Litium-akut tai pitkäkestoiset virtalähteet

Litiumvirtalähteitä tarvitaan monissa elektronisissa laitteissa. Tässä artikkelissa käsitellään yleisesti käytettyjä litiumioniakkuja.

Litium-akun koostumus

Litiumparisto toimii peruuttamattoman hapetusreaktion kautta. Anodina toimii metallinen litium, kun taas kiinteänä katodina voidaan käyttää mangaanioksidia, rautadisulfidia tai kuparioksidia. Nestemäisiä oksideja ovat rikkioksidi ja tionyylikloridi. Käytetty hapetin on aktiivinen litium, joka poistaa tehokkaasti elektroneja.

Litiumparistojen tyypit

Yksi tallennuslaitteiden luokittelukriteereistä on pääasiallisen vaikuttavan aineen tyyppi:

• Litium-nikkeli-koboltti-alumiinioksidiakut (NCA)
• Litium-mangaaniparistot
• Litium-kobolttiakut.
• Litium-rautafosfaattiparistot
• Litiumtitanaattilähteet
• Litium-polymeeriakut
• Litium-tionyylikloridiakku

Yksi tärkeimmistä indikaattoreista akun valinnassa on käyttöjännite.

Katsotaanpa vain muutamia niistä.

3 V:n litiumparistoja käytetään vain erityisesti suunnitelluissa laitteissa; niitä ei voi käyttää kaukosäätimissä tai tavallisissa kotikelloissa.

6 V:n litiumparistoa voidaan käyttää keskeytymättömissä virtalähteissä, paristokäyttöisissä leluautoissa ja monissa muissa sovelluksissa.

12 voltin litiumparistoa käytetään asennuksen lisäksi UPS-laiteitsenäisissä työkaluissa, kuten ruuvimeisseli.

Merkintä

Mitä merkintöjä litiumioniakuissa tulisi olla? IEC-vaatimusten mukaan akun kotelossa on oltava seuraavat merkinnät:

1. Kapasiteetti litiumparisto
2. Litium-akkujen koot
3. Yhdiste
4. Luokka
5. Jännite

Litiumparistot on merkitty kirjaimilla "CR". Seuraava numero osoittaa pariston koon. Alla oleva taulukko näyttää niiden kalibroinnin.

Nimi	Merkintä	Jännite, V
Suuri pyöreä, D	20	1.5
Pieni pyöreä, C	14	1.5
Sormi, AA	6	1.5
Mikrosormi, AAA	03	1.5
«Kruunu», RR3	22.6.	9.0

Energian varastointilaitteiden lataaminen

Monet ihmettelevät, voidaanko litiumioniakkuja ladata uudelleen. On selvää, että vain erityisesti suunniteltuja akkuja, joita kutsutaan ladattaviksi akuiksi, voidaan ladata uudelleen.

Tyypillisiä akkulähteitä jaMitkä akut ovat parempia?

Akkutyyppeihin kuuluvat ioni- (Li-ion) ja polymeeri- (Li-polymeeri) akut. Litiumakkujen ominaisuuksien vertailutaulukko auttaa sinua analysoimaan näitä tarkemmin.

Ominaisuudet	Litiumioniakut	Litiumpolymeeriakut
Suunnitteluominaisuudet	Tuottavuus riippuu elementtien sijoittelusta lohkon sisällä	Nestemäisen elektrolyytin läsnäolo on poissuljettu
Litium-akkujen koot	Pieni valikoima vaihtoehtoja	Laaja valikoima solumuodosta riippumatta
Energiaintensiteetti	Korkea	Matala, latauskertojen määrä on pienempi
Paino	Hieman korkeampi	Lyhyt
Kapasiteetti	Ei iso	Tuplasti enemmän samalla tilavuudella
Käyttöikä	Ei merkittäviä poikkeamia	Ei merkittäviä poikkeamia
Latausaika	Pitkäaikainen	Huomattavasti vähemmän
Käyttää	Vertailukelpoisesti korkeampi	Alla
Turvallisuus (palovaara)	Matala (räjähdysvaara)	Yllä (sisäänrakennettu suojaus)
Hinta	Alla	Korkeampi

Nykyään uusien, entistä turvallisempien ja pidemmän käyttöiän omaavien litiummetallikennojen (li-metal) kehitys on täydessä vauhdissa.

Litiummetalliakut ovat varsin lupaavia vaihtoehtoja litiumioni- ja litium-polymer-akuille.

Litiumpolymeeriakun latauksen ominaisuudet

Virtalähteen täyden kapasiteetin ylläpitämiseksi se on ladattava aikataulun mukaisesti, nimittäin purkamisen jälkeen 500 käyttötunnin jälkeen.

Polymeeriakku on herkkä mekaanisille vaurioille, hypotermialle sekä jännitevaihteluille ja ylikuormitukselle, joten se tulisi kytkeä vain vakaaseen virtalähteeseen.

Kuinka palauttaa litiumioniakku

Litium-ioniakun käyttöikä on melko pitkä, mutta ennemmin tai myöhemmin se menettää alkuperäisen kapasiteettinsa. kapasiteettiSiksi monet ihmiset ovat huolissaan akun kunnostuksesta.

Katsotaanpa kahta tapaa palauttaa levy.

Ensimmäinen menetelmä vaikuttaa kyseenalaiselta, mutta se on yksinkertaisin ja asiantuntijoiden mukaan usein toimii. Tarvitset:

1. Aseta virtalähde pakastimeen 30–40 minuutiksi
2. Irrota se ja lataa sitä heti muutaman minuutin ajan.
3. anna sitten tasaantua huoneenlämpöiseksi
4. ja jatka lataamista vasta sitten.

Ohjain lakkaa usein estämästä elementin toimintaa.

Toinen menetelmä on kokeilemisen arvoinen, jos tavanomaiset lataus- ja jäädytysmenetelmät eivät auta. Tässä menetelmässä suojapiirilevy irrotetaan seuraavasti:

1. Mittaa akun jännite testerillä (jos lukema on nolla, voit jatkaa)
2. Irrota suojalevy varovasti
3. mittaa jännite uudelleen (sen pitäisi nousta enintään 2,5 V:iin)
4. kytke laturiin (säädettävällä virralla) ja aseta virraksi 100 mA ja jännitteeksi 4,2 V 10–15 minuutiksi
5. Muista seurata jännitettä (sen ei tulisi nousta yli 3,2 V). Jos elementti kuumenee, lopeta lataaminen välittömästi.
6. Kun vaaditut virta- ja jännitearvot on saavutettu, palauta kortti alkuperäiseen paikkaansa ja lataa se normaalitilassa.

Kuinka kauan litium-akkujen lataaminen kestää?

Nykyään käytetään laajalti latureita, joissa on lataustason ilmaisin, mutta jos sinulla ei ole sellaista, voit laskea tarvittavan ajan seuraavalla kaavalla:

T (aika) = 1,4 * Y (mAh) / X (mA), jossa 1,4 on lämmönsiirtokerroin.

Miten virtalähde tarkistetaan?

Helpoin ja nopein tapa tarkistaa virtalähteen lataus on yleismittarilla.

Tarkistamiseen on kaksi tapaa:

1. Kuormittamaton testaus. 1,35 V:n tai sitä korkeammat lukemat osoittavat elementin olevan täysin toimintakykyinen.
2. Kuormitustesti mahdollistaa matalajännitteisten käyttölaitteiden tarkemman hylkäämisen. Tämä edellyttää mittauksen suorittamista akun ollessa toiminnassa.

Kuinka akku vaihdetaan?

Heikkojen kertakäyttöparistojen vaihtaminen on merkittävä taloudellinen rasite. Siksi monet harkitsevat ladattavien akkujen ostamista. Litiumparistot ovat epäilemättä sopivimpia tähän tarkoitukseen.

Hakukoneet etsivät erityisen paljon vanhempia ruuvimeisselimalleja litiumparistojen muuntamiseksi. Tätä varten sinun tarvitsee vain löytää oikeat mallit. ruuvimeisselisaman kokoiset ja jännitteiset litiumanalogit.

Paljonko litiumparisto maksaa?

Litiumnappiparistot ovat edullisimpia paristoja. Yleisesti litiumnappiparistoina tunnettuja paristoja käytetään kellojen, vaakojen, prosessorien ja muiden vähän virtaa kuluttavien laitteiden virtalähteenä. Näiden paristojen hinnat alkavat 10 ruplasta, ja niitä rajoittaa vain valmistajien ja jakelijoiden halukkuus.

Ylärajan määrittäminen on vaikeaa laajan valikoiman vuoksi. On kuitenkin selvää, että kuten kaikkien teknologisten innovaatioiden kohdalla, kustannukset laskevat lisääntyneen tuotantotehokkuuden ja valmistajien määrän kasvun ansiosta.

Akkujen tuotanto

Sähköajoneuvojen tuotannossa käytetään suurikapasiteettisia litiumakkuja. Sähköajoneuvojen suosion kasvun vuoksi odotetaan lukuisten näitä akkuja valmistavien tehtaiden avaamista. Eri konsulttiyritysten mukaan noin 26 tällaista suurta tehdasta on pian toiminnassa. Jotkut näistä ovat jo toiminnassa, kun taas loput on tarkoitus käynnistää vuoteen 2021 mennessä.

Lisätietoja litium-akuista

Nämä akut ovat tehokkaimpia ja kestävät raskaita kuormia. Käyttäjät korostavat useita etuja: lisääntynyt energiakapasiteetti, vakaa jännite ja suuri kapasiteetti. Kuten muutkin akut, litium-akut koostuvat anodista, katodista, erottimesta ja kalvosta. Kaksi viimeistä elementtiä toimivat dielektrisenä aineena. Tässä virtalähteessä käytetään erityistä kyllästystä kalvolle.

Litiumioniakkujen ja alkaliparistojen tärkein ero on niiden pitkä käyttöikä. Tämä saavutetaan käyttämällä erityistä teknologiaa, joka poistaa litiumioniakkujen kuormitusvirran riippuvuuden. Niissä tätä ei ole. Siksi niitä voidaan varastoida jopa 12 vuotta. Valmistusprosessin monimutkaisuudesta huolimatta valmistajat ovat oppineet tuottamaan erityyppisiä litiumakkuja. Nämä akut kestävät helposti lämpötilanvaihteluita ja voivat toimia pitkään jatkuvassa kuormituksessa.

Litium-akuissa käytetty elektrolyytti

1. tionyylikloridi.
2. mangaanidioksidi;
3. polyfluorihiiliyhdisteet;
4. rikkidioksidi;
5. jodi;
6. kuparioksidi;
7. rautadisulfidi;

Tällaisen akun nimellisjännite on 3,7 volttia. Litium tuottaa kevyitä ja erittäin ohuita kennoja. Pohjimmiltaan se on pehmeä ja sitkeä metalli.

Näitä virtalähteitä alettiin valmistaa 1970-luvun alussa. Alkuperäiset kokeet näillä akuilla olivat epäonnistuneita, ja ne päättyivät usein räjähdyksiin. Jonkin ajan kuluttua kaikki viat kuitenkin korjattiin. Tästä huolimatta litiumparistoja on käytettävä käyttöohjeiden mukaisesti.

Turvallisen litiumvirtalähteen luomiseksi se oli yhdistettävä kiinteisiin orgaanisiin elektrolyytteihin. Tuloksena oli tehokkaampi ja kompaktimpi akkukenno. Kaksi 3 voltin litiumparistoa voi helposti korvata 4–5 voltin alkaliparistot.

Suojaus

Litium-ioniakkujen vakaan ja luotettavan toiminnan varmistamiseksi niiden suunnitteluun on sisällytetty erityinen suojapiiri. Se suojaa tältä:

1. Voimakas lämmitys.
2. Ladata.
3. Oikosulut.
4. Ylipurkaus.

Se on juotettu liittimiin. Siinä on sisäänrakennettu ohjain, joka valvoo akun varausta. Jos akku latautuu yli 4,25 V:n, se irrottaa sen laturista.

Kuinka ladata litium-akkuja?

Pohjimmiltaan akkuja ei voi ladata uudelleen, varsinkaan jos niissä on merkintä "ei saa ladata". Jos kennosi on ladattava akku, lataus noudattaa tätä kaavaa.

Lataus tapahtuu kahdessa vaiheessa.

1. Tasavirta, jonka parametrit ovat 0,2–0,5 C. Kirjain "C" tarkoittaa kapasiteettia. Koska akussa on sisäänrakennettu suojapiirilevy, tyhjäkäyntijännite ei saisi ylittää 7 volttia. Kun jännitetaso nousee 4,2 V:iin, akku on 80 % latautunut.
2. Lataus tapahtuu vakiojännitteellä. Virran tulisi laskea. Laturin tulisi pitää jännite 4,1–4,2 V:ssa. Se myös säätää virtaa, joka laskee vähitellen. Kun se laskee 0,05–0,01 C:seen, latausprosessi on valmis. Tässä vaiheessa akku latautuu täyteen 100-prosenttisesti.

On suositeltavaa käyttää laturia, jonka jänniteluokitus on .

Litium-ionit eivät kestä ylilatausta hyvin, joten ne on irrotettava ajoissa.

Missä litiumparistoja käytetään?

Tällaisten virtalähteiden käyttökohteet ovat moninaiset. Niitä voidaan asentaa esimerkiksi herätyskelloihin, kaukosäätimiin ja elektronisiin vaakoihin. Mutta ne ovat erityisen hyödyllisiä paljon virtaa kuluttavissa laitteissa, kuten kameroissa, salamavaloissa, leluissa, lääketieteellisissä laitteissa, sotilaslaitteissa ja tietokoneissa.

Litium-akkujen plussat ja miinukset

Niiden tärkein etu on, että niillä voi olla suuri kapasiteetti pienessä koossa.

Luettelo eduista

1. Helppo huoltaa.
2. Vakaat parametrit varmistetaan eri purkausvirtatiedoilla.
3. Kestää veden puutteesta johtuvia lämpötilan muutoksia.
4. Jatkuva jännite.
5. Kevyt.
6. Suuri energiakapasiteetti ja energiatiheys.
7. Kapasiteetti ei riipu kuormitusvirrasta, joten se sopii suuritehoisille laitteille.
8. Pitkä säilyvyysaika.

Tämän tyyppisen virtalähteen suurin haittapuoli on sen hinta. Se ei kuitenkaan vaadi vaihtoa pitkään aikaan.

Litiumparistojen tyypit ja koot

Seuraavat vaihtoehdot löytyvät myynnistä:

• Ranska
• Li-FeS2.
• CR-koodi

Ne eroavat toisistaan ​​muodoltaan ja voivat olla sylinterimäisiä, neliönmuotoisia tai kiekonmuotoisia.

Yhdysvaltojen luokittelu

• FR6 (AA).CR. Litteän tabletin solut.
• FR03 (AAA).
• CR-V9 (litium PP3). Yhdeksän voltin paristo kruunu.
• CR2 ja CR123. Valmistettu pyöreiden tynnyrien muodossa.

Jotkin parametrit löytyvät laitteen rungosta. Näitä voivat olla esimerkiksi jännite, kapasiteetti, luokka ja valmistusvuosi.

Litiumparistojen ja suola- ja alkaliparistojen välinen ero

• Alkaliparistot kestävät jopa 3–5 vuotta. Näistä kolmesta tyypistä ne ovat kestävimpiä. Niitä kutsutaan myös alkaliparistoiksi. Ne ovat osoittautuneet erinomaisiksi kaukosäätimissä, leluissa, taskulampuissa, radioissa ja muissa vähän virtaa kuluttavissa laitteissa.
• Litiumparistot kestävät pidempään kuin suolaliuos- ja alkaliparistot. Ne sopivat erinomaisesti valokuvauslaitteisiin ja lääkinnällisiin laitteisiin.
• Suolapohjaiset paristot ovat halvimmat, mutta myös heikoimmat. Niitä voidaan säilyttää noin kolme vuotta. Ne sopivat erinomaisesti kaukosäätimiin, taskulamppuihin, leluihin, laskimiin, ajastimiin ja vaakoihin.

Yllä luetellut akut eroavat toisistaan ​​​​periaatteessa käyttöiän ja kapasiteetin suhteen.

Turvallisuussäännöt

• Älä juota johtoa koskettimiin.
• Litium-ionihappoakkuja kuljetetaan erityisessä astiassa/kotelossa.
• Sitä ei tarvitse pitää auringossa.
• Älä laita akkua taskuun, jossa on metalliesineitä.

Litiumparistolaite

Suunnitteluvaihtoehtoja on kaksi:

1. Kierre.
2. Puola.

Spiraalikennoissa on suuri litiumpinta-ala. Ne tuottavat jopa 4 A pulssivirralla ja jopa 0,1–1,8 A jatkuvalla virralla. Nämä akut menettävät 10 % alkuperäisestä kapasiteetistaan ​​vuodessa. Prisma-, nappiparistoja tai vastaavia on saatavilla kaupoista.

Suurimmat valmistajat:

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

Puolavirtalähteet voivat kestää jopa 20 vuotta ja niitä käytetään laitteissa, joiden virrankulutus on enintään 150 mA.