18650 Li-ionske baterije so v zadnjem času vse bolj priljubljene. Po tehničnih lastnostih so pred vsemi znanimi prstnimi baterijami. Koncepta "prst" in "mazinec", ki se uporabljata za dobro znane velikosti baterij, sta z vidika pravilne terminologije napačna. Vse baterije, ne glede na velikost, imajo lastne kode, ki označujejo njihovo velikost. Torej, 18650 je tudi koda. To je vsa skrivnost.
Velikost baterije 18650
Ta petmestna koda izraža širino in dolžino baterije, kjer sta prvi dve števki širina (premer) v mm, zadnje tri pa dolžina v mm z desetinami. Obstaja napačno mnenje, da nič na koncu te kode označuje cilindrično obliko baterije (obstajajo baterije različnih oblik). Tako natančna oznaka dolžine baterije ni potrebna. Pri določanju njegove velikosti je pogosto omejena na prve štiri številke (1865). Mimogrede, prstne in male prstne baterije imajo tudi svojo kodo - 14500 in 10440. Poleg digitalne kode,velikost je lahko označena tudi s črkami. Na primer, zgornji dve velikosti baterij imata alternativni črkovni kodi - AA (prst) in AAA (mezinec). Obstaja veliko abecednih in številčnih kod, ki označujejo velikost različnih baterij: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670) itd.
Za baterije 18650 je ta oznaka velikosti netočna. Upoštevati je treba tudi druge parametre. Na velikost baterije 18650 lahko vpliva na primer prisotnost vgrajene posebne plošče (krmilnik polnjenja). Nekatere baterije imajo lahko v tem primeru nekoliko daljšo dolžino. Ni nenavadno, da se baterija preprosto ne prilega v predel naprave, kjer jo želijo uporabiti, kljub temu, da je ta naprava (na primer baterija za elektronsko cigareto) zasnovana za delo s tovrstno baterijo.
Li-ion 18650 življenjska doba baterije
Čas, ki lahko traja določena baterija, je odvisen od koncepta "miliamperov na uro" (mAh). Za velike baterije, kot so avtomobili, se uporablja izraz "amperi na uro". Za baterijo 18650 mAh je to izpeljana vrednost. En amper je enak 1000 miliamperov. Miliamper na uro je tok, ki ga lahko proizvede baterija med običajno uro uporabe. Z drugimi besedami, če to vrednost delite z določenim številom ur, lahko ugotovite življenjsko dobo baterije. Na primer, baterija ima kapaciteto 3000 mAh. To pomeni, da dve uridela, bo dal 1500 miliamperov. Štiri - 750. Baterija iz zgornjega primera se bo popolnoma izpraznila po 10 urah delovanja, ko bo njena zmogljivost dosegla 300 miliamperov (meja globoke praznjenja).
Ti izračuni dajejo le grobo predstavo o življenjski dobi baterije. Njegov dejanski čas delovanja je odvisen od tega, s kakšno obremenitvijo se mora soočiti, torej od naprave, ki jo mora zagotavljati.
Tok, napetost in moč
Preden se poglobimo v splošni opis tehničnih značilnosti litij-ionskih baterij 18650 in previdnostnih ukrepov pri delu z njimi, bomo na kratko opredelili zgornje pojme. Tok (maksimalni tok praznjenja, izhodni tok) je izražen v amperih in je na akumulatorju označen s črko "A". Napetost je izražena v voltih in je označena s črko "V". Na mnogih baterijah lahko najdete takšne oznake. Za litij-ionsko baterijo je napetost vedno 3,7 voltov, tok pa je lahko drugačen. Moč baterije kot prevladujoči parameter njene moči je izražena kot zmnožek napetosti in toka (volte je treba pomnožiti z amperi).
Opis prednosti in slabosti litij-ionske baterije
Glavna pomanjkljivost 18650 Li-Ion baterij je, da imajo majhno delovno temperaturno območje. Normalno delovanje litij-ionske baterije je možno le v območju od -20 do +20 stopinj Celzija. Če se uporablja ali polni pri temperaturah pod ali nadoznačeno, ga pokvari. Za primerjavo, nikelj-kadmijeve in nikelj-metal-hidridne baterije imajo širše temperaturno območje - od -40 do +40. Toda za razliko od slednjih imajo litij-ionske baterije višjo nazivno napetost - 3,7 volta v primerjavi z 1,2 volta pri nikljevih baterijah.
Prav tako na litij-ionske baterije praktično ne vplivajo samopraznjenje in spominski učinki, ki so pogosti pri mnogih vrstah baterij. Samopraznjenje je izguba napolnjene energije v prostem teku. Učinek spomina se pojavi pri nekaterih vrstah baterij kot posledica sistematičnega polnjenja po nepopolnem praznjenju. To pomeni, da se razvija na baterijah, ki niso popolnoma izpraznjene.
S spominskim učinkom si baterija »zapomni« stopnjo praznjenja, po kateri se začne polniti, in se izprazni, ko doseže to mejo v naslednjem ciklu. Njegova resnična zmogljivost je takrat dejansko večja. Če obstaja plošča, ki prikazuje nivo baterije, bo prikazala tudi praznjenje. Ta učinek se ne razvije takoj, ampak postopoma. Lahko se razvije tudi v pogojih, ko baterija nenehno deluje iz električnega omrežja, torej se neprekinjeno polni.
Samopraznjenje in spominski učinek je v litij-ionskih baterijah izjemno malo.
Pozorni morate biti še na eno stvar: takšnih baterij ni mogoče shraniti v izpraznjenem stanju, sicer bodo hitro izpadle.
Previdnostni ukrepi za Li-ion baterije
Veliko vrst baterij je vnetljivih ineksplozije. Odvisno je od kemične sestave notranje strukture baterije. Pri litij-ionskih baterijah 18650 je ta problem precej pereč. Ni nenavadno, da uporabniki e-cigaret utrpijo hude opekline na rokah in obrazu ali celo hujše poškodbe. Ker se litij-ionske baterije nahajajo v prenosnih računalnikih, tablicah in mobilnih telefonih, ni nenavadno, da se vžgejo.
Na prvem mestu med vzroki za tovrstne incidente je seveda nekvaliteten (poceni) sklop akumulatorja. Vendar pa je pri elektronskih cigaretah enostavno izzvati eksplozijo litij-ionske baterije sami, tudi če baterija ni poceni. Če želite to narediti, morate malo razumeti, kaj je električni upor.
Če ta koncept razložimo v najpreprostejšem jeziku, potem je to parameter, ki določa zahteve vodnika do baterije. Nižji kot je upor prevodnika, večji tok (amperov) mora dati baterija. Če je upor zelo nizek, bo baterija s takšnim prevodnikom delovala do velike obremenitve. Odpornost je lahko tako nizka, da bo povzročila pretirano obremenitev baterije in njeno kasnejšo eksplozijo ali vžig. Z drugimi besedami, to bo kratek stik. Ker elektronske cigarete delujejo na principu izhlapevanja, kar zahteva grelni element (tuljavo z žarilno nitko), lahko nesposobni uporabniki pomotoma prisilijo baterijo, da deluje z grelnim elementom zizjemno nizka odpornost. Če poznate izhodno moč določene baterije in upor prevodnika, lahko z uporabo preprostih izračunov z uporabo formule Ohmovega zakona ugotovite, ali ta baterija lahko prenese določen prevodnik.
Te nevarnosti se ne pojavijo vedno v vseh primerih. Tehnologije zaščite baterij se nenehno razvijajo. Številne baterije imajo v notranjosti poseben krmilnik polnjenja, ki lahko ob kratkem stiku pravočasno izprazni baterijo. To so zaščitene baterije.
Li-ion baterija
V središču baterije 18650 je elektrolit, posebna tekočina, v kateri potekajo kemične reakcije.
Te kemične reakcije so reverzibilne. To je načelo delovanja katere koli baterije. Preprosto povedano, formula za takšne reakcije lahko poteka tako od leve proti desni (praznjenje) kot od desne proti levi (naboj). Takšne reakcije se pojavijo med katodo in anodo celice. Katoda je negativna elektroda (minus), anoda je pozitivna elektroda (plus) vira energije. Med reakcijo med njima nastane električni tok. Kemične reakcije razelektritve in polnjenja med katodo in anodo so oksidacijski in redukcijski procesi, a to je druga zgodba. Ne bomo se poglabljali v proces elektrolize. Tok nastane v trenutku, ko katoda in anoda začneta medsebojno delovati, torej je nekaj priključeno na plus in minus baterije. Katoda in anoda morata biti električno prevodni.
Med kršitvijo pogojevMed delovanjem se v elektrolitu pojavijo molekule kemičnih elementov, ki zaprejo katodo in anodo, kar vodi do notranjih kratkih stikov. Zaradi tega se temperatura baterije poveča in pojavi se več molekul, ki zaprejo plus in minus. Ves ta proces, kot snežna kepa, pridobi hitrost eksponentno. Brez možnosti odvzema elektrolita (ohišje baterije je zaprto) pride do toplotnega raztezanja, kar poveča notranji tlak. Kaj se zgodi naprej, je mogoče razumeti brez komentarja.
Polnjenje litij-ionske baterije
Kot polnilnik za baterijo 18650 je primerna katera koli naprava, zasnovana za baterije tega formata. Glavna stvar je, da pri polnjenju ne spreminjate pravilne polarnosti. Baterije vstavite v reže za polnilnik natančno po znakih plus in minus. Dobro je, da preberete druge previdnostne ukrepe za uporabo polnilnika baterij 18650, ki so vedno navedeni na ohišju baterije.
Najboljša možnost za polnjenje litij-ionskih baterij je uporaba dražjih polnilnikov z natančno nastavljenim postopkom polnjenja. Mnogi od njih imajo funkcijo polnjenja baterij po metodi CC / CV, kar pomeni konstanten tok, konstantno napetost. Ta metoda je dobra, ker lahko napolni baterijo več kot običajni polnilci. To je posledica takega koncepta, kot je preobremenitev.
Med polnjenjem ali praznjenjem baterije njena napetostse spreminja. Pri polnjenju se poveča, pri praznjenju zmanjša. Ocenjena napetost 3,7 voltov je povprečna vrednost.
Obstajata dva učinka, ki škodljivo vplivata na baterijo - prenapolnjenost in prekomerno praznjenje. Obstajajo pragi za polnjenje in praznjenje baterije. Če napetost baterije preseže te meje, se baterija prenapolni ali izprazni, odvisno od tega, ali se polni ali prazni. V običajnem načinu polnjenja za 18650 Li-ion polnilnik in krmilnik polnjenja v sami bateriji (če obstaja) odčitata napetost baterije in prekineta polnjenje, ko doseže prag, da se izognete prenapolnjenosti. V tem primeru baterija dejansko ni popolnoma napolnjena. Njegova zmogljivost mu morda omogoča več polnjenja, vendar mu prag preprečuje to.
Načelo polnjenja po metodi CC / CV je zasnovano tako, da se tok, ki se dovaja na polnjenje, ne prekine, ampak se močno zmanjša, kar preprečuje, da bi notranja napetost baterije presegla mejno vrednost. Tako je baterija popolnoma napolnjena brez ponovnega polnjenja.
Vrste litij-ionskih baterij
Vrste litij-ionskih baterij 18650:
- litijev železov fosfat (LFP);
- litij-mangan (IMR);
- litij-kob alt (ICR);
- litijev polimer (LiPo).
Vsi tipi razen zadnjega so cilindrični in jih je mogoče izdelati v formatu 18650. Litij polimerne baterije se razlikujejo po tem, da nimajo posebne oblike. To je posledica dejstva, da imajo trdnoelektrolit (polimer). Zaradi te nenavadne lastnosti elektrolita se te baterije pogosto uporabljajo v tablicah in mobilnih telefonih.
Uporaba litij-ionskih baterij
Kot že omenjeno, se Li-ionske baterije velikosti 18650 pogosto uporabljajo v elektronskih cigaretah. Lahko so vgrajeni v baterijski paket ali odstranljivi, torej ločeno nameščeni vanj. Lahko jih je tudi več povezanih vzporedno ali zaporedno.
Litij-ionske baterije se že dolgo uporabljajo pri izdelavi različnih baterij, kot so baterije za prenosne računalnike. Takšne baterije so veriga več medsebojno povezanih baterij 18650 v enem ohišju. Takšne baterije lahko najdete tudi kot zmogljive napajalnike - prenosne polnilnike.
Obseg samih baterij je zelo širok: od imenovanih polnilnikov do sestavnih delov sodobnih velikih mehanizmov (avtomobilskih ali letalskih). Hkrati se lahko število 18650 litij-ionskih baterij, ki sestavljajo eno baterijo, razlikuje od nekaj do sto. Omeniti velja litij-polimerne baterije. Čeprav niso na voljo v 18650 Li-ion formatu, so najpogostejši, saj se uporabljajo v tablicah in mobilnih telefonih.
