Здравый смысл в отношении литиевых батарей

В портативных электронных продуктах в качестве источников питания используются батареи. В связи с быстрым развитием портативных устройств использование различных батарей значительно расширилось, и было разработано много новых типов батарей. В дополнение к более привычным высокопроизводительным щелочным батареям, аккумуляторным никель-кадмиевым батареям, никель-металлогидридным батареям в последние годы были разработаны литиевые батареи. Эта статья в основном знакомит с базовыми знаниями о литиевых батареях. Сюда входят его характеристики, основные параметры, значение модели, область применения и меры предосторожности при ее использовании.

Литий - это металлический элемент, химический символ которого - Li (его английское название - lithium). Это серебристо-белый, очень мягкий, химически активный металл, самый легкий из металлов. Помимо применения в атомной энергетике, он может производить специальные сплавы, специальное стекло (люминесцентное стекло для телевизионных машин) и литиевые батареи. Он используется в качестве анода для батарей в литиевых батареях.

Литиевые батареи также делятся на две категории: неперезаряжаемые и перезаряжаемые. Неперезаряжаемые батареи называются одноразовыми. Они могут преобразовывать химическую энергию в электрическую только за один раз и не могут восстанавливать электрическую энергию обратно в химическую энергию (или имеют низкую эффективность восстановления). Аккумуляторная батарея называется квадратичной батареей (также известной как батарея). Он может преобразовывать электрическую энергию в химическую энергию и хранить ее. При использовании он преобразует химическую энергию в электрическую. Это обратимо, например, основная особенность литиевых батарей в химической энергии.

Для интеллектуальных портативных электронных устройств требуются небольшие размеры и вес, но размер и вес батареи часто являются самыми большими и тяжелыми по сравнению с другими электронными компонентами. Например, «старший брат» в прошлом был довольно «толстым и громоздким», а современные мобильные телефоны такие легкие. Среди них улучшение аккумуляторов сыграло важную роль: в прошлом никель-кадмиевые аккумуляторы теперь были литий-ионными.

Самая большая особенность литиевых батарей в том, что они больше энергии. Что больше, чем энергия? Удельная энергия относится к энергии на единицу веса или единицы объема. Удельная энергия выражается в Втч / кг или Втч / л. Wh - единица энергии, W - плитка, H - час; Кг - это кг (единица массы), а L - это L (единица объема). Вот пример для иллюстрации: Номинальное напряжение никель-кадмиевой батареи № 5 составляет 12 В, ее емкость составляет 800 мАч, а ее энергия составляет 0 960 Втч (1 2 В × 08 Ач). Номинальное напряжение такого же размера литий-марганцево-диоксидного аккумулятора № 5 составляет 3 В, его емкость - 1200 мАч, а его энергия - 3,06 Втч. Объем этих двух батарей одинаков, тогда удельная энергия литий-марганцевой батареи в 375 раз больше, чем у никель-кадмиевой батареи!

Никель-кадмиевый аккумулятор секции 5 весит около 23 г, а литий-марганцевый аккумулятор секции 5 весит около 18 г. Литий-марганцевый аккумулятор имеет напряжение 3 В, а два никель-кадмиевых аккумулятора - всего 24 В. Следовательно, при использовании литиевых батарей количество батарей невелико (уменьшение объема и веса портативных электронных устройств), а батарея имеет длительный срок службы.

Кроме того, литиевые батареи обладают такими преимуществами, как стабильное напряжение разряда, широкий диапазон рабочих температур, низкая скорость саморазряда, длительный срок хранения, отсутствие эффекта памяти и отсутствие загрязнения.

Недостаток литиевых батарей в том, что они дороги, поэтому в настоящее время не могут найти широкого применения. В основном они используются в карманных компьютерах, КПК, коммуникационном оборудовании, камерах, спутниках, ракетах, торпедах и инструментах. С развитием технологий, улучшением процесса и увеличением производства цена на литиевые батареи будет продолжать снижаться, и их применение также будет более распространенным.

Неперезаряжаемые литиевые батареи

Есть много типов неперезаряжаемых литиевых батарей. В настоящее время широко используются литий-диоксидные батареи, литий-тионилхлоридные батареи, а также литиевые и другие составные батареи. В этой статье представлены только первые два наиболее часто используемых.

Литий-марганцевый диоксидный аккумулятор (Li-MnO2)

Литий-марганцевая батарея - это одноразовая батарея с литием в качестве анода, диоксидом марганца в качестве катода и органическими электролитами. Основная особенность батареи - высокое напряжение батареи и номинальное напряжение 3 В (в 2 раза больше, чем у обычных щелочных батарей); Напряжение прекращения разряда составляет 2 В; Больше, чем энергия (см. Пример выше); Напряжение разряда стабильное и надежное; Хорошие показатели хранения (более 3-х лет срок хранения), низкий уровень саморазряда (годовой уровень саморазряда ≤ 2 <УНК>); Диапазон рабочих температур -20 ° C ~ +60 ° C.

Батарею можно сделать разной формы для удовлетворения различных требований. Бывает прямоугольной, цилиндрической и пуговичной (пуговичной) формы. Цилиндры также имеют разный диаметр и высоту. Вот основные параметры привычных батареек 1 # (код размера D), 2 # (код размера C) и 5 # (код размера AA).

CR представляет собой цилиндрическую батарею из диоксида лития-марганца; Из пяти цифр первые две представляют диаметр батареи, а последние три представляют высоту с одним десятичным знаком. Например, CR14505 имеет диаметр 14 мм и высоту 50,05 мм (эта модель универсальная).

Здесь указывается, что могут быть некоторые различия в параметрах одного и того же типа аккумулятора, произведенного на разных заводах. Кроме того, стандартное значение тока разряда невелико, фактический ток разряда может быть больше стандартного тока разряда, а допустимый ток разряда при непрерывном разряде и импульсном разряде также отличается, и соответствующие данные предоставляются аккумуляторным заводом. Например, CR14505 производства Lixing Power Co., Ltd. дает максимальный непрерывный ток разряда 1000 мА и максимальный ток импульсного разряда 2500 мА.

Литиевые батареи, используемые в фотоаппаратах, в основном представляют собой литий-марганцевые диоксидные батареи. Литий-марганцевые батареи, обычно используемые в фотоаппаратах, перечислены в таблице 2 для справки.

Батарея кнопочного типа (кнопочного типа) меньше по размеру, с диаметром от 12,05 до 24,05 мм и высотой от 1,06 до 5,0 мм. Некоторые из наиболее часто используемых кнопочных батарей показаны в Таблице 3.

CR - это цилиндрическая литий-марганцевая батарея из диоксида. Первые две из последних четырех цифр - это диаметр аккумулятора, а последние две - высота с десятичными точками. Например, CR1220 имеет диаметр 12,05 мм (без учета десятичных знаков) и высоту 2,0 мм. Этот метод представления модели используется во всем мире.

Этот тип кнопочной батареи часто используется для часов, калькуляторов, электронных блокнотов, фотоаппаратов, слуховых аппаратов, электронных игровых консолей, карт IC и резервных источников питания.

Литий-тионилхлоридный аккумулятор (Li-SOCl2)

Литий-тионилхлоридные элементы являются наиболее энергоемкими и в настоящее время достигают уровней 500 Вт / кг или 1000 Вт / л. Его номинальное напряжение составляет 3,06 В, что имеет чрезвычайно плоскую характеристику разряда 3,04 В при разряде средним током (его можно разряжать плоско в диапазоне емкости 90 дюймов с небольшими изменениями). Батарея может работать в диапазоне от -40 ° C до + 85 ° C, но емкость при -40 ° С составляет около 50 <УНКА> емкости при комнатной температуре. Скорость саморазряда низкий (годовой уровень саморазряда ≤ 1 <УНК>) и срок хранения составляет более 10 лет.

Сравнивается удельная энергия никель-кадмиевой батареи №1 (код размера D) и литий-тионилхлоридной батареи №1: номинальное напряжение никель-кадмиевой батареи №1 составляет 1,2 В, а емкость равна 5000 мАч; 1 # Литий-тионилхлорид имеет номинальное напряжение 3,06 В и емкость 10 000 мАч, тогда последний в 6 раз больше, чем первый!

Примечание по применению

Две указанные выше литиевые батареи являются одноразовыми и не подлежат зарядке (опасно при зарядке!); Не допускайте короткого замыкания между положительным и отрицательным полюсами аккумулятора; Разряд чрезмерного тока (сверх максимального разрядного тока разряда) не допускается; Когда аккумулятор используется для отключения разрядного напряжения, его следует вовремя вынуть из электронного продукта; Не раздавливайте, не сжигайте и не разбирайте использованные батареи; Не использовать за пределами указанного диапазона температур.

Поскольку напряжение у литиевых батарей выше, чем у обычных батарей или никель-кадмиевых батарей, не допускайте ошибок при их использовании, чтобы не повредить схему. Вы можете узнать его тип и номинальное напряжение, ознакомившись с обозначениями CR и ER в модели. Приобретая новые батареи, вы должны покупать их в соответствии с оригинальной моделью, иначе это повлияет на работу электронных устройств.

Перезаряжаемые литиевые батареи

Существует множество перезаряжаемых литиевых батарей, таких как литий-ванадиевые батареи, литий-ионные батареи и недавно разработанные литий-полимерные батареи. Здесь представлены только первые два типа с упором на литий-ионные батареи.

Перезаряжаемые литий-ионные батареи в настоящее время являются наиболее широко используемыми батареями в мобильных телефонах, но они более «хрупкие» и не могут быть перезаряжены или перезаряжены во время использования (что может привести к повреждению или повреждению аккумулятора). Поэтому на батарее есть защитные компоненты или защитные схемы, чтобы предотвратить дорогостоящее повреждение батареи.

Литий-ионные аккумуляторы требуют высоких требований к зарядке. Чтобы гарантировать точность напряжения оконечной нагрузки в пределах 1%, основные заводы по производству полупроводниковых устройств разработали различные ИС для зарядки литий-ионных аккумуляторов, чтобы обеспечить безопасную, надежную и быструю зарядку.

Мобильные телефоны сейчас очень распространены. Некоторые из них представляют собой никель-металл-водородные батареи, но смартфоны - литий-ионные. Правильное использование литий-ионных батарей очень важно для продления срока службы батарей.

1. Литий-ванадиевые оксидные батареи (Li-V6O13)

Литий-ванадиевые батареи состоят из лития в качестве анода, оксида ванадия в качестве катода и органических растворителей неорганических солей в качестве электролитов. Характеризуется зарядкой. На примере батареи № 2 литий-ванадиевые оксидные батареи сравниваются с литиево-марганцевыми батареями и литий-тионилхлоридными элементами, как показано в таблице 5.

Как видно из таблицы 5, поскольку номинальное напряжение литий-ванадиевой батареи составляет всего 2,8 В, а номинальная емкость также мала, ее удельная энергия является наименьшей по сравнению с двумя другими литиевыми батареями. Основные параметры этого типа цилиндрической батареи приведены в таблице 6. Как видно из таблицы 6, количество зарядов (срок службы) невелико, поэтому эта аккумуляторная батарея вскоре была заменена литий-ионной батареей.

2. Литий-ионные аккумуляторы (Li-Ion)

Литий-ионные элементы являются наиболее широко используемыми в настоящее время литиевыми элементами. Они могут быть изготовлены в виде плоских прямоугольных, цилиндрических, прямоугольных и кнопочных батарей в соответствии с требованиями различных электронных продуктов и иметь батареи, состоящие из нескольких последовательно соединенных ячеек.

Номинальное напряжение литий-ионных аккумуляторов составляет 3,6 В (в некоторых изделиях - 3,7 В). Конечное напряжение зарядки при полной зарядке зависит от материала анода батареи: материал анода - 4,2 В графита; Материал анода - кокса 4,1 В. Внутреннее сопротивление различных материалов анода также различается. Внутреннее сопротивление коксового анода немного больше, и кривая разряда также немного отличается, как показано на Рисунке 1. Обычно называются литий-ионными батареями 4,1 В и литий-ионными батареями 4,2 В. Напряжение прекращения разряда литий-ионной батареи составляет от 2,5 В до 2,75 В (аккумуляторная установка дает диапазон рабочего напряжения или выдает напряжение прекращения разряда с немного другими параметрами). Продолжающийся разряд ниже напряжения прекращения разряда называется избыточной разрядкой, и чрезмерная разрядка приведет к повреждению батареи.

Литий-ионные батареи не подходят для больших токовых разрядов. Чрезмерный ток разряда сократит время разряда (внутренняя часть будет производить более высокие температуры и терять энергию). Следовательно, максимальный ток разряда, выдаваемый заводом по производству аккумуляторов, должен быть меньше максимального используемого тока разряда.

Литий-ионные аккумуляторы имеют определенные температурные требования. На заводе указывается диапазон температуры зарядки, диапазон температуры разряда и диапазон температуры хранения.

Литий-ионные батареи требуют очень высоких требований к зарядке. Для обеспечения безопасности зарядки требуются сложные схемы зарядки. Разница допусков погрешности напряжения зарядки оконечной нагрузки составляет ± 1% от номинального значения (например, литий-ионный аккумулятор, заряженный напряжением 4,2 В, имеет отклонение допуска ± 0,042 В), а зарядка от перенапряжения приведет к необратимому повреждению литий-ионного аккумулятора . Ток зарядки литий-ионных аккумуляторов должен основываться на рекомендациях завода по производству аккумуляторов и требовать использования цепи конечного тока, чтобы избежать переполнения (перегрева). Обычно используемая скорость зарядки составляет от 0,25 ° C до 1 ° C (C - емкость аккумулятора, например, C = 800 мАч, а скорость зарядки 1 ° C составляет 800 мА). При зарядке большим током часто определяется температура аккумулятора, чтобы предотвратить повреждение аккумулятора или взрыв из-за перегрева.

Страница содержит содержимое машинного перевода.