Lithiumbatterijen of duurzame stroombronnen

Lithiumbatterijen zijn onmisbaar voor veel elektronische apparaten. In dit artikel worden de meest gebruikte lithium-ionbatterijen besproken.

Samenstelling van een lithiumbatterij

Een lithiumbatterij werkt via een onomkeerbare oxidatiereactie. Metallisch lithium dient als anode, terwijl mangaanoxide, ijzerdisulfide of koperoxide als vaste kathode kan worden gebruikt. Vloeibare oxiden zijn onder andere zwaveloxide en thionylchloride. Actief lithium, dat effectief elektronen verwijdert, is het gebruikte oxidatiemiddel.

Soorten lithiumbatterijen

Een van de classificatiecriteria voor opslagapparaten is het type belangrijkste werkzame stof:

• Lithium-nikkel-kobalt-aluminiumoxide (NCA)-batterijen
• Lithium-mangaanbatterijen
• Lithium-kobaltbatterijen.
• Lithium-ijzerfosfaatbatterijen
• Lithiumtitanaatbronnen
• Lithium-polymeerbatterijen
• Lithium-thionylchloride-batterij

Een van de belangrijkste indicatoren bij de keuze van een batterij is de bedrijfsspanning.

Laten we er eens een paar bekijken.

3V lithiumbatterijen worden alleen gebruikt in speciaal daarvoor ontworpen apparaten; ze zijn niet geschikt voor afstandsbedieningen of gewone horloges.

Een 6V lithiumbatterij kan worden gebruikt in ononderbroken stroomvoorzieningen, elektrische speelgoedauto's en vele andere toepassingen.

De 12 volt lithiumbatterij wordt gebruikt als aanvulling op de installatie in UPSin losstaande tools, zoals schroevendraaier.

Markering

Welke markeringen moeten lithium-ionbatterijen hebben? Volgens de IEC-voorschriften moeten de volgende indicatoren op de batterijbehuizing worden aangebracht:

1. Capaciteit lithiumbatterij
2. Lithiumbatterijformaten
3. Verbinding
4. Klas
5. Spanning

Lithiumbatterijen worden aangeduid met de letters "CR". Het daaropvolgende getal geeft de batterijgrootte aan. De onderstaande tabel toont hun kalibratie.

Naam	Markering	Spanning, V
Groot rond, D	20	1.5
Klein rond, C	14	1.5
Vinger, AA	6	1.5
Microvinger, AAA	03	1.5
«Kroon», RR3	22/6	9.0

Het opladen van energieopslagapparaten

Veel mensen vragen zich af of lithium-ionbatterijen oplaadbaar zijn. Het antwoord is duidelijk: alleen speciaal ontworpen batterijen, de zogenaamde oplaadbare batterijen, kunnen worden opgeladen.

Typische soorten batterijbronnen enWelke batterijen zijn beter?

Batterijtypen omvatten lithium-ionbatterijen (Li-ion) en polymeerbatterijen (Li-polymeer). Een vergelijkende tabel met de kenmerken van lithiumbatterijen helpt u deze in detail te analyseren.

Kenmerken	Lithium-ionbatterijen	Lithium-polymeerbatterijen
Ontwerpkenmerken	De productiviteit hangt af van de plaatsing van de elementen binnen het blok.	De aanwezigheid van vloeibaar elektrolyt is uitgesloten.
Lithiumbatterijformaten	Een beperkt aantal opties	Ruime keuze, ongeacht het celformaat.
Energie-intensiteit	Hoog	Laag, het aantal oplaadbeurten is lager.
Gewicht	Iets hoger	Kort
Capaciteit	Niet groot	Twee keer zoveel met hetzelfde volume.
Levensduur van de dienst	Vertoont geen significante afwijkingen.	Vertoont geen significante afwijkingen.
Oplaadtijd	Lange termijn	Merkbaar minder
Dragen	Vergelijkbaar hoger	Onderstaand
Veiligheid (brandgevaar)	Laag (explosiegevaar)	Boven (met ingebouwde bescherming)
Prijs	Onderstaand	Hoger

De ontwikkeling van nieuwe lithium-metaalcellen (li-metaal) met verbeterde veiligheid en een langere levensduur is momenteel in volle gang.

Lithium-metaalbatterijen zijn veelbelovend als vervanging voor lithium-ion- en lithium-polymeerbatterijen.

Kenmerken van het opladen van een lithium-polymeeraccu

Om de stroombron constant op volle capaciteit te houden, is het noodzakelijk deze volgens schema op te laden, namelijk na ontlading na 500 bedrijfsuren van de apparatuur.

Een polymeerbatterij is gevoelig voor mechanische schade, onderkoeling, spanningsschommelingen en overbelasting, en mag daarom alleen op een stabiele stroomvoorziening worden aangesloten.

Hoe een lithium-ionbatterij te herstellen

De levensduur van een lithiumbatterij is vrij lang, maar vroeg of laat verliest deze zijn oorspronkelijke capaciteit. capaciteitDaarom maken veel mensen zich zorgen over het herstellen van accu's.

Laten we eens kijken naar twee manieren om een ​​schijf te herstellen.

De eerste methode lijkt twijfelachtig, maar het is de eenvoudigste en werkt volgens experts vaak. Je hebt nodig:

1. Plaats de voedingseenheid 30-40 minuten in de vriezer.
2. Nadat u het apparaat hebt verwijderd, laad het dan direct een paar minuten op.
3. Laat het vervolgens afkoelen tot kamertemperatuur.
4. en pas daarna verdergaan met opladen.

De controller stopt regelmatig met het blokkeren van de werking van het element.

De tweede methode is het proberen waard als de standaard laad- en vriesprocedures niet helpen. Bij deze methode wordt de beveiligingsprintplaat losgekoppeld met behulp van de volgende stappen:

1. Gebruik een tester om de accuspanning te meten (als de meting nul is, kunt u verdergaan).
2. Koppel de beveiligingsprintplaat voorzichtig los.
3. Meet de spanning opnieuw (deze zou moeten stijgen tot maximaal 2,5V).
4. Sluit de batterij aan op een oplader (met regelbare stroomsterkte) en stel de stroomsterkte in op 100 mA en de spanning op 4,2 V gedurende 10-15 minuten.
5. Houd de spanning in de gaten (deze mag niet boven de 3,2V uitkomen). Als het element oververhit raakt, stop dan onmiddellijk met opladen.
6. Zodra de vereiste stroom- en spanningswaarden zijn bereikt, plaatst u de printplaat terug op de oorspronkelijke plaats en laadt u deze op in de normale modus.

Hoe lang duurt het om lithiumbatterijen op te laden?

Opladers met een laadniveau-indicator worden tegenwoordig veel gebruikt, maar als je er geen hebt, kun je de benodigde tijd berekenen met de volgende formule:

T (tijd) = 1,4*Y(mAh)/X (mA), waarbij 1,4 de warmteoverdrachtscoëfficiënt is.

Hoe controleer ik de stroomvoorziening?

De eenvoudigste en snelste manier om de lading van een stroombron te controleren is met een multimeter.

Er zijn twee manieren om dit te controleren:

1. Testen zonder belasting. Een meting van 1,35V of hoger geeft aan dat het element volledig functioneel is.
2. Belastingstests maken een nauwkeurigere afwijzing van laagspanningsaandrijvingen mogelijk. Hiervoor moet de meting worden uitgevoerd terwijl de batterij functioneert.

Hoe vervang ik de batterij?

Het vervangen van zwakke wegwerpbatterijen is een aanzienlijke financiële last. Daarom overwegen veel mensen de aanschaf van oplaadbare batterijen. Lithiumbatterijen zijn hiervoor ongetwijfeld het meest geschikt.

Zoekopdrachten op internet naar het ombouwen van oudere schroevendraaiermodellen naar lithiumbatterijen zijn bijzonder populair. Hiervoor hoef je alleen maar de juiste te vinden. schroevendraaierLithiumanalogen van dezelfde grootte en spanning.

Wat kost een lithiumbatterij?

Lithiumknoopbatterijen behoren tot de goedkoopste batterijen. Ze worden gebruikt om horloges, weegschalen, processors en andere energiezuinige apparaten van stroom te voorzien. De prijzen van deze batterijen beginnen bij 10 roebel en worden alleen beperkt door de vraag van fabrikanten en distributeurs.

Het is lastig om de bovengrens te bepalen vanwege de grote variatie. Het is echter duidelijk dat, zoals bij alle technologische innovaties, de kosten dalen door een hogere productie-efficiëntie en het groeiende aantal fabrikanten.

Batterijproductie

Lithiumbatterijen met een hoge capaciteit worden gebruikt bij de productie van elektrische voertuigen. Door de toenemende populariteit van elektrische auto's wordt de opening van tal van fabrieken voor de productie van deze batterijen verwacht. Volgens verschillende adviesbureaus zullen er binnenkort ongeveer 26 van dergelijke grote fabrieken operationeel zijn. Sommige daarvan zijn al in bedrijf, terwijl de rest naar verwachting in 2021 van start zal gaan.

Aanvullende informatie over lithiumbatterijen

Deze batterijen zijn het meest efficiënt en kunnen zware belastingen aan. Gebruikers benadrukken een aantal voordelen: verhoogde energiecapaciteit, stabiele spanning en hoge capaciteit. Net als andere batterijen bestaan ​​lithiumbatterijen uit een anode, kathode, separator en membraan. De laatste twee elementen dienen als diëlektricum. Deze energiebron maakt gebruik van een speciale impregnering voor het membraan.

Het belangrijkste verschil tussen lithium-ionbatterijen en alkalinebatterijen is hun lange levensduur. Dit wordt bereikt door een speciale technologie die de afhankelijkheid van de laadstroom van lithium-ionbatterijen elimineert. Lithium-ionbatterijen hebben deze afhankelijkheid niet. Daardoor kunnen ze tot wel 12 jaar worden bewaard. Ondanks de complexiteit van het productieproces hebben fabrikanten geleerd om verschillende soorten lithiumbatterijen te produceren. Deze batterijen zijn goed bestand tegen temperatuurschommelingen en kunnen langdurig onder continue belasting functioneren.

Elektrolyt gebruikt in lithiumbatterijen

1. thionylchloride.
2. mangaandioxide;
3. polyfluorkoolstofverbindingen;
4. zwaveldioxide;
5. jodium;
6. koperoxide;
7. ijzerdisulfide;

De nominale spanning van zo'n batterij is 3,7 volt. Lithium produceert lichtgewicht en zeer dunne cellen. Het is in wezen een zacht en buigzaam metaal.

Deze stroombronnen werden begin jaren zeventig geproduceerd. De eerste experimenten met deze batterijen waren niet succesvol en eindigden vaak in explosies. Na verloop van tijd werden alle gebreken echter verholpen. Desondanks moeten lithiumbatterijen worden gebruikt volgens de gebruiksaanwijzing.

Om een ​​veilige stroombron van lithium te creëren, was het nodig om het te combineren met vaste organische elektrolyten. Het resultaat was een krachtigere en compactere batterijcel. Twee 3-volt lithiumbatterijen kunnen gemakkelijk 4-5-volt alkalinebatterijen vervangen.

Bescherming

Om een ​​stabiele en betrouwbare werking van lithiumbatterijen te garanderen, is er een speciaal beveiligingscircuit in het ontwerp opgenomen. Dit circuit beschermt tegen:

1. Sterke verwarming.
2. Opladen.
3. Kortsluitingen.
4. Overmatige lozing.

Het is aan de aansluitingen gesoldeerd. Het heeft een ingebouwde controller die de laadstatus van de batterij controleert. Als de batterij boven de 4,25 V komt, wordt deze losgekoppeld van de lader.

Hoe laad je lithiumbatterijen op?

Batterijen kunnen in principe niet worden opgeladen, zeker niet als er "niet opladen" op staat. Als uw mobiele telefoon een oplaadbare batterij heeft, werkt het opladen volgens dit patroon.

Het opladen gebeurt in 2 fasen.

1. Gelijkstroom met parameters van 0,2-0,5 C. De letter "C" staat voor capaciteit. Omdat de batterij een ingebouwde beveiligingsprintplaat heeft, mag de onbelaste spanning niet hoger zijn dan 7 volt. Wanneer de spanning stijgt tot 4,2 V, betekent dit dat de batterij voor 80% is opgeladen.
2. Het opladen gebeurt met een constante spanning. De stroomsterkte moet afnemen. De lader moet een spanning van 4,1-4,2 V handhaven. Hij regelt ook de stroomsterkte, die geleidelijk afneemt. Wanneer deze daalt tot 0,05-0,01 C, is het laadproces voltooid. Op dit moment is de batterij volledig opgeladen tot 100%.

Het is raadzaam een ​​oplader met de juiste spanningswaarden te gebruiken.

Lithiumbatterijen verdragen overladen niet goed, dus moeten ze op tijd worden losgekoppeld.

Waar worden lithiumbatterijen gebruikt?

De toepassingen voor dergelijke stroombronnen zijn divers. Ze kunnen bijvoorbeeld worden ingebouwd in wekkers, afstandsbedieningen en elektronische weegschalen. Maar ze zijn vooral nuttig in apparaten met een hoog stroomverbruik, zoals camera's, flitsers, speelgoed, medische apparatuur, militaire uitrusting en computerapparatuur.

Voordelen en nadelen van lithiumbatterijen

Hun grootste voordeel is dat ze een grote capaciteit kunnen hebben in een klein formaat.

Lijst met voordelen

1. Gemakkelijk te onderhouden.
2. Stabiele parameters worden gewaarborgd met verschillende ontladingsstroomgegevens.
3. Bestand tegen temperatuurschommelingen als gevolg van watergebrek.
4. Constante spanning.
5. Lichtgewicht.
6. Hoge energiecapaciteit en energiedichtheid.
7. Het vermogen is niet afhankelijk van de belastingsstroom, waardoor het geschikt is voor apparaten met een hoog vermogen.
8. Lange houdbaarheid.

Het grootste nadeel van dit type energieopslagapparaat is de prijs. Het hoeft echter lange tijd niet vervangen te worden.

Soorten en formaten lithiumbatterijen

De volgende opties zijn in de aanbieding:

• FR
• Li-FeS2.
• CR

Ze verschillen van elkaar in vorm en kunnen cilindrisch, vierkant of schijfvormig zijn.

Classificatie van de Verenigde Staten van Amerika

• FR6 (AA).CR. Platte tabletcellen.
• FR03 (AAA).
• CR-V9 (Lithium PP3). Negenvolt batterij kroon.
• CR2 en CR123. Gemaakt in de vorm van ronde lopen.

Sommige parameters zijn te vinden op de behuizing van het apparaat. Denk bijvoorbeeld aan spanning, capaciteit, klasse en bouwjaar.

Het verschil tussen lithiumbatterijen en zout- en alkalinebatterijen.

• Alkalinebatterijen gaan 3 tot 5 jaar mee. Van de drie typen zijn dit de meest duurzame. Ze worden ook wel alkalinebatterijen genoemd. Ze hebben zich bewezen in afstandsbedieningen, speelgoed, zaklampen, radio's en andere apparaten met een laag stroomverbruik.
• Lithiumbatterijen gaan langer mee dan zoutwater- en alkalinebatterijen. Ze zijn ideaal voor fotoapparatuur en medische apparaten.
• Zoutbatterijen zijn het goedkoopst, maar ook het zwakst. Ze kunnen ongeveer drie jaar bewaard worden. Ze zijn ideaal voor afstandsbedieningen, zaklampen, speelgoed, rekenmachines, timers en weegschalen.

De hierboven genoemde batterijen verschillen in principe van elkaar qua levensduur en capaciteit.

Veiligheidsregels

• Soldeer de draad niet aan de contacten.
• Lithiumbatterijen worden vervoerd in een speciale container/koffer.
• Het is niet nodig om het in de zon te bewaren.
• Bewaar de batterij niet in een zak met metalen voorwerpen.

Lithiumbatterijapparaat

Er zijn twee ontwerpmogelijkheden:

1. Spiraal.
2. Spoel.

Spiraalvormige accu's hebben een groot lithiumoppervlak. Ze leveren tot 4 A bij pulsstroom en tot 0,1-1,8 A bij continue stroom. Deze accu's verliezen jaarlijks 10% van hun oorspronkelijke capaciteit. Prismatische, knoopcel- of vergelijkbare accu's zijn verkrijgbaar in winkels.

Grote fabrikanten:

1. Varta,
2. Minamoto,
3. Tekcell
4. Robiton,
5. VEILIG,
6. VOORAVOND,

Voedingen met spoel kunnen tot wel 20 jaar meegaan en worden gebruikt in apparaten met een stroomverbruik van maximaal 150 mA.