סוללות ליתיום-יון: מכשיר, כללי הפעלה, המלצות כיצד לטעון נכון את הסוללה

רוב הרגלי ניהול הסוללה בקרב משתמשים התפתחו מסטריאוטיפים לתחזוקת סוללות ניקל שאינם מתאימים לדור הבא של סוללות ליתיום. מבחינה טכנית, הם מסודרים אחרת ולתהליכים האלקטרוכימיים בהם יש הבדלים רבים. לכן, חשוב מאוד לדעת כיצד להטעין סוללות ליתיום-יון ולזכור את המוזרויות של פעולתן.

סוללות מודרניות

העבודה המוקדמת ביותר על סוללות ליתיום החלה על ידי הכימאי האמריקאי גילברט ניוטון לואיס ב-1912. עותקי העבודה הראשונים הופיעו בשנות ה-70, אך הבעיות עם האפשרות לטעון אותם התגברו רק 10 שנים מאוחר יותר. הטכנולוגיה הופעלה על ידי חברת Sony בשנת 1991. מאז, האבולוציה של תאי הליתיום לא נעצרה והם ממשיכים להשתפר גם עכשיו.

סוללת Li-Ion, כמו כל סוללת אחרת, מורכבת ממספר תאים המחוברים זה לזה. כל אחד מהם מורכב משלושה מרכיבים פונקציונליים: אנודה (אלקטרודה שלילית), קתודה (אלקטרודה חיובית) ושכבות המפרידות ביניהן עשויות פוליאתילן או פוליפרופילן. שכבות אלו מכילות נקבוביות שיכולות להיסגר בטמפרטורות העולה על 130 מעלות צלזיוס, ובכך לעצור כל תגובה כימית אם הסוללה מתחממת יתר על המידה.

היצרנים מספקים גם פריטים שוניםהבטחת בטיחות. כמו למשל דיאפרגמות ששוברות את אטימותן במקרה של לחץ יתר, או שסתומים מתאימים.

למרות שסוללות מודרניות בטוחות למדי, הן עדיין דורשות ערנות מסוימת בעת הטיפול.

ליתיום ויון בכותרת

ליתיום היא המתכת הקלה ביותרבעל תכונות אלקטרוכימיות מצוינות. זה איפשר ליצור סוללות עם צפיפות אנרגיה גבוהה ביחס למסה. מטעמי בטיחות, הליתיום עצמו אינו קיים בצורה מתכתית בתוך תאי הסוללה בשל חוסר היציבות המובנית שלו. הוא משתתף בתגובה בצורה של יונים, שיש להם את היכולת לחדור לתוך סריג המתכת של מתכות אחרות.

הקתודה, ככלל, מורכבת מקובלט דו-חמצני, האנודה היא גרפיט, והאלקטרוליט הוא מלח מוליך. אלומיניום משמש כקולטי זרם עבור האלקטרודה החיובית, ונחושת עבור השלילית. יוני ליתיום נעים מהקתודה לאנודה במהלך פריקה ולהיפך במהלך טעינת הסוללה. בלבול מסוים בהבנת עקרון הפעולה יכול להיגרם מהשם סוללות Li-Pol (ליתיום פולימר). למעשה, זו עדיין אותה סוללת יונים, רק משופרת מעט.

תכונות לעומת סוללות מבוססות ניקל:

• הבדל פוטנציאל גדול. בדרך כלל 3.6V עבור Li-ion ו-1.2V עבור NiCd ו-NiMH.
• קיבולת והספק גדולים פי כמה ליחידת משקל.
• קצב פריקה עצמית נמוך. כ-8% ב-20 מעלות צלזיוס לעומת 25% עבור סוללות ניקל.
• היכולת לקבוע במדויק את מצב הקיבולת השיורית. שונות המתח עם פריקה גדולה יותר בהשוואה לסוללות מבוססות ניקל.
• היכולת לתת כל צורה לסוללות.
• רגישות להזדקנות. מרגע הייצור, הם מתחילים לאבד את יכולתם לאגור מטען ולייצר מתח ללא קשר לאופן השימוש בהם.
• סכנת פיצוץ ושריפה. החום שנוצר במהלך תגובות כימיות לפעמים יוצא משליטה.

תפעול סוללה

למרות העובדה שעלות ייצור סוללות ליתיום ירדה משמעותית במהלך 10 השנים האחרונות, הן עדיין יקרות מספיק כדי להיות מתכלה כמו סוללות AA. לכן, ידע פשוט כיצד לאחסן סוללות ליתיום-יון, כיצד להשתמש בהן ולטעון אותן יעזור לכם לחסוך הרבה כסף ולהימנע מצרות.

תשומת לב לפריקה

הוא האמין כי לפני טעינת סוללת ליתיום, יש צורך לפרוק אותה לחלוטין. אלגוריתם הפעלה זה היה רלוונטי עבור תאי Ni. למעשה, לעולם אינך צריך לפרוק לחלוטין סוללת Li-ion או שהיא עלולה לאבד קיבולת. טכנולוגיית אלקטרוניקה, ככלל, מפקחת על כך ומודיעה מראש על האיום של פריקה מלאה. זה חשוב גם מכיוון שלעתים קרובות הסוללות מספקות את פעולת הציוד, שנפגע מהפרעה פתאומית בלתי מבוקרת של אספקת החשמל.

בנוסף, פריקה מלאה גורמת לפירוק כימי של הרכיבים בתוך הסוללה. בגלל זה, טעינה מיידית שלאחר מכן עלולה להיות מסוכנת. מסיבה זו, לאלקטרוניקה חכמה ניתנת האפשרות לאסור עבודה עם הסוללה על מנת לשלול תקלות. זה האחרון יכול להפוך את הסוללה לבלתי שמישה. לא מומלץ להשתמש ביותר מ-95% מקיבולת הסוללה במידת האפשר. מילוי קטן במקרה של סוללות ליתיום הם אופן הפעולה המתאים ביותר.

מומחים מאמינים שכדאי להימנע מהמשך טעינה לאחר שהסוללה מלאה.. בתיאוריה, מטענים מודרניים צריכים לעצור את התהליך בזמן..

אבל ראשית, עותקים שונים של סוללות עשויים להיות שונים זה מזה, ושנית, כימי תהליכים בתוך האלמנטים הם די אינרטיים, כך שהאלקטרוניקה יכולה לקבוע במדויק את רגע הכיבוי לא קל.

מחזורי טעינה

בניגוד למה שנהוג לחשוב, מספר מחזורי הטעינה אינו זהה למספר הניסיונות להטעין את הסוללה. לדוגמה, הסוללה מבוזבזת פעמיים מ-50% מהקיבולת שלה. שתי טעינות של סוללת ליתיום-יון ב-50% כל אחת תואמות למחזור טעינה אחד, ולא שניים, כפי שזה עשוי להיראות במבט ראשון. לפיכך, אין צורך להמתין עד שהסוללה תתרוקן.

יש חריגים לכל הכללים. המצב בו הסוללה מתרוקנת לחלוטין עם טעינה רציפה לאחר מכן נקרא כיול, ונועד להבהיר את פעולתן של מערכות המנתחות את מצב הסוללה. מומלץ לבצע הליך זה מדי חודש, במיוחד אם המצבר נתון למילוי תכוף וקטן מאוד.

לְכָלעומק פריקה לעומת חיי סוללה:

• 100% = 300-500 מחזורי טעינה;
• 50% = 1200-1500 מחזורים.

טמפרטורה ואחסון

חשוב מאוד שהסוללה תטען בטווח טמפרטורות של 0 עד 45 מעלות צלזיוס. מתחת לאפס, קצב התגובות הכימיות מאט, ומעל 45 מעלות צלזיוס, הלחץ במצטבר הופך גבוה מדי. הוא האמין כי טמפרטורת הפעולה האופטימלית היא 20 מעלות צלזיוס ונתון זה הוא מרכיב חשוב מאוד בחיי הסוללה.

אם אנחנו מדברים על אחסון לטווח ארוך, אז במקרה זה משטר הטמפרטורה לא פחות רלוונטי. מקום יבש קריר ללא אור שמש ישיר הוא אידיאלי. רמת הטעינה השיורית חשובה ביותר לשמירה על ביצועי סוללות הליתיום.

מאמינים שתאים הטעונים במחצית הקיבולת שלהם או מעט פחות יהיו במצב הטוב ביותר לאחר מנוחה. כך מאוחסנים סוללות בחנויות קמעונאיות.

לכן, אנו יכולים להסיק שניתן להאריך את מחזור החיים של סוללות Li-ion על ידי כללים פשוטים: שימוש בלבד מטענים איכותיים, שליטה על מצבי טעינה ופריקה, כיול בזמן, הגנה מפני התחממות יתר של הסוללה ו היפותרמיה.