Batterie al litio o fonti di energia a lunga durata

Le fonti di energia al litio sono necessarie per molti dispositivi elettronici. Questo articolo analizzerà le batterie agli ioni di litio più comunemente utilizzate.

Composizione di una batteria al litio

Una batteria al litio funziona attraverso una reazione di ossidazione irreversibile. Il litio metallico funge da anodo, mentre l'ossido di manganese, il disolfuro di ferro o l'ossido di rame possono essere utilizzati come catodo solido. Gli ossidi liquidi includono l'ossido di zolfo e il cloruro di tionile. Il litio attivo, che rimuove efficacemente gli elettroni, è l'agente ossidante utilizzato.

Tipi di batterie al litio

Uno dei criteri di classificazione dei dispositivi di archiviazione è il tipo di principio attivo principale:

• Batterie al litio-nichel-cobalto-ossido di alluminio (NCA)
• Batterie al litio-manganese
• Batterie al litio-cobalto.
• Batterie al litio ferro fosfato
• Fonti di titanato di litio
• batterie ai polimeri di litio
• Batteria al litio-cloruro di tionile

Uno degli indicatori importanti nella scelta di una batteria è la tensione di esercizio.

Diamo un'occhiata solo ad alcuni di essi.

Le batterie al litio da 3 V vengono utilizzate solo in dispositivi appositamente progettati; non possono essere utilizzate nei telecomandi o nei normali orologi da casa.

Una batteria al litio da 6 V può essere utilizzata in gruppi di continuità, macchinine giocattolo alimentate a batteria e in molte altre applicazioni.

La batteria al litio da 12 volt viene utilizzata in aggiunta all'installazione in UPSin strumenti autonomi, come cacciavite.

Marcatura

Quali marcature devono avere le batterie agli ioni di litio? Secondo i requisiti IEC, sull'involucro della batteria devono essere riportati i seguenti indicatori:

1. Capacità batteria al litio
2. Dimensioni delle batterie al litio
3. Composto
4. Classe
5. Voltaggio

Le batterie al litio sono identificate dalle lettere "CR". Il numero successivo indica la dimensione della batteria. La tabella seguente mostra la loro calibrazione.

Nome	Marcatura	Tensione, V
Grande tondo, D	20	1.5
Piccolo tondo, C	14	1.5
Dito, AA	6	1.5
Micro-dito, AAA	03	1.5
«Corona», RR3	22/6	9.0

Ricarica dei dispositivi di accumulo di energia

Molti si chiedono se le batterie agli ioni di litio possano essere ricaricate. Chiaramente, solo le batterie appositamente progettate, note come batterie ricaricabili, possono essere ricaricate.

Tipi tipici di fonti di batterie eQuali batterie sono migliori?

Le batterie sono di tipo ionico (Li-ion) e polimerico (Li-polymer). Una tabella comparativa delle caratteristiche delle batterie al litio vi aiuterà ad analizzarle più in dettaglio.

Caratteristiche	batterie agli ioni di litio	batterie ai polimeri di litio
Caratteristiche del design	La produttività dipende dal posizionamento degli elementi all'interno del blocco	È esclusa la presenza di elettrolita liquido
Dimensioni delle batterie al litio	Un piccolo set di opzioni	Ampia scelta indipendentemente dal formato della cella
Intensità energetica	Alto	Basso, il numero di ricariche è inferiore
Peso	Leggermente più alto	Corto
Capacità	Non grande	Il doppio con lo stesso volume
Durata di vita	Non presenta deviazioni significative	Non presenta deviazioni significative
Tempo di ricarica	A lungo termine	Notevolmente meno
Indossare	Comparativamente più alto	Sotto
Sicurezza (rischio di incendio)	Basso (rischio di esplosione)	Sopra (ha protezione integrata)
Prezzo	Sotto	Più alto

Oggigiorno è in pieno svolgimento lo sviluppo di nuove celle al litio-metallo (li-metal) con maggiore sicurezza e maggiore durata.

Le batterie al litio-metallo sono molto promettenti per sostituire le fonti agli ioni di litio e ai polimeri di litio.

Caratteristiche della ricarica di una batteria ai polimeri di litio

Per mantenere costantemente la piena capacità della fonte di alimentazione, è necessario caricarla secondo la programmazione, vale a dire dopo la scarica dopo 500 ore di funzionamento dell'apparecchiatura.

Una batteria ai polimeri è sensibile ai danni meccanici, all'ipotermia, alle fluttuazioni di tensione e ai sovraccarichi, pertanto dovrebbe essere collegata solo a un'alimentazione stabile.

Come recuperare una batteria agli ioni di litio

La durata di una batteria al litio è piuttosto lunga, ma prima o poi perde la sua capacità originale. capacitàEcco perché molte persone sono preoccupate per il ripristino della batteria.

Diamo un'occhiata a due modi per ripristinare un'unità.

Il primo metodo può sembrare discutibile, ma è il più semplice e, secondo gli esperti, spesso funziona. Occorrente:

1. Mettere l'alimentatore nel congelatore per 30-40 minuti
2. Dopo averlo rimosso, caricarlo immediatamente per qualche minuto.
3. poi lasciare stabilizzare a temperatura ambiente
4. e solo allora continuare a caricare.

Il controller si ferma frequentemente bloccando il funzionamento dell'elemento.

Se le procedure standard di carica e congelamento non sono d'aiuto, vale la pena provare il secondo metodo. Questo metodo prevede di scollegare la scheda di protezione seguendo i seguenti passaggi:

1. Utilizzare un tester per misurare la tensione della batteria (se la lettura è zero, è possibile continuare)
2. scollegare con cautela la scheda di protezione
3. rimisurare la tensione (dovrebbe aumentare fino a un massimo di 2,5 V)
4. collegare a un caricabatterie (con corrente regolabile) e impostare la corrente a 100 mA e la tensione a 4,2 V per 10-15 minuti
5. Assicurarsi di monitorare la tensione (non deve superare i 3,2 V). Se l'elemento si surriscalda, interrompere immediatamente la carica.
6. Dopo aver raggiunto i valori di corrente e tensione richiesti, rimettere la scheda nella sua posizione originale e caricarla in modalità normale.

Quanto tempo ci vuole per caricare le batterie al litio?

Al giorno d'oggi sono molto diffusi i caricabatterie con indicatori del livello di carica, ma se non ne avete uno, potete calcolare il tempo necessario utilizzando la seguente formula:

T (tempo) = 1,4*Y(mAh)/X (mA), dove 1,4 è il coefficiente di trasferimento del calore.

Come controllare l'alimentazione?

Il modo più semplice e veloce per controllare la carica di una fonte di alimentazione è utilizzare un multimetro.

Ci sono due modi per verificarlo:

1. Test a vuoto. Letture pari o superiori a 1,35 V indicano che l'elemento è completamente funzionante.
2. I test di carico consentono una reiezione più accurata dei motori a bassa tensione. Per fare ciò, è necessario eseguire la misurazione mentre la batteria è in funzione.

Come sostituire la batteria?

Sostituire le batterie usa e getta scariche rappresenta un onere finanziario significativo. Per questo motivo, molti stanno prendendo in considerazione l'acquisto di batterie ricaricabili. Le batterie al litio sono senza dubbio le più adatte a questo scopo.

Le ricerche sui motori di ricerca sono particolarmente popolari per convertire i vecchi modelli di cacciaviti alle batterie al litio. Per farlo, basta trovare quelli giusti. cacciaviteanaloghi del litio delle stesse dimensioni e voltaggio.

Quanto costa una batteria al litio?

Le batterie a bottone al litio sono tra le più economiche. Comunemente note come batterie a bottone al litio, vengono utilizzate per alimentare orologi, bilance, processori e altri dispositivi a basso consumo. I prezzi di queste batterie partono da 10 rubli e sono limitati solo dalla domanda di produttori e distributori.

È difficile stabilire un limite massimo a causa della grande varietà. Tuttavia, è chiaro che, come per tutte le innovazioni tecnologiche, i costi stanno diminuendo grazie all'aumento dell'efficienza produttiva e al crescente numero di produttori.

Produzione di batterie

Le batterie al litio ad alta capacità vengono utilizzate nella produzione di veicoli elettrici. Data la crescente popolarità dei veicoli elettrici, si prevede l'apertura di numerosi stabilimenti per la produzione di queste batterie. Secondo diverse società di consulenza, circa 26 di queste grandi fabbriche saranno presto operative. Alcune di queste sono già operative, mentre le altre dovrebbero essere inaugurate entro il 2021.

Ulteriori informazioni sulle batterie al litio

Queste batterie sono le più efficienti e possono sopportare carichi pesanti. Gli utenti ne sottolineano i numerosi vantaggi: maggiore capacità energetica, tensione stabile e capacità elevata. Come altre batterie, le batterie al litio sono costituite da un anodo, un catodo, un separatore e un diaframma. Gli ultimi due elementi fungono da dielettrico. Questa fonte di energia utilizza una speciale impregnazione per il diaframma.

La principale differenza tra le batterie agli ioni di litio e quelle alcaline è la loro lunga durata. Ciò è possibile grazie all'utilizzo di una tecnologia speciale che elimina la dipendenza dalla corrente di carico delle batterie agli ioni di litio. Queste ultime non ne sono dotate. Pertanto, possono essere conservate fino a 12 anni. Nonostante la complessità del processo di produzione, i produttori hanno imparato a produrre diversi tipi di batterie al litio. Queste batterie resistono facilmente alle variazioni di temperatura e possono funzionare a lungo sotto carichi continui.

Elettrolita utilizzato nelle batterie al litio

1. cloruro di tionile.
2. biossido di manganese;
3. composti di polifluorocarburi;
4. anidride solforosa;
5. iodio;
6. ossido di rame;
7. disolfuro di ferro;

La tensione nominale di una batteria di questo tipo è di 3,7 volt. Il litio produce celle leggere e molto sottili. Essenzialmente, è un metallo morbido e duttile.

La produzione di queste fonti di energia iniziò nei primi anni '70. I primi esperimenti con queste batterie non ebbero successo e spesso si conclusero con esplosioni. Tuttavia, dopo qualche tempo, tutti i difetti furono eliminati. Ciononostante, le batterie al litio devono essere utilizzate secondo le istruzioni per l'uso.

Per creare una fonte di energia sicura dal litio, è stato necessario combinarlo con elettroliti organici solidi. Il risultato è stato una cella di batteria più potente e compatta. Due batterie al litio da 3 volt possono facilmente sostituire batterie alcaline da 4-5 volt.

Protezione

Per garantire un funzionamento stabile e affidabile delle batterie al litio, è stato integrato nel loro design uno speciale circuito di protezione. Ecco da cosa protegge:

1. Riscaldamento forte.
2. Ricaricare.
3. Cortocircuiti.
4. Scarica eccessiva.

È saldato ai terminali. Ha un controller integrato che monitora la carica della batteria. Se la batteria supera i 4,25 V, il controller la scollega dal caricabatterie.

Come caricare le batterie al litio?

In sostanza, le batterie non possono essere ricaricate, soprattutto se riportano l'etichetta "non ricaricare". Se la tua cella è una batteria ricaricabile, la ricarica segue questo schema.

La ricarica avviene in 2 fasi.

1. Corrente continua con parametri di 0,2-0,5 C. La lettera "C" indica la capacità. Poiché la batteria è dotata di un circuito di protezione integrato, la tensione a circuito aperto non deve superare i 7 volt. Quando il livello di tensione sale a 4,2 V, significa che la batteria è carica all'80%.
2. La ricarica avviene a tensione costante. Il livello di corrente dovrebbe diminuire. Il caricabatterie dovrebbe mantenere una tensione di 4,1-4,2 V. Regola anche la corrente, che diminuisce gradualmente. Quando scende a 0,05-0,01 °C, il processo di ricarica è completo. A questo punto, la batteria si ricarica completamente al 100%.

Si consiglia di utilizzare un caricabatterie con tensione nominale.

Le batterie al litio non tollerano bene la sovraccarica, quindi è necessario scollegarle per tempo.

Dove vengono utilizzate le batterie al litio?

Le applicazioni per queste fonti di energia sono molteplici. Ad esempio, possono essere installate in sveglie, telecomandi e bilance elettroniche. Ma sono particolarmente utili in dispositivi ad alto consumo energetico, come fotocamere, flash, giocattoli, apparecchiature mediche, militari e informatiche.

Pro e contro delle batterie al litio

Il loro vantaggio principale è che possono avere una grande capacità in piccole dimensioni.

Elenco dei vantaggi

1. Facile da manutenere.
2. Parametri stabili sono garantiti con diversi dati di corrente di scarica.
3. Resistente agli sbalzi di temperatura dovuti alla mancanza di acqua.
4. Tensione costante.
5. Leggero.
6. Elevata capacità energetica e densità energetica.
7. La capacità non dipende dalla corrente di carico, adatta per dispositivi ad alta potenza.
8. Lunga durata di conservazione.

Lo svantaggio principale di questo tipo di dispositivo di accumulo di energia è il costo. Tuttavia, non richiederà la sostituzione per molto tempo.

Tipi e dimensioni delle batterie al litio

Sono disponibili in vendita le seguenti opzioni:

• FR
• Li-FeS2.
• CR

La loro forma è diversa e possono essere cilindriche, quadrate o a disco.

Classificazione degli Stati Uniti d'America

• FR6 (AA).CR. Cellule piatte a forma di compressa.
• FR03 (AAA).
• CR-V9 (Litio PP3). Batteria da nove volt corona.
• CR2 e CR123. Realizzati con canna rotonda.

Alcuni parametri sono riportati sul corpo del dispositivo. Ad esempio, possono includere tensione, capacità, classe e anno di fabbricazione.

La differenza tra batterie al litio e batterie saline e alcaline

• Le batterie alcaline durano fino a 3-5 anni. Tra queste tre tipologie, sono le più resistenti. Sono anche note come batterie alcaline. Si sono dimostrate eccellenti in telecomandi, giocattoli, torce elettriche, radio e altri dispositivi a basso consumo.
• Le batterie al litio durano più a lungo delle batterie saline e alcaline. Sono ideali per apparecchiature fotografiche e dispositivi medici.
• Le batterie al sale sono le più economiche, ma anche le più deboli. Possono essere conservate per circa tre anni. Sono ideali per telecomandi, torce elettriche, giocattoli, calcolatrici, timer e bilance.

Fondamentalmente, le batterie sopra elencate differiscono tra loro in termini di durata e capacità.

Norme di sicurezza

• Non saldare il filo ai contatti.
• Le batterie al litio vengono trasportate in un contenitore/custodia speciale.
• Non c'è bisogno di tenerlo al sole.
• Non riporre la batteria in una tasca insieme a oggetti metallici.

Dispositivo a batteria al litio

Esistono due opzioni di progettazione:

1. Spirale.
2. Bobina.

Le celle a spirale hanno un'ampia superficie al litio. Forniscono fino a 4 A con corrente pulsata e fino a 0,1-1,8 A con corrente continua. Queste batterie perdono il 10% della loro capacità iniziale all'anno. Nei negozi sono disponibili batterie prismatiche, a bottone o simili.

Principali produttori:

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

Gli alimentatori a bobina possono durare fino a 20 anni e vengono utilizzati in dispositivi con un assorbimento di corrente non superiore a 150 mA.