Liitiumakud või pikaealised toiteallikad

Paljud elektroonikaseadmed vajavad liitiumtoiteallikaid. See artikkel käsitleb levinumaid liitiumioonakusid.

Liitiumaku koostis

Liitiumaku töötab pöördumatu oksüdatsioonireaktsiooni kaudu. Anoodina toimib metalliline liitium, tahke katoodina aga mangaanoksiid, rauddisulfiid või vaskoksiid. Vedelate oksiidide hulka kuuluvad vääveloksiid ja tionüülkloriid. Oksüdeerijana kasutatakse aktiivset liitiumi, mis eemaldab tõhusalt elektrone.

Liitiumakude tüübid

Üks salvestusseadmete klassifitseerimiskriteeriumidest on peamise toimeaine tüüp:

• Liitium-nikkel-koobalt-alumiiniumoksiidi (NCA) akud
• Liitium-mangaanpatareid
• Liitium-koobalt akud.
• Liitium-raudfosfaatpatareid
• Liitiumtitanaadi allikad
• Liitiumpolümeerakud
• Liitium-tionüülkloriidi aku

Üks olulisi näitajaid aku valimisel on tööpinge.

Vaatame vaid mõnda neist.

3V liitiumakusid kasutatakse ainult spetsiaalselt selleks loodud vidinates; neid ei saa kasutada kaugjuhtimispultides ega tavalistes kodukellades.

6 V liitiumakut saab kasutada katkematu toiteallikates, akutoitel mänguautodes ja paljudes muudes rakendustes.

Lisaks paigaldamisele kasutatakse 12-voldist liitiumakut UPSeraldiseisvates tööriistades, näiteks kruvikeeraja.

Märgistamine

Millised märgistused peaksid liitiumioonakudel olema? IEC nõuete kohaselt peavad aku korpusel olema järgmised tähised:

1. Mahutavus liitiumaku
2. Liitiumakude suurused
3. Ühend
4. Klass
5. Pinge

Liitiumakud on tähistatud tähtedega "CR". Järgmine number näitab aku suurust. Allolev tabel näitab nende kalibreerimist.

Nimi	Märgistamine	Pinge, V
Suur ümmargune, D	20	1.5
Väike ümmargune, C	14	1.5
Sõrm, AA	6	1.5
Mikro-sõrm, AAA	03	1.5
«Kroon», RR3	22. juuni	9.0

Energiasalvestusseadmete laadimine

Paljud inimesed mõtlevad, kas liitiumioonakusid saab laadida. On selge, et laadida saab ainult spetsiaalselt selleks loodud akusid, mida nimetatakse laetavateks akudeks.

Tüüpilised akuallikate tüübid jaMillised akud on paremad?

Akutüübid hõlmavad ioonakusid (Li-ioon) ja polümeerakusid (Li-polümeer). Liitiumakude omaduste võrdlev tabel aitab teil neid üksikasjalikumalt analüüsida.

Omadused	Liitiumioonakud	Liitiumpolümeerakud
Disainifunktsioonid	Tootlikkus sõltub elementide paigutusest plokis	Vedela elektrolüüdi olemasolu on välistatud
Liitiumakude suurused	Väike valik valikuid	Lai valik olenemata lahtri vormingust
Energia intensiivsus	Kõrge	Madal, laadimiste arv on väiksem
Kaal	Veidi kõrgem	Lühike
Mahutavus	Mitte suur	Kaks korda rohkem sama mahu juures
Kasutusiga	Olulisi kõrvalekaldeid ei ole	Olulisi kõrvalekaldeid ei ole
Laadimisaeg	Pikaajaline	Märgatavalt vähem
Kandke	Võrreldavalt kõrgem	Allpool
Ohutus (tuleoht)	Madal (plahvatusoht)	Ülal (sisseehitatud kaitsega)
Hind	Allpool	Kõrgem

Tänapäeval on uute, suurema ohutuse ja pikema kasutuseaga liitiummetall-elementide (li-metall) väljatöötamine täies hoos.

Liitiummetallakud on üsna paljulubavad liitiumioon- ja liitiumpolüetüleenallikate asendamiseks.

Liitiumpolümeeraku laadimise omadused

Toiteallika pideva täisvõimsuse säilitamiseks on vaja seda laadida vastavalt ajakavale, nimelt pärast tühjendamist 500 töötunni möödudes.

Polümeeraku on tundlik mehaaniliste kahjustuste, hüpotermia, samuti pingekõikumiste ja ülekoormuste suhtes, seega tuleks see ühendada ainult stabiilse toiteallikaga.

Kuidas liitiumioonakut taastada

Liitiumaku eluiga on üsna pikk, kuid varem või hiljem kaotab see oma esialgse mahutavuse. mahutavusSeetõttu on paljud inimesed mures aku taastamise pärast.

Vaatame kahte viisi draivi taastamiseks.

Esimene meetod tundub kahtlane, kuid see on kõige lihtsam ja ekspertide sõnul sageli toimib. Teil on vaja:

1. Asetage toiteplokk 30–40 minutiks sügavkülma
2. Pärast eemaldamist laadige seda kohe paar minutit.
3. seejärel lasta toatemperatuurini ühtlustuda
4. ja alles seejärel jätkake laadimist.

Kontroller lakkab sageli elemendi töö blokeerimisest.

Kui tavalised laadimis- ja külmutamisprotseduurid ei aita, tasub proovida teist meetodit. See meetod hõlmab kaitseplaadi lahtiühendamist järgmiste sammude abil:

1. Mõõtke aku pinget testeriga (kui näit on null, võite jätkata)
2. Ühendage kaitseplaat ettevaatlikult lahti
3. Mõõtke pinget uuesti (see peaks tõusma maksimaalselt 2,5 V-ni)
4. ühenda laadijaga (reguleeritava voolutugevusega) ja seadista voolutugevus 100 mA-le ning pinge 4,2 V-le 10–15 minutiks
5. Jälgige kindlasti pinget (see ei tohiks tõusta üle 3,2 V). Kui element kuumeneb, lõpetage laadimine kohe.
6. Pärast vajalike voolu- ja pingeväärtuste saavutamist viige plaat tagasi algasendisse ja laadige tavarežiimis.

Kui kaua liitiumakude laadimine aega võtab?

Tänapäeval kasutatakse laialdaselt laadijaid, millel on laadimistaseme indikaator, kuid kui teil seda pole, saate vajaliku aja arvutada järgmise valemi abil:

T (aeg) = 1,4 * Y (mAh) / X (mA), kus 1,4 on soojusülekandetegur.

Kuidas kontrollida toiteallikat?

Lihtsaim ja kiireim viis toiteallika laetuse kontrollimiseks on multimeeter.

Kontrollimiseks on kaks võimalust:

1. Koormuseta testimine. Näidud 1,35 V või kõrgemad näitavad, et element on täielikult töökorras.
2. Koormustestimine võimaldab madalpinge ajamite täpsemat tagasilükkamist. See nõuab mõõtmist aku töötamise ajal.

Kuidas akut vahetada?

Nõrkade ühekordsete patareide väljavahetamine on märkimisväärne rahaline koormus. Seetõttu kaaluvad paljud laetavate akude ostmist. Liitiumakud on selleks otstarbeks kahtlemata kõige sobivamad.

Interneti otsingumootorites on eriti populaarsed otsingud vanemate kruvikeerajamudelite liitiumakude vastu vahetamiseks. Selleks peate lihtsalt leidma õiged. kruvikeerajaSama suuruse ja pingega liitiumi analoogid.

Kui palju liitiumaku maksab?

Liitiumnupupatareid on ühed odavaimad patareid. Neid tuntakse ka liitiumnupupatareidena ning neid kasutatakse kellade, kaalude, protsessorite ja muude väikese energiatarbega vidinate toiteks. Nende patareide hinnad algavad 10 rublast ja neid piirab vaid tootjate ja turustajate isu.

Ülempiiri on tohutu valiku tõttu raske kindlaks määrata. Siiski on selge, et nagu kõigi tehnoloogiliste uuenduste puhul, langevad kulud suurenenud tootmistõhususe ja tootjate arvu suurenemise tõttu.

Akude tootmine

Elektriautode tootmisel kasutatakse suure mahutavusega liitiumakusid. Elektriautode kasvava populaarsuse tõttu on oodata arvukate nende akude tootmistehaste avamist. Erinevate konsultatsioonifirmade andmetel hakkab peagi tööle umbes 26 sellist suurt tehast. Mõned neist on juba töös, ülejäänud on plaanis käivitada 2021. aastaks.

Lisateave liitiumakude kohta

Need akud on kõige tõhusamad ja taluvad suuri koormusi. Kasutajad toovad esile mitmeid eeliseid: suurenenud energiamaht, stabiilne pinge ja suur mahtuvus. Nagu teisedki akud, koosnevad liitiumakud anoodist, katoodist, separaatorist ja diafragmast. Kaks viimast elementi toimivad dielektrikuna. See toiteallikas kasutab diafragma jaoks spetsiaalset immutamist.

Liitiumioonakude ja leelispatareide peamine erinevus on nende pikk kasutusiga. See saavutatakse spetsiaalse tehnoloogia abil, mis välistab liitiumioonakude koormusvoolust sõltuvuse. Neil seda pole. Seetõttu saab neid säilitada kuni 12 aastat. Vaatamata tootmisprotsessi keerukusele on tootjad õppinud tootma erinevat tüüpi liitiumakuid. Need akud taluvad kergesti temperatuurikõikumisi ja võivad pikka aega töötada pideva koormuse all.

Liitiumakudes kasutatav elektrolüüt

1. tionüülkloriid.
2. mangaandioksiid;
3. polüfluorosüsiniku ühendid;
4. vääveldioksiid;
5. jood;
6. vaskoksiid;
7. rauddisulfiid;

Sellise aku nimipinge on 3,7 volti. Liitium annab kergeid ja väga õhukesi elemente. Põhimõtteliselt on see pehme ja painduv metall.

Neid toiteallikaid hakati tootma 1970. aastate alguses. Esialgsed katsed nende akudega olid ebaõnnestunud ja sageli lõppesid need plahvatustega. Mõne aja pärast aga kõik defektid kõrvaldati. Sellest hoolimata tuleb liitiumakusid kasutada vastavalt kasutusjuhendile.

Liitiumist ohutu toiteallika loomiseks oli vaja seda kombineerida tahkete orgaaniliste elektrolüütidega. Tulemuseks oli võimsam ja kompaktsem akuelement. Kaks 3-voldist liitiumakut saavad hõlpsasti asendada 4-5-voldiseid leelispatareisid.

Kaitse

Liitiumakude stabiilse ja usaldusväärse töö tagamiseks on nende konstruktsiooni sisse ehitatud spetsiaalne kaitselülitus. See kaitseb järgmiste elementide eest:

1. Tugev kuumenemine.
2. Laadige.
3. Lühised.
4. Ülelaadimine.

See on klemmide külge joodetud. Sellel on sisseehitatud kontroller, mis jälgib aku laetust. Kui aku laeb üle 4,25 V, ühendab see selle laadijast lahti.

Kuidas liitiumakusid laadida?

Põhimõtteliselt ei saa akusid laadida, eriti kui neil on silt "mitte laadida". Kui teie patarei on laetav, järgib laadimine seda mustrit.

Laadimine toimub kahes etapis.

1. Alalisvool parameetritega 0,2–0,5 C. Täht "C" tähistab mahtuvust. Kuna akul on sisseehitatud kaitseplaat, ei tohiks tühikäigu pinge ületada 7 volti. Kui pinge tõuseb 4,2 V-ni, on aku 80% laetud.
2. Laadimine toimub konstantse pingega. Voolutugevus peaks vähenema. Laadija peaks hoidma pinget 4,1–4,2 V. See reguleerib ka voolutugevust, mis järk-järgult väheneb. Kui see langeb 0,05–0,01 °C-ni, on laadimisprotsess lõppenud. Selles etapis laeb aku täielikult 100% -ni.

Soovitatav on kasutada laadijat, millel on nimipinge.

Liitiumakud ei talu ülelaadimist hästi, seega tuleb need õigeaegselt lahti ühendada.

Kus kasutatakse liitiumakusid?

Selliste toiteallikate rakendused on mitmekesised. Näiteks saab neid paigaldada äratuskelladesse, kaugjuhtimispultidesse ja elektroonilistesse kaaludesse. Kuid need on eriti kasulikud suure energiatarbega seadmetes, näiteks kaamerates, välklampides, mänguasjades, meditsiiniseadmetes, sõjavarustuses ja arvutiseadmetes.

Liitiumakude plussid ja miinused

Nende peamine eelis on see, et nad suudavad väikese suurusega mahutada palju ruumi.

Eeliste loetelu

1. Lihtne hooldada.
2. Stabiilsed parameetrid on tagatud erinevate tühjendusvoolu andmetega.
3. Vastupidav veepuudusest tingitud temperatuurimuutustele.
4. Pidev pinge.
5. Kerge kaal.
6. Suur energiamaht ja energiatihedus.
7. Mahtuvus ei sõltu koormusvoolust, sobib suure võimsusega seadmetele.
8. Pikk säilivusaeg.

Seda tüüpi energiasalvestusseadme peamine puudus on selle hind. Siiski ei vaja see pikka aega väljavahetamist.

Liitiumakude tüübid ja suurused

Müügil on saadaval järgmised valikud:

• FR
• Li-FeS2.
• CR

Need erinevad üksteisest kuju poolest ja võivad olla silindrilised, ruudukujulised või kettakujulised.

Ameerika Ühendriikide klassifikatsioon

• FR6 (AA).CR. Lamedate tablettide rakud.
• FR03 (AAA).
• CR-V9 (liitium PP3). Üheksavoldine aku kroon.
• CR2 ja CR123. Valmistatud ümmarguste tünnide kujul.

Mõned parameetrid on seadme korpusel. Näiteks võivad need hõlmata pinget, mahtuvust, klassi ja tootmisaastat.

Liitiumakude ja soolalahuse ning leeliseliste patareide erinevus

• Leelispatareid kestavad kuni 3-5 aastat. Nende kolme tüübi seas on need kõige vastupidavamad. Neid tuntakse ka leelispatareidena. Need on end suurepäraselt tõestanud kaugjuhtimispultides, mänguasjades, taskulampides, raadiotes ja muudes väikese energiatarbega seadmetes.
• Liitiumakud kestavad kauem kui soolalahuse ja leeliselised patareid. Need sobivad ideaalselt foto- ja meditsiiniseadmete jaoks.
• Soolapõhised patareid on kõige odavamad, aga ka kõige nõrgemad. Neid saab säilitada umbes kolm aastat. Need sobivad ideaalselt kaugjuhtimispultide, taskulampide, mänguasjade, kalkulaatorite, taimerite ja kaalude jaoks.

Põhimõtteliselt erinevad ülaltoodud akud üksteisest kasutusea ja mahutavuse poolest.

Ohutuseeskirjad

• Ärge jootke juhet kontaktide külge.
• Liitiumakusid transporditakse spetsiaalses konteineris/ümbrises.
• Päikese käes hoida pole vaja.
• Ärge pange akut taskusse koos metallesemetega.

Liitiumaku seade

On kaks kujundusvõimalust:

1. Spiraal.
2. Pool.

Spiraalpatareidel on suur liitiumi pindala. Impulssvoolu korral annavad nad kuni 4 A ja pideva voolu korral kuni 0,1–1,8 A. Need akud kaotavad aastas 10% oma esialgsest mahutavusest. Kauplustes on saadaval prisma-, nööp- või sarnaseid patareisid.

Peamised tootjad:

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

Pooltoiteallikad võivad kesta kuni 20 aastat ja neid kasutatakse seadmetes, mille voolutarve ei ületa 150 mA.