Javaslatok a lítium-ion akkumulátorok töltéséhez. Hogyan lehet meghosszabbítani a lítium-ion (Li-ion) akkumulátorok élettartamát

A lítium-ion akkumulátorok (Li-ion) a leggyakoribb típusok elektromos akkumulátor. Szinte minden modern háztartási készülékben használják. Az első ilyen energiahordozót a Sony gyártotta 1991-ben.

Hol használják?

Ma már mindenhol lítium-ion akkumulátorokat használnak ilyenekben elektronikus eszközök mint a digitális fényképezőgépek, videokamerák, laptopok, mobiltelefonok és így tovább. Ráadásul az önkisülés alacsony intenzitása miatt és egy nagy szám töltési és kisütési ciklusok, a Li-ion akkumulátorok nagyon kényelmesek az alternatív energiát használó eszközökben. Az ilyen eszközök a hagyományos BMS-rendszeren kívül speciális feszültségátalakítókkal - inverterekkel vannak felszerelve. A közelmúltban a lítium-ion akkumulátorokat elektromos járművekben és különféle energiarendszerekben használják energiatárolóként.

Lítium-ion akkumulátoros készülék

Az ilyen típusú akkumulátorok fő működési paraméterei attól függenek kémiai összetételés nagyon változatosak. Annak érdekében, hogy az akkumulátor ne gyulladjon meg, ha töltés közben túllépik a feszültséget, a tokjába töltésvezérlő van beépítve. Megvédi a készüléket a megengedett töltési feszültség túllépésétől. Ezenkívül sok rendszerben ez a vezérlő opcionálisan felügyeli az akkumulátor hőmérsékletét, és kikapcsolja, ha túlmelegszik, vagy korlátozza az áramfelvételt és a töltési mélységet. Azonban nem minden ilyen típusú modern akkumulátor rendelkezik ilyen védelemmel. Sok gyártó próbálja hajszolni a költségeket és a kapacitást, de nem fordít kellő figyelmet a védelemre.

Az akkumulátor kiegyensúlyozása

Minden lítium-ion akkumulátornak sajátos követelményei vannak, ha sorba vannak kötve, mint egy doboz. Erre a célra töltőkészülék Az ilyen akkumulátorok speciális cellakiegyenlítő rendszerrel rendelkeznek. Ennek a konstrukciónak az a lényege, hogy az egyik doboz előbb éri el a teljes feltöltést, mint a másik. Ezért le kell állítania a feltöltött bank energiaellátását, és folytatnia kell a többiek töltését. Az ilyen töltőkben a kiegyenlítő funkciót az akkumulátor kiegyenlítő egység végzi. Lehetővé teszi az akkumulátorok töltését úgy, hogy az áram egy már feltöltött bankon keresztül áramlik. Az ilyen töltőrendszerek biztosítják, hogy a töltés 4-4,2 V tartományban maradjon, ami lehetővé teszi az akkumulátorok jelenlétének észlelését.

Munka séma

Az ilyen akkumulátor eszköze két elektródát tartalmaz, amelyeket impregnált porózus szeparátorok választanak el egymástól. Ezeket az elektródákat egy zárt házban helyezik el, az anódokat és a katódokat pedig áramkollektor-kapcsok segítségével csatlakoztatják egymáshoz. A ház biztonsági szelepet tartalmaz, amely csökkenti a belső nyomást vészhelyzetek valamint az üzemeltetési feltételek különféle megsértése esetén.

Az akkumulátorok típusai

A modern lítium-ion akkumulátorok a katód anyagának típusában különböznek. A fő töltéshordozó itt a lítium-ion, amely beépülhet más anyagok kristályos héjába, például grafitba, más fémek sóiba vagy oxidjaiba. Ami a negatív lemezeket illeti, azok eredetileg lítium fémből készültek, majd szénkoksz vette át a helyét. Később erre a célra grafitot, majd más anyagokat használtak. A katód anyagok fő típusai:

• Lítium-kobalt-oxid – biztosítja, hogy az akkumulátorok alacsonyabb hőmérsékleten működjenek, a töltések és a kisülések számának növekedésével.
• Lítium-ferrum-foszfát katód - alacsony költségük miatt sok akkumulátorban használják.
• Lítium-mangán spinell.

A modern lítium-ion akkumulátorokat általában vezérlő- és felügyeleti rendszerekkel, valamint univerzális készülék töltés és kisütés.

Műszaki adatok

A modern lítium-ion akkumulátoroknak megvannak a maguk specifikációk, amelyeket használatuk során célszerű tudni. Különösen egy elem névleges feszültsége 3,5–3,8 V, a maximális pedig 4,23 V. Ebben az esetben a minimális feszültség 2,5–3,0 V között van. akkumulátorok 500-600 töltési és kisütési ciklusra tervezték a 80% eléréséig. Ugyanakkor meglehetősen gyorsan töltenek - 20 perctől 1 óráig. Szobahőmérsékleten a lítium-ion akkumulátorok egy hónapon belül átlagosan 3%-kal önkisülnek. Annak ellenére, hogy egy ilyen akkumulátor elég jól működik széleskörű hőmérsékleten (-40°C és +50°C között), az optimális működési hőmérséklet +20°C. Ilyen körülmények között az akkumulátor lesz legnagyobb kapacitásaés hosszú élettartam.

Működési szabályok

A lítium-ion akkumulátorok sokkal könnyebben használhatók, mint a nikkel-fém hibrid akkumulátorok. Azonban nekik is szükségük van némi törődésre. Annak érdekében, hogy ezek az eszközök hosszú ideig működjenek, és ne veszítsék el képességeiket, tudniuk kell őket megfelelően tölteni. Ez meghosszabbítja életciklusukat és a mobileszközök működési idejét újratöltés nélkül. A lítium-ion akkumulátorok megfelelő működéséhez 5 alapvető szabályt kell figyelembe vennie.

• Kerülje a teljes kisülést

A lítium-ion akkumulátoroknak nincs memóriaeffektusuk, ezért fel kell tölteni őket, mielőtt elérnék a nulla töltést. A legtöbb gyártó az akkumulátor élettartamát a nullára teljesen lemerülő ciklusok száma alapján számítja ki. Ez általában 400-600 töltés a kiváló minőségű akkumulátorok esetében. Ezért az akkumulátor élettartamának növelése érdekében gyakran kell töltenie telefonját vagy más eszközét. mobil eszköz. Amint a töltésjelző 10-20 százalékra csökken, töltse fel a készüléket. Ennek köszönhetően jelentősen növelhető a kisülési ciklusok száma ezerre vagy többre.

• 3 havonta legalább egyszer ürítse ki

Ha megfelelően szeretné ápolni a lítium-ion akkumulátort, akkor azt legalább 3 havonta egyszer le kell meríteni. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a hosszú ideig tartó teljes töltés nem okoz kevesebb kárt az akkumulátorban, mint a nullára való állandó kisülés. Mivel a töltési folyamat gyakran instabil, a szakértők azt tanácsolják, hogy legalább 2-3 havonta töltse fel teljesen az akkumulátort, és hagyja töltve akár 12 órán keresztül. Ez az eljárás lehetővé teszi a magas és alacsony akkumulátortöltési jelzők visszaállítását.

• Tartsa az akkumulátorokat részben feltöltve

A szakértők úgy vélik, hogy a legjobb az akkumulátorokat részben feltöltött állapotban tárolni. A legtöbb legjobb lehetőség- ez az akkumulátorok tárolása legfeljebb 50 százalékos, de legalább 30 százalékos töltöttségi szinttel. Ebben az esetben a tárolási hőmérsékletnek körülbelül 15 foknak kell lennie. Ez a legmegfelelőbb tárolási mód, hiszen a lítium-ion akkumulátor teljes feltöltése esetén is idővel jelentősen csökkenhet a kapacitása. Azonban még rosszabb, ha az akkumulátorokat sokáig lemerülten hagyjuk. Ha így marad hosszú idő, akkor nyugodtan küldheti selejtbe. Ma már léteznek speciális táblázatok, amelyekből a töltési szinttől és a környezeti hőmérséklettől függően kiszámolhatja a fennmaradó kapacitást.

• Csak eredeti töltőt használjon

Nem minden felhasználó tudja, hogy a legtöbb mobiltelefonban van beépített töltő. Ugyanakkor a külső hálózati adapter itt csak a feszültség csökkentésére és a hálózati áram egyenirányítására szolgál. Ezért a külső adapter közvetlenül nem befolyásolja az akkumulátort, és a minősége sem befolyásolja jelentősen az akkumulátor működését. Sok kütyüben, például a digitális fényképezőgépekben azonban nincs ilyen beépített töltő. Ebben a tekintetben a lítium-ion akkumulátorokat közvetlenül egy külső töltőbe helyezik. Ezért a nem eredeti kétes adapterek használata jelentősen csökkentheti az akkumulátor teljesítményét.

• Kerülje a túlmelegedést

A lítium-ion akkumulátorok megfelelő működéséhez tisztában kell lennie a hőmérséklet-érzékenységükkel. Különösen az ilyen akkumulátorok fő ellensége a magas hőmérséklet. Vagyis alapvetően nem bírják a túlmelegedést. Ezért ajánlatos teljes mértékben kizárni a közvetlen napfény bejutását mobileszközébe. Ezenkívül ezeket a készülékeket nem szabad túl közel helyezni hőforrásokhoz, például elektromos fűtőtestekhez.

Manapság sok felhasználó több működő és használaton kívüli lítium akkumulátort halmozott fel, amelyek akkor jelennek meg, amikor mobiltelefonokat okostelefonokra cserélnek.

Ha saját töltővel ellátott telefonokban akkumulátorokat használ, a töltésvezérléshez speciális chipek használatának köszönhetően gyakorlatilag nincs probléma a töltéssel. De ha lítium akkumulátorokat használnak különféle házi készítésű termékekben, felmerül a kérdés, hogyan és mivel kell tölteni az ilyen akkumulátorokat. Vannak, akik ezt hiszik lítium akkumulátorok már tartalmaznak beépített töltésvezérlőket, de valójában beépített védelmi áramkörük van, az ilyen akkumulátorokat védettnek nevezik. A bennük lévő védőáramkörök elsősorban a mélykisülés és a túlfeszültség elleni védelemre szolgálnak 4,25V feletti töltésnél, pl. Ez vészvédelem, nem töltésvezérlő.

Néhány „barkácsoló” az oldalon azonnal kiírja, hogy kevés pénzért Kínából lehet rendelni egy speciális táblát, amellyel lítium akkumulátorokat tölthet. De ez csak a „vásárlás” szerelmeseinek szól. Semmi értelme olyat venni, ami olcsó és közönséges alkatrészekből néhány perc alatt könnyen összeszerelhető. Nem szabad elfelejteni, hogy a megrendelt táblára körülbelül egy hónapot kell várni. Egy megvásárolt készülék pedig nem hoz akkora megelégedést, mint egy házilag készített.

A javasolt töltőt szinte bárki lemásolhatja. Ez a séma nagyon primitív, de tökéletesen megbirkózik a feladatával. A Li-Ion akkumulátorok jó minőségű töltéséhez mindössze a töltő kimeneti feszültségének stabilizálása és a töltőáram korlátozása szükséges.

A töltő megbízható, kompakt és rendkívül stabil kimeneti feszültségű, és mint ismeretes, lítium- ion akkumulátorok ez egy nagyon fontos jellemző a töltés során.

Töltő áramkör Li-ion akkumulátorhoz

A töltőáramkör TL431 állítható feszültségstabilizátorral és közepes teljesítményű bipoláris NPN tranzisztorral készül. A séma lehetővé teszi a korlátozást töltőáram akkumulátort és stabilizálja a kimeneti feszültséget.

A T1 tranzisztor szabályozó elemként működik. Az R2 ellenállás korlátozza a töltőáramot, melynek értéke csak az akkumulátor paramétereitől függ. 1 W-os ellenállás használata javasolt. A többi ellenállás 125 vagy 250 mW lehet.

A tranzisztor kiválasztását az akkumulátor töltéséhez beállított szükséges töltőáram határozza meg. A vizsgált esetben, az akkumulátorok mobiltelefonokról történő töltésekor, hazai vagy importált közepes teljesítményű NPN tranzisztorokat használhat (például KT815, KT817, KT819). Magasban bemeneti feszültség vagy kis teljesítményű tranzisztor használatával a tranzisztort radiátorra kell telepíteni.

A LED1 (a diagramon pirossal kiemelve) az akkumulátor töltöttségének vizuális jelzésére szolgál. Amikor bekapcsol egy lemerült akkumulátort, a jelzőfény fényesen világít, és töltés közben elhalványul. A jelzőfény arányos az akkumulátor töltési áramával. De figyelembe kell venni, hogy ha a LED teljesen kialszik, akkor is 50mA-nél kisebb áramerősséggel töltődik az akkumulátor, ami a túltöltés elkerülése érdekében rendszeres ellenőrzést igényel a készüléken.

A töltés végének figyelésének pontosabbá tétele érdekében a töltőáramkörbe egy további lehetőség került az akkumulátor töltöttségének jelzésére (zölddel kiemelve) a LED2-n, a kis teljesítményű KT361 PNP tranzisztor és az R5 áramérzékelő. A készülék bármilyen típusú jelzőt használhat az akkumulátor töltöttségi felügyeletének szükséges pontosságától függően.

A bemutatott áramkör csak egy Li-ion akkumulátor töltésére szolgál. De ez a töltő más típusú akkumulátorok töltésére is használható. Csak a szükséges kimeneti feszültséget és töltőáramot kell beállítani.

Töltő készítése

1. Megvásároljuk vagy kiválasztjuk a rendelkezésre álló alkatrészeket az összeszereléshez a diagramnak megfelelően.

2. Az áramkör összeszerelése.
Az áramkör működőképességének és beállításainak ellenőrzéséhez a töltőt az áramköri lapra szereljük.

Az akkumulátor tápáramkörében lévő dióda (negatív busz - kék vezeték) úgy van kialakítva, hogy megakadályozza a lítium-ion akkumulátor lemerülését, ha a töltő bemenetén nincs feszültség.

3. Az áramkör kimeneti feszültségének beállítása.
Az áramkört 5...9 V feszültségű áramforrásra csatlakoztatjuk. Az R3 trimmer ellenállással a töltő kimeneti feszültségét 4,18 - 4,20 V között állítjuk be (ha szükséges, a beállítás végén megmérjük az ellenállását, és beépítjük a szükséges ellenállású ellenállást).

4. Az áramkör töltőáramának beállítása.
Miután a lemerült akkumulátort csatlakoztattuk az áramkörhöz (amint azt a LED bekapcsolása jelzi), az R2 ellenállással állítjuk be a töltőáram értékét a teszter segítségével (100…300 mA). Ha az R2 ellenállás kisebb, mint 3 ohm, előfordulhat, hogy a LED nem világít.

5. Készítse elő a táblát az alkatrészek felszereléséhez és forrasztásához.
Az univerzális táblából kivágjuk a kívánt méretet, a tábla széleit reszelővel gondosan megdolgozzuk, az érintkezősíneket megtisztítjuk és bádogozzuk.

6. A hibakereső áramkör felszerelése a munkalapra
Áthelyezzük az alkatrészeket az áramköri lapról a működőre, az alkatrészeket forrasztjuk, és a hiányzó csatlakozásokat vékony szerelőhuzal segítségével elkészítjük. Az összeszerelés végeztével alaposan ellenőrizzük a szerelést.

A töltő bármilyen kényelmes módon összeszerelhető, beleértve a falra szerelhető felszerelést is. Ha hibátlanul és működő alkatrészekkel szerelik fel, bekapcsolás után azonnal működésbe lép.

Töltőhöz csatlakoztatva a lemerült akkumulátor maximális áramot fogyaszt (ezt R2 korlátozza). Amint az akkumulátor feszültsége megközelíti a beállított értéket, a töltőáram csökkenni fog, és amikor az akkumulátor feszültsége eléri a 4,2 voltot, a töltőáram majdnem nulla lesz.

Az akkumulátort azonban nem ajánlatos sokáig a töltőre csatlakoztatva hagyni, mert még kis áram mellett sem szereti túltölteni és felrobbanhat vagy meggyulladhat.

Ha a készülék nem működik, akkor ellenőrizni kell a TL431 vezérlőcsapját (1) a feszültség jelenlétére. Ennek az értékének legalább 2,5 V-nak kell lennie. Ez a legalacsonyabb megengedett referenciafeszültség értéke ennél a chipnél. A TL431 chip meglehetősen gyakran megtalálható, különösen a számítógépes tápegységekben.

A modern eszközök, mint a mobiltelefonok, laptopok, táblagépek stb. autonóm áramforrásról működik, amely gyakran lítium-ion akkumulátor.

Ennek az akkumulátortípusnak a széleskörű elterjedését az előállítás egyszerűsége és alacsony költsége, valamint a kiváló teljesítményjellemzők és a kisütési-töltési ciklusok nagy választéka magyarázza. Az eszköz és az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása érdekében pedig tudnia kell, hogyan kell helyesen tölteni egy lítium-ion akkumulátort, és milyen hibákat nem szabad elkövetni.

A Li-ion akkumulátorok töltésének szabályai

A felhasználók kényelme érdekében a legtöbb akkumulátor speciális vezérlővel van felszerelve, amely megakadályozza, hogy a töltés túllépje a kritikus szintet. Tehát az alsó kisülési határ elérésekor az áramkör egyszerűen leállítja a készülék feszültségellátását, és a megengedett maximális töltési szint túllépése esetén a bejövő áram kikapcsol.

Tehát, hogyan kell helyesen tölteni a lítium-ion akkumulátorokat: akkor kell újratölteni a készüléket, amikor a töltöttségi szint eléri a legalább 10-20%-ot, majd a 100%-os töltöttség elérése után még 1,5-2 óráig töltés alatt kell hagynia az akkumulátort. , mert Valójában a töltöttségi szint ebben a pillanatban 70-80% lesz.

Körülbelül 3 havonta egyszer el kell végezni az akkumulátor megelőző kisülését. Ehhez az akkumulátort „le kell szállni”, majd a teljesen lemerült Li-ion akkumulátort 8-12 órán keresztül újra kell tölteni. Ez segít visszaállítani az akkumulátor küszöbérték jelzőit. A gyakori nullára való kisütés azonban káros a lítium-ion akkumulátorokra.

Milyen árammal töltsem a Li-ion akkumulátorokat?

A felhasználóknak gyakran vannak kérdéseik azzal kapcsolatban, hogy milyen áramerősséggel töltsék az okostelefonok vagy más eszközök lítium-ion akkumulátorát. Az ilyen típusú akkumulátor töltése állandó feszültség/állandó áram módszerrel történik. A cellánkénti névleges feszültség 3,6 V, de nem Támogatja a lassú újratöltést teljes feltöltés után.

Az ilyen akkumulátorok ajánlott töltőárama átlagosan 0,7 C, a kisülési áram pedig 0,1 C. Ha az akkumulátor feszültsége 2,9 V alatt van, az ajánlott töltőáram 0,1 C. A mélykisülés rossz következményekkel járhat, beleértve az akkumulátor károsodását is. .

A lítium-ion akkumulátorokat akkor töltheti, ha eléri a kisülési szintet, anélkül, hogy megvárná a kritikus értékeket. Az újratöltés során a feszültség maximumához közeledve a töltőáram csökken. A töltés végén a töltőáram teljesen leáll.

A lítium-ion akkumulátorok nem kényesek, de a megfelelő működéshez megfelelően gondoskodni kell róluk. Néhány egyszerű szabályok jelentősen megnöveli az akkumulátor élettartamát. Határozzuk meg, hogyan kell megfelelően feltölteni a Li-Ion akkumulátorokat, hogy hosszú ideig működjenek.

Néhány egyszerű szabály az akkumulátorral kapcsolatban

A lítium-ion akkumulátort az alábbiak szerint kell használni:

• háromhavonta végezzen teljes kiürítést
• a fennmaradó időben nem merül ki teljesen
• üzlet részben feltöltve
• kerülje a túlmelegedést

Most először a dolgok

Az ilyen típusú akkumulátoroknak nincs memóriaeffektusuk, így a tulajdonos a teljes lemerülés megvárása nélkül töltheti azokat. A gyártó általában a kisütési ciklusok számával számítja ki az élettartamot. Egy jó minőségű akkumulátor könnyen kibír 500-600-szor. Ha időben elkezdi tölteni az akkumulátort - pontosabban, amikor a töltöttségi szintje 10-15 százalékra csökken, akkor élettartama körülbelül megkétszereződik.

De van egy fontos tény - néha hasznos az akkumulátor teljes lemerítése. A működés teljes időtartamára történő teljes töltés szintén kárt okozhat.

A szakértők azt tanácsolják, hogy negyedévente egyszer merítse le teljesen az akkumulátort, majd töltse fel a maximumra, és tartsa a hálózatra csatlakoztatva tíz órán keresztül.

Miért tartják töltve az akkumulátorokat?

Ha az akkumulátor tárolását tervezi, akkor legjobb állapotban 50 százalékos lesz a töltési szintje. Pozitív hőmérséklet szükséges, lehetőleg körülbelül 20 fok. Ha az akkumulátort hosszú ideig a polcon hagyja, annak kapacitása fokozatosan csökkenni kezd. Ha egy teljesen lemerült akkumulátort hosszú időre félretesz, akkor ez a helyzet még rosszabb, nagy a valószínűsége annak, hogy a vele lévő készülék el sem indul.

Mennyi ideig bírják az akkumulátorok töltését?

Az akkumulátorok nagyon lassan merülnek le, havonta a töltés 5-7 százalékát fogyasztják. A gyártók csak eredeti töltő használatát javasolják. Csak jó minőségű termékeket használjon; a hamisított kínai termékek vásárlása negatívan befolyásolhatja az akkumulátor állapotát.

A megfelelő töltés jellemzői

Annak érdekében, hogy az akkumulátor hosszabb ideig működjön, ne kezdje el azonnal tölteni, miután hidegből megérkezett. A magas hőmérséklet szintén veszélyes ellensége az ilyen eszközöknek, nem képesek ellenállni a túlmelegedésnek. Ez káros az állapotukra és veszélyes az egészségre, gyakran előfordul, hogy a munka és a napfény hatására felmelegedett akkumulátor kigyullad. A Samsung Galaxy Note 7 a legszembetűnőbb példa az ilyen eszközökre, mert az akkumulátor hibája nagy mennyiségű okostelefon visszahívásához és cseréjéhez vezetett. Próbálja meg megfelelően használni az akkumulátort, így jelentősen meghosszabbíthatja az akkumulátor élettartamát.