Технические знания по использованию и обслуживанию литиевых батарей

Как правильно поддерживать литиевый аккумулятор нашей машины любви? Этой проблемой страдают многие лояльные пользователи мобильных телефонов, в том числе и я. После ознакомления с некоторой информацией у меня была возможность проконсультироваться с доктором философии. по электрохимии и заместитель директора известного в Китае исследовательского института аккумуляторов. Я напишу читателям некоторые актуальные знания и опыт, недавно полученные.

Материал положительного электрода литий-ионной батареи обычно состоит из активного соединения лития, а отрицательный электрод представляет собой углерод с особой молекулярной структурой. Основным компонентом обычного материала положительного электрода является LiCoO2. При зарядке потенциал, приложенный к двум полюсам батареи, заставляет соединение положительного электрода высвобождать ионы лития и внедряется в углерод, в котором молекулы отрицательного электрода расположены в виде листовой структуры. Во время разряда ионы лития осаждаются из углерода листовой структуры и рекомбинируются с составом положительного электрода. Движение ионов лития производит ток.

Хотя принцип химической реакции очень прост, в реальном промышленном производстве необходимо учитывать множество практических проблем: материал положительного электрода нуждается в добавках для поддержания активности многократного заряда и разряда, а материал отрицательного электрода требует должны быть разработаны на уровне молекулярной структуры. В нем больше ионов лития; электролит, залитый между положительным и отрицательным электродами, должен иметь хорошую проводимость и снижать внутреннее сопротивление батареи, а также быть стабильным.

Хотя литий-ионные аккумуляторы обладают небольшим эффектом памяти по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами, принцип эффекта памяти заключается в кристаллизации, и эта реакция практически не возникает в литиевых батареях. Однако литий-ионные батареи по-прежнему имеют уменьшенную емкость после нескольких циклов зарядки и разрядки, которые являются сложными и разнообразными. В основном изменение самих положительных и отрицательных материалов. С молекулярной точки зрения дырочная структура, содержащая ионы лития на положительном и отрицательном электродах, будет постепенно разрушаться и блокироваться. С химической точки зрения положительные и отрицательные материалы пассивируются, и происходят побочные реакции с образованием других стабильных соединений. Физически постепенно отслаивается материал положительного электрода, и, в конце концов, количество ионов лития в батарее, которые могут свободно перемещаться во время зарядки и разрядки, наконец, уменьшается.

Чрезмерная зарядка и чрезмерная разрядка вызовут необратимое повреждение положительных и отрицательных электродов литий-ионных батарей. С молекулярной точки зрения можно интуитивно понять, что чрезмерный разряд заставит углерод анода чрезмерно высвобождать ионы лития, вызывая разрушение структуры листа. Перезарядка вряд ли приведет к попаданию слишком большого количества лития в отрицательную углеродную структуру, и некоторые ионы лития больше не будут выделяться. Вот почему литий-ионные аккумуляторы обычно снабжены схемой управления зарядом и разрядом.

Неподходящие температуры вызовут другие химические реакции внутри литий-ионной батареи с образованием соединений, которые мы не хотим видеть, поэтому между положительными и отрицательными электродами многих литий-ионных батарей есть защитные сепараторы с регулируемой температурой или добавки электролита. Когда температура батареи повышается до определенной степени, поры композитной мембраны закрываются или электролит денатурируется, и внутреннее сопротивление батареи увеличивается до тех пор, пока цепь не разомкнется, и батарея больше не будет нагреваться до убедитесь, что температура зарядки аккумулятора нормальная.

А глубокая зарядка и разрядка могут улучшить реальную емкость литий-ионных аккумуляторов? Специалисты четко сказали мне, что это бессмысленно. Они даже сказали, что так называемая «активация» первых трех полной зарядки и разрядки, в ведомстве их двух врачей, не может понять, что необходимо. Однако почему многие люди меняют емкость, указанную в BatteryInformation, после глубокой зарядки? Об этом будет сказано позже.

Литий-ионные батареи обычно имеют микросхемы управления и микросхемы управления зарядкой. Среди них есть ряд регистров в микросхеме управления, которые содержат такие значения, как емкость, температура, идентификатор, состояние зарядки и количество разрядов. Эти значения будут постепенно меняться во время использования. По моему личному мнению, основная функция использования в инструкциях подхода «использование должна быть полностью заряжена раз в месяц или около того» должна заключаться в исправлении неправильных значений в этих регистрах, чтобы контроль заряда аккумулятора и номинальная емкость соответствовали реальной ситуации. батареи.

Микросхема управления зарядкой в основном контролирует процесс зарядки аккумулятора. Процесс зарядки литий-ионной батареи делится на два этапа: фаза быстрой зарядки постоянным током (когда индикатор батареи желтый) и фаза уменьшения тока постоянного напряжения (индикатор батареи мигает зеленым). Во время фазы быстрой зарядки постоянным током , напряжение аккумулятора постепенно увеличивается.Затем стандартное напряжение аккумулятора передается на ступень постоянного напряжения под микросхемой управления, напряжение больше не повышается, чтобы гарантировать, что он не будет перезаряжаться, а ток постепенно уменьшается до нуля по мере того, как заряд аккумулятора увеличивается, и, наконец, зарядка завершается.

Микросхема статистики электричества может рассчитать мощность батареи, записав кривую разряда (напряжение, ток, время), которая является значением wh, которое мы читаем в BatteryInformation. После многократного использования литий-ионного аккумулятора кривая разряда изменится. Если у чипа нет возможности снова прочитать полную кривую разряда, расчетная мощность неточна, поэтому для калибровки нам потребуется глубокая зарядка. Чип аккумулятора.

1. Что такое эффект памяти Эффект памяти батареи относится к обратимому отказу батареи, то есть к производительности, которая может быть восстановлена после выхода батареи из строя. Эффект памяти заключается в том, что батарея автоматически поддерживает эту особую тенденцию после того, как она долгое время находилась в определенном рабочем цикле. Впервые это было определено в никель-кадмиевых батареях: пакетные никель-кадмиевые батареи не обладают эффектом памяти, а спеченные батареи обладают эффектом памяти. Сегодняшние никель-металлогидридные (широко известные как никель-гидридные) батареи не подпадают под определение этого эффекта памяти. Благодаря усовершенствованию технологии производства современных никель-кадмиевых аккумуляторов вышеупомянутый эффект памяти был значительно уменьшен, и это определение заменяет другое явление, а именно «решетка» никелевых аккумуляторов. Обычно к этим двум типам относятся никель-кадмиевые батареи. Комбинированный эффект эффекта, в то время как на никель-водородную батарею влияет только эффект «решеточной» памяти, и воздействие меньше, чем у никель-кадмиевой батареи. В практических приложениях методы устранения эффектов памяти имеют строгие спецификации и порядок работы. Неправильная работа может привести к обратным результатам.

Для никель-кадмиевых аккумуляторов нормальным техническим обслуживанием является регулярная глубокая разрядка: глубокая разрядка выполняется раз в месяц (или 30 циклов) (разряд до 1,0 В / секция, иностранцы называют это движением), обычно используются как можно чаще Или используйте выключения, чтобы облегчить формирование эффекта памяти, но это не упражнение, потому что прибор (например, мобильный телефон) не будет использовать 1,0 В / каждую секцию для выключения, вы должны иметь специальное оборудование или линию для завершения работы. К счастью, многие зарядные устройства NiMH имеют эту функцию. Для никель-кадмиевых батарей, которые не использовались в течение длительного времени, емкость памяти не может быть восстановлена из-за накопления эффектов памяти. В этом случае требуется более глубокая разрядка (иностранец называет ремонт), то есть аккумулятор с малым током на длительное время. Процесс, который разряжается до 0,4 В на секцию, требует профессионального оборудования. При использовании никель-металлгидридных аккумуляторов частота упражнений может снижаться каждые три месяца. Поскольку срок службы никель-металлогидридных батарей намного ниже, чем у никель-кадмиевых батарей, отремонтировать этим методом практически невозможно.

2. Батарею нужно активировать?

Ответ в том, что батарею нужно активировать, но это не то, что должен делать пользователь. Я побывал на заводе по производству литий-ионных аккумуляторов. Перед отправкой с завода литий-ионный аккумулятор должен пройти следующий процесс: корпус литий-ионного аккумулятора заполняется электролитом - герметизация - формирование, то есть зарядка при постоянном напряжении, а затем разрядка, поэтому выполняется несколько циклов. Электрод полностью погружен в электролит, полностью активирован, а его емкость соответствует требованиям. Это процесс активации. - - - Дистилляция, которая заключается в проверке емкости батареи, выборе батареи с разной производительностью (количеством), классификации батареи и классификации батареи. Соответствие емкости и т. Д. Вышедшая таким образом литий-ионная батарея была активирована для пользователя. Никель-кадмиевые и никель-водородные батареи, которые мы все используем, также активируются после активации. Некоторые из этих батарей требуют, чтобы батарея была в разомкнутом состоянии. После активации аккумулятор запломбирован. Этот процесс может быть выполнен только производителем батареи. Здесь есть проблема, то есть аккумулятор от завода по производству аккумуляторов до руки пользователя, на этот раз иногда очень долго, короткий один месяц, длинный полгода, на этот раз, потому что материал электродов аккумулятора будет пассивирован, поэтому производитель рекомендует при первом использовании батарею предпочтительно подвергать 3–5 раз полной зарядке и разрядке, чтобы исключить пассивацию материала электрода для достижения максимальной емкости. Три атома водорода никеля были выпущены в 2001 году. В национальном стандарте никель-кадмиевых и литий-ионных аккумуляторов четко определено определение начальной емкости, и аккумулятор можно заряжать до 5 раз. Когда один раз соответствует требованиям, испытание можно прекратить. Это хорошее объяснение явления, о котором я говорю. Таким образом, это можно назвать «второй активацией», и «новая» батарея, которую пользователь использует впервые, должна попытаться выполнить несколько циклов глубокой зарядки и разрядки. Однако, согласно моему тесту (для литий-ионных аккумуляторов), литий-ионный аккумулятор со сроком хранения от 1 до 3 месяцев подвергается глубокой заливке и глубокой разрядке, и явления увеличения емкости практически не существует. (У меня есть отчет о тестировании активации батареи в зоне панельной дискуссии).

3. Первые три раза надо заряжать 12 часов?

Эта проблема тесно связана с проблемой активации батареи выше, пусть заводская батарея в руке пользователя имеет явление пассивации электрода, чтобы активировать батарею для глубокого заряда цикла глубокого разряда 3 раза. Фактически, превращается ли эта проблема в глубокую зарядку, заключается в том, чтобы заряжать ее в течение 12 часов. Тогда другая моя статья «О времени зарядки аккумуляторов мобильных телефонов» уже давала ответ на этот вопрос.

Ответ в том, что вам не нужно заряжать в течение 12 часов. Никель-металлогидридные аккумуляторы ранних версий мобильных телефонов, из-за необходимости пополнения и непрерывной зарядки для достижения наиболее идеального состояния заполнения, может занять около 5 часов, но не требует 12 часов. Зарядные характеристики литий-ионного аккумулятора при постоянном токе и постоянном напряжении определяют, что время его глубокой зарядки не требует 12 часов. Некоторые люди спросят, что касается литий-ионных батарей, поскольку ток литий-ионной батареи в фазе постоянного напряжения постепенно уменьшается, правда ли, когда ток мал до бесконечности? Однажды я построил кривую уменьшения тока во времени при постоянном напряжении и выполнил на ней несколько подгонок кривой. Было обнаружено, что эту кривую можно аппроксимировать к нулевому току с помощью функции 1 / x. Собственно сам литий-ионный аккумулятор существует. Саморазряд, этот нулевой ток никогда не достигается. Возьмем, к примеру, батарею на 600 мАч, установите ток отсечки на 0,01 градуса (6 ма), время ее зарядки 1 с не превышает 150 минут, затем установите ток отключения на 0,001 градуса (0,6 ма), время ее зарядки может быть 10 часов - это невозможно получить точно из-за точности прибора, но рассчитанная емкость, полученная от 0,01 градуса Цельсия до 0,001 градуса Цельсия, составляет всего 1,7 мАч, и на это заменяется более 7 часов многоразового использования всего три тысячных. Возможность приехать не имеет никакого практического значения. Кроме того, существуют другие методы зарядки, такие как метод импульсной зарядки, при котором литий-ионный аккумулятор достигает предельного напряжения 4,2 В, он не отключает этап определения минимального тока, и, как правило, он на 100% полностью заряжен через 150 минут. Многие мобильные телефоны используют импульсную зарядку. Некоторые люди обычно отображали заполненность мобильного телефона, а затем использовали зарядное устройство для зарядки, чтобы подтвердить заполненность телефона. Этот метод тестирования не является строгим. Во-первых, зеленый свет не является основанием для определения, полностью он заряжен или нет.

Единственный последний способ определить насыщение литий-ионной батареи - это проверить напряжение литий-ионной батареи в незаряженном (и неразряженном) состоянии. Так называемое уменьшение фазного тока постоянного напряжения является реальной целью постепенного уменьшения дополнительного напряжения, генерируемого зарядным током во внутреннем сопротивлении батареи. Когда ток составляет всего 0,01 градуса Цельсия, например 6 мА, этот ток, умноженный на внутреннее сопротивление батареи (обычно 200 м Ом в пределах), составляет всего 1 мВ, и можно считать, что напряжение в это время составляет напряжение аккумулятора без тока. Во-вторых, опорное напряжение мобильного телефона не обязательно совпадает с опорным напряжением зарядного устройства. Мобильный телефон считает, что полностью заряженный аккумулятор достиг зарядного устройства, но зарядное устройство не считает, что он полностью заряжен, а продолжает заряжаться.

4. Оптимальна ли аккумуляторная батарея?

Говорят, что при правильном использовании аккумуляторной батареи она будет иметь наилучшее состояние в определенном диапазоне циклов, то есть максимальную емкость. В этом случае герметичные никель-металлгидридные и никель-кадмиевые батареи при правильном использовании (например, при регулярном техническом обслуживании для предотвращения образования и накопления эффектов памяти) обычно достигают максимальной емкости при 100 ~ 200 циклах, например, после 120 циклов батареи. никель-водородный аккумулятор заводской емкостью 1000 мАч, его емкость может достигать 1100 мАч. Это описание я вижу на графиках, описывающих циклические характеристики никелевых аккумуляторов в технических характеристиках практически всех японских производителей никель-металлгидридных аккумуляторов.

Аккумуляторы на никелевой основе находятся в лучшем состоянии, обычно достигают максимальной емкости между 100 и 200 циклами. Для жидких литий-ионных аккумуляторов не существует такого явления горба циркулирующей емкости, от завода литий-ионных аккумуляторов до окончания утилизации аккумуляторов. Показатель его способности состоит в том, чтобы использовать его еще раз меньше. Я никогда не видел признаков восстановления емкости при выполнении цикла на литий-ионных батареях.

Литий-ионные аккумуляторы не оптимальны. Стоит отметить, что литий-ионные аккумуляторы более чувствительны к различным характеристикам из-за изменений температуры окружающей среды. Они демонстрируют наилучшие характеристики при температуре окружающей среды от 25 до 40 градусов, а их характеристики значительно ухудшаются при низких или высоких температурах. Чтобы литий-ионный аккумулятор полностью отображал свою емкость, необходимо уделять пристальное внимание окружающей среде, чтобы предотвратить явления высоких и низких температур. Например, мобильный телефон находится в передней части автомобиля, и под прямыми солнечными лучами в полдень он может легко превысить 60 градусов. Время ожидания батареи пользователя, при тех же сетевых условиях, нет долгосрочного пользователя на юге.

5. Неужели ток зарядки, тем быстрее зарядка?

Этот вопрос уже рассматривался в статье «О времени зарядки аккумуляторов мобильного телефона». Для никелевых аккумуляторов с зарядкой постоянным током это можно сказать, а для литий-ионных аккумуляторов это не совсем правильно.

Для зарядки литий-ионных аккумуляторов в определенном диапазоне тока (1,5 ~ 0,5 c) увеличение значения постоянного тока в режиме зарядки с постоянным током и постоянным напряжением не сокращает время зарядки ионно-литиевого аккумулятора.

6. Равен ли выходной ток прямого заряда току заряда?

Здесь обсуждается способ зарядки мобильного телефона. Для управления зарядкой в мобильном телефоне установите выход такой же прямой зарядки (фактически называемый адаптером питания), например: 5,3 v600maa. Управление зарядкой - это режим переключения (режим широтно-импульсной регулировки ширины высокочастотного импульса). Этот режим зарядки не полностью использует возможность прямой зарядки мобильного телефона. Прямая зарядка работает в секции постоянного напряжения и выдает 5,3 В. В это время реальный зарядный ток исходит от мобильного телефона. Регулировка заряда регулируется и должна составлять менее 600 мА, обычно от 300 до 400 мА. В настоящее время выходной ток прямой зарядки, который видят все, не является током зарядки мобильного телефона. Например, у многих выходов Motorola прямой заряд составляет 5.0 v1a. Если аккумулятор действительно заряжен, он будет использоваться на 500 футов, потому что емкость аккумулятора мобильного телефона. Также 580 мАч.

В это время выходной ток верхнего индекса прямого заряда не равен фактическому зарядному току.

7. Когда начинать зарядку при нормальном использовании?

Поскольку количество циклов зарядки и разрядки ограничено, мощность литиевой батареи должна быть максимально увеличена. Но я нашел экспериментальную таблицу по циклам заряда и разряда литий-ионных аккумуляторов. Данные о циклическом сроке службы перечислены ниже: Цикл жизни (10% DOD):> 1000 циклов (100% DOD):> 200 раз, где Министерство обороны - Сокращенное обозначение глубины разряда. Количество зарядов зависит от глубины разряда. Жизненный цикл при 10% -ной DOD намного больше, чем при 100% -ной DOD. Конечно, если вы конвертируете относительную общую емкость в фактический заряд: 10% * 1000 = 100100% * 200 = 200, полная зарядка и разрядка последнего все равно лучше, но предыдущее заявление пользователей сети должно быть исправлено: при нормальных обстоятельствах Вы должны зарезервировать заряд в соответствии с принципом, согласно которому оставшийся заряд батареи израсходован и перезаряжается, но если ваша батарея вряд ли будет поддерживать весь день в течение второго дня, вам следует начать зарядку вовремя. Конечно, если вы готовы нести его обратно Это "другое дело , чтобы получить зарядное устройство в офис. И вам нужно заряжать, чтобы справиться с ожидаемыми важными событиями, которые вызовут занятость связи, даже если батарея все еще имеет много заряда, тогда вы заряжаете только заранее, потому что вы действительно не потеряли «1» цикл зарядки. жизнь. То есть «0 раз», и часто этот x будет небольшим.

В заключении:

1. Избыточный заряд и чрезмерный разряд вызовут необратимое повреждение положительных и отрицательных клемм литий-ионных батарей. Таким образом, независимо от того, используется ли он в первый раз или ежедневно, его не нужно перезаряжать и разряжать, и его можно заряжать в соответствии со временем, указанным в руководстве.

2. В нормальных условиях у вас должен быть запас для зарядки в соответствии с принципом, согласно которому оставшийся заряд батареи израсходован, но если ваша батарея вряд ли будет поддерживать весь день на второй день, вам следует начать зарядку вовремя. .

3. В течение некоторого времени вы можете выполнить глубокую зарядку и разрядку под контролем схемы защиты, чтобы скорректировать статистику мощности батареи, но это не увеличит фактическую емкость вашей батареи.

4. Аккумуляторы, которые долго не использовались, должны быть помещены в прохладное место, чтобы снизить скорость их внутренней реакции пассивации, и должны быть заряжены определенным количеством электричества, чтобы предотвратить повреждение от чрезмерной разрядки, вызванное чрезмерным саморазрядом аккумулятора во время место хранения.

5. Фактически, на батарею не так уж много смысла обращать внимание, другими словами, это не так уж важно. Сколько раз можно использовать батарею, возможно, больше отличается от индивидуальных различий в производстве самой батареи, а не в способе использования. Выбор бренда мобильного телефона с хорошей репутацией, несомненно, является одной из гарантий длительного срока службы аккумулятора.

6. Единственный способ продлить срок службы литиевой батареи - это продлить цикл зарядки, то есть максимально сэкономить электроэнергию при обеспечении нормального использования.

Страница содержит содержимое машинного перевода.