Ko'pgina zamonaviy planshetlar, smartfonlar va noutbuklarda ishlatiladigan litiy-ionli (Li-ionli) batareyalar nikel-kadmiy (Ni-Cd) va nikel-metal gidrid (Ni-MH) akkumulyatorlariga qaraganda boshqacha texnik xizmat ko'rsatishni va ishlashni talab qiladi. oldingi qurilmalar.

Darhaqiqat, lityum-ionli batareyani to'g'ri parvarish qilish uning noto'g'ri ishlashiga nisbatan umrini 15 baravargacha oshirishi mumkin. Ushbu maqolada barcha ko'chma qurilmalaringizda qimmat lityum-ion batareyalarning ishlash muddatini ko'paytirish bo'yicha maslahatlar berilgan.

Yaqinda Windows Secrets jurnalisti Fred Langa buzilgan smartfonni almashtirishga majbur bo'ldi - bu uning xatosi.

Asosiy alomat yaxshi natija bermadi - telefon korpusi deformatsiyaga uchradi, chunki qurilmaning o'zi egila boshladi.

Tahlil va batafsil tekshiruvdan so'ng, batareyaning shishganligi aniqlandi.

Dastlab Fred hech qanday o'zgarishlarni sezmagan: yuzi bilan qaralganda batareya odatdagidek ko'rinardi (1-rasm). Biroq, batareyani tekis yuzaga qo'yganda, yuqori va pastki tomonlar endi tekis emasligi va bir-biriga parallel ekanligi aniq bo'ldi. Batareyaning bir tomonida jiddiy shish paydo bo'ldi (2-rasm). Ushbu bo'rtma telefonning egiluvchanligi va deformatsiyasiga olib keldi.

Akkumulyatorning kattalashishi jiddiy muammoni ko'rsatdi: batareyaning ichida yuqori bosim ostida zaharli gazlar to'planishi.

Batareya qutisi juda yaxshi ishladi, ammo zaharli gazlar tufayli akkumulyator portlashni kutayotgan kichik bosimli pishirgich edi.

Fredning holatida ham telefon, ham akkumulyator buzilgan - yangi smartfon sotib olish vaqti keldi.

Eng achinarlisi shundaki, bu muammoning oldini olish oson edi. Maqolaning yakuniy qismida Fredning xatolari keltirilgan.

O'tmishdagi xatolarni yangi smartfon va planshetlar va noutbuklar kabi boshqa litiy-ionli qurilmalar bilan takrorlamaslik uchun Fred lityum-ion batareyalardan to'g'ri foydalanish va texnik xizmat ko'rsatishni jiddiy o'rgana boshladi.

Fred batareyaning ishlash muddatini uzaytirishdan manfaatdor emas edi - bu usullar tanish. Aksariyat qurilmalar ekranning yorqinligini sozlash, protsessor ishlashini sekinlashtirish va ishlaydigan dasturlar sonini kamaytirish uchun qo'lda yoki avtomatik quvvatni tejash usullari va usullarini taklif qiladi.

Aksincha, Fred batareyaning ishlash muddatini uzaytirish masalalariga e'tibor qaratdi - batareyani yaxshi holatda saqlash va batareyaning ishlash muddatini maksimal darajaga etkazish.

Ushbu maqola Fredning tadqiqotlaridan olingan referatning qisqacha mazmunini o'z ichiga oladi. Tavsiya etilgan beshta maslahatga amal qiling, shunda lityum-ion batareyalaringiz barcha ko'chma qurilmalaringizda to'liq, uzoq va xavfsiz ishlaydi.

1-maslahat: haroratni kuzatib boring va batareyani qizib ketmang

Ajablanarlisi shundaki, issiqlik lityum-ionli batareyalarning eng katta dushmanlaridan biridir. Noto'g'ri ishlatish omillari, masalan, batareyani zaryadlash va zaryadsizlantirish davrlarining tezligi va davomiyligi, batareyani qizib ketishiga olib kelishi mumkin.

Tashqi jismoniy muhit ham muhimdir. Qurilmangizni lityum-ion batareyasi bilan quyoshda yoki muhrlangan transport vositasida qoldirsangiz, batareyaning zaryad olish va ushlab turish qobiliyatini sezilarli darajada pasaytirishi mumkin.

Lityum-ionli batareyalar uchun ideal harorat xona harorati 20 daraja Selsiydir. Agar qurilma 30C ga qadar qizdirilsa, uning zaryadni ko'tarish qobiliyati 20 foizga kamayadi. Agar qurilma 45C haroratda ishlatilsa, uni quyoshda osongina erishish mumkin yoki qurilmadan resurslarni talab qiladigan dasturlar intensiv ravishda ishlatganda, batareyaning quvvati taxminan yarmiga kamayadi.

Shunday qilib, agar sizning qurilmangiz yoki batareyangiz ishlatilayotganda sezilarli darajada qizib ketsa, salqinroq joyga harakat qiling. Agar buning iloji bo'lmasa, keraksiz dasturlar, xizmatlar va funktsiyalarni o'chirib qo'yish, ekran yorqinligini pasaytirish yoki qurilmaning quvvatni tejash rejimini yoqish orqali qurilma tomonidan sarflanadigan quvvat miqdorini kamaytirishga harakat qiling.

Agar bu hali ham yordam bermasa, harorat normal holatga kelguncha qurilmani to'liq o'chiring. Hatto tezroq sovutish uchun batareyani chiqarib oling (albatta, agar qurilmaning dizayni bunga imkon bersa) - bu quvvat manbaidan jismoniy ajralish tufayli qurilmani tezroq sovitadi.

Aytgancha, lityum-ionli batareyalar uchun yuqori harorat asosiy muammo bo'lsa-da, past haroratli ish sharoitlari katta tashvish tug'dirmaydi. Past harorat batareyaga uzoq muddatli zarar etkazmaydi, ammo sovuq batareya mumkin bo'lgan barcha quvvatni maqbul haroratda etkazib bera olmaydi. Quvvatning pasayishi 4C dan past haroratlarda sezilarli bo'ladi. Aksariyat iste'molchi lityum-ionli batareyalar, asosan, muzlashdan past yoki past haroratlarda foydasiz bo'lib qoladi.

Agar lityum-ion quvvat manbai bo'lgan qurilma biron sababga ko'ra haddan tashqari sovib qolsa, uni ishlatishga urinmang. Uni elektrdan uzib qo'ying va jihoz normal haroratda bo'lguncha uni iliq joyga (cho'ntak yoki isitiladigan xonaga) olib boring. Haddan tashqari issiqlik bilan bo'lgani kabi, batareyani jismonan chiqarib oling va alohida isitish isitish jarayonini tezlashtiradi. Batareya normal haroratgacha qizdirilgandan so'ng uning elektrolitik xususiyatlari tiklanadi.

2-maslahat: Batareyani tejash uchun zaryadlovchini elektrdan uzing

Qayta yuklash - ya'ni Batareyani yuqori voltaj manbasiga juda uzoq vaqt davomida ulash batareyaning zaryadni ushlab turish, ishlash muddatini qisqartirish yoki o'ldirish qobiliyatini pasaytirishi mumkin.

Aksariyat iste'molchilar uchun ishlatiladigan lityum-ionli batareyalar har bir hujayra uchun 3,6V kuchlanish bilan ishlashga mo'ljallangan, ammo zaryad olayotgan paytda 4,2V ga ko'paygan. Agar zaryadlovchi qurilmasi haddan tashqari kuchlanishni uzoq vaqt etkazib bersa, ichki batareyaga zarar yetishi mumkin.

Og'ir holatlarda ortiqcha zaryadlash muhandislar "halokatli" oqibatlarga olib kelishi mumkin. Hatto engil holatlarda ham ortiqcha zaryad paytida hosil bo'lgan ortiqcha issiqlik birinchi uchida tasvirlangan salbiy harorat ta'sirini hosil qiladi.

Yuqori sifatli zaryadlovchi qurilmalar zamonaviy lityum-ionli batareyalar sxemasi bilan uyg'unlikda ishlashi mumkin, zaryadlash oqimini batareyaning zaryadiga mutanosib ravishda kamaytirish orqali ortiqcha zaryadlanish xavfini kamaytiradi.

Ushbu xususiyatlar batareyada ishlatiladigan texnologiya turiga qarab sezilarli darajada farq qiladi. Masalan, nikel-kadmiy (Ni-Cd) va nikel-metallidrid (Ni-MH) batareyalaridan foydalanganda ularni iloji boricha zaryadlovchiga ulab qo'yishga harakat qiling. Buning sababi shundaki, eski turdagi batareyalar o'z-o'zidan tushirish tezligiga ega, ya'ni. ular portativ qurilmaning o'zi o'chirilgan bo'lsa ham, zaryadlovchidan uzilishi bilanoq, ular zaxiralangan energiyani sezilarli darajada yo'qotishni boshlaydilar.

Darhaqiqat, nikel-kadmiyum batareyasi zaryadlangandan keyingi dastlabki 24 soat ichida o'z zaryadining 10 foizini yo'qotishi mumkin. Ushbu vaqtdan so'ng, o'z-o'zidan tushirish egri tekislana boshlaydi, ammo nikel-kadmiyum batareyasi oyiga 10-20 foizni yo'qotishda davom etmoqda.

Nikel metall gidridli batareyalar bilan bog'liq vaziyat bundan ham yomonroq. Ularning o'z-o'zini chiqarib yuborish darajasi nikel-kadmiyum bilan taqqoslaganda 30 foizga tezroq.

Shu bilan birga, lityum-ionli batareyalar o'z-o'zidan tushirish tezligi juda past. Yaxshi batareya zaryadlangandan keyingi dastlabki 24 soat ichida zaryadining atigi 5 foizini yo'qotadi va keyingi birinchi oyda yana 2 foizini yo'qotadi.

Shunday qilib, zaryadlovchiga ulangan lityum-ion batareyasi bilan jihozni oxirgi daqiqagacha qoldirishga hojat yo'q. Yaxshi natija va batareyaning ishlash muddati uchun to'liq quvvat ko'rsatilganda zaryadlovchini elektrdan uzing.

Lityum-ionli batareyali yangi qurilmalarni birinchi ishlatishdan oldin uzoq vaqt davomida zaryadlash shart emas (nikel-kadmiy va nikel-metall gidridli akkumulyatorli qurilmalar uchun 8 dan 24 soatgacha quvvat olish tavsiya etiladi). Lityum-ionli batareyalar 100% quvvatni ko'rsatganda to'liq quvvatlanadi. Kengaytirilgan zaryadlash shart emas.

Zaryadsizlanish davrlarining hammasi ham batareyalar sog'lig'iga bir xil ta'sir qilmaydi. Uzoq muddatli va intensiv foydalanish ko'proq issiqlik hosil qiladi, batareyani jiddiy ravishda zo'riqtiradi va qisqa, tez-tez zaryadsizlantirish davrlari, aksincha, batareyaning ishlash muddatini uzaytiradi.

Kichik deşarj / zaryadlash davrlarining ko'payishi elektr ta'minotining ishlash muddatini jiddiy ravishda qisqartirishi mumkin deb o'ylashingiz mumkin. Bu eskirgan texnologiyalar uchun tabiiy edi, ammo zamonaviy lityum-ionli batareyalarga taalluqli emas.

Batareyaning texnik xususiyatlari noto'g'ri bo'lishi mumkin. ko'plab ishlab chiqaruvchilar zaryad aylanishini 100 foiz zaryadga erishish vaqti deb hisoblashadi. Masalan, 50 dan 100 foizgacha bo'lgan ikkita zaryad bitta to'liq zaryad aylanishiga tengdir. Xuddi shunday 33 foizli uchta tsikl yoki 20 foizli 5 tsikl ham bitta to'liq tsiklga tengdir.

Muxtasar qilib aytganda, kichik miqdordagi zaryad-razryad tsikllari lityum batareyaning to'liq zaryadlanish davrlarining umumiy sonini kamaytirmaydi.

Shunga qaramay, issiqlik va og'ir zaryadsizlanishdan yuqori stress batareyaning ishlash muddatini qisqartiradi. Shunday qilib, chuqur chiqindilar sonini minimal darajaga tushirishga harakat qiling. Batareya quvvati nolga yaqinlashishiga yo'l qo'ymang (qurilma o'zini o'chirganda). Buning o'rniga batareyaning pastki 15-20 foizini favqulodda zaxira sifatida ko'rib chiqing - faqat favqulodda vaziyatlar uchun. Mumkin bo'lsa, batareyani almashtirishga yoki batareyani to'liq zaryadsizlanishidan oldin uni tashqi quvvat manbaiga ulashga odatlaning.

Ma'lumki, tez zaryadlash va tez zaryadlash ortiqcha issiqlik hosil qiladi va batareyaning ishlash muddatiga salbiy ta'sir qiladi.

Agar siz qurilmani ko'paytirilgan yuklarda intensiv ishlatgan bo'lsangiz, zaryadlovchiga ulanishdan oldin batareyalarni xona haroratiga qadar sovib turing. Batareya issiq bo'lsa, uni to'liq zaryad qila olmaydi.

Qurilmani quvvat olayotganda batareyaning haroratini kuzatib boring - u haddan tashqari qizib ketmasligi kerak. Zaryad olayotganda issiq batareya odatda haddan tashqari oqim tez oqishini bildiradi.

Haddan tashqari zaryadlash, ehtimol, tez zaryadlash davrlarini ishlatadigan yoki simsiz (induktiv) zaryadlovchi qurilmalar bilan ishlaydigan arzon markali zaryadlovchi qurilmalarda bo'lishi mumkin.

Arzon zaryadlovchi qurilmasi simlari ulangan an'anaviy transformator bo'lishi mumkin. Ushbu "ovozni o'chirish" shunchaki oqimni taqsimlaydi va zaryad olayotgan qurilmadan juda kam yoki umuman javob olmaydi. Haddan tashqari issiqlik va haddan tashqari kuchlanish bu zaryadlovchilar bilan juda tez-tez uchraydi, bu esa batareyani asta-sekin yo'q qiladi.

"Tez" to'lovlar uzoq soatlik emas, balki bir daqiqalik quvvatni ta'minlash uchun mo'ljallangan. Tez zaryadlash texnologiyasiga turli xil yondashuvlar mavjud va ularning barchasi ham lityum-ionli batareyalarga mos kelmaydi. Agar zaryadlovchi va akkumulyator birgalikda ishlash uchun mo'ljallanmagan bo'lsa, tez zaryadlash haddan tashqari kuchlanish va qizib ketishga olib kelishi mumkin. Umuman olganda, boshqa markaning ko'chma qurilmasini zaryad qilish uchun bitta tovar zaryadlovchini ishlatmaslik yaxshiroqdir.

Simsiz (induktiv) zaryadlovchilar batareyani qayta zaryad qilish uchun maxsus zaryadlovchi yuzadan foydalanadilar. Bir qarashda, bu juda qulay, ammo haqiqat shundaki, bunday zaryadlar odatdagi ish paytida ham ortiqcha issiqlik hosil qiladi (Ba'zi pishiruvchilar qozon va idishlarni isitish uchun induksiya fenomenidan foydalanadilar).

Lityum batareyalar nafaqat issiqlikning salbiy ta'sirini boshdan kechiradi, balki simsiz quvvat olganda ham energiyani isrof qiladi. O'zining tabiati bo'yicha induktiv zaryadlovchining samaradorligi odatdagi zaryadlovchiga qaraganda har doim past bo'ladi. Bu erda har kim o'z-o'zidan tanlov qilish huquqiga ega, ammo Fred uchun isitishning oshishi va samaradorlikning pastligi bunday qurilmalardan voz kechish uchun etarli omil.

Qanday bo'lmasin, eng xavfsiz yondashuv - ishlab chiqaruvchining etkazib beriladigan tavsiya etilgan zaryadlash moslamasidan foydalanish. Bu harorat va kuchlanishni normal chegaralarda saqlashning yagona kafolatli usuli.

Agar OEM zaryadlash moslamasini ishlatish imkoni bo'lmasa, yuqori quvvatni tez etkazib berish sababli batareyaga zarar etkazish ehtimolini kamaytirish uchun past oqim oqimi bo'lgan qurilmadan foydalaning.

Past quvvatli oqim manbalaridan biri oddiy kompyuterdagi USB portidir. Standart USB 2.0 port har bir port uchun 500mA (0,5A) oqim, USB 3.0 esa mos ravishda har bir port uchun 900mA (0,9A) beradi. Taqqoslash uchun, ba'zi bir maxsus zaryadlovchi qurilmalar 3000-4000mA (3-4A) etkazib berishi mumkin. USB portlarining past oqimlari odatda zamonaviy lityum-ionli batareyalar uchun xavfsiz, haroratni boshqaruvchi zaryadlashni kafolatlaydi.

Maslahat 5: Agar iloji bo'lsa, zaxira batareyadan foydalaning

Agar sizning qurilmangiz batareyani tezda almashtirishga imkon bersa, zaxira batareyaga ega bo'lish katta sug'urta hisoblanadi. Bu nafaqat qurilmaning ishlash vaqtini ikki baravar oshiribgina qolmay, balki batareyani to'liq zaryadsizlantirish yoki tez zaryaddan foydalanish zaruratini ham yo'q qiladi. Batareya quvvati 15-20 foizga yetganda, zaryadsizlangan batareyani zaxira qismiga almashtiring, shunda siz haddan tashqari issiqlik muammosiz qurilmaning to'liq zaryadini olasiz.

Zaxira batareyaning boshqa afzalliklari ham bor. Masalan, o'rnatilgan batareyaning haddan tashqari qizib ketish holatiga duch kelsangiz (masalan, qurilmaning intensiv ishlashi yoki atrof-muhitning yuqori harorati tufayli), siz issiq batareyani tezroq sovutish uchun o'zgartirishingiz mumkin, shu bilan birga qurilmadan foydalanayapsiz.

Ikkita batareyaga ega bo'lsak, tezda zaryadlash zarurati yo'q bo'ladi - batareyani xavfsiz quvvat manbai asta-sekin zaryad olayotgan paytda siz uni xavfsiz ishlatishingiz mumkin.

Fredning o'lik xatolari

Fred yo'lda sayohat qilayotganda smartfon akkumulyatoriga zarar etkazgan bo'lishi mumkin deb taxmin qildi. U toza va quyoshli kunda harakat qilish uchun qurilmadagi GPS funktsiyasidan foydalangan. Smartfon uzoq vaqt davomida mashinaning boshqaruv paneli yonidagi ushlagichda bo'lgan, xaritani yorqin quyosh nurlari orasida ajratish uchun smartfonning yorqinligi maksimal darajada yoqilgan.

Bundan tashqari, barcha standart fon dasturlari - elektron pochta, messenjer va boshqalar. ishga tushirildi. Qurilma musiqiy treklarni yuklab olish uchun 4G modulidan va avtomobilning audio bosh qismiga ovoz uzatish uchun Bluetoorth simsiz modulidan foydalangan. Telefon, albatta, stress ostida edi.

Telefon quvvat olishi uchun u arzon narx mezonlari va to'g'ri ulagich mavjudligi asosida sotib olingan 12V adapterga ulangan.

To'g'ridan-to'g'ri quyosh nuri, yuqori protsessor yuki, maksimal ekran yorug'ligida yoqilganligi va shubhali adapter sifati smartfonning haddan tashqari qizib ketishiga olib keldi. Fred dahshat bilan eslatdiki, jihoz ushlagichidan chiqarilganda u qanday issiq bo'lgan. Ushbu qattiq haddan tashqari issiqlik batareyaning o'limi uchun katalizator edi.

Aftidan, muammo tunda kuchaygan, Fred batareyani to'liq zaryadlanganligini nazorat qilmasdan, uchinchi tomon zaryadlovchi qurilmasi yordamida qurilmani tunda ulab qo'yganida.

Fred yangi smartfoni bilan faqat keng qamrovli zaryadlovchi va zaxira batareyadan foydalanadi. Fred ushbu maslahatlar yordamida erishmoqchi bo'lgan batareya uchun ham, telefon uchun ham uzoq va xavfsiz hayotdan umidvor.

Xato topdingizmi? Ctrl + Enter tugmachalarini bosing

Transfer

Batareyada o'lim: Biz buni hamma ko'rdik. Telefonlar, noutbuklar, kameralar va hozirda elektr transport vositalarida bu jarayon og'riqli va agar omadingiz bo'lsa - sekin. Bir necha yillar davomida sizning qurilmalaringizni bir necha soat davomida (va hatto bir necha kun davomida) quvvatlaydigan lityum-ion batareyasi zaryadni ushlab turish qobiliyatini asta-sekin yo'qotadi. Oxir-oqibat, siz Stiv Jobsni qabul qilasiz, ehtimol uni la'natlaysiz, keyin yangi batareyani yoki hatto butunlay yangi gadjetni sotib olasiz.

Lekin nima uchun bu sodir bo'layapti? Batareyada uning ruhidan voz kechishiga nima sabab bo'ladi? Qisqa javob shundaki, uzoq vaqt davomida yuqori harorat ta'sirida shikastlanish va ko'plab zaryadlash va zaryadlash davrlari oxir-oqibat elektrodlar orasidagi lityum ionlarining harakatini buzadi.

Kiruvchi kimyoviy reaktsiyalar, korroziya, yuqori harorat tahdidi va ishlashga ta'sir qiluvchi boshqa omillar bo'yicha bizni boshqaradigan batafsil javob, hamma narsa yaxshi ishlaganda lityum-ionli batareyalarda nima bo'lishini tushuntirishdan boshlanadi.

Lityum-ionli batareyalarga kirish

Oddiy lityum-ionli batareyada lityum kobalt oksidi kabi lityum oksidlaridan tayyorlangan katot (yoki manfiy elektrod) ni topamiz. Bundan tashqari, bugungi kunda odatda grafitdan tayyorlangan anot yoki musbat elektrodni topamiz. Yupqa g'ovakli ajratuvchi qisqa tutashuvni oldini olish uchun ikkita elektrodni bir-biridan ajratib turadi. Organik erituvchilardan va litiy tuzlariga asoslangan elektrolit, bu lityum ionlarining hujayra ichida harakatlanishiga imkon beradi.

Zaryad olayotganda elektr toki litiy ionlarini katoddan anodga o'tkazadi. Chiqish paytida (boshqacha qilib aytganda, batareyadan foydalanganda) ionlar katodga qaytadi.

Lityum-ion hujayralarining parchalanishi bo'yicha ilmiy tadqiqotlar olib boruvchi Argonne milliy laboratoriyasining olimi Deniel Avraam ushbu jarayonni gidroenergetika tizimidagi suv bilan taqqosladi. Yuqoriga qarab harakatlanadigan suv energiya talab qiladi, lekin u pastga juda oson oqadi. Aslida, u kinetik energiya bilan ta'minlaydi, deydi Ibrohim, xuddi shunday, katoddagi lityum kobalt oksidi "o'z lityumidan voz kechishni istamaydi". Suv yuqoriga qarab harakatlanadigan singari, litiy atomlarini oksiddan chiqarib, ularni anodga ko'chirish uchun energiya kerak bo'ladi.

Zaryad olayotganda ionlar anodni tashkil etuvchi grafit varaqlari orasiga tushib qoladi. Ammo, Ibrohim aytganidek, "ular u erda bo'lishni xohlamaydilar, iloji boricha tezroq orqaga qaytadilar", chunki suv qiyalikdan oqadi. Bu tinchlanish. Uzoq muddatli batareyalar ushbu zaryadlash / tushirish davrlarining bir necha mingtasiga bardosh beradi.

Chiqib ketgan batareya qachon o'lik?

"O'lik" batareya haqida gapirganda, ikkita ishlash ko'rsatkichini tushunish kerak: energiya va quvvat. Ba'zi hollarda batareyadan quvvat olish tezligi juda muhimdir. Bu kuch. Elektr transport vositalarida yuqori quvvat tezlashishni, shuningdek tormozlanishni ta'minlaydi, bunda batareyani bir necha soniya ichida zaryad qilish kerak.

Boshqa tomondan, uyali telefonlarda yuqori quvvat quvvati yoki akkumulyator sig‘adigan quvvatdan kam ahamiyatga ega. Yuqori quvvatli batareyalar bir marta quvvat olganda uzoqroq ishlaydi.

Vaqt o'tishi bilan, batareya bir nechta yo'llar bilan susayadi, bu ham quvvatga, ham quvvatga ta'sir qilishi mumkin, oxir-oqibat u asosiy funktsiyalarni bajara olmaydi.

Boshqa suv o'xshashligi bilan o'ylab ko'ring: batareyani zaryadlash chelakni musluk suvi bilan to'ldirishga o'xshaydi. Paqir hajmi batareyaning quvvatini yoki quvvatini bildiradi. Siz uni to'ldirishingiz mumkin bo'lgan tezlik - kranni to'liq quvvatga yoki naychaga aylantirish - bu kuch. Ammo vaqt, yuqori harorat, ko'p tsikl va boshqa omillar oxir-oqibat chelakda teshik hosil qiladi.

Paqir analogida suv chiqib ketadi. Batareyada lityum ionlari o'chiriladi yoki "bog'langan", deydi Ibrohim. Natijada ular elektrodlar orasida harakatlanish qobiliyatini yo'qotadilar. Shu sababli, bir necha oydan so'ng, dastlab har ikki kunda zaryadlashni talab qiladigan mobil telefon har kuni quvvat olishi kerak. Keyin kuniga ikki marta. Oxir-oqibat, juda ko'p lityum ionlari "bog'lanib" qoladi va batareyada foydali zaryad bo'lmaydi. Paqir suvni ushlab turishni to'xtatadi.

Nima buzilmoqda va nima uchun

Katodning faol qismi (batareyadagi lityum ion manbai) barqarorlik va ishlashni ta'minlash uchun ma'lum bir atom tuzilishi bilan yaratilgan. Agar ionlar anodga borganlarida va keyin katodga qaytganlarida, ideal holda, ular barqaror kristalli tuzilishini saqlab qolish uchun ularni asl joylariga qaytishini istaydilar.

Muammo shundaki, kristall tuzilishi har bir zaryad va zaryad bilan o'zgarishi mumkin. A kvartirasidagi Yunuslar uyga qaytishlari shart emas, lekin ular qo'shni B kvartirasiga ko'chib o'tishlari mumkin. Keyin B kvartirasining ioni bu bema'ni odam o'z o'rnini topadi va qarama-qarshilikka kirishmasdan, yo'lak bo'ylab yanada uzoqroqqa borishga qaror qiladi. Va boshqalar.

Asta-sekin, moddadagi ushbu "fazali o'tish" katodni turli elektrokimyoviy xususiyatlarga ega kristalning yangi kristalli tuzilishiga aylantiradi. Dastlab kerakli ishlashni ta'minlaydigan atomlarning aniq joylashuvi turlicha.

Avtotransport tezlashganda yoki tormozlanishda quvvatni ta'minlash uchungina zarur bo'lgan gibrid avtomobil akkumulyatorlarida, - dedi Ibrohim, bu konstruktiv o'zgarishlar elektr transport vositalariga qaraganda ancha sekin sodir bo'ladi. Buning sababi shundaki, har bir tsikldagi lityum ionlarining ozgina qismi tizimda harakat qiladi. Natijada, ular uchun asl joylariga qaytish osonroq.

Korroziya muammosi

Buzilish batareyaning boshqa qismlarida ham bo'lishi mumkin. Har bir elektrod tok kollektoriga ulangan bo'lib, u asosan metall bo'lagi (odatda anod uchun mis, katod uchun alyuminiy) bo'lib, elektronlarni to'playdi va ularni tashqi zanjirga o'tkazadi. Shunday qilib, bizda lityum kobalt oksidi (bu seramika va juda yaxshi o'tkazgich emas) kabi "faol" materialdan tayyorlangan loy va metallga yopishtiruvchi yopishtiruvchi material mavjud.

Agar yopishtiruvchi material buzilsa, u oqim kollektorining sirtini "echib tashlaydi". Agar metall korroziyaga uchrasa, u elektronlarni samarali harakatga keltira olmaydi.

Batareyadagi korroziya elektrolitlar va elektrodlarning o'zaro ta'siridan kelib chiqishi mumkin. Grafit anot "chiqarilishi oson", ya'ni. u elektronlardan elektrolitga osonlikcha "voz kechadi". Bu grafit yuzasida kiruvchi qoplamaga olib kelishi mumkin. Ayni paytda katod yuqori darajada "oksidlanuvchan", ya'ni u elektrolitdan elektronlarni osonlikcha qabul qiladi, bu esa ba'zi hollarda tok kollektorining alyuminiyini zanglashi yoki katodning ayrim qismlarida qoplama hosil qilishi mumkin, deydi Ibrohim.

Juda yaxshi

Grafit, anodlarni tayyorlash uchun keng ishlatiladigan material, organik elektrolitlarda termodinamik jihatdan beqaror. Bu shuni anglatadiki, bizning batareyamiz birinchi zaryadlangandan boshlab grafit elektrolit bilan reaksiyaga kirishadi. Buning natijasida g'ovakli qatlam hosil bo'ladi (qattiq elektrolitlar interfeysi yoki EMB deb ataladi), natijada anodni keyingi hujumlardan himoya qiladi. Ushbu reaksiya oz miqdordagi lityumni ham iste'mol qiladi. Ideal dunyoda bu reaktsiya himoya qatlamini yaratish uchun bir marta sodir bo'ladi va bu uning oxiri bo'ladi.

Ammo, aslida, TEI juda o'zgaruvchan advokatdir. U grafitni xona haroratida yaxshi himoya qiladi, deydi Ibrohim, lekin yuqori haroratlarda yoki batareyaning zaryadi nolga tushganda ("chuqur razryad"), EME elektrolitda qisman eriydi. Yuqori haroratda elektrolitlar ham parchalanishga moyil bo'ladi va yon reaktsiyalar tezlashadi.

Qulay sharoitlar qaytib kelganda, boshqa himoya qatlami paydo bo'ladi, ammo bu lityumning bir qismini yeydi, bu esa sızıntılı chelak kabi muammolarga olib keladi. Uyali telefonimizni tez-tez zaryad qilishimiz kerak bo'ladi.

Shunday qilib, biz grafit anodini himoya qilish uchun EMTga muhtojmiz va bu holda juda yaxshi narsalar bo'lishi mumkin. Agar himoya qatlami juda qalin bo'lsa, u lityum ionlari uchun to'siq bo'lib qoladi, bu esa oldinga va orqaga erkin harakatlanishi uchun zarurdir. Bu kuchga ta'sir qiladi, Ibrohim elektr transport vositalari uchun "juda muhim" ekanligini ta'kidladi.

Yaxshi batareyalarni yaratish

Xo'sh, batareyalarimizning ishlash muddatini uzaytirish uchun nima qilish kerak? Laboratoriyalar tadqiqotchilari dietamizdagi vitaminlar kabi ishlaydigan elektrolit qo'shimchalarini qidirmoqdalar, ya'ni. elektrodlar va elektrolitlar orasidagi zararli reaktsiyalarni kamaytirish orqali batareyalarning ishlashiga va uzoq umr ko'rishlariga imkon beradi, deydi Ibrohim. Bunga qo'shimcha ravishda, ular elektrodlar uchun yangi, yanada barqaror kristalli tuzilmalarni, shuningdek barqarorroq bog'lovchi va elektrolitlarni qidirmoqdalar.

Ayni paytda, akkumulyatorlar va elektromobillar ishlab chiqaradigan kompaniyalar muhandislari lityum-ionli batareyalarni doimiy ravishda sog'lom harorat oralig'ida saqlashga harakat qilib, korpuslar va issiqlik boshqaruv tizimlari ustida ishlamoqdalar. Iste'molchilar sifatida biz haddan tashqari harorat va chuqur zaryadsizlanishdan saqlanib qolamiz va har doim juda tez o'lib ketadigan batareyalar haqida shikoyat qilishni davom ettirmoqdamiz.

Lityum-ionli (Li-ionli) batareyalar uchun iste'mol bozori juda katta - qariyb 10 milliard dollarni tashkil etadi, ammo u barqaror, o'sish sur'ati yiliga atigi 2 foizni tashkil qiladi. Elektr mashinalari haqida nima deysiz? Darhaqiqat, yaqin yillarda elektr transport vositalarining rivojlanishi tufayli lityum-ionli batareyalarning yillik o'sish sur'ati 10% darajasida prognoz qilinmoqda. Ajablanarlisi shundaki, Li-ion batareyalar bozoridagi eng katta o'sish maydoni hali ham "hamma narsa" bo'lib, mobil telefonlardan tortib forkliftlarga qadar.

Lityum-ionli batareyalar uchun "boshqa" dasturlarda odatda bitta umumiy narsa bor - muhrlangan qo'rg'oshin kislotali (SLA) batareyalar bilan ishlaydigan qurilmalar. So'nggi 200 yil ichida qo'rg'oshinli akkumulyatorlar elektronika bozorida etakchi o'rinni egallab kelmoqda, ammo bir necha yildan buyon ularni lityum-ionli batareyalar bozordan siqib chiqaradi. Ko'pgina hollarda lityum-ionli batareyalar qo'rg'oshinli akkumulyatorlarni (akkumulyatorlarni) almashtira boshlaganligi sababli, ushbu SLA an'anaviy qurilmalari o'rniga Li-iondan foydalanishning asosiy texnik xususiyatlari va iqtisodiy maqsadga muvofiqligini ta'kidlab, ushbu ikki turdagi energiyani saqlashni taqqoslash kerak.

Batareya tarixi

Qo'rg'oshin kislotali batareyasi 1850 yillarda tijorat maqsadlarida ishlab chiqarilgan birinchi qayta zaryadlanuvchi batareyadir. 150 yoshdan oshgan hurmatli yoshiga qaramay, ular zamonaviy qurilmalarda faol foydalanilmoqda. Bundan tashqari, ular zamonaviy texnologiyalar bilan tanishish mumkin bo'lgan dasturlarda faol ravishda qo'llaniladi. Ba'zi keng tarqalgan qurilmalar SKB tomonidan juda faol qo'llaniladi, masalan, uzluksiz quvvat manbalari (UPS), golf aravalari yoki forkliftlar. Ajablanarlisi shundaki, qo'rg'oshin kislotali batareyalar bozori hali ham ma'lum joylar va loyihalar uchun o'sib bormoqda.

Qo'rg'oshin-kislota texnologiyasidagi birinchi, juda aniq yangilik 1970-yillarda, muhrlangan SKBlar yoki texnik xizmat ko'rsatmaydigan SKBlar ixtiro qilinganida yuz berdi. Ushbu modernizatsiya batareyalarni zaryadlash / zaryadsizlantirish paytida gazlarni shamollatish uchun maxsus vanalar paydo bo'lishidan iborat edi. Bundan tashqari, ho'llangan ajratgichdan foydalanish batareyani moyil holatda elektrolitlar oqishisiz ishlashga imkon berdi.

SKB yoki inglizcha. SLA ko'pincha turiga yoki qo'llanilishiga qarab tasniflanadi. Hozirgi kunda eng keng tarqalgan ikki tur: gel, shuningdek, valf bilan boshqariladigan qo'rg'oshin kislotasi (VRLA) va changni yutish shisha mat AGM. AGM batareyalari kichik UPS, favqulodda yoritish va nogironlar kolyaskalari uchun ishlatiladi, VRLA esa uyali o'rni ustunlari, internet markazlari va forkliftlar uchun zaxira kuchi kabi kattaroq formatli dasturlarni maqsad qilib qo'ygan. Qo'rg'oshinli akkumulyatorlarni quyidagi mezonlarga ko'ra ham tasniflash mumkin: avtomobil (starter yoki SLI - ishga tushirish, yoritish, ateşleme); tortish (tortish yoki chuqur aylanish); statsionar (uzluksiz quvvat manbalari). Ushbu dasturlarning barchasida SLA ning asosiy kamchiliklari hayot aylanishidir - agar ular bir necha marta bo'shatilsa, ular jiddiy zarar ko'radi.

Ajablanarlisi shundaki, qo'rg'oshin kislotali akkumulyatorlar qayta zaryadlanuvchi batareyalar bozorida o'nlab yillar davomida, 1980-yillarda lityum-ionli batareyalar ishlab chiqarilguniga qadar shubhasiz etakchilar edi. Lityum ionli akkumulyator - bu qayta zaryadlanadigan hujayra, unda lityum ionlari zaryadsizlanish paytida salbiy elektroddan musbat elektrodga, aksincha zaryad olayotganda harakat qiladi. Lityum ionli batareyalar interkalatsiyalangan lityum birikmalaridan foydalanadi, lekin bir martalik batareyalarda ishlatiladigan metall lityumni o'z ichiga olmaydi.

Lityum-ionli akkumulyator birinchi bo'lib 1970-yillarda ixtiro qilingan. 1980-yillarda kobalt oksidli katod batareyasining birinchi tijorat versiyasi bozorga chiqarildi. Ushbu turdagi qurilma og'irligi va quvvati jihatidan nikel asosidagi tizimlarga qaraganda ancha katta imkoniyatlarga ega edi. Yangi lityum-ionli batareyalar mobil telefonlar va noutbuklar bozorida katta o'sishni ta'minladi. Dastlab, xavfsizlik sababli, kobalt oksidi katod materialidagi nikel va marganets asosidagi qo'shimchalarni o'z ichiga olgan xavfsizroq variantlar, shuningdek hujayra qurilishidagi yangiliklardan tashqari, joriy etildi.

Bozorda birinchi lityum-ion xujayralari qattiq alyuminiy yoki po'lat qutilarda bo'lgan va odatda faqat bir nechta silindrsimon yoki prizmatik (g'isht shaklidagi) form-faktorlarga ega bo'lgan. Biroq, lityum-ion texnologiyasining qo'llanilish doirasi kengayishi bilan ularning umumiy o'lchamlari o'zgarishni boshladi.

Masalan, noutbuk va mobil telefonlarda eski texnologiyaning arzonroq versiyalari qo'llaniladi. Zamonaviy ingichka lityum polimer xujayralari smartfonlar, planshetlar va kiyiladigan narsalarda qo'llaniladi. Hozirgi vaqtda lityum-ionli batareyalar elektr asboblarida, elektr velosipedlarda va boshqa qurilmalarda qo'llaniladi. Ushbu o'zgarish qo'rg'oshin-kislota qurilmalarining to'liq va quvvat ko'rsatkichlarini yaxshilashga qaratilgan tobora yangi dasturlarda to'liq almashtirilishini e'lon qiladi.

Kimyoviy xususiyatlari

Hujayra kimyosi asoslari qo'rg'oshin kislotasi va lityum ionlari qurilmalariga ma'lum xususiyatlar va turli darajadagi funktsional imkoniyatlarni beradi. Quyida qo'rg'oshinli akkumulyatorlarning o'nlab yillar davomida asosiy oqimiga aylangan ba'zi bir afzalliklari va hozirda uning o'rnini bosishiga olib keladigan kamchiliklari hamda lityum-ionli qurilmalar uchun o'xshash jihatlar keltirilgan.

Qo'rg'oshin kislotali akkumulyator

SKB sodda, ishonchli va arzon. U keng harorat oralig'ida ishlatilishi mumkin.
Batareyalar doimiy zaryadlangan holatda (SoC) saqlanishi kerak va ularni tezda zaryadlash mumkin emas.
SKBlarning vazni juda katta. Ularning gravimetrik energiya zichligi juda past.
Hayotiy tsikl odatda 200 dan 300 gacha razryadlar / zaryadlarni tashkil etadi, bu juda kichik.
Zaryadlash / tushirish egri chizig'i oddiy voltaj kuzatuvi bilan SOCni o'lchashga imkon beradi.

Li-ion batareyasi

Ular hajmi va vazni jihatidan eng yuqori energiya zichligiga ega.
Hayotiy tsikl odatda 300 dan 500 gacha, ammo lityum fosfat hujayralari uchun minglab o'lchovlar bilan o'lchanishi mumkin;
Juda kichik ish harorati oralig'i;
Turli xil o'lchamdagi o'lchamlar, shakllar va boshqa imkoniyatlar mavjud;
Ta'mirlash talab qilinmaydi. O'z-o'zidan tushirish darajasi juda past.
Operatsion xavfsizligi sxemalarini amalga oshirish talab qilinadi. Murakkab zaryadlash algoritmi.
SoC o'lchovlari kuchlanish egri chizig'ining noaniqligi sababli hiyla-nayrang qarorlarni talab qiladi.

Elektron mahsulotlar

Batareya to'plami va qayta zaryadlanuvchi batareyaning farqini tushunish muhimdir. Hujayra paketning asosiy qurilish blokidir. Bundan tashqari, to'plam elektronika, ulagichlar va korpusni ham o'z ichiga oladi. Yuqoridagi rasmda ushbu qurilmalarning namunalari ko'rsatilgan. Lityum-ionli batareyada hech bo'lmaganda amalga oshirilgan hujayralarni himoya qilish va boshqarish sxemalari bo'lishi kerak, zaryadlovchi va kuchlanishni o'lchash tizimi qo'rg'oshin kislotali qurilmalarga qaraganda ancha murakkab.

Lityum ion va qo'rg'oshin kislotali batareyalardan foydalanishda elektronikadagi asosiy farqlar quyidagicha bo'ladi:

Zaryadlanmoqda

Qo'rg'oshin kislotali akkumulyatorni zaryadlash ma'lum voltaj chegaralari bajarilgan taqdirda juda sodda. Lityum-ionli batareyalar temir fosfat paketlari bundan mustasno, yanada murakkab algoritmdan foydalanadi. Bunday qurilmalar uchun standart zaryadlash usuli doimiy oqim / doimiy kuchlanish (CC / CV) usuli hisoblanadi. U ikki bosqichli zaryadlash jarayonini o'z ichiga oladi. Birinchi bosqichda doimiy oqim zaryadi paydo bo'ladi. Bu xujayradagi kuchlanish ma'lum bir chegaraga yetguncha davom etadi, undan keyin kuchlanish doimiy bo'lib qoladi va tok chegara qiymatiga yetguncha tok eksponent ravishda kamayadi.

Zaryadlarni hisoblash va aloqa

Avval aytib o'tganimizdek, SKB zaryadini oddiy kuchlanish o'lchov asboblari bilan o'lchash mumkin. Lityum-ionli batareyalardan foydalanganda murakkab algoritmlarni va o'quv davrlarini amalga oshirishni talab qiladigan katakchalarning zaryadlanish darajasini boshqarish zarur.

I 2 C lityum-ionli batareyalarda ishlatiladigan eng keng tarqalgan va tejamli aloqa protokoli hisoblanadi, ammo u shovqin immuniteti, masofadagi signal yaxlitligi va umumiy o'tkazuvchanlik nuqtai nazaridan cheklovlarga ega. I 2 C ning hosilasi bo'lgan SMBus (System Management Bus) kichikroq batareyalarda juda keng tarqalgan, ammo hozirda kuchli yoki kattaroq paketlar uchun samarali yordamga ega emas. JON yuqori shovqinli muhit uchun juda yaxshi yoki uzoq muddatli ishlash talab etiladi, masalan, ko'plab SKB dasturlari, ammo bu juda qimmat.

To'g'ridan-to'g'ri almashtirish

Shuni ta'kidlash kerakki, hozirda bir nechta standart qo'rg'oshin kislotali akkumulyator formati mavjud. Masalan - U1, tibbiy jihozlarning zaxira quvvat dasturlarida ishlatiladigan standart form faktor. Lityum-temir-fosfat batareyasi qo'rg'oshin-kislota uchun juda munosib o'rnini egalladi. Temir fosfat ajoyib hayotiy tsiklga ega, zaryadni yaxshi o'tkazuvchanlikka ega, xavfsizlikni yaxshilaydi va past empedansga ega. Lityum temir fosfat batareyalarining kuchlanishlari qo'rg'oshin kislota kuchlanishiga (12V va 24V) yaxshi mos keladi va shu bilan zaryadlovchilardan foydalanishga imkon beradi. Batareyalarga texnik xizmat ko'rsatish va monitoring dasturlari to'plamlari zaryadni kuzatish, zaryadlash / razryad hisoblagichi va boshqalar kabi aqlli xususiyatlarni o'z ichiga oladi.

Lityum temir fosfat batareyalari saqlash paytida bir necha oy davomida quvvatini yo'qotadigan SKB batareyalaridan farqli o'laroq, saqlash vaqtida 100% quvvatni saqlab qoladi. Yuqoridagi rasmda SKB dan Li-ionga o'tishda erishilgan ikkita mahsulot va erishilgan yutuqlarning turlari taqqoslangan.

xulosalar

Qo'rg'oshin kislotasi bilan bir xil miqdordagi energiyani to'play oladigan batareyalar juda kam, shuning uchun bu turdagi batareyalar ko'plab kuchli qurilmalar uchun tejamkor bo'ladi. Lityum-ion texnologiyasi narxning muttasil pasayib borishi va ularning kimyoviy tuzilmalari va xavfsizlik tizimlarining doimiy takomillashtirilishi ularni kislota texnologiyasi bo'yicha munosib raqobatchiga aylantiradi. Ularni ishlatish uchun qurilmalar juda xilma-xil bo'lishi mumkin, uzluksiz quvvat manbai qurilmalaridan tortib elektr transport vositalariga va uchuvchisiz uchish vositalariga qadar.

Bugungi kunda maxsus batareyalar mobil, maishiy texnika, asbob-uskunalar uchun ishlatiladi. Ular ishlash xususiyatlari bilan farq qiladi. Batareyaning uzoq vaqt ishlamay qolishi uchun, ishlamay qolmasdan, taqdim etilgan mahsulotlar ishlab chiqaruvchilarining talablarini inobatga olish kerak.

Li-Ion batareyalari bugungi kunda eng mashhur turlaridan biri hisoblanadi. Ushbu turdagi batareyani qanday to'g'ri zaryad qilish kerakligi, shuningdek, uning ishlash xususiyatlari, qurilmani ishlatishdan oldin batafsil ko'rib chiqilishi kerak.

umumiy xususiyatlar

Hozirgi kunda batareyalarning eng keng tarqalgan turlaridan biri bu Li-Ion turidir. Bunday qurilmalar nisbatan arzon. Bundan tashqari, ular ish sharoitlariga mos kelmaydi. Bunday holda, foydalanuvchi kamdan-kam hollarda silindrsimon shakldagi yoki boshqa turdagi Li-Ion 18650 batareyasini qanday qilib to'g'ri zaryad qilish haqida savol tug'diradi.

Ko'pincha taqdim etilgan batareyalar smartfonlar, noutbuklar, planshetlar va shunga o'xshash boshqa qurilmalarga o'rnatiladi. Taqdim etilgan batareyalar chidamlilik va ishonchlilik bilan ajralib turadi. Ular to'liq bo'shatishdan qo'rqmaydilar.

Taqdim etilgan mahsulotlarning asosiy xususiyatlaridan biri bu "xotira effekti" ning yo'qligi. Ushbu batareyalarni deyarli har qanday qulay vaqtda zaryadlash mumkin. "Xotira effekti" batareya to'liq zaryadsizlanganda paydo bo'ladi. Agar unda ozgina miqdorda zaryad qolgan bo'lsa, vaqt o'tishi bilan batareyaning quvvati pasayishni boshlaydi. Bu uskunalar bilan etarli darajada ta'minlanmasligiga olib keladi. Lityum-ionli batareyalarda xotira effekti minimallashtiriladi.

Dizayn

Lityum-ionli batareyaning dizayni u mo'ljallangan qurilmaning turiga bog'liq. Uyali telefonda "quti" deb nomlangan batareyadan foydalaniladi. U to'rtburchaklar shaklga ega va bitta tarkibiy elementni o'z ichiga oladi. Uning nominal kuchlanishi 3.7V.

Laptop uchun taqdim etilgan turdagi akkumulyator butunlay boshqacha dizaynga ega. Bir nechta alohida batareyalar elementlari bo'lishi mumkin (2-12 dona). Ularning har biri silindrsimon shaklga ega. Ular Li-Ion 18650 batareyalari bo'lib, ularni qanday qilib to'g'ri zaryad qilish kerakligi jihoz ishlab chiqaruvchisi tomonidan batafsil ko'rsatilgan. Ushbu dizayn maxsus tekshirgichni o'z ichiga oladi. Bu mikrosxemaga o'xshaydi. Nazoratchi zaryadlash tartibini boshqaradi, batareyaning quvvatining nominal qiymatidan oshib ketishiga yo'l qo'ymaydi.

Tabletkalar va smartfonlar uchun zamonaviy batareyalar, shuningdek, zaryadni boshqarish funktsiyasiga ega. Bu batareyaning ishlash muddatini sezilarli darajada uzaytiradi. U turli xil salbiy omillardan himoyalangan.

Zaryadlash xususiyatlari

Li-Ion batareyalarini telefon, noutbuk va boshqa jihozlar uchun qanday qilib to'g'ri zaryad qilishni ko'rib chiqsangiz, taqdim etilgan qurilmaning xususiyatlariga e'tibor berishingiz kerak. Aytish kerakki, lityum-ionli batareyalar chuqur zaryadga va ortiqcha zaryadga toqat qilmaydi. Bu tuzilishga qo'shiladigan maxsus moslama (boshqaruvchi) tomonidan boshqariladi.

Batareya turini to'liq quvvatning 20% \u200b\u200bdan 80% gacha ushlab turish juda yaxshi. Bu tekshirgich tomonidan nazorat qilinadi. Biroq, mutaxassislar qurilmani doimo zaryadlovchiga ulab qo'yishni tavsiya etmaydi. Bu batareyaning ishlash muddatini sezilarli darajada qisqartiradi. Bunday holda, doimiy yuk yuklagichga ta'sir qiladi. Vaqt o'tishi bilan uning funktsionalligi shu tufayli kamayishi mumkin.

Bunday holda, tekshirgich chuqur tushirishiga yo'l qo'ymaydi. Bu shunchaki bir muncha vaqt batareyani uzib qo'yadi. Ushbu himoya funktsiyasi juda muhimdir. Aks holda, foydalanuvchi tasodifan batareyani haddan tashqari zaryad qilishi yoki zaryadsizlanishi mumkin. Shuningdek, zamonaviy batareyalar yuqori sifatli qizib ketishdan himoya qiladi.

Batareyaning ishlash printsipi

Li-Ion batareyasini (yangi yoki ishlatilgan) qanday qilib to'g'ri zaryad qilishni tushunish uchun siz uning qanday ishlashini ko'rib chiqishingiz kerak. Bu qurilmaning zaryadsizlanishi va zaryadlanish darajasini kuzatish zarurligini baholaydi.

Ushbu turdagi batareyadagi litiy ionlari bir elektroddan ikkinchisiga o'tadi. Bunday holda, elektr toki paydo bo'ladi. Elektrodlar turli xil materiallardan tayyorlanishi mumkin. Ushbu ko'rsatkich qurilmaning ishlashiga kamroq ta'sir qiladi.

Lityum ionlari elektrodlarning kristall panjarasida to'planadi. Ikkinchisi, o'z navbatida, ularning hajmini va tarkibini o'zgartiradi. Batareya zaryadlanganda yoki zaryadsizlanganda, elektrodlarning birida ko'proq ionlar mavjud. Lityum tomonidan metall konstruktiv elementlarga yuk qancha yuqori bo'lsa, qurilmaning ishlash muddati shunchalik qisqaradi. Shuning uchun ionning yuqori foizini u yoki bu elektrodga cho'ktirishiga yo'l qo'ymaslik yaxshiroqdir.

Zaryadlash imkoniyatlari

Batareyani ishlatishdan oldin siz Li-Ion batareyasini smartfon, planshet va boshqa uskunalarni qanday qilib to'g'ri zaryad qilishni o'ylab ko'rishingiz kerak. Buning bir necha yo'li mavjud.

Eng to'g'ri echimlardan biri zaryadlovchidan foydalanish bo'ladi. Har bir ishlab chiqaruvchi uni to'liq elektron uskunalar bilan ta'minlaydi.

Ikkinchi variant - batareyani uy tarmog'iga ulangan statsionar kompyuterdan zaryad qilish. Buning uchun USB kabelidan foydalaniladi. Bunday holda, zaryadlash jarayoni birinchi usuldan ko'ra ko'proq vaqt talab etadi.

Siz ushbu protsedurani avtomobilingizdagi zajigalka yordamida amalga oshirishingiz mumkin. Yana bir mashhur bo'lmagan usul - lityum-ionli batareyani universal qurilma bilan zaryadlash. Uni "qurbaqa" deb ham atashadi. Ko'pincha bunday qurilmalar smartfonlarning batareyalarini zaryad qilish uchun ishlatiladi. Ushbu qurilmaning kontaktlari kenglikda sozlanishi mumkin.

Yangi batareyani zaryadlash

Yangi batareyani to'g'ri ishga tushirish kerak. Buning uchun telefon, planshet yoki boshqa jihozlar to'liq zaryadsizlanishi kerak. Faqat qurilma o'chirilganda uni tarmoqqa ulash mumkin. Nazorat qiluvchi batareyaning haddan tashqari zaryadsizlanishiga yo'l qo'ymaydi. Batareya quvvati oldindan belgilangan darajaga tushganda, u qurilmani o'chiradi.

Keyinchalik, siz elektr jihozlarini tarmoqqa standart zaryadlovchi yordamida ulashingiz kerak. Jarayon indikator yashil rangga aylanguniga qadar amalga oshiriladi. Siz yana bir necha soat davomida qurilmani Internetda qoldirishingiz mumkin. Ushbu protsedura bir necha marta amalga oshiriladi. Bunday holda, siz telefoningizni, planshetingizni yoki noutbukingizni maxsus zaryadsizlantirishingiz shart emas.

Muntazam zaryadlash

Li-Ion batareyalarini qanday qilib to'g'ri zaryad qilishni bilish batareyaning ishlash muddatini sezilarli darajada uzaytirishi mumkin. Mutaxassislar ushbu jarayon uchun yangi akkumulyator uchun to'g'ri protsedurani o'tkazishni tavsiya etadilar. Shundan so'ng, batareyani to'liq zaryadsizlantirish maqsadga muvofiq emas. Ko'rsatkich batareyaning quvvati atigi 14-15% zaryadlanganligini ko'rsatganda, u tarmoqqa ulangan bo'lishi kerak.

Shu bilan birga, batareyaning hajmini to'ldirish uchun boshqa qurilmalardan foydalanish tavsiya etilmaydi, faqat standartidan tashqari. Batareyaning ma'lum bir modeli uchun maksimal qabul qilinadigan oqim ko'rsatkichlariga ega. Boshqa variantlardan faqat o'ta zarurat bo'lganda foydalanish kerak.

Kalibrlash

Li-Ion batareyalarini qanday qilib to'g'ri zaryad qilish kerakligi haqidagi savolni o'rganayotganda yana bir nuansni o'rganish kerak. Mutaxassislar ushbu qurilmani vaqti-vaqti bilan sozlashni tavsiya etadilar. U har uch oyda bir marta o'tkaziladi.

Birinchidan, normal rejimda siz elektr jihozlarini o'chirishdan oldin uni bo'shatishingiz kerak. Keyin u tarmoqqa ulangan. Zaryadlash indikator yashil rangga aylanguncha davom etadi (batareya 100% quvvatlanadi). Tekshirgichning to'g'ri ishlashi uchun ushbu protsedura bajarilishi kerak.

Ushbu protsedurada batareyaning bosilgan elektron platasi zaryadlash va zaryadsizlanish chegaralarini belgilaydi. Bu tekshirgichning normal ishlashini ta'minlash, ishlamay qolmaslik uchun kerak. Bunday holda, ishlab chiqaruvchi tomonidan telefon, planshet yoki noutbuk bilan ta'minlangan standart zaryadlovchi ishlatiladi.

Saqlash

Batareyani iloji boricha uzoqroq va samarali ishlashi uchun, shuningdek, Li-Ion batareyasini saqlash uchun qanday qilib to'g'ri zaryad qilishni o'ylab ko'rishingiz kerak. Ba'zi hollarda, uskunani quvvatlantirish uchun moslama vaqtincha ishlatilmaganda, vaziyat yuzaga kelishi mumkin. Bunday holda, uni saqlash uchun to'g'ri tayyorlash kerak.

Batareya 50% gacha quvvatlanadi. Bunday holatda, u uzoq vaqt davomida saqlanishi mumkin. Biroq, atrof-muhit harorati 15 ° C atrofida bo'lishi kerak. Agar u ko'paytirilsa, batareyaning quvvatini yo'qotish tezligi oshadi.

Agar batareyani etarlicha uzoq vaqt saqlash kerak bo'lsa, u oyiga bir marta to'liq zaryadsizlanishi va qayta zaryadlanishi kerak. Batareya belgilangan quvvatning 100% ga etadi. Keyin qurilma yana zaryadsizlanadi va 50% gacha quvvatlanadi. Agar ushbu protsedura muntazam ravishda amalga oshirilsa, batareyani juda uzoq vaqt saqlash mumkin. Shundan so'ng, u to'liq ishga tushiriladi.

Li-Ion batareyalarini qanday qilib to'g'ri zaryad qilishni o'ylab, siz ushbu turdagi batareyaning ishlash muddatini sezilarli darajada uzaytirasiz.

Lityum batareyalarni ishlatish, zaryadlash, ijobiy va salbiy tomonlari

Bugungi kunda ko'p odamlar kundalik hayotlarida elektron qurilmalardan foydalanadilar. Uyali telefonlar, planshetlar, noutbuklar ... Bu nima ekanligini hamma biladi. Ammo ozgina odamlar ushbu qurilmalarning asosiy elementi lityum batareyadir. Deyarli har bir mobil qurilma ushbu turdagi qayta zaryadlanuvchi batareyalar bilan jihozlangan. Bugun biz lityum batareyalar haqida gaplashamiz. Ushbu batareyalar va ularni ishlab chiqarish texnologiyasi doimo rivojlanib bormoqda. Texnologiyalarning muhim yangilanishi har 1-2 yilda amalga oshiriladi. Lityum batareyalarning ishlashining umumiy printsipini ko'rib chiqamiz va alohida materiallar navlarga bag'ishlanadi. Lityum batareyalarning kelib chiqishi, ishlashi, saqlanishi, afzalliklari va kamchiliklari tarixi quyida muhokama qilinadi.

Ushbu yo'nalishdagi tadqiqotlar 20-asr boshlarida olib borildi. Lityum batareyalar oilasidagi "birinchi qaldirg'ochlar" o'tgan asrning ettinchi yillari boshlarida paydo bo'lgan. Ushbu batareyalarning anodi lityumdan qilingan. Ular yuqori o'ziga xos energiya tufayli tezda talabga aylanishdi. Lityum, juda faol kamaytiruvchi vosita tufayli, ishlab chiquvchilar hujayraning nominal kuchlanishini va o'ziga xos energiyasini sezilarli darajada oshirishga muvaffaq bo'lishdi. Texnologiyani ishlab chiqish, undan keyingi sinov va nozik sozlash taxminan yigirma yil davom etdi.

Shu vaqt ichida, asosan, litiy batareyalarini ishlatish xavfsizligi, materiallarni tanlash va boshqalar bilan bog'liq masalalar hal qilindi. Aprotik elektrolitlar bilan ikkinchi darajali lityum xujayralari va qattiq katodli tur ularda sodir bo'layotgan elektrokimyoviy jarayonlarda o'xshashdir. Xususan, litiyning anodik erishi manfiy elektrodda sodir bo'ladi. Lityum musbat elektrodning kristall panjarasiga singdirilgan. Batareya zaryadlanganda elektrodlardagi jarayonlar teskari yo'nalishda ketadi.

Ijobiy elektrod uchun materiallar juda tez ishlab chiqilgan. Ular uchun asosiy talab shunda ediki, ularga qaytar jarayonlar sodir bo'ldi.

Biz anodik ekstraktsiya va katodik implantatsiya haqida gapiramiz. Ushbu jarayonlar anodik deinterkalatsiya va katodik interkalatsiya deb ham ataladi. Tadqiqotchilar katod sifatida turli xil materiallarni sinovdan o'tkazdilar.

Talab shuki, velosiped haydash paytida hech qanday o'zgarishlar bo'lmadi. Xususan, quyidagilar:

TiS2 (titanium disulfid);
Nb (Se) n (niobiyum selenid);
vanadiy sulfidlar va diselenidlar;
mis va temir sulfidlari.

Ushbu materiallarning barchasi qatlamli tuzilishga ega. Tadqiqot yanada murakkab kompozitsiyalar materiallari bilan ham olib borildi. Buning uchun ba'zi metallarning qo'shimchalari oz miqdorda ishlatilgan. Ular Li dan kattaroq radiusli kationlarga ega bo'lgan elementlar edi.

Katodning yuqori o'ziga xos xususiyatlari metall oksidlarida olingan. Orqaga qaytariladigan ish uchun har xil oksidlar sinovdan o'tkazildi, bu u erda lityum kationlari kiritilganda oksid moddasining kristalli panjarasining buzilish darajasiga bog'liq. Hisoblashda katodning elektron o'tkazuvchanligi ham hisobga olingan. Qiyinchilik katod hajmining 20 foizdan oshmasligini ta'minlashdan iborat edi. Tadqiqotlarga ko'ra, vanadiy va molibden oksidlari eng yaxshi natijalarni ko'rsatdi.

Anot bilan lityum batareyalarni yaratishda asosiy qiyinchiliklar paydo bo'ldi. Aniqrog'i, zaryad olayotganda, Li katodik birikmasi paydo bo'lganda. Buning natijasida sirt juda yuqori faollikka ega bo'ladi. Litiy dendritlar shaklida katod yuzasida yotadi va natijada passiv plyonka hosil bo'ladi.

Ma'lum bo'lishicha, ushbu film litiy zarralarini o'rab oladi va ularning bazaga tegishini oldini oladi. Ushbu jarayon inkapsulatsiya deb ataladi va batareyani zaryadlangandan so'ng litiyning ma'lum qismi elektrokimyoviy jarayonlardan chetlatilishiga olib keladi.

Natijada, ma'lum bir davrdan so'ng, elektrodlar eskirgan va lityum batareyaning ichidagi jarayonlarning harorat barqarorligi buzilgan.

Bir muncha vaqt, element Li erish nuqtasiga qadar qizdirildi va reaktsiya nazoratsiz fazaga o'tdi. Shunday qilib, 90-yillarning boshlarida ko'plab lityum batareyalar ularni ishlab chiqargan kompaniyalarning korxonalariga qaytarildi. Bu mobil telefonlarda ishlatilgan birinchi batareyalardan biri edi. Telefonda suhbat paytida (oqim maksimal qiymatiga etadi) ushbu batareyalardan alanga chiqardi. Foydalanuvchining yuziga kuyish hollari ko'p bo'lgan. Lityum cho'kishi paytida dendritlarning hosil bo'lishi, yong'in va portlash xavfidan tashqari, qisqa tutashuvga olib kelishi mumkin.

Shuning uchun tadqiqotchilar katod sirtini davolash usulini ishlab chiqishga ko'p vaqt va kuch sarfladilar. Dendritlarning paydo bo'lishiga to'sqinlik qiladigan qo'shimchalarni elektrolitga kiritish usullari ishlab chiqilgan. Olimlar bu yo'nalishda yutuqlarga erishdilar, ammo muammo shu paytgacha to'liq hal qilinmadi. Ushbu muammolarni boshqa usul bilan metall lityum yordamida hal qilishga harakat qildilar.

Shunday qilib, salbiy elektrod toza Li dan emas, balki litiy qotishmalaridan tayyorlana boshladi. Eng muvaffaqiyatli lityum va alyuminiy qotishmasi edi. Chiqarish jarayoni davom etayotganida, lityum elektroddagi bunday qotishmadan chiqib ketadi va zaryadlash paytida aksincha. Ya'ni, zaryad-razryad tsikli davomida qotishmadagi Li kontsentratsiyasi o'zgaradi. Albatta, metall Li bilan taqqoslaganda qotishma tarkibida lityum faolligining yo'qotilishi bo'lgan.

Qotishma elektrodining potentsiali 0,2-0,4 volts oralig'ida pasaygan. Lityum batareyaning ish kuchlanishi kamaydi va shu bilan elektrolit va qotishma o'rtasidagi o'zaro ta'sir kamayadi. Bu ijobiy omil bo'ldi, chunki o'z-o'zini bo'shatish kamaydi. Ammo lityum va alyuminiy qotishmasi keng tarqalmagan. Bu erda muammo shundaki, velosiped paytida ushbu qotishmaning o'ziga xos hajmi juda o'zgargan. Chuqur deşarj sodir bo'lganda, elektrod mo'rtlashdi va parchalanib ketdi. Qotishma o'ziga xos xususiyatlarining pasayishi tufayli ushbu yo'nalishdagi tadqiqotlar to'xtatildi. Boshqa qotishmalar ham o'rganilgan.

Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, og'ir metallar bilan Li qotishmasi eng mos keladi. Masalan, Vudning qotishmasi. Ular o'ziga xos hajmni saqlab qolish nuqtai nazaridan yaxshi ishlashdi, ammo lityum batareyalarda foydalanish uchun o'ziga xos xususiyatlar etarli emas edi.

Natijada, lityum metall beqaror bo'lgani sababli, tadqiqotlar boshqa yo'nalishga aylana boshladi. Batareyaning tarkibiy qismlaridan toza lityumni chiqarib tashlash va uning ionlaridan foydalanishga qaror qilindi. Lityum ionli (Li-Ion) batareyalar shu tarzda paydo bo'ldi.

Lityum-ionli batareyalarning energiya zichligi litiynikidan kam. Ammo ularning xavfsizligi va ulardan foydalanish qulayligi ancha yuqori. Ushbu havola haqida ko'proq ma'lumot olishingiz mumkin.

Ishlash va xizmat ko'rsatish muddati

Ekspluatatsiya

Operatsion qoidalari mobil qurilmalarda (telefonlar, planshetlar, noutbuklar) ishlatiladigan umumiy lityum batareyalar misolida ko'rib chiqiladi. Ko'pgina hollarda, o'rnatilgan kontroller bunday batareyalarni "ahmoqdan" himoya qiladi. Ammo foydalanuvchi lityum batareyalar qurilmasi, parametrlari va ishlashi haqida asosiy narsalarni bilishi uchun foydalidir.

Birinchidan, lityum batareyaning kuchlanishi 2,7 dan 4,2 voltsgacha bo'lishi kerakligini yodda tutishingiz kerak. Bu erda pastki qiymat minimal zaryad darajasini, yuqori qiymat - maksimalni bildiradi. Zamonaviy Li batareyalarida elektrodlar grafitdan tayyorlangan va ularning holatida pastki voltaj chegarasi 3 volt (2,7 - koks elektrodlari uchun qiymat). Voltaj yuqori chegaradan pastki darajaga tushganda batareyaning elektr energiyasi uning quvvati deb ataladi.

Lityum batareyalarning ishlash muddatini uzaytirish uchun ishlab chiqaruvchilar kuchlanish oralig'ini biroz qisqartiradilar. Ko'pincha bu 3,3-4,1 volt. Amalda, lityum batareyalar 45 foiz zaryad darajasida maksimal ishlash muddatiga ega. Batareya haddan tashqari zaryadlangan yoki zaryadsizlangan bo'lsa, xizmat muddati qisqaradi. Odatda lityum batareyani 15-20% quvvat bilan zaryad qilish tavsiya etiladi. Va 100% quvvatga yetgandan so'ng darhol zaryadlashni to'xtatishingiz kerak.

Ammo, yuqorida aytib o'tilganidek, batareyani ortiqcha zaryadlash va chuqur zaryaddan boshqarish pulti saqlaydi. Ushbu IC boshqaruv kengashi deyarli barcha lityum batareyalarda mavjud. Turli xil maishiy elektronikalarda (planshet, smartfon, noutbuk) batareyaning ichiga o'rnatilgan boshqaruv moslamasining ishi qurilmaning o'zida lehimlangan mikrosxemalar bilan to'ldiriladi.

Umuman olganda, lityum batareyalarning to'g'ri ishlashi ularning boshqaruvchisi tomonidan ta'minlanadi. Foydalanuvchidan asosan ushbu jarayonga aralashmaslik va yakka o'zi ishlamaslik talab qilinadi.

Hayot paytida

Lityum batareyalarning ishlash muddati taxminan 500 ta zaryad-razryad davridir. Ushbu qiymat eng zamonaviy lityum-ion va lityum-polimer batareyalar uchun amal qiladi. Xizmat muddati vaqtga qarab farq qilishi mumkin. Bu mobil qurilmadan foydalanish intensivligiga bog'liq. Doimiy foydalanish, resurslarni talab qiladigan dasturlarning ko'pligi (video, o'yinlar) bilan akkumulyator bir yil ichida o'z chegarasiga yetishi mumkin. Ammo lityum batareyalarning o'rtacha ishlash muddati 3-4 yil.

Zaryadlash jarayoni

Zudlik bilan ta'kidlash kerakki, batareyaning normal ishlashi uchun siz gadjet bilan birga keladigan standart zaryadlovchidan foydalanishingiz kerak. Ko'pgina hollarda, bu 5 voltli doimiy shahar manbai. Telefon yoki planshet uchun standart zaryadlovchi qurilmalar odatda taxminan 0,5─1 * C (C - batareyaning nominal quvvati) oqimini etkazib beradi.
Lityum batareyani zaryad qilishning standart rejimi quyidagicha. Ushbu rejim Sony kontrollerlarida ishlatiladi va maksimal quvvat olish imkoniyatini ta'minlaydi. Quyidagi rasm ushbu jarayonni grafik jihatdan aks ettiradi.

Jarayon uch bosqichdan iborat:

birinchi bosqichning davomiyligi taxminan bir soat. Bunday holda, zaryadlovchi oqim batareyaning kuchlanishi 4,2 voltsga yetguncha doimiy darajada saqlanadi. Oxir-oqibat, to'lovning holati 70% ni tashkil qiladi;
ikkinchi bosqich ham taxminan bir soat davom etadi. Ayni paytda tekshirgich 4,2 voltli doimiy voltajni saqlab turadi, shu bilan birga zaryad oqimi kamayadi. Amper kuchi taxminan 0,2 * S ga tushganda, yakuniy bosqich boshlanadi. Oxir-oqibat, zaryad holati 90% ni tashkil qiladi;
uchinchi bosqichda oqim doimiy ravishda 4,2 voltsli kuchlanishda kamayadi. Printsipial jihatdan ushbu bosqich ikkinchi bosqichni takrorlaydi, ammo qat'iy 1 soatlik cheklovga ega. Keyin tekshirgich batareyani zaryadlovchidan uzib qo'yadi. Oxir-oqibat, zaryad holati 100% ni tashkil qiladi.

Ushbu sahnalashtirishga qodir bo'lgan tekshirgichlar juda qimmat. Bu batareyaning narxida aks etadi. Narxlarni pasaytirish uchun ko'plab ishlab chiqaruvchilar akkumulyatorlarda soddalashtirilgan zaryadlash tizimiga ega tekshirgichlarni o'rnatadilar. Bu ko'pincha faqat birinchi bosqich. Kuchlanish 4,2 voltsga yetganda zaryadlash to'xtatiladi. Ammo bu holda, lityum batareyaning quvvatining atigi 70% quvvatlanadi. Agar sizning qurilmangiz lityum batareyasini zaryad qilish 3 soat yoki undan kam vaqtni talab qilsa, ehtimol u soddalashtirilgan tekshirgichga ega.

Yana bir qator e'tiborga loyiq narsalar mavjud. Vaqti-vaqti bilan (har 2-3 oyda bir marta) batareyani to'liq zaryadsizlang (telefon o'chishi uchun). Keyin u 100% gacha to'liq quvvatlanadi. Shundan so'ng, batareyani 1-2 daqiqaga chiqarib oling, joylashtiring va telefonni yoqing. Zaryad darajasi 100% dan kam bo'ladi. To'liq zaryadlang va batareya qo'yilganda to'liq zaryad ko'rsatilguncha buni bir necha marta bajaring.

Avtoulovda noutbuk, ish stoli, sigaret yengil adapterining USB ulagichi orqali zaryadlash odatiy zaryadlovchiga qaraganda ancha sekinroq ekanligini unutmang. Bu USB interfeysining 500mA oqim cheklovi bilan bog'liq.

Shuni ham yodda tutingki, lityum batareyalar sovuq va past atmosfera bosimida ba'zi quvvatlarini yo'qotadi. Noldan past haroratlarda ushbu turdagi batareyalar ishlamay qoladi.