Bateries de liti o fonts d'alimentació de llarga durada

Les fonts d'energia de liti són necessàries per a molts dispositius electrònics. Aquest article tractarà les bateries de ions de liti que s'utilitzen habitualment.

Composició d'una bateria de liti

Una bateria de liti funciona mitjançant una reacció d'oxidació irreversible. El liti metàl·lic serveix com a ànode, mentre que l'òxid de manganès, el disulfur de ferro o l'òxid de coure es poden utilitzar com a càtode sòlid. Els òxids líquids inclouen l'òxid de sofre i el clorur de tionil. El liti actiu, que elimina eficaçment els electrons, és l'agent oxidant utilitzat.

Tipus de bateries de liti

Un dels criteris de classificació dels dispositius d'emmagatzematge és el tipus de substància activa principal:

• Bateries de liti-níquel-cobalt-òxid d'alumini (NCA)
• Bateries de liti-manganès
• Bateries de liti-cobalt.
• Bateries de liti i ferro fosfat
• Fonts de titanat de liti
• Bateries de polímer de liti
• Bateria de clorur de liti-tionil

Un dels indicadors importants a l'hora de triar una bateria és el voltatge de funcionament.

Vegem-ne només uns quants.

Les piles de liti de 3V només s'utilitzen en aparells especialment dissenyats; no es poden utilitzar en comandaments a distància ni en rellotges domèstics normals.

Una bateria de liti de 6V es pot utilitzar en sistemes d'alimentació ininterrompuda, cotxes de joguina alimentats per bateries i moltes altres aplicacions.

La bateria de liti de 12 volts s'utilitza a més de la instal·lació a UPSen eines autònomes, com ara tornavís.

Marcatge

Quines marques han de tenir les bateries de liti-ió? Segons els requisits de la norma IEC, cal marcar els següents indicadors a la carcassa de la bateria:

1. Capacitat bateria de liti
2. Mides de bateries de liti
3. Compost
4. Classe
5. Voltatge

Les bateries de liti es designen amb les lletres "CR". El número següent indica la mida de la bateria. La taula següent mostra la seva calibració.

Nom	Marcatge	Voltatge, V
Rodona gran, D	20	1.5
Petit rodó, C	14	1.5
Dit, AA	6	1.5
Microdit, AAA	03	1.5
«Corona», RR3	22/6	9.0

Càrrega de dispositius d'emmagatzematge d'energia

Molta gent es pregunta si les bateries de Li-ion es poden recarregar. Clarament, només es poden recarregar bateries especialment dissenyades, conegudes com a bateries recarregables.

Tipus típics de fonts de bateria iQuines bateries són millors?

Els tipus de bateries inclouen bateries d'ions (Li-ion) i de polímer (Li-polímer). Una taula comparativa de les característiques de les bateries de liti us ajudarà a analitzar-les amb més detall.

Característiques	Bateries de liti-ió	Bateries de polímer de liti
Característiques de disseny	La productivitat depèn de la col·locació dels elements dins del bloc	S'exclou la presència d'electròlit líquid
Mides de bateries de liti	Un petit conjunt d'opcions	Àmplia selecció independentment del format de la cel·la
Intensitat energètica	Alt	Baix, el nombre de recàrregues és inferior
Pes	Lleugerament més alt	Curt
Capacitat	No gran	El doble amb el mateix volum
Vida útil	No té desviacions significatives	No té desviacions significatives
Temps de càrrega	A llarg termini	Notablement menys
Desgast	Comparablement més alt	A sota
Seguretat (risc d'incendi)	Baix (risc d'explosió)	A dalt (té protecció integrada)
Preu	A sota	Superior

Avui dia, el desenvolupament de noves cel·les de liti-metall (li-metall) amb una major seguretat i una vida útil més llarga està en ple apogeu.

Les bateries de liti metàl·lic són força prometedores per substituir les fonts de liti-ió i liti-pol.

Característiques de la càrrega d'una bateria de polímer de liti

Per mantenir una capacitat constantment completa de la font d'alimentació, cal carregar-la segons el programa, és a dir, després de descarregar-la després de 500 hores de funcionament de l'equip.

Una bateria de polímer és sensible als danys mecànics, a la hipotèrmia, així com a les fluctuacions de voltatge i les sobrecàrregues, per la qual cosa només s'ha de connectar a una font d'alimentació estable.

Com recuperar una bateria de ions de liti

La vida útil d'una bateria de liti és força llarga, però tard o d'hora perd la seva capacitat original. capacitatÉs per això que molta gent està preocupada per la restauració de la bateria.

Vegem dues maneres de restaurar una unitat.

El primer mètode sembla dubtós, però és el més senzill i, segons els experts, sovint funciona. Necessiteu:

1. Poseu la font d'alimentació al congelador durant 30-40 minuts
2. Després de treure'l, carregueu-lo immediatament durant uns minuts.
3. després deixar que s'igualitzi a la temperatura ambient
4. i només llavors continuar carregant.

El controlador sovint deixa de bloquejar el funcionament de l'element.

Val la pena provar el segon mètode si els procediments estàndard de càrrega i congelació no ajuden. Aquest mètode consisteix a desconnectar la placa protectora seguint els passos següents:

1. Feu servir un provador per mesurar el voltatge de la bateria (si la lectura és zero, podeu continuar)
2. desconnecteu amb cura la placa de protecció
3. torneu a mesurar el voltatge (hauria d'augmentar fins a un màxim de 2,5 V)
4. Connecteu-lo a un carregador (amb corrent ajustable) i configureu el corrent a 100 mA i el voltatge a 4,2 V durant 10-15 minuts
5. Assegureu-vos de controlar el voltatge (no ha de superar els 3,2 V). Si l'element s'escalfa, atureu la càrrega immediatament.
6. Després d'assolir els valors de corrent i voltatge requerits, torneu la placa al seu lloc original i carregueu-la en mode normal.

Quant de temps triga a carregar-se les bateries de liti?

Els carregadors amb indicadors de nivell de càrrega s'utilitzen àmpliament avui dia, però si no en teniu cap, podeu calcular el temps necessari mitjançant la fórmula següent:

T (temps) = 1,4*Y(mAh)/X(mA), on 1,4 és el coeficient de transferència de calor.

Com comprovar la font d'alimentació?

La manera més fàcil i ràpida de comprovar la càrrega d'una font d'alimentació és amb un multímetre.

Hi ha dues maneres de comprovar-ho:

1. Prova sense càrrega. Les lectures d'1,35 V o superiors indiquen que l'element és completament funcional.
2. Les proves de càrrega permeten un rebuig més precís dels accionaments de baixa tensió. Això requereix realitzar la mesura mentre la bateria està funcionant.

Com es pot substituir la bateria?

Substituir les piles d'un sol ús febles és una càrrega financera important. Per tant, molts estan considerant comprar piles recarregables. Les piles de liti són sens dubte les més adequades per a aquest propòsit.

Les cerques als motors de cerca d'Internet són particularment populars per convertir models de tornavisos antics a bateries de liti. Per fer-ho, només cal trobar les correctes. tornavísanàlegs de liti de la mateixa mida i voltatge.

Quant costa una bateria de liti?

Les piles de botó de liti es troben entre les piles més barates. Conegudes comunament com a piles de botó de liti, s'utilitzen per alimentar rellotges, bàscules, processadors i altres aparells de baix consum. Els preus d'aquestes piles comencen a partir de 10 rubles i només estan limitats per les preferències dels fabricants i distribuïdors.

És difícil determinar el límit superior a causa de la gran varietat. Tanmateix, és evident que, com passa amb totes les innovacions tecnològiques, els costos estan disminuint a causa de l'augment de l'eficiència de la producció i del nombre creixent de fabricants.

producció de bateries

Les bateries de liti d'alta capacitat s'utilitzen en la producció de vehicles elèctrics. A causa de la creixent popularitat dels vehicles elèctrics, s'espera l'obertura de nombroses fàbriques que produeixin aquestes bateries. Segons diverses empreses de consultoria, aviat estaran operatives aproximadament 26 fàbriques d'aquest tipus. Algunes d'aquestes ja estan operatives, mentre que la resta està previst que es posi en marxa el 2021.

Informació addicional sobre bateries de liti

Aquestes bateries són les més eficients i poden suportar càrregues pesades. Els usuaris destaquen diversos avantatges: major capacitat energètica, voltatge estable i alta capacitat. Com altres bateries, les bateries de liti consten d'un ànode, un càtode, un separador i un diafragma. Els dos últims elements serveixen com a dielèctric. Aquesta font d'alimentació utilitza una impregnació especial per al diafragma.

La principal diferència entre les bateries de liti-ió i les alcalines és la seva llarga vida útil. Això s'aconsegueix mitjançant l'ús d'una tecnologia especial que elimina la dependència del corrent de càrrega de les bateries de liti-ió. Aquestes no tenen això. Per tant, es poden emmagatzemar fins a 12 anys. Malgrat la complexitat del procés de fabricació, els fabricants han après a produir diferents tipus de bateries de liti. Aquestes bateries resisteixen fàcilment les fluctuacions de temperatura i poden funcionar durant molt de temps sota càrregues contínues.

Electròlit utilitzat en bateries de liti

1. clorur de tionil
2. diòxid de manganès;
3. compostos de polifluorocarbons;
4. diòxid de sofre;
5. iode;
6. òxid de coure;
7. disulfur de ferro;

El voltatge nominal d'una bateria d'aquest tipus és de 3,7 volts. El liti produeix cel·les lleugeres i molt primes. Essencialment, és un metall tou i dúctil.

Aquestes fonts d'energia van començar a fabricar-se a principis dels anys setanta. Els experiments inicials amb aquestes bateries van ser infructuosos i sovint acabaven en explosions. No obstant això, després d'un temps, tots els defectes van ser eliminats. Malgrat això, les bateries de liti s'han d'utilitzar d'acord amb les instruccions d'ús.

Per crear una font d'energia segura a partir del liti, calia combinar-lo amb electròlits orgànics sòlids. El resultat va ser una cel·la de bateria més potent i compacta. Dues bateries de liti de 3 volts poden substituir fàcilment les piles alcalines de 4-5 volts.

Protecció

Per garantir un funcionament estable i fiable de les bateries de liti, s'ha incorporat un circuit de protecció especial en el seu disseny. Això és el que protegeix:

1. Forta calefacció.
2. Recarregar.
3. Curtscircuits.
4. Sobredescàrrega.

Està soldat als terminals. Té un controlador integrat que controla la càrrega de la bateria. Si la bateria es sobrecarrega per sobre dels 4,25 V, la desconnectarà del carregador.

Com carregar bateries de liti?

Essencialment, les piles no es poden recarregar, sobretot si estan etiquetades com a "no recarregar". Si la pila és una bateria recarregable, la recàrrega segueix aquest patró.

La càrrega es produeix en 2 etapes.

1. Corrent continu amb paràmetres de 0,2-0,5 C. La lletra "C" indica la capacitat. Com que la bateria té una placa de circuit protectora integrada, la tensió en circuit obert no ha de superar els 7 volts. Quan el nivell de tensió puja a 4,2 V, això significa que la bateria està carregada al 80%.
2. La recàrrega es realitza a un voltatge constant. El nivell de corrent ha de disminuir. El carregador ha de mantenir un voltatge de 4,1-4,2 V. També regula el corrent, que disminueix gradualment. Quan baixa a 0,05-0,01 C, el procés de càrrega s'ha completat. En aquesta etapa, la bateria es recarrega completament fins al 100%.

És recomanable utilitzar un carregador amb classificacions de voltatge.

Les bateries de liti no toleren bé la sobrecàrrega, per la qual cosa s'han de desconnectar a temps.

On s'utilitzen les bateries de liti?

Les aplicacions d'aquestes fonts d'alimentació són diverses. Per exemple, es poden instal·lar en rellotges despertadors, comandaments a distància i bàscules electròniques. Però són particularment útils en dispositius amb un alt consum d'energia, com ara càmeres, flaixos, joguines, equips mèdics, equips militars i equips informàtics.

Pros i contres de les bateries de liti

El seu principal avantatge és que poden tenir una gran capacitat en una mida petita.

Llista d'avantatges

1. Fàcil de mantenir.
2. Es garanteixen paràmetres estables amb diferents dades de corrent de descàrrega.
3. Resistent als canvis de temperatura per manca d'aigua.
4. Voltatge constant.
5. Pes lleuger.
6. Alta capacitat energètica i densitat energètica.
7. La capacitat no depèn del corrent de càrrega, adequada per a dispositius d'alta potència.
8. Llarga vida útil.

El principal inconvenient d'aquest tipus de dispositiu d'emmagatzematge d'energia és el seu cost. Tanmateix, no caldrà substituir-lo durant molt de temps.

Tipus i mides de bateries de liti

Les següents opcions es poden trobar a la venda:

• FR
• Li-FeS2.
• CR

Difereixen entre si en la forma i poden ser cilíndriques, quadrades o en forma de disc.

Classificació dels Estats Units d'Amèrica

• FR6 (AA).CR. Cel·les planes de comprimit.
• FR03 (AAA).
• CR-V9 (liti PP3). Bateria de nou volts corona.
• CR2 i CR123. Fabricats en forma de barrils rodons.

Alguns paràmetres es poden trobar a la carcassa del dispositiu. Per exemple, poden incloure el voltatge, la capacitat, la classe i l'any de fabricació.

La diferència entre les bateries de liti i les bateries salines i alcalines

• Les piles alcalines duren fins a 3-5 anys. D'aquests tres tipus, són les que més s'utilitzen. També es coneixen com a piles alcalines. Han demostrat ser excel·lents en comandaments a distància, joguines, llanternes, ràdios i altres dispositius de baix consum.
• Les bateries de liti duren més que les bateries salines i alcalines. Són ideals per a equips fotogràfics i dispositius mèdics.
• Les piles a base de sal són les més barates, però també les més febles. Es poden emmagatzemar durant uns tres anys. Són ideals per a comandaments a distància, llanternes, joguines, calculadores, temporitzadors i bàscules.

Bàsicament, les bateries enumerades anteriorment difereixen entre si pel que fa a la vida útil i la capacitat.

Normes de seguretat

• No soldeu el cable als contactes.
• Les bateries de liti es transporten en un contenidor/caixa especial.
• No cal mantenir-lo al sol.
• No poseu la bateria en una butxaca amb objectes metàl·lics.

Dispositiu de bateria de liti

Hi ha dues opcions de disseny:

1. Espiral.
2. Bobina.

Les piles espirals tenen una gran superfície de liti. Subministren fins a 4 A amb corrent pulsat i fins a 0,1-1,8 A amb corrent continu. Aquestes piles perden un 10% de la seva capacitat inicial per any. A les botigues es poden trobar piles prismàtiques, de botó o similars.

Principals fabricants:

1. Varta,
2. Minamoto,
3. Tekcell
4. Robiton,
5. SAFT,
6. EVA,

Les fonts d'alimentació de bobina poden durar fins a 20 anys i s'utilitzen en dispositius amb un consum de corrent no superior a 150 mA.