Время работы литиевого аккумулятора

Срок службы литий ионного аккумулятора

Срок службы литиевого аккумулятора, который в настоящий момент значительно увеличен, одна из причин, почему элементы сразу покорили рынок. Li-ion имеют долгую историю, если её сравнивать со скоростью развития электроники.

Каков срок службы литий-ионных аккумуляторов и как его увеличить

Срок службы литий-ионных аккумуляторов создатели новых технологий продлили до 10 лет. Благодаря легкости обслуживания, компактности, пониженному саморазряду, уровню энергоемкости накопитель широко используют в электронных устройствах. Без мобильных телефонов, смартфонов ноутбуков невозможно представить жизнь, для которых Li-ion являются источниками питания. Любой элемент имеет эксплуатационный срок, положительные и отрицательные свойства. Эта батарейка тоже наделена рядом факторов. Владельцы следят за ними, продлевают работоспособность правильным содержанием.

Срок службы литий ионного аккумулятора, что представляет собой Li-ion

Li-ion находится в воздухонепроницаемом корпусе, содержимое состоит из 2 электродов – положительного катода и отрицательного катода. Их разделяет пористый сепаратор, пропитанный электролитом из литиевой соли, который служит накопителем электроэнергии.

• предотвращает соединение плюса с минусом;
• исключает возможность для короткого замыкания;
• обеспечивает высокую ионную проводимость.

Появление электрического тока осуществляет ионный поток, они перемещаются из анода в катод.

Батареи выпускают разными по электрическим характеристикам, габаритам и размерам. Единого ГОСТа для них не существует.

Факторы воздействия

Когда ресурс батареи полностью вырабатывается, объем емкости снижается до положения равного техническим параметрам, элемент меняют. Уровень емкости источника энергии, установленный производителем при практическом использовании может уменьшаться или увеличиваться. Отклонения и служба зависят от правильного:

• хранения;
• ухода;
• температурных условий;
• зарядного режима;
• глубины разряда.

Что влияет на срок службы литий-ионных батарей?

Если батарея не держит заряд, нужно выяснить отчего элемент вышел из строя. Владелец должен следить за его режимом нагрева. Эксплуатация по инструкции продлит жизнь накопителя. Температура враг устройства, которая повышается от неправильного хранения, скорости и продолжительности зарядно-разрядных операций. Окружающая среда тоже действует на литий, аппарат с блоком питания нельзя забывать на солнечных площадках, внутри жаркого автомобиля.

Характерные особенности тепловых воздействий:

• идеальные условия для работы при комнатной температуре – +20 град.;
• при нагревании устройства +30 град. сохранение заряда уменьшается на 20%;
• использование прибора с батареей при + 45 град. снижение емкости происходит до 50%.

Чтобы исключить перегрев, ноутбук избавляют от лишних приложений, переходят в прохладное помещение. На холоде эксплуатация не вызывает проблем, если он не доходит до минусовых температур. Восстановить литиевый источник питания смартфона сможет карман, компьютера – любое теплое место.

Не стоит допускать глубокий разряд элемента. Производитель предусмотрел соблюдение циклов для 100 % уровня зарядки. В телефоне видно, когда загорается красная черта. Владельцу нужно следить и не допускать полного отключения питания.

Условия для сохранности

Существуют несколько простых правил, соблюдение которых способны увеличивать работоспособность Li-ion:

• батарея и устройство должны быть от оригинального производителя;
• полная зарядка выполняется сразу после покупки, изготовитель наполовину заряжает аккумулятор, чтобы не было потерь при транспортировке;
• работают с прибором в ограниченном температурном режиме, не повышая + 30 град., не опускаясь до – 20 град. нельзя его переохлаждать или перегревать.
• не допускают полной разрядки, используют устройство при 10% – 90% заполненного объема емкости;
• если предстоит надолго оставить батарею, её заряжают на 50%.

От хранения тоже зависит продолжительность службы. Просто так вынуть и положить на полку элемент нельзя, емкость будет сжиматься от длительных простоев. Только после показателя не ниже 40% зарядки, устройство плотно упаковывают и помещают в холодное место.

Порядок для зарядки

В Li-ion комбинированный зарядка, она состоит из 2 циклов. Вначале идет непрерывно электрический ток до определенного значения в течение 40 мин., затем также поступает напряжение до 1.5 часов. В импульсном режиме накопитель заряжается быстрее.

Во время использования соблюдают ряд ограничительных условий:

• емкость аккумулятора в 2 раза меньше разрядного тока – при значении равном 2100 мАЧ, допускается ток в 4200 мА;
• нельзя отметку опускать ниже 2.3 вольт;
• перезаряд не должен быть больше напряжения 4.4 В.

Каких ошибок нужно избежать?

Поврежденный внутренний сепаратор приведет к негативным последствиям:

Убережет Li-ion батарею от пожара исключение при эксплуатации недопустимых ошибок:

• сгиб и деформацию корпуса;
• перегрев устройства;
• игнорирование порядка в зарядке и разрядке;
• превышение допустимого напряжения, подачу электротока.

Чего нельзя делать:

• долго батарее оставаться разряженной через время саморазряд напряжения снизится до критического, и защита отключит, ЗУ не выведет из такого состояния;
• пытаться разобрать и ремонтировать неисправное устройство.

Для вмешательства в сложную схему необходима специальная аппаратура.

Li-ion имеют долгую историю, если её сравнивать со скоростью развития электроники. Существует много причин, почему элементы сразу не покорили рынок, самая важная – это срок службы литиевых аккумуляторов, который в настоящий момент значительно увеличен.

Источник

Устройство и работа ионно литиевого аккумулятора

Литиево ионные аккумуляторы на данный момент являются одними из самых распространенных. Смартфоны, электрические инструменты, ноутбуки, электромобили – это лишь небольшой список, в которых применяется этот источник питания.

Первая литиево ионная аккумуляторная батарея была выпущена в 1991г, а уже в 2019г за ее изобретение трем ученым, а именно Стенли Виттингхэму, Джону Гуденафу и Акиру Есино, дали нобелевскую премию.

Хоть батарейки li ion и относят к самым популярным, но все же их нельзя назвать идеальными, поскольку они помимо достоинств имеют также и недостатки. Но дело в том, что другой такой же альтернативы нет, что обуславливает их повсеместное применение. Можно сказать, что без этого блока питания, современная электроника была бы намного скромнее, потому что все разнообразие электронной технике стало возможным только тогда, когда появились li ion аккумуляторы.

В нашей статье мы подробно расскажем о том, как работает li ion аккумулятор, из чего его изготавливают, каково устройство ионно литиевого аккумулятора, а также опишем процедуру его заряда и разряда.

Принцип работы литий ионного аккумулятора

Этот тип АКБ имеет 2 типа электродов:

1. Катод, расположенный на алюминиевой фольге.
2. Анод, расположенный на медной фольге.

Электроды разделены между собой сепаратором, который пропитан электролитом.

Принцип работы li ion аккумулятора следующий: во время подачи напряжения на электроды, ионы лития переходят в угольный катод, что способствует происхождению химической реакции.

Если вместо напряжения подать нагрузку, то принцип действия будет тот же самый, только он осуществляется в обратном порядке.Нужно заметить, что при заряде катод восстанавливается не полностью, поэтому внешние аккумуляторы начинают понемногу терять свою емкость. Примером может служить мобильный телефон, который в первые дни эксплуатации работал по 12 часов в активном режиме, а уже через год эта величина значительно уменьшилась.

При снижении емкости батареи на 30%-35% необходимо производить ее замену.

Строение литий ионного аккумулятора

Литиевый аккумулятор состоит из электролита и графитного анода.Графитный анод имеет слоистую структуру, поскольку они имеют малую связь между собой, в отличие от связи между атомами.Электролит в литий ионных аккумуляторах играет роль барьера, пускающего через себя только литиевые ионы. Поэтому у электронов не получается проникнуть сквозь этого вещества и они просто отпрыгивают от него.

В качестве электролита применяется литиевая соль, которую необходимо наносить на разделительный слой ионных аккумуляторов.

Процесс заряда и разряда литий ионного аккумулятора

В li ion аккумуляторах используется контроллер, который отвечает за регулировку зарядки. Это важный элемент батареи, поскольку при увеличении напряжения АКБ начнет нагреваться, а из-за этого она может выйти из строя.

Зарядка батареи происходит в следующем порядке:

1. Сначала используется небольшой ток и поэтому подается напряжение до 3В.
2. Далее применяется номинальный ток, а напряжение достигает до 4,2В.
3. В конце зарядки ток минимальный, а напряжение составляет также 4,2В.

Но поскольку все эти режимы автоматизированы в зарядных устройствах и контроллерах, то значит знать этот принцип работы не обязательно.Что касается полного разряда, то эксперты пришли к единому мнению – допускать его ни в коем случае нельзя. Если вы хотите увеличить эксплуатационный срок АКБ, то ее правильнее разряжать максимум до 10%.

Конечно, на уровень заряда сильно влияет устройство, в котором установлена батарея. Для некоторых электрических инструментов степень заряженности в 75% невозможна, так как это может усложнить их эксплуатацию. Но все же лучше не допускать разряженность батареи меньше 10%.

Слой разделителя в литий ионном аккумуляторе

Если температура внутри аккумуляторной батареи вырастает, то электролит может начать высыхать и из-за этого может случиться короткое замыкание.

Чтобы это не случилось между положительным и отрицательным зарядом размещают слой разделителя. Его задача состоит в том, чтобы пропускать через себя только литиевые ионы, а электроны нет.

Из чего делают литий ионный аккумулятор?

Для изготовления литий ионных аккумуляторов применяют катодный порошок, который состоит из лития, железа и фосфата. Он обеспечивает хорошее соотношение стоимости и качества. АКБ на основе этого материала отличаются большой плотностью энергии, безопасностью, а также легкостью при изготовлении.

Изготовление осуществляется следующим образом:

1. Берут медную и алюминиевую фольгу.
2. На первую наносят графит, а на вторую оксид лития.
3. С алюминиевой фольги снимают заряд плюс, а с медной заряд минус.
4. Между ними кладут разделительный слой.
5. Сворачивают их в рулон, чтобы батарея была компактнее.

После выполнения этих процедур получится литий ионный аккумулятор в форме цилиндра.

Литий ионные аккумуляторы в автомобиле tesla

Автомобили с электрическим мотором выигрывают во всех технических показателях у машин с ДВС. Кроме того, электродвигатели имеют маленькую стоимость и хорошую надежность.

У ДВС есть один значительный минус – он не может выдавать необходимый крутящийся момент в широком диапазоне скоростей.В итоге, можно сказать, что электрические двигатели являются лучшим выбором для машины на данный момент.

Большой промежуток времени аккумуляторные батареи электрических автомобилей не могли конкурировать с бензиновыми машинами. Но все кардинально поменялось, когда начали производиться автомобили компании Tesla.Именно литиевые аккумуляторы использует эта фирма.

Поскольку ионно литиевые батареи выделяют тепло, а повышенная температура уменьшает эксплуатационный срок АКБ, то для контроля над степенью заряженности используют систему управления аккумулятором (BMS).

В автомобилях Тесла применяется система охлаждения на спирте. Система контролирует движение спирта, сохраняя необходимую температуру.Кроме того, BMS позволяет защищать батарею от перезаряда. Это производится с помощью выравнивания заряда, поэтому все компоненты заряжаются равномерно.

У автомобилей компании Tesla есть еще одно достоинство – во время работы нагрузка между маленькими цилиндрическими компонентами распределяется равномерно. Если бы применялся один большой элемент, а не много маленьких, то из-за больших нагрузок он бы быстро вышел из строя. Именно поэтому компания Tesla использует в своих автомобилях литий ионные батареи.

Источник

Каков срок службы литий-ионных аккумуляторов и можно ли его продлить

Наверняка многим известны преимущества литиевых источников питания: не требующая обслуживания компактная батарея с пониженным саморазрядом и высокой энергоемкостью нашла широкое применение в ноутбуках, телефонах, смартфонах и прочих умных устройствах. Однако, как и прочие источники, литий-ионные батареи обладают своим рядом недостатков и все же нуждаются в особых условиях хранения. В этой статье пойдет речь о том, каков срок службы литий ионных аккумуляторов и как увеличить период их работоспособности.

Правила для долгой жизни Li-Ion батареи

Рассмотрим, как продлить срок службы аккумулятора телефона и любой другой цифровой техники, работающей на источнике этого типа.

Избегать тотальной разрядки

Используемые ранее в электронных девайсах батареи обладали «эффектом памяти», из-за которого было необходимо разряжать аккумуляторы до нуля, а после — заряжать полностью, чтобы они не разряжались слишком стремительно. Однако современных литий-ионных и литий-полимерных батарей это не касается.

Если устройство разряжается полностью лишь изредка, это не понесет за собой особых последствий. Однако постоянная глубокая разрядка для такого вида аккумуляторов губительна, поэтому не рекомендуется разряжать литий-ионные источники питания ниже, чем на 45%.

Зарядные циклы

На срок работоспособности телефонной батареи также влияют зарядные циклы, то есть количество зарядов на определенный процент.

Утверждают, что литий-ионные аккумуляторы в среднем могут «прожить» до 500 циклов, однако это при учете тотальной разрядки: чем выше процент оставшегося заряда перед началом процесса заряда, тем дольше будет работать девайс. Подробнее о том, как правильно заряжать Li-Ion аккумуляторы →

Избегать перегрева

Жара и мороз негативно влияют на литиевые источники питания, при этом жара губит их даже сильнее, чем мороз. Поэтому лучше всего держать их при температуре +15°С в темном месте.

Применение и долговечность

Литий-ионные аккумуляторы считаются самыми лучшими и, соответственно, самыми дорогими из всех существующих. Они, как уже было сказано ранее, широко используются в качестве аккумулятора ноутбука, смартфонов и многих других незаменимых в жизни гаджетов. Изъяны в аккумуляторной батарее такого типа найти действительно сложно, но они имеются.

Главным образом в качестве существенных недостатков выступают чувствительность в полному заряду и разряду в ноль , а также взрывоопасность в случае повреждения корпуса .

О сроке работоспособности приспособления ходят споры, в основном считается, что на данный момент срок службы литий-ионных аккумуляторов составляет от семи до десяти лет . Этот результат куда лучше, чем у ранних прототипов, ведь ранее срок службы Li-Ion аккумуляторов составлял ничтожных три года максимум.

Некоторые люди, полагая, что такой срок чрезмерно мал, идут на различного рода хитрости для продления жизни своего драгоценного девайса и увеличивают период работоспособности своих ноутбуков, смартфонов, телефонов и прочих гаджетов, продлевая длительность жизни самим литий- ионным приспособлениям.

Должное хранение и «рецепт» долгоживущих Li-Ion батарей

Если говорить не о продлении жизни устройства, когда максимальные десять лет уже истекли, а о надлежащем хранении приспособления, нужно помнить несколько значимых правил:

• Li-Ion АКБ нужно хранить в температурном диапазоне от +5 до +25°С , поскольку приспособления такого типа не переносят слишком низких и слишком высоких температур — это чревато остановкой работы и быстрым саморазрядом.
• Необходимо держать устройства вдали от открытого пламени .
• Батарея не подлежит разборке .
• Физические удары и сильная вибрация способны погубить важную деталь девайса , поэтому подвергать его таким испытаниям нельзя.
• Это же касается и попадания влаги .

О жизни аккумуляторов ноутбуков

А как быть обладателям ноутбуков? Какими способами они могут сохранить важную деталь своего «помощника»?

Для них также существует ряд правил, чтобы приспособление исправно служило в течение долгого времени:

• Работу нужно производить от сети , отсоединяя питание.
• Неработающая запчасть стареет , поэтому ей необходимы тотальные разрядка и зарядка хотя бы раз в пять дней.
• Лучше не отсоединять питание при заряде ниже 80% и не разряжать девайс до планки ниже 20%.
• Важно хранить ноутбук подальше от солнца и не заслонять процессор с вентиляцией.

Наверно, каждый второй сравнивает аккумулятор ноутбука с обычным расходным материалом, из разряда «что-то не так с батареей — бегу покупать новую». Аккумуляторы способны менять свои свойства. Они могут потерять свои первичные качества под воздействием массы факторов — от высокой температуры хранения и использования до преклонного возраста самой АКБ.

На деле батарея может испортиться намного раньше положенного срока. Правда, везде бывают исключения: ноутбуки Apple MacBook оснащаются литиевыми аккумуляторами, рассчитанными на более чем 1000 циклов разряд/заряд, и работают без перебоя от 2 до 5 лет. Сравните: обычные Li-Ion АКБ для ноутбуков выдерживают лишь 300 циклов и служат максимум 2-3 года. А потом перед их владельцами стоит выбор — или заняться восстановлением аккумулятора ноутбука, или отправить его на утилизацию.

Как продлить срок службы Li-Ion батареи

На самом деле, продлить жизнь запчасти и, соответственно, ноутбуку, смартфону и прочим устройствам не представляет особой сложности. К примеру, в этом плане повезло обладателям смарфонов на Андроиде. Для них, пожалуй, будет легче всего провести подобную процедуру. Мало того, есть несколько таких способов.

Во-первых, обладатели Андроида могут произвести калибровку девайса. Проще всего эту процедуру можно запустить с помощью приложения «Battery Calibration» — донельзя легкого в использовании благодаря пошаговому руководству. Хотя сами разработчики приложения утверждают, что без root прав процедура не осуществима, к тому же, считается, что к калибровке как таковой «Battery Calibration» не имеет никакого отношения.

Но и тут нет смысла унывать, провести калибровку аккумулятора на Андроиде можно и без скачивания каких-либо приложений.

Нужно лишь следовать достаточно простому алгоритму:

• Включить девайс и затем подключить к нему питание на восемь часов как минимум .
• По прошествии времени отключить гаджет от блока питания .
• Выключить его и дать зарядиться в течение еще одного часа .
• Повторить второй пункт .
• Включить устройство заново на две минуты .
• Повторить третий пункт .
• Убрать подачу питания и запустить девайс .

Android обладает возможностями экономии энергии, которых с каждым разом становится все больше. Резким толчком в сторону прогресса в этой области послужил появившийся в Marshmallow инновационный алгоритм засыпания Doze Mode. Он начинает свою работу спустя полчаса-час нахождения устройства в состоянии покоя (при условии, что оно отключено от зарядного устройства и лежит неподвижно). Приложения на смартфоне отправляются в глубокий сон на 1, 2 и 4 часа.

Однако версия для Android Nougat 7.0 работает куда лучше: устройство «засыпает» раньше, и совершенно не важно, находится оно в движении (например, в кармане идущего человека) или нет. Также Doze Mode невозможно отключить, он постоянно будет включаться при случае.

Проще говоря, можно сделать элементарный вывод о том, что более новая версия Android увеличивает длительность работоспособности девайса, поэтому не стоит колебаться по поводу обновления операционной системы, если это возможно.

Во многом продолжительность жизни и качество работы литий-ионного аккумулятора зависит от вашего к нему бережного отношения и соблюдения условий хранения, правильной зарядки и эксплуатации. АКБ в состоянии глубокого разряда можно даже воскресить, но проработает после такого восстановления литий-ионный аккумулятор недолго.

Источник