До скольки вольт заряжать литий полимерный аккумулятор

Как правильно заряжать литий-полимерные аккумуляторы и что они из себя представляют

Во многих приборах нового поколения установлены литий-полимерные аккумуляторы, которые появились на рынке недавно и продолжают совершенствоваться. Их устанавливают в смартфоны, ноутбуки, планшеты и строительную технику, например шуруповёрты. Детские игрушки также в большинстве своём оснащены батареями такого типа. Чтобы техника радовала продолжительностью работы, необходимо понимать, что же такое литий-полимерные аккумуляторы и как правильно заряжать их.

Особенности аккумуляторов Li-pol

Литий – легчайший металл с высоким электрохимическим потенциалом и плотностью энергии.

Аккумуляторы на его основе превосходят по эффективности предшественников, содержащих никель и кадмий. При высокой ёмкости и расчёте на большее количество циклов зарядки, по габаритам они значительно компактнее.

Самые миниатюрные среди литиевых батарей – полимерные типа Li-pol, созданные на основе тонкой пластинки, пропитанной электролитами. Толщина источника питания в 1 мм позволяет создавать лёгкие и тонкие устройства с продолжительным временем автономной работы.

Особенность литий-полимерных аккумуляторов – долгий срок службы и замедленный процесс выхода из строя и саморазряда.

Без правильного ухода батарея быстро теряет ёмкость и выходит из строя. Основное правило эксплуатации литий-полимерных батарей – защита от перепада температур. Сильный нагрев может стать причиной возгорания, а при переохлаждении полимерный источник энергии попросту перестаёт функционировать, поскольку замедляются химические реакции электролитов.

Литий-полимерные батареи чувствительны к разрядам, поэтому важно следить за уровнем заряда батареи. В последних моделях смартфонов и планшетов установлен контроллер, защищающий устройство от перезаряда полной разрядки.

Принцип действия основан на сохранении баланса энергии внутри АКБ. При полном заряде контроллер прекращает подпитку гаджета, даже если кабель зарядки подключён к устройству.

При разрядке батареи смартфона контроллер отключает её заранее, чтобы оставалось немного мощности, которая поддерживает рабочее состояние аккумулятора, но не позволяет пользоваться устройством.

Однако раз в полгода полезно делать калибровку – разряжать АКБ до самоотключения устройства, затем заряжать до 100 %.

Как правильно заряжать литий-полимерный аккумулятор

Эксплуатация lipo-аккумулятора включает ряд правил, соблюдение которых поможет сохранить его в рабочем состоянии и обеспечить продолжительный жизненный цикл устройства.

Необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

1. Не допускать отключения гаджета. Как говорилось выше, заряжать устройство нужно сразу после сигнала о низком заряде батареи, каждое отключение при полной разрядке снижает работоспособность АКБ и сокращает её ёмкость.
2. Проводить подзарядки. Если под рукой есть розетка, прикуриватель автомобиля или ПК, смартфон стоит подзаряжать, даже когда процент ещё высок. Главное, не допускать полного заряда при таких коротких подпитках.
3. Поддерживать оптимальный уровень заряда. Идеальный уровень заряда батареи литий-полимерного типа составляет 50 %, конечно, добиться постоянной цифры в современном ритме жизни сложно. Однако реально обеспечить диапазон в 30–80 %, это поддержит аккумулятор в хорошем состоянии и защитит от износа.
4. Вовремя отключать питание от сети. При длительном контакте с током, батарея будет защищена контроллером от перезарядки, но не от перегрева, поскольку химические реакции внутри АКБ продолжаются. Такое сверхпитание резко сокращает срок эксплуатации батареи, а в некоторых случаях приводит к взрыву.
5. Пользоваться оригинальным зарядным устройством. В комплекте с любым гаджетом, будь то смартфон или ноутбук, поставляется блок питания и кабель зарядки. Именно оригинальное ЗУ откалибровано под особенности конкретной модели и позволяет осуществлять правильный заряд батареи. Если комплект для зарядки вышел из строя, следует приобрести ЗУ, сертифицированное производителем.
6. Хранить устройство со средним процентом заряда. Если смартфон или другой гаджет длительное время не будет использоваться, следует хранить его в выключенном состоянии, предварительно зарядив батарею до уровня 50–60 %. Особенность липо-аккумуляторов – работа в неактивном состоянии, поэтому неудивительно, что после включения заряд будет ниже, чем при отключении.
7. Исключать зарядку при нагреве АКБ. Активное использование устройства может привести к нагреву батареи, если крышка устройства стала горячей и смартфон или планшет некомфортно держать в руках, заряжать его категорически запрещено. И без того высокая температура при контакте с током только возрастёт, что приведёт к возгоранию или взрыву устройства.
8. Ограничить эксплуатацию во время зарядки. Идеальным для зарядки смартфона или другого гаджета считается выключенное состояние. Батарея при этом безопасно подпитывается, нагреваясь минимально. Конечно, выключить устройство на несколько часов не всегда возможно. В таком случае необходимо максимально оптимизировать работу – отключить соединение с сетью Интернет, модуль GPS и Bluetooth, ограничить использование смартфона для звонков, смс или иных целей.

Правильно эксплуатировать литий-полимерный аккумулятор смартфона помогут советы специалистов канала «Отвёртка», в видео они поведают секреты долговечности и высокой ёмкости АКБ.

Как зарядить литий-полимерный аккумулятор смартфона в 1 раз после покупки

Гаджет из коробки обычно показывает уровень заряда в 30–40 %. Это результат консервации батареи на этапе производства: специальный состав тормозит действие электролитов. Такой способ сохраняет ёмкость АКБ и её свойства на пути к покупателю.

Консервирующий состав сразу после покупки необходимо деактивировать, разморозив аккумулятор и подготовив его к эксплуатации, такая процедура называется раскачкой. Чтобы её провести, нужно разрядить смартфон до уровня 10–15 %, затем подключить устройство к сети до полного заряда. Цикл повторить 2–3 раза, после чего использовать короткие подзарядки, не допуская крайних состояний.

Итак, чтобы продлить срок службы литий-полимерного аккумулятора и пользоваться мобильным устройством долгое время, нужно беречь его от воздействия высоких и низких температур, сократить контакт его с металлическими предметами, исключить удары и повреждения батареи.

Источник

Литий-полимерный аккумулятор: как правильно заряжать

Современная техника и электроника беспрерывно совершенствуется – устройства становятся все легче, компактнее, долговечнее, безопаснее и при этом мощнее. Соответственно растут требования к перезаряжаемым источникам тока. На смену батареям на основе никеля и кадмия пришли литий-полимерные аккумуляторы. Источники питания нового типа быстро завоевывают рынок – ими комплектуют портативную цифровую технику, аккумуляторный строительный инструмент, радиоуправляемые игрушки и модели летательных аппаратов, электровелосипеды и электроскутеры.

Li-polymer аккумулятор: что это

Легчайший металл литий обладает наибольшей способностью отдавать электроны и характеризуется значительной плотностью энергии. Эти свойства натолкнули на создание АКБ с электродами из металлического лития. Но такие батареи быстро выходили из строя и были небезопасны в эксплуатации.

Лучших результатов добились разработчики аккумуляторов, предложившие заменить металлический литий ионами Li. Это позволило повысить плотность электролита и емкость батарей. Модернизированные источники питания рассчитаны на использование при более высоком напряжении, отличаются минимальным саморазрядом. Литий-ионные аккумуляторы просты в обслуживании благодаря отсутствию эффекта памяти. Это означает, что нет необходимости жестко регламентировать режим зарядки с целью избежать обратимой потери емкости источника питания.

Однако литий-ионные батареи имеют ряд недостатков, главный из которых – низкий уровень безопасности. При разработке АКБ нового типа на основе лития обычный жидкий электролит заменили полимерной пленкой толщиной 1 мм, пропитанной гелеобразным литий-проводящим электролитом. Пленочный элемент не мешает обмену заряженными частицами, и при этом не проводит электрический ток. Это позволило избавиться от сепаратора (пористой перегородки между электродами), за счет чего значительно уменьшились габариты и вес аккумулятора.

За счет использования гелеобразного электролита повышена безопасность – Li-pol аккумуляторы не воспламеняются. Применение пленочных элементов также дало возможность создавать легкие и компактные АКБ разнообразных форм и размеров. Это в первую очередь оценили производители портативной техники и электроники.

Однако литий-полимерные батареи обладают невысокой электропроводностью. Увеличить ее можно путем нагрева, но перегрев АКБ опасен, поэтому в таких случаях должна присутствовать система охлаждения. Еще один недостаток li-pol аккумуляторов – высокий уровень сопротивления. Это усложняет получение тока требуемой величины.

Li-polymer или li-ion: что лучше

При выборе между литий-ионной и литий-полимерной АКБ принимают во внимание специфику использования (назначение устройства, требующего электропитания), соотношение емкости и веса, уровень безопасности, температурный режим эксплуатации. Также учитывается стоимость источника тока.

Литий-ионная батарея состоит из следующих элементов:

• медный анод с графитовым покрытием;
• катодная основа из алюминиевой фольги с покрытием из оксида лития;
• пористый сепаратор, разделяющий электроды (пропитан электролитом);
• жидкий электролит (органическая соль лития).

При зарядке аккумулятора положительные электроны из оксида лития перемещаются через источник питания и накапливаются в слоях графита. Одновременно происходит перемещение положительно заряженных ионов лития, которые проходят через электролит и также накапливаются в графите. Батарея оказывается заряженной. Если к ней подключить нагрузку, начнется обратный процесс. Ионы вернутся на место через электролит, а электроны – через подключенное устройство, обеспечивая электропитание.

Литий-ионная батарея нередко оснащается электронным контроллером для регулировки мощности и потока разряда. Это значительно снижает риск перегрева и взрыва батареи, но удорожает изделие.

Усовершенствованный литий-полимерный аккумулятор работает по тому же принципу, что и литий-ионная батарея. Разница заключается в замене сепаратора с жидким электролитом на тонкие полимерные пластинки с электролитом в виде геля. В результате батарея стала гибкой. Вместо жесткого внешнего корпуса обычно используется полимерно-алюминиевая оболочка. За счет этого удалось снизить вес батареи на 20% и производить источники питания практически любой формы.

Li-Pol аккумуляторы нуждаются в защите от перегрева и перезаряда. По этой причине в конструкцию батареи включены механизм ограничения тока и стабилизирующая система. Из-за защитных элементов повышается стоимость устройств.

Оба вида АКБ на основе лития имеют свои достоинства и недостатки. Сравнение основных параметров поможет выбрать оптимальный вариант под конкретные потребности.

В список достоинств Li-ion АКБ входит:

1. Небольшой саморазряд – до 6% в первый месяц, затем ниже. В течение месяца защитный контур расходует около 3% заряда.
2. Высокие показатели плотности энергии и разрядных токов.
3. Более высокое напряжении ячеек (3,6 В) в сравнении с элементами на основе NiMH и NiCd.
4. Отсутствие «эффекта памяти».
5. Значительный эксплуатационный ресурс.
6. Компактность и небольшой вес.
7. Отсутствие особых требований по обслуживания (исключая правила подзарядки).

Перечень недостатков литий-ионных аккумуляторов включает:

• необходимость интеграции защитной платы для безопасной эксплуатации АКБ;
• значительное падение емкости при низких температурах – на морозе батарея не может полноценно функционировать;
• относительно высокая цена, если сравнивать с классическими АКБ на основе никеля.

К плюсам Li-polymer аккумуляторов относят:

1. Сочетание небольшого веса и компактности с высокой емкостью.
2. Возможность создавать АКБ произвольных размеров и форм, включая ультратонкие.
3. Высокую скорость подзарядки.
4. Отсутствие «эффекта памяти».
5. Безопасность в эксплуатации и высокую надежность.
6. Невысокие показатели саморазряда – до 5% в месяц.

Литий-полимерные АКБ не лишены и недостатков:

• нуждаются в соблюдении особого режима подзарядки;
• требуют балансировки ячеек;
• чувствительны к низким температурам, перезаряду, глубокому разряду;
• имеют высокую стоимость.

У аккумуляторов на основе лития конечное число полных циклов зарядки – далее они становятся непригодными к использованию. Важно знать, что Li-ion и Li-Pol склонны постепенно стареть – рабочий ресурс батареи плавно снижается, даже если она лежит без использования. Через 2-3 года АКБ может из строя, даже если ей пользовались от случая к случаю.

Li-ion и Li-Pol аккумуляторы также схожи по основным рабочим параметрам, в том числе по температурному диапазону эксплуатации. Использовать оба вида АКБ можно при температуре от -20°С до +60°С. Однако литий-ионный элемент стареет ускоренными темпами, когда работает при пограничных значениях.

Как правильно зарядить Li-Pol АКБ в первый раз

Li-Pol батареи считают капризными – они требуют внимательного обращения, соблюдения регламента подзарядки, особенно если речь идет о зарядке нового аккумулятора.

В продажу литий-полимерные аккумуляторы поступают в законсервированном виде, с зарядом около 30-40%. Производители стараются свести к минимуму потерю емкости батареи по пути к покупателю, и потому добавляют специальный состав, тормозящий действие электролита.

По этой причине перед использованием нового устройства литий-полимерный элемент питания необходимо расконсервировать. Часто эту процедуру именуют термином «раскачать батарею».

Первую зарядку АКБ выполняют по следующей схеме:

• эксплуатируют устройство до тех пор, пока батарея не разрядится;
• заряжают до 100%;
• повторяют цикл 2-3 раза.

Раскачка деактивирует химические вещества, введенные для консервации электролита. При дальнейшей эксплуатации не рекомендуется постоянно разряжать и заряжать АКБ до предела, это сокращает ее рабочий ресурс. Пограничные состояния, когда ионы лития максимально внедрены в кристаллическую решетку анода или катода, вредны батарее. Срок службы сокращается, даже если она непродолжительное время находится в 100% заряженном или разряженном состоянии.

Правила эксплуатации литий-полимерных аккумуляторов

Li-Pol АКБ прослужит долго, если соблюдать ряд простых правил. Важно понимать, что несоблюдение рекомендаций может причинить непоправимый вред батарее.

• Защищайте литий-полимерный элемент питания от перегрева, переохлаждения, перепадов температур. При сильном нагреве батарея может воспламениться, при низких температурах замедляются химические реакции и АКБ перестает работать. Чтобы пользоваться телефоном зимой на улице, держите его во внутреннем кармане одежды. При совершении звонка он не успеет остыть даже в мороз.

• Сохраняйте баланс энергии — поддерживайте заряд литий-полимерного аккумулятора в диапазоне 10-90%. Емкость АКБ при этом немного теряется (емкостью называют количество запасенной энергии), но зато вы получает выигрыш в виде максимально продленного срока службы батареи.

• Раз в 3-6 месяцев полезно проводить калибровку – разрядите батарею до самоотключения устройства, а затем зарядите до 100%. В отличие от никелевых батарей, литий-полимерные не имеют эффекта памяти и не нуждаются в тренировке зарядом-разрядом.

• В обычном режиме эксплуатации гаджета не допускайте его отключения – ставьте на подзарядку, увидев предупреждающий сигнал. Самоотключение в полностью разряженном состоянии сокращает емкость и работоспособность батареи.

• Проводите подзарядку при каждом удобном случае, даже если АКБ заряжена до 60-70%. Но внимательно следите за уровнем заряда при коротких подпитках, он не должен дойти до 100%.

• Идеальный диапазон заряда Li-Pol батареи составляет 30-80%. Если его постоянно поддерживать, аккумулятор будет максимально защищен от износа и прослужит предельно долго.

• Не оставляйте заряженный АКБ включенным в розетку. Встроенный контроллер защищает батарею от перезарядки, но не спасает от перегрева – при контакте с током химические реакции в электролите продолжаются. Это оборачивается резким сокращением срока службы элемента питания и даже может привести к взрыву.

• Используйте только оригинальное зарядное устройство, которое входит в комплект поставки гаджета. Такой блок питания откалиброван под особенности АКБ данной модели и обеспечивает оптимальный режим зарядки. Если «родное» ЗУ вышло из строя, его следует заменить зарядным устройством, сертифицированным производителем.

• Перед длительным хранением гаджета зарядите батарею до 50-60%. Устройство следует отключить. При включении заряд окажется ниже – в неактивном состоянии Li-Pol аккумулятор продолжает работать и стареть.

• Не заряжайте гаджет, если АКБ нагрелся при активной работе устройства. Контакт с током повысит температуру батареи, что легко может привести к взрыву или возгоранию.

• Старайтесь снизить нагрузку на устройство, если эксплуатируете его во время зарядки. К примеру, можно отключить Bluetooth, GPS, соединение с интернетом, ограничить прием смс и звонков. В идеале на зарядку надо ставить выключенный гаджет.

• АКБ следует беречь от механических повреждений, ударов, контактов с металлическими предметами.

Зарядное устройство для литий полимерных аккумуляторов

Для зарядки LiPo аккумуляторов используются специальные зарядные устройства, универсальные ЗУ для этой задачи не подходят. Это связано с тем, что процесс зарядки имеет две фазы:

1. На первой стадии растет напряжение на всех банках батареи, пока не достигнет 4,2 В. К этому моменту АКБ успевает зарядиться на 95%.
2. На второй стадии ток снижается, чтобы избежать перезарядки. Кроме того, при напряжении свыше 4,25 В появляется риск самовозгорания батареи.

Важно, чтобы банки разряжались и разряжались равномерно. Напряжение на каждой из банок не должно падать ниже 3 В (это случается при полной разрядке батареи). В противном случае АКБ может вздуться, необратимо потеряв около 50% емкости.

Для щадящей подпитки АКБ с контролем уровня напряжения каждой банки подходит зарядное устройство со встроенным балансиром. Альтернативой служит использование отдельного балансира при подключении ЗУ к сети.

Хранение и утилизация

Соблюдение правил хранения расконсервированного («раскачанного») литий-полимерного аккумулятора снизит темпы его старения. Рекомендуется:

• хранить батарею отдельно от устройства в сухом помещении, при комнатной температуре, вне досягаемости прямых солнечных лучей, вдали от источников тепла;
• зарядить батарею перед хранением до 40-60%;
• после длительного хранения осмотреть батарею – вздутые и поврежденные элементы использовать нельзя.

Полимерные АКБ не содержат вещества, способные нанести вред окружающей среде. Но компоненты батареи устойчивы к биологическому разложению, поэтому вышедшие из строя аккумуляторы положено сдавать на утилизацию в соответствующие организации.

Заключение

Достоинства Li-Pol АКБ вполне компенсируют некоторые недостатки. Если соблюдать рекомендации, использовать «родное» ЗУ и всегда иметь под рукой розетку, пауэр-банк, автомобиль с прикуривателем или другой источник тока для кратковременных подзарядок, батарея прослужит верой и правдой весь эксплуатационный срок, обозначенный производителем.

Источник