Quels sont les genres batteries à lithium et les caractéristiques de leur conception ?

Les batteries au lithium sur le marché moderne ont fermement occupé plusieurs niches différentes. Ils sont principalement utilisés dans toutes sortes d'électronique grand public, d'instruments portables et appareils mobiles, appareils ménagers etc. Il existe même des batteries au lithium de 12 volts pour les voitures. Bien qu'ils n'aient pas encore reçu une large diffusion dans l'industrie automobile. L'utilisation de batteries au lithium dans divers secteurs de l'économie nationale a conduit au fait que de nombreuses variétés de ces batteries sont apparues sur le marché. Nous examinerons les principaux types de batteries au lithium dans l'article d'aujourd'hui.

Nous n'écrirons pas ici sur le principe de fonctionnement des batteries Li et l'historique de leur apparition. Vous pouvez en savoir plus à ce sujet dans l'article sur le lien fourni. Vous pouvez également lire les documents séparément sur et. Et dans ce matériel, je voudrais considérer exactement différents types Batteries Li en fonction de leurs caractéristiques et de leur destination.

Qu'en est-il de la puissance et de la capacité ? batteries à lithium. La division ici est plutôt arbitraire. Afin de produire des batteries de différentes capacités, avec différents courants de décharge, les fabricants modifient un certain nombre de paramètres. Par exemple, ils régulent l'épaisseur de la couche de masse d'électrode sur le foil (dans le cas d'une structure en rouleau). Dans la plupart des cas, cette couche d'électrode est appliquée avec une feuille de cuivre (électrode négative) et d'aluminium (positive). En raison de cette augmentation de la couche d'électrode, les paramètres spécifiques de la batterie augmentent.

Cependant, lors de l'augmentation de la masse active, il est nécessaire de réduire l'épaisseur de la base conductrice (feuille). En conséquence, la batterie peut passer moins de courant sans surchauffer. De plus, une augmentation de la couche de masse d'électrode entraîne une augmentation de la résistance de l'élément. Pour réduire la résistance, des substances plus actives et dispersées sont souvent utilisées pour la masse active. Avec ces paramètres, les fabricants "jouent" lors de la libération de batteries avec certains paramètres. Une cellule de batterie avec une feuille mince et une masse active épaisse montre des valeurs élevées d'énergie stockée. Et sa puissance sera faible, et inversement. Et il peut être ajusté sans changer la taille du produit.

Piles avec différentes valeurs la capacité et le courant de décharge sont obtenus en modifiant les paramètres suivants :

• épaisseur de la feuille ;
• épaisseur du séparateur ;
• Matériau d'électrode positive et négative ;
• La granulométrie de la masse active ;
• L'épaisseur de l'électrode.

Dans le même temps, les modèles de batteries conçus pour une puissance plus élevée sont équipés de cordons de courant de grandes tailles et poids. Ceci est fait pour éviter la surchauffe. De plus, pour augmenter le courant de décharge, diverses substances sont utilisées qui sont ajoutées à l'électrolyte ou à la masse d'électrode. Pour les batteries avec grande capacité les fils de courant sont généralement petits. Ils sont calculés pour un courant de décharge jusqu'à 2C (généralement, le courant de charge-décharge de la batterie est indiqué à partir de sa capacité) et un courant de charge - jusqu'à 0,5C. Pour les batteries au lithium de grande capacité, ces valeurs vont jusqu'à 20C et jusqu'à 40C, respectivement.

Les modèles de batteries au lithium à haute puissance sont conçus pour alimenter des démarreurs à haute capacité - pour alimenter divers équipements portables. Quant au développement des batteries au lithium, les fabricants de toutes sortes d'électronique les commandent à des entreprises spécialisées. Ceux-ci les développent en tenant compte des conditions proposées, puis les placent en production de masse. Lors du développement de batteries au lithium modernes, les paramètres suivants sont pris en compte :

• Capacité;
• Courant de décharge régulier et maximum ;
• Dimensions;
• Conditions d'emplacement à l'intérieur de l'appareil ;
• Température de fonctionnement;
• Ressource (nombre de cycles charge-décharge) et autres.

Différents modèles de batteries au lithium

Selon les caractéristiques de conception, les batteries au lithium peuvent être divisées en deux catégories :

• Conception de coque ;
• La structure des électrodes.

Conception des électrodes

Type de rouleau

Dans l'image ci-dessous, vous pouvez voir une batterie Li─Ion avec une conception de type rouleau.

Les éléments de la structure en rouleau sont constitués de deux types :

• Le rouleau d'électrode est enroulé autour de la plaque virtuelle. Un logement peut accueillir plusieurs rouleaux connectés en parallèle ;
• Cylindrique. Différentes hauteurs et diamètres.

La conception en rouleau est utilisée lorsqu'une batterie de petite capacité et de puissance est requise. Cette technologie demande beaucoup de main-d'œuvre, car la torsion des bandes d'électrodes et du séparateur est entièrement automatisée. L'inconvénient de cette conception est une mauvaise dissipation de la chaleur des électrodes. En fait, la chaleur n'est évacuée que par la face frontale de l'élément.

A partir d'un ensemble d'électrodes

Les batteries au lithium avec un assemblage d'électrodes individuelles sont utilisées dans la production de batteries prismatiques.

Ici, la chaleur est également évacuée de l'extrémité de l'électrode. Les industriels tentent d'améliorer la dissipation thermique en ajustant la composition et la dispersion de la masse active.

Conception de la coque

Cylindrique

Il convient de prêter attention aux batteries au lithium cylindriques. Ils sont largement utilisés dans divers appareils électroménagers et électroniques. Les cellules de batterie sont particulièrement populaires.

Comme avantages d'un corps cylindrique, les experts appellent l'absence de changement de volume pendant un fonctionnement à long terme. Cela est dû au fait que la batterie change légèrement de volume pendant le processus de charge-décharge. La conception des électrodes dans un tel cas est toujours de type rouleau. Les inconvénients comprennent une mauvaise dissipation de la chaleur.

Les batteries au lithium cylindriques peuvent avoir les sorties de courant suivantes :

• Vis bores;
• Plaquettes de contact ordinaires.

Là où les besoins en courant sont plus élevés, des fraises à vis sont utilisées. Il s'agit d'une batterie avec un courant de décharge important et une grande capacité (plus de 20 Ah). De nombreux tests montrent que les batteries au lithium cylindriques avec bornes à vis peuvent supporter des courants ne dépassant pas 10-15C. Et ce sont les valeurs de charge à court terme, auxquelles l'élément surchauffe rapidement. Pendant un fonctionnement à long terme, ils résistent à des courants de décharge de 2-3C. Principalement utilisé dans les outils électriques portables.

Les cellules de batterie avec plots de contact sont couramment utilisées pour se combiner en batteries. Pour ce faire, ils sont soudés avec un ruban en utilisant le soudage par résistance. Parfois, les fabricants produisent déjà des éléments avec des pétales pour l'auto-soudage. De plus, le type de pétales peut être différent selon le type de soudure.

La désignation de taille des piles au lithium cylindriques contient généralement leurs dimensions. Par exemple, les cellules lithium-ion 18650 mesurent 65 mm de haut et 18 mm de diamètre.

Étant donné que toute batterie (accumulateur) est une source de courant électrique, alors tôt ou tard sa charge sera inévitablement épuisée. A chaque recharge, sa capacité sera de moins en moins importante. Ce sont les lois de la physique.

Vous ne pouvez prolonger son travail que pendant une courte période. Voyons comment restaurer une batterie lithium-ion pour gagner le temps qu'il faut pour remplacer une batterie.

IMPORTANT. Si vous êtes nouveau dans la technologie, alors, en général, cela vaut la peine de ne rien lire de plus - suivez simplement nouvelle batterie ou inviter un ami compétent. (Kuma n'a pas besoin d'être appelé !).

De plus, vous en apprendrez davantage sur les causes d'incendie, les risques d'explosion et le vieillissement du LIB. Ces informations aideront à déterminer exactement ce qui est arrivé à la batterie et permettront également d'éviter les erreurs de fonctionnement.

Ainsi, - les batteries de type lithium-ion (LIA) sont utilisées dans un large éventail de diverses technologies modernes comme source de courrier électronique. l'énergie de téléphones portables au stockage dans les systèmes énergétiques.

Leurs principaux indicateurs de performance peuvent varier dans les limites suivantes (cela dépend de leur composition chimique) :

• Tension (nominale) - 3,7 V ou 3,8 V ;
• Tension maximale - 4,23 V ou 4,4 V ;
• Tension minimale - 2,5–2,75 V ou 3,0 V ;
• Le nombre de charges-décharges - 600 (avec une perte de 20% de capacité);
• Résistance interne 5–15 mOhm/Ah ;
• Dans des conditions normales, la valeur d'autodécharge est de 3 % par mois ;
• Plage de température de fonctionnement - de moins 20°C à plus 60°C, optimale - plus 20°C.
• Si la tension est dépassée lors de la charge du LIB, il peut s'enflammer. Pour se protéger contre cela, un contrôleur est inséré dans le boîtier. Sa fonction est de désactiver le LIA. (Surveille également le courant, la surchauffe et la profondeur de décharge).
• Pour réduire le coût, toutes les batteries au lithium ne sont pas équipées d'un contrôleur (ou ne protègent pas à tous égards).

INTÉRESSANT : Sony Corporation est devenu le premier fabricant de batteries au lithium en 1991.

Dispositif et avantages de LIA

Le LIB est constitué d'une cathode (sur feuille d'aluminium) et d'une anode (sur feuille de cuivre), séparées par un séparateur électrolytique et placées dans un « bocal » scellé.

La cathode et l'anode sont connectées à des bornes de collecte de courant.

Le corps est parfois équipé d'une soupape de surpression en cas de moments d'urgence de fonctionnement.

Dans une batterie lithium-ion (LIA), la charge est portée par un lithium-ion. Sa capacité caractéristique est la capacité de pénétrer dans le réseau cristallin d'autres matériaux (dans notre cas, il s'agit de graphite, d'oxydes métalliques ou de sels), tout en formant des liaisons chimiques.

Trois types de matériaux cathodiques sont actuellement utilisés :

• Les cobaltates de lithium (grâce au cobalt, le nombre de cycles de charge-décharge augmente, et il devient également possible de fonctionner à basse température) ;
• lithium manganèse;
• Ferrophosphate de lithium (faible coût).
• Les avantages de LIB sont une faible autodécharge, un grand nombre de cycles.

Inconvénients de la LIA

Le risque d'explosion des batteries Li-ion de première génération était justifié par l'apparition de formations gazeuses, qui entraînaient un court-circuit entre les électrodes. Ceci a maintenant été éliminé en changeant le matériau d'anode du lithium métal au graphite.

Un risque d'explosion survenait également dans les LIB à oxyde de cobalt en cas de violations opérationnelles.

Les LIB à base de ferrophosphate de lithium sont totalement dépourvues d'un tel inconvénient.

IMPORTANT. La décharge de LIB à basse température (surtout répétée) entraîne une diminution de l'énergie de recul à des dizaines de pour cent. De plus, les LIB réagissent « brutalement » à la température lors de la charge : l'optimum est de +20 °C, et +5 °C n'est plus recommandé.

effet mémoire

Des études ont confirmé l'existence d'un effet mémoire dans le LIA. Mais l'essentiel réside dans sa présence fondamentale, et non dans son influence sur l'œuvre dans son ensemble.

L'explication de ce processus est la suivante: le fonctionnement de la batterie consiste en la libération et la capture périodiques d'ions lithium, et ce processus s'aggrave avec une charge incomplète en raison d'une violation de la microstructure de l'électrode.

IMPORTANT. Les spécialistes ont identifié deux règles pour étendre le service LIB :

• Prévention d'une décharge complète;
• Ne chargez pas à proximité de sources de chaleur.

Vieillissement

Les LIB vieillissent même hors service. Vingt pour cent de la capacité est perdue après deux ans. Vous ne devriez pas les acheter "sur la table". A regarder lors de l'achat à la date de production.

Basses températures et puissance

Jusqu'à cinquante pour cent de la puissance de la batterie est perdue à des températures de fonctionnement inférieures à 0 °C.

Combustion spontanée

Les LIB sont sujettes à la combustion spontanée. Lors de l'accélération thermique d'une batterie défectueuse (endommagée), des substances sont libérées qui accélèrent son auto-échauffement (oxygène plus gaz combustibles). Par conséquent, il est capable de brûler même en l'absence d'air.

Pour éteindre dans de tels cas, prévoir une baisse de température et éviter la propagation du feu.

Commençons la récupération

Après avoir déjà pris connaissance de la "physique" et de la "chimie" ci-dessus du LIB et de son remplissage, vous pouvez choisir indépendamment l'une des méthodes de traitement de votre batterie, ainsi qu'évaluer le "raisonnable" des méthodes ci-dessous.

Se débarrasser des gaz

Nous savons déjà qu'à mauvais fonctionnementà l'intérieur de la "boîte", des substances gazeuses peuvent se former.

L'essence de cette méthode est que vous devez vous en débarrasser. Pour ce faire, retirez d'abord le bloc supérieur (contrôleur), puis percez le capuchon découvert, puis appuyez-le contre une surface solide avec une sorte de presse pour libérer les gaz.

Après cela, le trou est scellé avec de l'époxy et le contrôleur est remis à sa place.

Mais avant de relancer la batterie du téléphone de cette manière, souvenez-vous des dangers attendus de cette méthode :

• Endommagement de l'appareil par un impact excessif ;
• Dommages à l'électronique sous le capuchon ;
• La possibilité d'explosion (auto-inflammation) lorsque la cathode est court-circuitée à l'anode.

"Retour" de capacité à court terme

Vous pouvez réactiver brièvement la batterie si vous effectuez une "réactivation" en utilisant une alimentation 5-12 Volts, une résistance de 330 à 1000 Ohms et une puissance d'au moins 500 mW.

Pour ce faire, les contacts de l'alimentation sont connectés aux contacts de la LIB: moins à moins et plus à plus à travers une résistance dont la polarité est vérifiée avec un multimètre. Temps de consommation - pas plus de deux ou trois minutes.

Veuillez noter que les paramètres du courant fourni doivent correspondre à ceux requis et contrôler la tension avec un voltmètre ou un testeur.

Nous utilisons le réfrigérateur

Suivant cette méthode simple, la récupération de la batterie s'effectue comme suit :

la batterie retirée du smartphone doit être placée au réfrigérateur pendant une durée de vingt à trente minutes, préalablement placée dans un sac plastique. Ensuite, connectez-vous pendant une minute pour charger, puis attendez qu'il se réchauffe à température ambiante.

Apparemment, après ces manipulations, il peut être utilisé comme d'habitude.

méthode de charge-décharge

Cette méthode devrait être appelée une méthode de réanimation par batterie pour un élève de cinquième année.

Selon les vulgarisateurs de cette "blague", il est possible de "donner vie" à la batterie du téléphone par "plusieurs" (nombre de fois non indiqué) 100% de charge et ensuite décharge complète de la batterie. Pour la décharge, il est conseillé d'utiliser un jeu gourmand en ressources ou un utilitaire AnTuTu, en l'extrayant et en le réinsérant à chaque fois dans le téléphone mobile.

On ne sait toujours pas comment la batterie sera chargée plusieurs fois jusqu'à 100% si elle est déjà dans un état non fonctionnel ?

Méthode de récupération "sauvage"

Cette "manœuvre" consiste dans le fait qu'après avoir retiré le contrôleur de protection, il est nécessaire de fermer les bornes du collecteur de courant de sortie avec un objet métallique. Après cela, le contrôleur retourne à sa place.

Dans le même temps, un autre point important est ajouté - au début de la procédure, pour une raison quelconque, vous devez décoller l'autocollant avec spécifications techniques LIA. C'est vraiment "danser avec un tambourin" !

Basculement du LIA, désactivé par le contrôleur

Pour éviter une décharge profonde, les batteries lithium-ion sont équipées d'un contrôleur qui les met en "arrêt". Dans ce cas, lors de la mesure de la tension à ses bornes devant le contrôleur, vous pouvez trouver une valeur d'environ 2,5 volts. Donc la batterie est toujours vivante !

Pour ce faire, le circuit de protection est d'abord désactivé (dessoudé).

"Banque" se connecte à appareil universel pour la charge-décharge (par exemple, Turnigy Accucell 6). Dans ce cas, l'appareil lui-même surveille le processus et la récupération s'effectue sous son contrôle.

Le bouton "TYPE" sélectionne le programme de charge "Li-Po", car notre LIA est de 3,7V.

A l'aide d'appuis courts "START", les paramètres de charge sont sélectionnés. Pour Li-ion - la valeur est de 3,6 V, pour Li-pol - 3,7 V.

Vous devez sélectionner la valeur "AUTO" pour le paramètre, car dans notre cas, la charge ne démarrera pas en raison d'une batterie faible.

Le courant de charge doit être réglé à dix pour cent de la capacité de la batterie (dans notre cas, 150 mA). La valeur est réglée à l'aide des boutons "+" et "-".

Lorsque la charge de la batterie atteint 4,2 V, l'appareil passe en mode de stabilisation de la tension et, à la fin du processus, vous entendez signal sonore et l'écran affichera "FULL".

Et enfin, une vidéo sur comment ne pas restaurer les batteries

Consignes de sécurité

Avant de restaurer une batterie lithium-ion, vous devez vous rappeler les règles suivantes :

• Ne laissez pas le problème LIB sans surveillance pendant les réparations. Le feu spontané n'est pas une menace, mais un fait réel.
• Il est nécessaire de surveiller périodiquement la température de la batterie du téléphone avec un thermocouple externe, vous pouvez utiliser un thermomètre électronique, ou au moins une main. Si la surface semble chaude plutôt que tiède, la réparation doit être arrêtée immédiatement.
• Ne pas utiliser courants élevés pour recharger. Le maximum admissible possible est de 50 mA. Ce paramètre est calculé en divisant la tension d'alimentation du bloc d'alimentation par la capacité de la résistance. Par exemple, à 12 V et 500 ohms, ce sera 24 mA.
• Au lieu d'une résistance, vous pouvez utiliser un ventilateur d'ordinateur standard de 80 mm.

N'oubliez pas que les méthodes ci-dessus ne donnent pas un résultat à 100% et que la responsabilité vous incombe dans tous les cas. Cela est particulièrement vrai pour les sciences humaines.

Ne surestimez pas vos connaissances et vos capacités. Mieux vaut encore une fois consulter des personnes bien informées.

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Demandez-vous : « Que choisir : batterie Li-Ion ou Li-Po ? Nous allons vous dire en détail quelle est la différence entre ces deux types de batteries.

Comme nous le savons tous, la puissance d'un chargeur portable dépend en grande partie de la qualité des batteries à l'intérieur de l'appareil. Sur le marché moderne, il existe deux types de batteries utilisées pour la production de chargeurs portables : les cellules de batterie Li-Ion et Li-Po.

Li-Ion ou Li-Po : quelle est la différence et que choisir

Pour les utilisateurs, l'une des questions fréquemment posées concernant les chargeurs portables est : quelle est la différence entre les batteries Li-Ion et Li-Po, et laquelle est la meilleure. Essayons de comprendre.

Qu'est-ce que le Li-Ion et le Li-Po ?

Li-Ion est l'abréviation de lithium-ion et Li-Po est l'abréviation de lithium polymère. Les terminaisons « ionique » et « polymère » sont une indication de la cathode. Une batterie lithium-polymère est composée d'une cathode polymère et d'un électrolyte solide, tandis qu'une batterie lithium-ion est composée de carbone et d'un électrolyte liquide. Les deux batteries sont rechargeables, puis, d'une manière ou d'une autre, elles remplissent toutes les deux la même fonction. En général, les batteries lithium-ion sont plus anciennes que les batteries lithium-polymère, mais elles sont encore largement utilisées en raison de leur faible prix et de leur faible entretien. maintenance. Les batteries au lithium polymère sont considérées comme plus avancées, avec des performances améliorées pour fournir plus haut niveau sécurité, par conséquent, ces batteries sont plus chères que le lithium-ion.

Il existe de nombreuses configurations de batteries Li-Ion. Les batteries lithium-ion les plus courantes pour les chargeurs portables sont des batteries 18650 d'un diamètre de 18 mm et d'une longueur de 65 mm, où 0 signifie une configuration cylindrique. Plus de 60% des chargeurs portables sont fabriqués à partir de cellules de batterie 18650. La taille et le poids de ces cellules leur permettent facilement d'être utilisés dans de nombreux appareils électroniques. Les technologies de fabrication ne s'arrêtent pas non plus.

Alors que les consommateurs exigent de plus en plus des chargeurs portables plus légers et plus compacts, les limites que les batteries lithium-ion apportent avec elles deviennent de plus en plus évidentes. Par conséquent, les fabricants se tournent vers la fabrication de batteries lithium-polymère modulaires plus légères, plus plates pour les nouveaux chargeurs portables. Par ailleurs, batteries au lithium polymère sont moins à risque d'explosion, et donc les chargeurs portables n'ont plus besoin d'avoir une couche de protection intégrée, tandis que la plupart des batteries Li-ion 18650 doivent seulement être installées avec une protection.

Résumons les informations sur les différences entre le lithium-ion et le lithium polymère sous la forme d'un tableau.

Principales caractéristiques	Li-Ion	LiPo
Densité d'énergie	Haut	Faible, avec moins de cycles par rapport au Li-Ion
Polyvalence	Meugler	Élevé, les fabricants ne sont pas liés au format de cellule standard
Poids	Un peu plus lourd	Poumons
Capacité	Au dessous de	Le même volume de batterie Li-Po est presque deux fois plus grand que Li-Ion
Cycle de la vie	Gros	Gros
Explosivité	Plus haute	Une sécurité plus réfléchie réduit le risque de surcharge ainsi que les fuites d'électrolyte
Temps de charge	Un peu plus long	plus court
usure normale	Perd moins de 0,1% de son efficacité chaque mois	Plus lent que les batteries Li-Ion
Prix	Moins cher	Plus cher

Après avoir étudié tous les avantages, inconvénients et caractéristiques des deux types de batteries, vous pouvez vous assurer qu'il n'y a pas de forte concurrence entre elles. Bien que la batterie lithium-ion soit plus fine et plus élégante, les batteries lithium-ion ont une densité d'énergie plus élevée, et elles sont donc beaucoup moins chères à fabriquer.

Par conséquent, ne faites pas trop attention au type de batterie, choisissez simplement un chargeur portable de marque qui correspond à vos besoins. Après tout, beaucoup de produits chimiques sont ajoutés à ces batteries, il reste donc à voir lesquelles dureront le plus longtemps.

En lisant les "conseils de fonctionnement" des batteries sur les forums, on se demande involontairement si les gens ont sauté la physique et la chimie à l'école, ou s'ils pensent que les règles de fonctionnement des batteries au plomb et aux ions sont les mêmes.
Commençons par les principes de la batterie Li-Ion. Tout est extrêmement simple sur les doigts - il y a une électrode négative (généralement en cuivre), il y en a une positive (en aluminium), entre elles il y a une substance poreuse (séparateur) saturée d'électrolyte (elle empêche le "non autorisé " transition des ions lithium entre les électrodes) :

Le principe de fonctionnement repose sur la capacité des ions lithium à s'intégrer dans le réseau cristallin de divers matériaux - généralement du graphite ou de l'oxyde de silicium - avec formation de liaisons chimiques : en conséquence, lors de la charge, les ions sont intégrés dans le réseau cristallin, accumulant ainsi une charge sur une électrode, lors de la décharge, respectivement, ils retournent à une autre électrode , donnant l'électron dont nous avons besoin (pour ceux qui sont intéressés par une explication plus précise des processus en cours - google intercalation). En tant qu'électrolyte, on utilise des solutions contenant de l'eau qui ne contiennent pas de proton libre et sont stables dans une large plage de tension. Comme vous pouvez le voir, dans les batteries modernes, tout se fait en toute sécurité - il n'y a pas de lithium métallique, il n'y a rien à exploser, seuls les ions traversent le séparateur.
Maintenant que tout est devenu plus ou moins clair avec le principe de fonctionnement, passons aux mythes les plus courants sur les batteries Li-Ion :

1. Mythe un. La batterie Li-Ion de l'appareil ne peut pas être déchargée à zéro pour cent.
   En fait, tout sonne bien et est conforme à la physique - lors de la décharge à ~ 2,5 V Li-Ion, la batterie commence à se dégrader très rapidement, et même une telle décharge peut réduire considérablement (jusqu'à 10 % !) sa capacité. De plus, lorsqu'il est déchargé à une telle tension, il ne sera plus possible de le charger avec un chargeur ordinaire - si la tension de la cellule de la batterie descend en dessous de ~ 3 V, le contrôleur "intelligent" l'éteindra comme endommagé, et s'il y a sont toutes ces cellules, la batterie peut être apportée à la poubelle.
   Mais il y en a un très important mais que tout le monde oublie : dans les téléphones, tablettes et autres appareils mobiles, la plage de tension de fonctionnement sur la batterie est de 3,5 à 4,2 V. Lorsque la tension descend en dessous de 3,5 V, l'indicateur affiche une charge de zéro pour cent et le l'appareil s'éteint, mais jusqu'à "critique" 2,5 V c'est encore très loin. Ceci est confirmé par le fait que si vous connectez une LED à une telle batterie "déchargée", elle peut brûler pendant longtemps (peut-être que quelqu'un se souvient que des téléphones avec des lampes de poche étaient vendus, qui étaient allumés par un bouton indépendamment de le système. Donc là, la lumière a continué à brûler après avoir été déchargée et éteint le téléphone). Autrement dit, comme vous pouvez le constater, lors d'une utilisation normale, aucune décharge jusqu'à 2,5 V ne se produit, ce qui signifie qu'il est tout à fait possible de décharger Akum à zéro pour cent.
2. Mythe deux. Les batteries Li-Ion explosent si elles sont endommagées.
   On se souvient tous "d'explosifs" Samsung Galaxy Remarque 7. Cependant, il s'agit plutôt d'une exception à la règle - oui, le lithium est un métal très actif et il n'est pas difficile de le faire exploser dans l'air (et il brûle très fort dans l'eau). Cependant, les batteries modernes n'utilisent pas le lithium, mais ses ions, qui sont beaucoup moins actifs. Donc, pour qu'une explosion se produise, vous devez faire de votre mieux - soit endommager physiquement la batterie de charge (organiser un court-circuit), soit la charger avec une tension très élevée (alors elle sera endommagée, mais très probablement le contrôleur sera simplement s'épuise et ne permet pas de recharger la batterie). Par conséquent, si vous avez soudainement une batterie endommagée ou fumante entre les mains - ne la jetez pas sur la table et ne vous enfuyez pas de la pièce en criant "nous allons tous mourir" - mettez-la simplement dans un récipient en métal et sortez-la sur le balcon (afin de ne pas respirer les produits chimiques) - la batterie couve pendant un moment puis s'éteint. L'essentiel est de ne pas le remplir d'eau, les ions sont bien sûr moins actifs que le lithium, mais une certaine quantité d'hydrogène sera également libérée lors de la réaction avec l'eau (et il aime exploser).
3. Mythe trois. Lorsqu'une batterie Li-Ion atteint 300 (500/700/1000/100500) cycles, elle devient dangereuse et doit être changée de toute urgence.
   Un mythe, heureusement de moins en moins promené sur les forums et n'ayant aucune explication physique ou chimique du tout. Oui, pendant le fonctionnement, les électrodes s'oxydent et se corrodent, ce qui réduit la capacité de la batterie, mais rien que moins de temps. vie de la batterie et comportement instable à 10-20% de la charge, cela ne vous menace pas.
4. Mythe quatre. Avec les batteries Li-Ion, vous ne pouvez pas travailler dans le froid.
   C'est plus une recommandation qu'une interdiction. De nombreux fabricants interdisent l'utilisation de téléphones à des températures inférieures à zéro, et beaucoup ont connu une décharge rapide et ont généralement éteint les téléphones par temps froid. L'explication en est très simple : l'électrolyte est un gel contenant de l'eau, et tout le monde sait ce qui arrive à l'eau à des températures négatives (oui, elle gèle, le cas échéant), mettant ainsi une partie de la batterie hors service. Cela conduit à une chute de tension et le contrôleur commence à considérer cela comme une décharge. Ce n'est pas utile pour la batterie, mais ce n'est pas non plus fatal (après chauffage, la capacité reviendra), donc si vous avez désespérément besoin d'utiliser votre téléphone dans le froid (utilisez-le simplement - sortez-le d'une poche chaude, regardez le temps et le cacher), alors il est préférable de le charger à 100% et d'activer tout processus qui charge le processeur - ainsi le refroidissement sera plus lent.
5. Mythe cinq. Une batterie Li-Ion gonflée est dangereuse et doit être jetée immédiatement.
   Ce n'est pas tout à fait un mythe, mais plutôt une précaution - une batterie gonflée peut tout simplement éclater. D'un point de vue chimique, tout est simple : pendant le processus d'intercalation, les électrodes et l'électrolyte sont décomposés, à la suite de quoi du gaz est libéré (il peut également être libéré lors de la recharge, mais plus sur cela ci-dessous). Mais il se démarque très peu, et pour que la batterie paraisse gonflée, plusieurs centaines (voire milliers) de cycles de recharge doivent passer (sauf si, bien sûr, elle est défectueuse). Il n'y a aucun problème pour se débarrasser du gaz - il suffit de percer la valve (dans certaines batteries, elle s'ouvre d'elle-même sous une pression excessive) et de la purger (je ne recommande pas de la respirer), après quoi vous pouvez couvrir le trou avec de l'époxy. Bien sûr, cela ne rendra pas la batterie à son ancienne capacité, mais au moins maintenant, elle n'éclatera certainement pas.
6. Mythe six. Les batteries Li-Ion sont nuisibles à la surcharge.
   Mais ce n'est plus un mythe, mais une dure réalité - lors de la recharge, il y a de grandes chances que la batterie gonfle, éclate et prenne feu - croyez-moi, il y a peu de plaisir à être éclaboussé d'électrolyte bouillant. Par conséquent, dans toutes les batteries, il existe des contrôleurs qui ne permettent tout simplement pas de charger la batterie au-dessus d'une certaine tension. Mais ici, vous devez être extrêmement prudent dans le choix d'une batterie - les contrôleurs de l'artisanat chinois peuvent souvent tomber en panne, et je pense que les feux d'artifice du téléphone à 3 heures du matin ne vous plairont pas. Bien sûr, le même problème existe dans les batteries de marque, mais premièrement, cela se produit beaucoup moins souvent là-bas, et deuxièmement, tout le téléphone sera remplacé sous garantie. Habituellement, ce mythe donne lieu à ce qui suit:
7. Mythe sept. Lorsque vous atteignez 100 %, vous devez retirer le téléphone du chargement.
   D'après le sixième mythe, cela semble raisonnable, mais en réalité cela n'a aucun sens de se lever au milieu de la nuit et de retirer l'appareil de la charge : d'une part, les pannes de contrôleur sont extrêmement rares, et d'autre part, même à 100 % sur l'indicateur est atteint, la batterie se recharge au très, très maximum pendant un certain temps à faible courant, ce qui ajoute encore 1 à 3 % de capacité. Donc ça ne devrait vraiment pas être trop long.
8. Mythe huit. L'appareil ne peut être chargé qu'avec le chargeur d'origine.
   Le mythe est dû à la mauvaise qualité des chargeurs chinois - à une tension normale de 5 + - 5% volts, ils peuvent donner à la fois 6 et 7 - le contrôleur, bien sûr, lissera cette tension pendant un certain temps, mais à l'avenir, cela conduira au mieux à la combustion du contrôleur, dans le pire des cas - à une explosion et (ou) à une panne carte mère. L'inverse se produit - sous charge, le chargeur chinois produit 3-4 volts: cela entraînera le fait que la batterie ne pourra pas être complètement chargée.

Comme on peut le voir à partir de tout un tas d'idées fausses, toutes n'ont pas d'explication scientifique, et encore moins aggravent les performances de la batterie. Mais cela ne signifie pas qu'après avoir lu mon article, vous devez courir tête baissée et acheter des batteries chinoises bon marché pour quelques dollars - néanmoins, pour la durabilité, il est préférable de prendre des copies originales ou de haute qualité des originales.

Les processus de charge et de décharge des batteries se déroulent comme une réaction chimique. Cependant, la charge des batteries lithium-ion fait exception à la règle. Des études scientifiques montrent l'énergie de telles batteries comme le mouvement chaotique des ions. Les affirmations des experts méritent attention. S'il est scientifiquement correct de charger des batteries lithium-ion, ces appareils devraient durer éternellement.

Les faits de la perte de la capacité utile de la batterie, confirmés par la pratique, les scientifiques voient dans les ions bloqués par des soi-disant pièges.

Par conséquent, comme dans le cas d'autres systèmes similaires, les dispositifs lithium-ion ne sont pas à l'abri de défauts dans le processus de leur application dans la pratique.

Les chargeurs pour les conceptions Li-ion présentent certaines similitudes avec les appareils conçus pour les systèmes au plomb.

Mais les principales différences entre ces chargeurs résident dans la fourniture de hautes tensions aux cellules. De plus, des tolérances de courant plus strictes sont notées, ainsi que l'élimination de la charge intermittente ou flottante lorsque la batterie est complètement chargée.

Alimentation électrique relativement puissante pouvant être utilisée comme dispositif de stockage d'énergie pour les conceptions d'énergie alternative

S'ils diffèrent par une certaine souplesse en termes de connexions/déconnexions de tension, les fabricants de systèmes lithium-ion rejettent catégoriquement cette approche.

Les batteries Li-ion et les règles de fonctionnement de ces appareils ne permettent pas la possibilité d'une surcharge illimitée.

Par conséquent, il n'existe pas de chargeur dit "miraculeux" pour les batteries lithium-ion qui puisse prolonger la durée de vie pendant une longue période.

Il est impossible d'obtenir une capacité supplémentaire de Li-ion en raison de la charge impulsionnelle ou d'autres astuces connues. L'énergie lithium-ion est une sorte de système "propre" qui accepte une quantité d'énergie strictement limitée.

Charger des batteries au cobalt mélangé

Dessins classiques batteries lithium-ionéquipées de cathodes dont la structure est constituée de matériaux :

• cobalt,
• nickel,
• manganèse,
• aluminium.

Tous sont généralement chargés avec une tension allant jusqu'à 4,20 V / I. L'écart admissible n'est pas supérieur à +/- 50 mV/I. Mais il y a aussi certains types batteries lithium-ion à base de nickel pouvant charger jusqu'à 4,10 V/m.

Les batteries lithium-ion au cobalt ont des circuits de sécurité internes, mais cela évite rarement à la batterie d'exploser en mode surcharge.

Il existe également des développements de batteries lithium-ion, où le pourcentage de lithium est augmenté. Pour eux, la tension de charge peut atteindre une valeur de 4,30V/I et plus.

Eh bien, augmenter la tension augmente la capacité, mais si la tension dépasse les spécifications, cela entraîne la destruction de la structure de la batterie.

Par conséquent, pour la plupart, les batteries lithium-ion sont équipées de circuits de protection dont le but est de maintenir la norme établie.

Charge complète ou partielle

Cependant, la pratique montre que les batteries lithium-ion les plus puissantes peuvent accepter un niveau de tension plus élevé, à condition qu'il soit appliqué pendant une courte durée.

Avec cette option, l'efficacité de charge est d'environ 99 % et la cellule reste froide pendant toute la durée de charge. Certes, certaines batteries lithium-ion chauffent encore de 4 à 5 °C lorsqu'elles atteignent une charge complète.

Cela est peut-être dû à la protection ou à une résistance interne élevée. Pour de telles batteries, la charge doit être arrêtée lorsque la température augmente de plus de 10 °C à un taux de charge modéré.

Batteries lithium-ion dans le chargeur en charge. L'indicateur indique que les batteries sont complètement chargées. La poursuite du processus menace d'endommager les batteries

La charge complète des systèmes à mélange de cobalt se produit avec une valeur de tension de seuil. Dans ce cas, le courant chute jusqu'à 3 à 5 % de la valeur nominale.

La batterie affichera une charge complète même lorsqu'un certain niveau de capacité est atteint, qui reste inchangé pendant longtemps. La raison en est peut-être l'augmentation de l'autodécharge de la batterie.

Augmentation du courant de charge et de la charge de saturation

Il convient de noter que l'augmentation du courant de charge n'accélère pas l'atteinte d'un état de pleine charge. Lithium - atteindra la tension de crête plus rapidement, mais la charge jusqu'à saturation complète de la capacité prend plus de temps. Cependant, charger la batterie avec un courant élevé augmente rapidement la capacité de la batterie à environ 70 %.

Les batteries au lithium-ion ne nécessitent pas une charge complète, comme c'est le cas avec les appareils au plomb. De plus, c'est cette option de charge qui n'est pas souhaitable pour le Li-ion. En fait, il est préférable de ne pas charger complètement la batterie car la haute tension sollicite la batterie.

La sélection d'un seuil de tension inférieur ou d'une suppression complète de la charge de saturation prolongera la durée de vie de la batterie Li-Ion. Certes, cette approche s'accompagne d'une diminution du temps de retour de l'énergie de la batterie.

Il convient de noter ici: les chargeurs domestiques, en règle générale, fonctionnent à la puissance maximale et ne prennent pas en charge la régulation du courant de charge (tension).

Les fabricants de chargeurs de batterie lithium-ion considèrent que la durée de vie est inférieure à un facteur important que le coût des solutions de circuit compliquées.

Chargeurs de batterie Li-ion

Certains chargeurs domestiques bon marché utilisent souvent une méthode simplifiée. Chargez la batterie lithium-ion pendant une heure ou moins sans entrer en saturation.

L'indicateur prêt sur ces appareils s'allume lorsque la batterie atteint le seuil de tension dans la première étape. L'état de charge dans ce cas est d'environ 85%, ce qui satisfait souvent de nombreux utilisateurs.

Ce chargeur fait maison est proposé pour fonctionner avec différentes batteries, y compris les batteries lithium-ion. L'appareil dispose d'un système de régulation de tension et de courant, ce qui est déjà bon

Les chargeurs professionnels (coûteux) sont différents en ce sens qu'ils abaissent le seuil de tension de charge, prolongeant ainsi la durée de vie de la batterie lithium-ion.

Le tableau montre les puissances calculées lorsqu'elles sont chargées par de tels appareils à différents seuils de tension, avec et sans charge de saturation :

Tension de charge, V/élément	Capacité à coupure haute tension, %	Temps de charge, min	Capacité à pleine saturation,%
3.80	60	120	65
3.90	70	135	75
4.00	75	150	80
4.10	80	165	90
4.20	85	180	100

Dès que la batterie lithium-ion commence à se charger, la tension augmente rapidement. Ce comportement est comparable au levage d'une charge avec un élastique lorsqu'il y a un effet de retard.

La capacité sera finalement remplie lorsque la batterie sera complètement chargée. Cette caractéristique de charge est typique de toutes les batteries.

Plus le courant de charge est élevé, plus l'effet élastique est brillant. Une basse température ou la présence d'une cellule à haute résistance interne ne fait qu'augmenter l'effet.

La structure d'une batterie lithium-ion dans sa forme la plus simple : 1 - bus négatif en cuivre ; 2 - pneu positif en aluminium; 3 - anode en oxyde de cobalt ; 4- cathode en graphite ; 5 - électrolyte

Évaluer l'état de charge en lisant la tension d'une batterie chargée n'est pas pratique. La mesure de la tension en circuit ouvert (inactif) après plusieurs heures de repos de la batterie est le meilleur indicateur d'évaluation.

Comme pour les autres batteries, la température affecte le ralenti de la même manière qu'elle affecte le matériau actif d'une batterie lithium-ion. , ordinateurs portables et autres appareils est estimée en comptant les coulombs.

Batterie lithium-ion : seuil de saturation

Batterie Li-ion incapable d'absorber les frais excédentaires. Par conséquent, lorsque la batterie est complètement saturée, le courant de charge doit être immédiatement supprimé.

Une charge à courant constant peut conduire à la métallisation des cellules au lithium, ce qui viole le principe d'assurer la sécurité de fonctionnement de ces batteries.

Pour minimiser la formation de défauts, vous devez déconnecter la batterie lithium-ion dès que possible lorsqu'elle atteint le pic de charge.

Cette batterie ne se chargera plus exactement autant qu'elle le devrait. En raison d'une charge incorrecte, il a perdu ses principales propriétés d'un dispositif de stockage d'énergie.

Dès que la charge s'arrête, la tension de la batterie lithium-ion commence à chuter. L'effet de réduction du stress physique se manifeste.

Pendant un certain temps, la tension en circuit ouvert sera répartie entre des cellules inégalement chargées avec une tension de 3,70 V et 3,90 V.

Ici, le processus attire également l'attention lorsqu'une batterie lithium-ion qui a reçu une charge complètement saturée commence à charger la voisine (si elle est incluse dans le circuit) qui n'a pas reçu de charge de saturation.

Lorsque les batteries lithium-ion doivent être conservées dans le chargeur à tout moment pour s'assurer qu'elles sont prêtes, vous devez vous fier aux chargeurs dotés d'une fonction de charge flash à court terme.

Un chargeur avec une fonction de charge d'entretien à court terme s'allume si la tension en circuit ouvert chute à 4,05 V/ch et s'éteint lorsque la tension atteint 4,20 V/ch.

Les chargeurs conçus pour le mode veille ou veille permettent souvent à la tension de la batterie de chuter à 4,00 V/i et ne chargent les batteries Li-Ion qu'à 4,05 V/i sans atteindre les 4,20 V/i.

Cette technique réduit la tension physique inhérente à la tension technique, et contribue à prolonger la durée de vie de la batterie.

Charger des batteries sans cobalt

Les batteries traditionnelles ont une tension de cellule nominale de 3,60 volts. Cependant, pour les appareils qui ne contiennent pas de cobalt, la valeur est différente.

Ainsi, les batteries au lithium-phosphate ont une tension nominale de 3,20 volts (tension de charge 3,65 V). Et les nouvelles batteries au lithium-titanate (fabriquées en Russie) ont une tension nominale de cellule de 2,40 V (chargeur 2,85).

Les batteries au lithium phosphate sont des dispositifs de stockage d'énergie qui ne contiennent pas de cobalt dans leur structure. Ce fait modifie quelque peu les conditions de charge de telles batteries.

Pour de telles batteries, les chargeurs traditionnels ne conviennent pas, car ils surchargent la batterie avec la menace d'une explosion. À l'inverse, un système de charge pour batteries sans cobalt ne fournira pas une charge suffisante pour une batterie Li-Ion traditionnelle de 3,60 V.

Charge excessive de la batterie lithium-ion

La batterie lithium-ion fonctionne en toute sécurité dans les tensions de fonctionnement spécifiées. Cependant, les performances de la batterie deviennent instables si elle est chargée au-delà de ses limites de fonctionnement.

La charge à long terme d'une batterie lithium-ion avec une tension supérieure à 4,30 V, conçue pour une puissance nominale de 4,20 V, est lourde de placage au lithium de l'anode.

Le matériau de cathode, à son tour, acquiert les propriétés d'un agent oxydant, perd sa stabilité d'état et libère du dioxyde de carbone.

La pression des cellules de la batterie augmente et si la charge continue, le dispositif de protection interne se déclenchera à une pression comprise entre 1000 kPa et 3180 kPa.

Si l'augmentation de pression se poursuit après cela, la membrane de protection s'ouvre à un niveau de pression de 3.450 kPa. Dans cet état, une cellule de batterie lithium-ion est sur le point d'exploser, et finalement c'est exactement ce qui se passe.

Structure : 1 - capot supérieur ; 2 - isolant supérieur; 3 - boîte en acier; 4 - isolant inférieur; 5 - languette d'anode; 6 - cathode; 7 - séparateur; 8 - anode; 9 - languette de cathode; 10 - évent; 11 - CTP ; 12 - joint

L'activation de la protection à l'intérieur de la batterie lithium-ion est due à une augmentation de la température du contenu interne. Une batterie complètement chargée a une température interne plus élevée qu'une batterie partiellement chargée.

Par conséquent, les batteries lithium-ion sont considérées comme plus sûres dans des conditions de charge à faible niveau. C'est pourquoi les autorités de certains pays exigent l'utilisation de batteries Li-ion dans les avions, saturées d'énergie ne dépassant pas 30% de leur pleine capacité.

Le seuil de température interne de la batterie à pleine charge est de :

• 130-150°C (pour lithium-cobalt);
• 170-180°C (pour nickel-manganèse-cobalt);
• 230-250°C (pour lithium-manganèse).

Il convient de noter que les batteries au lithium-phosphate ont une meilleure stabilité en température que les batteries au lithium-manganèse. Les batteries lithium-ion ne sont pas les seules à présenter un danger dans des conditions de surcharge énergétique.

Par exemple, les batteries au plomb-nickel sont également sujettes à la fusion suivie d'un incendie si la saturation énergétique est effectuée en violation du régime de passeport.

Par conséquent, l'utilisation de chargeurs parfaitement adaptés à la batterie est d'une importance primordiale pour toutes les batteries lithium-ion.

Quelques conclusions de l'analyse

La charge des batteries lithium-ion se caractérise par une méthode simplifiée par rapport aux systèmes au nickel. Le circuit de charge est simple, avec des limites de tension et de courant.

Un tel circuit est beaucoup plus simple qu'un circuit qui analyse des signatures de tension complexes qui changent au fur et à mesure que la batterie est utilisée.

Le processus d'alimentation des batteries lithium-ion est interruptible ; ces batteries n'ont pas besoin d'être complètement saturées, comme c'est le cas avec les batteries plomb-acide.

Circuit contrôleur pour batteries lithium-ion de faible puissance. Une solution simple et un minimum de détails. Mais le circuit ne fournit pas les conditions de boucle dans lesquelles le long terme prestations de service

Les propriétés des batteries lithium-ion promettent des avantages dans le fonctionnement des sources d'énergie renouvelables ( panneaux solaires et éoliennes). En règle générale, une éolienne fournit rarement une charge complète de la batterie.

Pour le lithium-ion, l'absence d'exigences de charge stables simplifie le circuit du contrôleur de charge. Une batterie lithium-ion ne nécessite pas de contrôleur qui égalise la tension et le courant, comme cela est requis par les batteries au plomb.

Tous les chargeurs lithium-ion domestiques et la plupart des chargeurs industriels chargent complètement la batterie. mais appareils existants la charge des batteries lithium-ion ne permet généralement pas de régulation de la tension en fin de cycle.