun suunnittelun mekaaniseen epävakauteen.

NMC-tekniikan salaisuus on nikkelin ja mangaanin yhdistelmä. Analogia voi olla tavallinen ruokasuola, jossa sen komponentit, natrium ja kloori, ovat yksittäin erittäin myrkyllisiä, mutta niiden yhdistelmä muodostaa hyödyllisen ravintoaineen. Nikkeli tunnetaan korkeasta energiatiheydestään, mutta alhaisesta stabiilisuudestaan; mangaanin etuna on spinellirakenne, joka tarjoaa alhaisen sisäisen vastuksen, mutta johtaa myös epäkohtaan - alhaiseen ominaisenergiaintensiteettiin. Näiden metallien yhdistelmän avulla voit kompensoida toistensa puutteet ja hyödyntää täysimääräisesti toistensa vahvuuksia.

NMC-akkuja käytetään raskaisiin työkaluihin, sähköpyöriin ja muihin tehosovelluksiin. Katodin koostumus yhdistää pääsääntöisesti nikkeliä, mangaania ja kobolttia yhtä suuressa osassa, eli jokainen metalli vie kolmanneksen kokonaistilavuudesta. Tämä jakauma tunnetaan myös nimellä 1-1-1. Yhdistelmä tässä suhteessa on edullinen hintansa vuoksi, koska kalliin koboltin pitoisuus on suhteellisen pieni verrattuna muihin akkuversioihin. Toinen onnistunut NMC-yhdistelmä sisältää 5 osaa nikkeliä, 3 osaa kobolttia ja 2 osaa mangaania. Kokeilut näiden vaikuttavien aineiden onnistuneiden yhdistelmien löytämiseksi ovat edelleen käynnissä. Kuva 7 näyttää NMC-akun ominaisuudet.

Kuva 7: NMC-akun suorituskyvyn arviointi. NMC:llä on hyvä kokonaissuorituskyky ja erinomainen energiatiheys. Tämä akku on ensisijainen valinta sähköajoneuvoihin, ja sen itsekuumenemistaso on alhaisin.

Viime aikoina NMC-litiumioniakkuperhe on noussut suosituimmaksi, koska aktiivisten aineiden yhdistämismahdollisuuden ansiosta on tullut mahdollista rakentaa taloudellinen akku, jolla on hyvä suorituskyky. Nikkeli, mangaani ja koboltti voidaan helposti sekoittaa vastaamaan monenlaisia sähköajoneuvojen tai energian varastointijärjestelmien vaatimuksia, jotka vaativat säännöllistä pyöräilyä. NMC-akkuperhe kehittyy aktiivisesti monipuolisuudessaan.

Ominaisuustaulukko

Litium-nikkeli-mangaani-kobolttioksidi: LiNiMnCoO2-katodi, grafiittianodi Lyhenne: NMC (NCM, CMN, CNM, MNC, MCN samanlainen kuin metalliyhdistelmä) Kehitetty vuonna 2008
Jännite	3,60-3,70 V nimellisjännite; normaali toiminta-alue - 3,0-4,2 V per kenno tai enemmän
Ominaisenergian intensiteetti	150-220 W*h/kg
C-luokan lataus	0,7-1C, lataus jopa 4,20 V, joissakin malleissa jopa 4,30 V; Latausprosessi kestää yleensä 3 tuntia; Lataaminen yli 1 C:n virralla lyhentää akun käyttöikää
C-luokan luokka	1C; jotkut mallit tukevat 2C:tä; 2,50 V jännitteellä katkaisukytkin aktivoituu
Lataus-/purkausjaksojen lukumäärä
Terminen hajoaminen	Tyypillisesti 210°C. Täysi lataus edistää lämmön karkaamista
Käyttöalueet	Sähköpyörät, lääketieteelliset laitteet, sähköajoneuvot, teollisuus
Kommentti	Tarjoa korkea kapasiteetti ja teho. Laaja valikoima käytännön sovelluksia, markkinaosuus kasvaa nopeasti

Taulukko 8: Litium-nikkeli-mangaanikobolttioksidin (NMC) akun ominaisuudet.

4. Litium-rautafosfaattiakku (LiFePO4)

Vuonna 1996 Texasin yliopistossa tehtiin tutkimusta, jonka tuloksena katodille löydettiin uusi materiaali litiumioniakku- rautafosfaatti. Litiumfosfaattijärjestelmällä on hyvät sähkökemialliset ominaisuudet ja alhainen sisäinen vastus. Tällaisten akkujen tärkeimmät edut ovat korkeat virtatasot ja pitkä käyttöikä, lisäksi niillä on hyvä lämmönkestävyys, lisääntynyt turvallisuus ja väärinkäytön kestävyys.

Litiumfosfaattiakut kestävät paremmin ylilatausta; jos niihin syötetään korkeaa jännitettä pitkään, huononemisvaikutukset ovat huomattavasti pienemmät verrattuna muihin litiumioniakkuihin. Mutta 3,20 V:n kennojännite pienentää ominaisenergiatiheyden jopa litium-mangaaniakkua pienemmälle tasolle. Useimpien sähköakkujen kylmät lämpötilat heikentävät suorituskykyä ja kuumat lyhentävät käyttöikää, eikä litiumfosfaattijärjestelmä ole poikkeus. Sillä on myös korkeampi itsepurkautumisnopeus kuin muilla litiumioniakuilla. Kuva 9 esittää litiumfosfaattiakun ominaisuuksia.

Litiumfosfaattiakkuja käytetään usein korvaamaan lyijyakkuja. Tällaisen akun neljä kennoa tarjoavat 12,8 V:n jännitteen - samanlaisen kuin kuuden kahden voltin lyijyhappokennon jännite. Ajoneuvon laturi lataa lyijyakun 14,40 V:iin (2,40 V per kenno). Neljälle litiumfosfaattikennolle rajajännite tulee olemaan 3,60V, jonka jälkeen lataus kannattaa katkaista, mitä ei normaalissa ajoneuvossa tapahdu. Litiumfosfaattiakut kestävät ylilatausta, mutta jopa ne hajoavat, kun niitä pidetään korkealla jännitteellä pitkään. Alhaiset lämpötilat voivat olla ongelma myös käytettäessä litiumfosfaattiakkua tavallisen käynnistysakun tilalle.

Kuva 9: Litiumfosfaattiakun suorituskyvyn arviointi. Litiumfosfaattisähkökemiallinen järjestelmä tarjoaa erinomaisen turvallisuuden ja pitkän käyttöiän, mutta ominaisenergiaintensiteetti on kohtalainen ja myös korkea itsepurkaus on huomionarvoinen.

Ominaisuustaulukko

Litiumferrofosfaatti: LiFePO4-katodi, grafiittianodi Lyhenne: LFP tai Li-fosfaatti
Jännite	3,20, 3,30 V nimellisjännite; vakiokäyttöalue - 2,5-3,65 V per kenno
Ominaisenergian intensiteetti	90-120 W*h/kg
C-luokan lataus	1C-standardi, lataus jopa 3,65 V; Latausprosessi kestää yleensä 3 tuntia
C-luokan luokka	1C; joissakin versioissa jopa 25C; 40 A pulssivirrat (jopa 2 sekuntia); 2,50 V:lla katkaisu laukeaa (alle 2 V jännite on haitallista)
Lataus-/purkausjaksojen lukumäärä	1000-2000 (riippuen purkaussyvyydestä ja lämpötilasta)
Terminen hajoaminen	270 °C. Turvallinen jopa täyteen ladattuna
Käyttöalueet	Kannettavat ja kiinteät sovellukset, joissa vaaditaan suuria kuormitusvirtoja ja kestävyyttä

Tällä hetkellä Li-ion-akkuja ja Li-pol-akkuja (litiumpolymeeri) käytetään laajalti.

Niiden välinen ero on elektrolyytti. Ensimmäisessä vaihtoehdossa heliumia käytetään sellaisenaan, toisessa - polymeeriä, joka on kyllästetty litiumia sisältävällä liuoksella. Nykyään sähkömoottoreilla varustettujen autojen suosion ansiosta on kiireellisesti löydettävä ihanteellinen litiumioniakkutyyppi, joka on optimaalinen tällaisille ajoneuvoille.

Se koostuu muiden akkujen tapaan anodista (huokoinen hiili) ja katodista (litium), ne erottavasta erottimesta ja johtimesta - elektrolyytistä. Purkausprosessiin liittyy "anodi"-ionien siirtyminen katodille erottimen ja elektrolyytin kautta. Niiden suunta vaihtuu latauksen aikana (kuva alla).

Ionit kiertävät kennon purkamisen ja lataamisen aikana vastakkaisesti varautuneiden elektrodien välillä.

Ioniparistoissa on eri metalleista valmistettu katodi, mikä on niiden tärkein ero. Valmistajat käyttävät elektrodeissa erilaisia materiaaleja parantaakseen akkujen ominaisuuksia.

Mutta tapahtuu, että joidenkin ominaisuuksien parantuminen johtaa toisten jyrkkään heikkenemiseen. Esimerkiksi optimoimalla matka-ajan pidentämiseen tarvittavaa kapasiteettia voit lisätä tehoa, turvallisuutta ja vähentää kielteisiä ympäristövaikutuksia. Samalla voit vähentää kuormitusvirtaa, lisätä akun hintaa tai kokoa.

Voit tutustua erityyppisten litiumakkujen (litium-mangaani, litium-koboltti, litiumfosfaatti ja nikkeli-mangaani-koboltti) pääparametreihin taulukosta:

Säännöt sähköliikenteen käyttäjille

Tällaisten akkujen kapasiteetti ei käytännössä pienene pitkäaikaisen varastoinnin aikana. Li-ion-akut purkautuvat vain 23 %, jos niitä säilytetään 60 asteen lämpötilassa 15 vuoden ajan. Näiden ominaisuuksien ansiosta niitä käytetään laajasti sähkökuljetusteknologioissa.

Litiumioniakut, joissa on täysimittainen runkoon sisäänrakennettu ohjausjärjestelmä, sopivat sähkökuljetukseen.

Tästä syystä käyttäjät unohtavat käytön aikana perussäännöt, jotka voivat pidentää niiden käyttöikää:

Akku on ladattava täyteen heti kaupasta ostamisen jälkeen, koska elektrodit latautuvat 50 % tuotantoprosessin aikana. Siksi käytettävissä oleva kapasiteetti pienenee, ts. käyttöaika, jos alkumaksua ei ole;
akun ei pidä antaa tyhjentyä kokonaan resurssinsa säästämiseksi;
Akku on ladattava jokaisen matkan jälkeen, vaikka varausta olisi vielä jäljellä;
Älä lämmitä paristoja, koska korkeat lämpötilat edistävät ikääntymisprosessia. Resurssin maksimoimiseksi käyttö on suoritettava optimaalisessa lämpötilassa, joka on 20-25 astetta. Siksi akkua ei voi säilyttää lämmönlähteen lähellä.
Kylmällä säällä akku on suositeltavaa kääriä muovipussiin, jossa on tyhjiötiiviste, jotta se säilyy 3-4 asteessa, ts. lämmittämättömässä huoneessa. Maksun on oltava vähintään 50 % täydestä latauksesta;
sen jälkeen, kun akkua on käytetty pakkasessa, sitä ei voi ladata pitämättä sitä huoneenlämmössä jonkin aikaa, eli se on lämmitettävä;
Akku tulee ladata sarjaan kuuluvalla laturilla.

Näissä akuissa on useita PU-alatyyppejä - litium - LiFePO4 (rauta - fosfaatti), joissa käytetään rautafosfaattikatodia. Niiden ominaisuudet antavat meille mahdollisuuden puhua akuista akkujen valmistuksessa käytetyn teknologian huipulla.

Niiden tärkeimmät edut ovat:

lataus-purkausjaksojen lukumäärä, joka saavuttaa 5000, kunnes kapasiteetti laskee 20%;
pitkä käyttöikä;
ei "muistiefektiä";
laaja lämpötila-alue muuttumattomilla suorituskykyominaisuuksilla (300-700 celsiusastetta);
kemiallinen ja lämpöstabiilisuus lisää turvallisuutta.

Eniten käytetyt akut

Monien joukossa yleisimmät ovat Li-ion-akut kooltaan 18650, joita valmistaa viisi yritystä: LG, Sony, Panasonic, Samsung, Sanyo, joiden tehtaat sijaitsevat Japanissa, Kiinassa, Malesiassa ja Etelä-Koreassa. Kannettavissa tietokoneissa suunniteltiin käytettävän 18650 litiumioniakkua. Menestyneen formaatin ansiosta niitä käytetään kuitenkin radio-ohjatuissa malleissa, sähköautoissa, taskulampuissa jne.

Kuten missä tahansa laadukkaassa tuotteessa, tällaisissa akuissa on monia väärennöksiä, joten laitteen käyttöiän pidentämiseksi sinun on ostettava vain paristoja tunnetuilta tuotemerkeiltä.

Suojatut ja suojaamattomat litiumioniakut

Litiumparistoille on myös tärkeää, ovatko ne suojattuja vai eivät. Ensimmäisen toiminta-alue on 4,2-2,5 V (käytetään laitteissa, jotka on suunniteltu toimimaan litiumionilähteiden kanssa): LED-taskulamput, pienitehoiset kodinkoneet jne.

Sähkötyökalut, sähkömoottorilla varustetut polkupyörät, kannettavat tietokoneet, video- ja valokuvalaitteet käyttävät suojaamattomia akkuja, joita ohjataan ohjaimella.

Mitä sinun tulee tietää litiumioniakuista?

Ensinnäkin rajoitukset, joita on noudatettava käytön aikana:

latausjännite (maksimi) ei saa olla suurempi kuin 4,35 V;
sen vähimmäisarvo ei saa laskea alle 2,3 V;
Purkausvirta ei saa ylittää yli kaksi kertaa kapasitanssiarvoa. Jos jälkimmäisen arvo on 2200 mAh, maksimivirran arvo on 4400 mA.

Ohjaimen suorittamat toiminnot

Miksi tarvitset litiumioniakun latausohjaimen? Se suorittaa useita toimintoja:

syöttää virtaa, joka kompensoi itsepurkauksen. Sen arvo on pienempi kuin suurin latausvirta, mutta suurempi kuin itsepurkautumisvirta;
toteuttaa tehokkaan lataus-/purkaussyklialgoritmin tietylle akulle;
kompensoi energiavirtojen eroa samalla lataaen ja toimittaen energiaa kuluttajalle. Esimerkiksi kannettavan tietokoneen latauksen ja virran kytkemisen aikana;
Mittaa lämpötilaa ylikuumenemisen tai hypotermian aikana ja estää akun vaurioitumisen.

Li-ion-akun latausohjain valmistetaan joko akkuun sisäänrakennetun mikropiirin muodossa tai erillisenä laitteena.

Akkujen lataamiseen on parempi käyttää sarjaan sisältyvää vakiolaturia 18650 litiumioniakuille. 18650 litiumakkujen laturissa on yleensä lataustason ilmaisin. Useimmiten se on LED, joka näyttää, milloin lataus on käynnissä ja milloin se on valmis.

Edistyneemmissä laitteissa voit seurata näytöltä latauksen loppuun jäljellä olevaa aikaa ja nykyistä jännitettä. 18650-akulle, jonka kapasiteetti on 2200 mA, latausaika on 2 tuntia.

Mutta on tärkeää tietää, mikä virta ladataan 18650 litiumioniakkua Sen pitäisi olla puolet nimelliskapasiteetista, eli jos se on 2000 mAh, niin optimaalinen virta on 1A. Kun akku ladataan suurella virralla, sen hajoaminen tapahtuu nopeasti. Jos käytetään pientä virtaa, se kestää kauemmin.

Video: Li-ion-akkulaturin lataaminen omin käsin

Kaavio laitteesta akkujen lataamiseen

Se näyttää tältä:

Piiri erottuu luotettavuudestaan ja toistettavuudestaan, ja mukana tulevat osat ovat edullisia ja helposti saatavilla. Akun käyttöiän pidentämiseksi tarvitaan litiumioniakkujen oikea lataus: latauksen loppua kohti jännitteen pitäisi laskea.

Sen valmistuttua, ts. Kun virta saavuttaa nollan, litiumioniakun latauksen pitäisi pysähtyä. Yllä oleva piiri täyttää nämä vaatimukset: laturiin kytketty tyhjä akku (VD3 syttyy) käyttää 300 mA:n virtaa.

Käynnissä oleva prosessi ilmaistaan palavalla LED-valolla VD1. Virran pieneneminen asteittain 30 mA:iin osoittaa, että akku latautuu. Prosessin päättymisestä ilmoittaa palava LED VD2.

Piiri käyttää operaatiovahvistinta LM358N (voit korvata sen analogisella KR1040UD1 tai KR574UD2, joka eroaa nastojen sijainnista), sekä transistoria VT1 S8550 9 keltaista, punaista ja vihreää LEDiä (1,5 V).

Onko mahdollista elvyttää akkua?

Muutaman vuoden aktiivisen käytön jälkeen akut menettävät kapasiteettiaan katastrofaalisesti, mikä aiheuttaa ongelmia suosikkilaitteesi käytössä. Onko li-ion-akkua mahdollista ja miten palauttaa, kun käyttäjä etsii vaihtoa?

Li-ion-akun palauttaminen tilapäisesti on mahdollista useilla tavoilla.

Jos akku on turvonnut, ts. ei enää pidä varausta, mikä tarkoittaa, että sisälle on kertynyt kaasuja.

Jatka sitten seuraavasti:

paristokotelo irrotetaan varovasti anturista;
erota elektroninen anturi;
he löytävät alta ohjauselektroniikalla varustetun korkin ja lävistävät sen varovasti neulalla;
etsi sitten painava litteä esine, jonka pinta-ala on suurempi kuin akun pinta-ala ja jota käytetään puristimena (älä käytä ruuvipenkkiä tai vastaavia laitteita);
Aseta akku vaakasuoralle tasolle ja paina sitä alaspäin puristamalla muistaen, että akku voi vaurioitua liiallisella voimalla. Jos se ei riitä, tulosta ei ehkä saavuteta. Tämä on tärkein hetki;
Ei tarvitse muuta kuin pudottaa epoksihartsia reikään ja juottaa anturi.

On muitakin tapoja, joista voit lukea Internetistä.