Beim Lesen der „Tipps zum Betrieb“ von Batterien in den Foren fragt man sich unwillkürlich, ob die Leute in der Schule Physik und Chemie übersprungen haben, oder sie denken, dass die Regeln für den Betrieb von Blei- und Ionenbatterien gleich sind.
Beginnen wir mit den Prinzipien der Li-Ion-Batterie. An den Fingern ist alles sehr einfach - es gibt eine negative Elektrode (normalerweise aus Kupfer), eine positive (aus Aluminium), dazwischen eine poröse Substanz (Separator), die mit Elektrolyt gesättigt ist (es verhindert das "Unbefugte " Übergang von Lithium-Ionen zwischen den Elektroden):

Das Funktionsprinzip beruht auf der Einbettungsfähigkeit von Lithium-Ionen in das Kristallgitter verschiedener Materialien – meist Graphit oder Siliziumoxid – unter Ausbildung chemischer Bindungen: Beim Laden werden die Ionen dementsprechend in das Kristallgitter eingebettet, Dadurch sammeln sie eine Ladung an einer Elektrode an, beim Entladen gehen sie jeweils zu einer anderen Elektrode zurück und geben das Elektron ab, das wir brauchen (für diejenigen, die an einer genaueren Erklärung der ablaufenden Prozesse interessiert sind - Google-Interkalation). Als Elektrolyt werden wasserhaltige Lösungen verwendet, die kein freies Proton enthalten und in einem weiten Spannungsbereich stabil sind. Wie Sie sehen können, wird in modernen Batterien alles ziemlich sicher gemacht - es gibt kein metallisches Lithium, es gibt nichts zu explodieren, nur Ionen laufen durch den Separator.
Nachdem nun mit dem Funktionsprinzip alles mehr oder weniger klar geworden ist, kommen wir zu den häufigsten Mythen über Li-Ion-Akkus:

1. Mythos eins. Der Li-Ionen-Akku im Gerät kann nicht auf null Prozent entladen werden.
   Tatsächlich klingt alles richtig und stimmt mit der Physik überein – beim Entladen auf ~2,5 V Li-Ion beginnt sich der Akku sehr schnell zu verschlechtern, und selbst eine solche Entladung kann seine Kapazität erheblich (bis zu 10 %!) verringern. Darüber hinaus ist es bei einer Entladung auf eine solche Spannung nicht mehr möglich, sie mit einem normalen Ladegerät aufzuladen. Wenn die Batteriezellenspannung unter ~ 3 V fällt, schaltet die "intelligente" Steuerung sie als beschädigt ab, und wenn vorhanden Sind alle solche Zellen, kann die Batterie zum Müll gebracht werden.
   Aber es gibt eine sehr wichtige Sache, die jeder vergisst: Bei Telefonen, Tablets und anderen mobilen Geräten beträgt der Betriebsspannungsbereich des Akkus 3,5-4,2 V. Wenn die Spannung unter 3,5 V fällt, zeigt die Anzeige null Prozent Ladung an und die Gerät schaltet ab, aber bis zu "kritischen" 2,5 V ist noch sehr weit weg. Dies wird durch die Tatsache bestätigt, dass wenn Sie eine LED an eine so "entladene" Batterie anschließen, diese immer noch brennen kann lange Zeit(vielleicht erinnert sich jemand daran, dass früher Telefone mit Taschenlampen verkauft wurden, die unabhängig vom System mit einem Knopf eingeschaltet wurden. Dort brannte das Licht also auch nach dem Entladen und Ausschalten des Telefons weiter). Das heißt, wie Sie sehen können, tritt während des normalen Gebrauchs keine Entladung bis zu 2,5 V auf, was bedeutet, dass es durchaus möglich ist, Akum auf null Prozent zu entladen.
2. Mythos zwei. Li-Ionen-Akkus explodieren, wenn sie beschädigt werden.
   Wir alle erinnern uns an "explosiv" Samsung Galaxy Anmerkung 7. Dies ist jedoch eher eine Ausnahme von der Regel – ja, Lithium ist ein sehr aktives Metall, und es ist nicht schwierig, es in der Luft zu explodieren (und es brennt sehr hell in Wasser). Moderne Batterien verwenden jedoch kein Lithium, sondern dessen Ionen, die viel weniger aktiv sind. Damit es zu einer Explosion kommt, müssen Sie sich also anstrengen - entweder den Ladeakku physisch beschädigen (einen Kurzschluss arrangieren) oder ihn mit einer sehr hohen Spannung aufladen (dann wird er beschädigt, aber höchstwahrscheinlich wird der Controller einfach brennt selbst aus und lässt das Aufladen der Batterie nicht zu). Wenn Sie also plötzlich eine beschädigte oder rauchende Batterie in Ihren Händen haben - werfen Sie sie nicht auf den Tisch und rennen Sie mit dem Ruf "Wir werden alle sterben" aus dem Raum weg - legen Sie sie einfach in einen Metallbehälter und nehmen Sie sie mit auf den Balkon (um keine Chemikalien einzuatmen) - die Batterie schwelt eine Weile und erlischt dann. Hauptsache nicht mit Wasser füllen, die Ionen sind natürlich weniger aktiv als Lithium, aber trotzdem wird bei der Reaktion mit Wasser auch etwas Wasserstoff freigesetzt (und er explodiert gerne).
3. Mythos drei. Wenn ein Li-Ionen-Akku 300 (500/700/1000/100500) Zyklen erreicht, wird er unsicher und muss dringend ausgetauscht werden.
   Ein Mythos, der zum Glück immer weniger durch die Foren läuft und überhaupt keine physikalische oder chemische Erklärung hat. Ja, während des Betriebs oxidieren und korrodieren die Elektroden, was die Kapazität der Batterie reduziert, aber nichts als weniger Zeit. Lebensdauer der Batterie und instabiles Verhalten bei 10-20% der Ladung, dies bedroht Sie nicht.
4. Mythos vier. Mit Li-Ion-Akkus können Sie nicht in der Kälte arbeiten.
   Das ist eher eine Empfehlung als ein Verbot. Viele Hersteller verbieten die Verwendung von Telefonen bei Minusgraden, und viele haben erlebt, dass sich Telefone in der Kälte schnell entladen und im Allgemeinen ausgeschaltet haben. Die Erklärung dafür ist ganz einfach: Der Elektrolyt ist ein wasserhaltiges Gel, und jeder weiß, was mit Wasser bei Minustemperaturen passiert (ja, es gefriert, wenn überhaupt) und dadurch einen Teil der Batterie außer Betrieb setzt. Dies führt zu einem Spannungsabfall und der Controller beginnt dies als Entladung zu betrachten. Das ist für den Akku nicht sinnvoll, aber auch nicht fatal (nach dem Erhitzen kehrt die Kapazität zurück), also wenn Sie Ihr Telefon unbedingt in der Kälte benutzen müssen (einfach benutzen - aus der warmen Tasche holen, anschauen die Zeit und verstecken Sie es wieder), dann ist es besser, es zu 100% aufzuladen und jeden Prozess einzuschalten, der den Prozessor belastet - damit die Kühlung langsamer ist.
5. Mythos fünf. Ein aufgeblähter Li-Ionen-Akku ist gefährlich und sollte sofort entsorgt werden.
   Das ist kein Mythos, sondern eher eine Vorsichtsmaßnahme – ein aufgeblähter Akku kann einfach platzen. Aus chemischer Sicht ist alles einfach: Beim Einlagerungsprozess werden die Elektroden und der Elektrolyt zersetzt, wodurch Gas freigesetzt wird (es kann auch beim Wiederaufladen freigesetzt werden, aber dazu weiter unten mehr). Aber es fällt nur sehr wenig auf, und damit der Akku aufgebläht wirkt, müssen mehrere hundert (wenn nicht tausende) Ladezyklen durchlaufen werden (es sei denn, er ist defekt). Es gibt keine Probleme, das Gas loszuwerden - stechen Sie einfach in das Ventil (bei einigen Batterien öffnet es sich unter übermäßigem Druck von selbst) und entlüften Sie es (ich empfehle nicht, es zu atmen), danach können Sie das Loch mit Epoxid abdecken. Dadurch wird der Akku natürlich nicht wieder auf seine frühere Kapazität zurückgeführt, aber zumindest jetzt wird er definitiv nicht platzen.
6. Mythos sechs. Li-Ionen-Akkus sind schädlich für Überladung.
   Aber das ist kein Mythos mehr, sondern bittere Realität - beim Aufladen besteht eine große Chance, dass die Batterie anschwillt, platzt und Feuer fängt - glauben Sie mir, es macht wenig Spaß, mit kochendem Elektrolyt bespritzt zu werden. Daher gibt es in allen Batterien Controller, die das Laden der Batterie über eine bestimmte Spannung einfach nicht zulassen. Aber hier müssen Sie bei der Auswahl eines Akkus äußerst vorsichtig sein - die Controller chinesischer Handarbeiten können oft ausfallen, und ich denke, ein Feuerwerk vom Telefon um 3 Uhr morgens wird Ihnen nicht gefallen. Das gleiche Problem gibt es natürlich auch bei Markenakkus, aber erstens passiert das dort viel seltener und zweitens wird das ganze Handy auf Garantie ausgetauscht. Normalerweise führt dieser Mythos zu Folgendem:
7. Mythos sieben. Wenn 100 % erreicht sind, müssen Sie das Telefon vom Ladevorgang trennen.
   Ab dem sechsten Mythos erscheint dies vernünftig, aber in Wirklichkeit macht es keinen Sinn, mitten in der Nacht aufzustehen und das Gerät vom Ladevorgang zu nehmen: Erstens sind Controller-Ausfälle äußerst selten, und zweitens auch bei 100% auf der Anzeige erreicht ist, lädt sich der Akku für einige Zeit mit niedrigen Strömen bis zum allerhöchsten auf, was weitere 1-3% Kapazität hinzufügt. So viel Aufwand sollte es also eigentlich nicht sein.
8. Mythos acht. Das Gerät kann nur mit dem Original-Ladegerät geladen werden.
   Der Mythos findet aufgrund der schlechten Qualität chinesischer Ladegeräte statt - mit normale Spannung Bei 5 + - 5% Volt können sie sowohl 6 als auch 7 erzeugen - der Controller wird diese Spannung natürlich für einige Zeit glätten, aber in Zukunft wird dies im besten Fall dazu führen, dass der Controller im schlimmsten Fall durchbrennt - zu eine Explosion und (oder) ein Versagen Hauptplatine. Das Gegenteil passiert - unter Last erzeugt das chinesische Ladegerät 3-4 Volt: Dies führt dazu, dass der Akku nicht vollständig aufgeladen werden kann.

Wie man an einer ganzen Reihe von Missverständnissen sehen kann, haben nicht alle eine wissenschaftliche Erklärung, und noch weniger verschlechtern die Batterieleistung tatsächlich. Dies bedeutet jedoch nicht, dass Sie nach dem Lesen meines Artikels kopfüber losrennen und billige chinesische Batterien für ein paar Dollar kaufen müssen. Aus Gründen der Haltbarkeit ist es jedoch besser, entweder Originale oder hochwertige Kopien der Originale zu verwenden.

Die Prozesse des Ladens und Entladens von Batterien laufen als chemische Reaktion ab. Das Laden von Lithium-Ionen-Akkus ist jedoch eine Ausnahme von der Regel. Wissenschaftliche Studien zeigen die Energie solcher Batterien als chaotische Bewegung von Ionen. Die Behauptungen von Experten verdienen Aufmerksamkeit. Wenn es wissenschaftlich korrekt ist, Lithium-Ionen-Akkus zu laden, dann sollten diese Geräte ewig halten.

Die durch die Praxis bestätigte Tatsache des Verlustes der nutzbaren Kapazität der Batterie sehen Wissenschaftler in Ionen, die durch sogenannte Fallen blockiert werden.

Daher sind Lithium-Ionen-Geräte, wie auch andere ähnliche Systeme, nicht vor Fehlern im Prozess ihrer Anwendung in der Praxis gefeit.

Ladegeräte für Lithium-Ionen-Designs haben einige Ähnlichkeiten mit Geräten, die für Blei-Säure-Systeme entwickelt wurden.

Die Hauptunterschiede zwischen solchen Ladegeräten liegen jedoch in der Versorgung der Zellen mit hohen Spannungen. Darüber hinaus werden engere Stromtoleranzen sowie die Eliminierung von intermittierender oder schwebender Ladung bei vollständig geladener Batterie vermerkt.

Relativ leistungsstarkes Netzteil, das als Energiespeicher für alternative Energiedesigns verwendet werden kann
Lithium-Ionen-Akkus mit Kobaltmischung verfügen über interne Sicherheitsschaltungen, die den Akku jedoch selten vor einer Explosion im Überlademodus bewahren.

Es gibt auch Entwicklungen von Lithium-Ionen-Batterien, bei denen der Anteil an Lithium erhöht wird. Bei ihnen kann die Ladespannung einen Wert von 4,30 V/I und mehr erreichen.

Nun, eine Erhöhung der Spannung erhöht die Kapazität, aber wenn die Spannung über die Spezifikation hinausgeht, ist dies mit der Zerstörung der Batteriestruktur behaftet.

Daher sind Lithium-Ionen-Akkus größtenteils mit Schutzschaltungen ausgestattet, deren Zweck es ist, die etablierte Norm einzuhalten.

Voll- oder Teilladung

Die Praxis zeigt jedoch, dass die meisten leistungsstarken Lithium-Ionen-Akkus mehr als vertragen hohes Niveau Spannung für kurze Zeit.

Bei dieser Option beträgt der Ladewirkungsgrad ca. 99 % und die Zelle bleibt während der gesamten Ladezeit kalt. Einige Lithium-Ionen-Akkus erwärmen sich zwar immer noch um 4-5 ° C, wenn sie voll aufgeladen sind.

Vielleicht liegt das am Schutz oder am hohen Innenwiderstand. Bei solchen Batterien sollte der Ladevorgang gestoppt werden, wenn die Temperatur bei moderater Ladegeschwindigkeit um mehr als 10 °C ansteigt.

Lithium-Ionen-Akkus im Ladegerät aufladen. Die Anzeige zeigt an, dass die Batterien vollständig aufgeladen sind. Im weiteren Verlauf drohen die Akkus zu schaden

Die vollständige Aufladung von Kobalt-gemischten Systemen erfolgt mit einem Schwellenspannungswert. Dabei fällt der Strom um bis zu 3 -5 % des Nennwertes ab.

Auch bei Erreichen einer bestimmten Kapazität, die über lange Zeit unverändert bleibt, zeigt der Akku eine volle Ladung an. Grund dafür kann die erhöhte Selbstentladung des Akkus sein.

Ladestrom und Sättigungsladung erhöhen

Es ist zu beachten, dass eine Erhöhung des Ladestroms das Erreichen eines Vollladezustands nicht beschleunigt. Lithium - erreicht die Spitzenspannung schneller, aber das Aufladen bis zur vollen Sättigung der Kapazität dauert länger. Das Laden des Akkus mit hohem Strom erhöht die Akkukapazität jedoch schnell auf etwa 70 %.

Lithium-Ionen-Akkus müssen nicht vollständig aufgeladen werden, wie dies bei Blei-Säure-Geräten der Fall ist. Darüber hinaus ist es diese Lademöglichkeit, die für Li-Ion unerwünscht ist. Tatsächlich ist es am besten, die Batterie nicht vollständig aufzuladen, da die hohe Spannung die Batterie belastet.

Die Auswahl einer niedrigeren Spannungsschwelle oder das Entfernen der vollständigen Sättigungsladung verlängert die Lebensdauer der Li-Ion-Batterie. Dieser Ansatz wird zwar von einer Verringerung der Batterieenergierückgabezeit begleitet.

Hier ist zu beachten: Ladegerät für Haushaltszwecke arbeiten in der Regel mit maximaler Leistung und unterstützen keine Ladestrom-(Spannungs-)Regelung.

Hersteller von Lithium-Ionen-Batterieladegeräten betrachten eine lange Lebensdauer weniger als ein Problem als die Kosten der Schaltungskomplexität.

Ladegeräte für Lithium-Ionen-Akkus

Einige billige Heimladegeräte verwenden oft eine vereinfachte Methode. Laden Sie den Lithium-Ionen-Akku eine Stunde oder weniger auf, ohne in die Sättigung zu gehen.

Die Bereitschaftsanzeige solcher Geräte leuchtet auf, wenn die Batterie in der ersten Stufe die Spannungsschwelle erreicht. Der Ladezustand beträgt in diesem Fall etwa 85%, was viele Benutzer oft zufriedenstellt.

Dieses selbstgebaute Ladegerät wird angeboten, um mit verschiedenen Batterien zu arbeiten, einschließlich Lithium-Ionen-Batterien. Das Gerät hat ein Spannungs- und Stromregelsystem, was schon gut ist

Professionelle Ladegeräte (teuer) unterscheiden sich dadurch, dass sie die Ladespannungsschwelle niedriger einstellen und dadurch die Lebensdauer des Lithium-Ionen-Akkus verlängern.

Die Tabelle zeigt die berechneten Leistungen beim Laden durch solche Geräte bei verschiedenen Spannungsschwellen, mit und ohne Sättigungsladung:

Ladespannung, V/Zelle	Kapazität bei Hochspannungsabschaltung, %	Ladezeit, min	Kapazität bei voller Sättigung, %
3.80	60	120	65
3.90	70	135	75
4.00	75	150	80
4.10	80	165	90
4.20	85	180	100

Sobald der Lithium-Ionen-Akku zu laden beginnt, steigt die Spannung schnell an. Dieses Verhalten ist vergleichbar mit dem Heben einer Last mit einem Gummiband bei nachlaufender Wirkung.

Die Kapazität wird schließlich gefüllt, wenn der Akku vollständig aufgeladen ist. Diese Ladekennlinie ist typisch für alle Batterien.

Je höher der Ladestrom, desto heller der Gummibandeffekt. Niedrige Temperaturen oder das Vorhandensein einer Zelle mit hohem Innenwiderstand verstärken die Wirkung nur noch.

Die Struktur einer Lithium-Ionen-Batterie in ihrer einfachsten Form: 1 - negativer Kupferbus; 2 - positiver Reifen aus Aluminium; 3 - Kobaltoxidanode; 4- Graphitkathode; 5 - Elektrolyt

Die Bewertung des Ladezustands durch Ablesen der Spannung einer geladenen Batterie ist nicht praktikabel. Die Messung der Leerlaufspannung (Leerlauf) nach einigen Stunden Standzeit der Batterie ist der beste Bewertungsindikator.

Wie bei anderen Batterien wirkt sich die Temperatur auf den Leerlauf genauso aus wie auf das aktive Material einer Lithium-Ionen-Batterie. , Laptops und andere Geräte wird durch Zählen von Coulomb geschätzt.

Lithium-Ionen-Akku: Sättigungsschwelle

Ein Lithium-Ionen-Akku ist nicht in der Lage, überschüssige Ladung aufzunehmen. Wenn die Batterie vollständig gesättigt ist, muss daher der Ladestrom sofort entfernt werden.

Eine Konstantstromladung kann zur Metallisierung von Lithiumzellen führen, was gegen das Prinzip der Gewährleistung der Betriebssicherheit solcher Batterien verstößt.

Um die Bildung von Defekten zu minimieren, sollten Sie den Lithium-Ionen-Akku so bald wie möglich abklemmen, wenn er die Ladespitze erreicht.

Dieser Akku wird nicht mehr genau so aufgeladen, wie er sollte. Wegen unsachgemäßes Laden es hat seine wichtigsten Energiespeichereigenschaften verloren

Sobald der Ladevorgang endet, beginnt die Spannung des Lithium-Ionen-Akkus zu sinken. Der Effekt der Reduzierung von körperlichem Stress zeigt sich.

Für einige Zeit verteilt sich die Leerlaufspannung zwischen ungleichmäßig geladenen Zellen mit einer Spannung von 3,70 V und 3,90 V.

Hier macht der Vorgang auch auf sich aufmerksam, wenn ein vollständig gesättigter Lithium-Ionen-Akku beginnt, den benachbarten (falls vorhanden) ohne Sättigungsladung aufzuladen.

Wenn Lithium-Ionen-Akkus ständig im Ladegerät bleiben müssen, um sicherzustellen, dass sie bereit sind, sollten Sie auf Ladegeräte mit Kurzzeit-Blitzladefunktion setzen.

Ein Ladegerät mit Kurzzeit-Erhaltungsladefunktion schaltet sich ein, wenn die Leerlaufspannung auf 4,05 V / Kanal abfällt, und schaltet sich aus, wenn die Spannung 4,20 V / Kanal erreicht.

Ladegeräte, die für den Standby- oder Standby-Modus ausgelegt sind, lassen die Batteriespannung oft auf 4,00 V/i abfallen und laden Li-Ion-Batterien nur bis 4,05 V/i auf, ohne die vollen 4,20 V/i zu erreichen.

Diese Technik reduziert die der technischen Spannung innewohnende physikalische Spannung und hilft, die Lebensdauer der Batterie zu verlängern.

Laden von kobaltfreien Batterien

Herkömmliche Batterien haben eine nominelle Zellspannung von 3,60 Volt. Bei Geräten, die kein Kobalt enthalten, ist der Wert jedoch anders.

Lithium-Phosphat-Akkus haben also eine Nennspannung von 3,20 Volt (Ladespannung 3,65 V). Und neue Lithium-Titanat-Akkus (hergestellt in Russland) haben eine nominale Zellenspannung von 2,40 V (Ladegerät 2,85).

Lithiumphosphatbatterien sind Energiespeicher, die kein Kobalt in ihrer Struktur enthalten. Diese Tatsache ändert etwas die Bedingungen zum Laden solcher Batterien.

Für solche Akkus sind herkömmliche Ladegeräte nicht geeignet, da sie den Akku mit Explosionsgefahr überladen. Umgekehrt liefert ein Ladesystem für kobaltfreie Batterien nicht genügend Ladung für eine herkömmliche 3,60-V-Lithium-Ionen-Batterie.

Übermäßige Ladung des Lithium-Ionen-Akkus

Der Lithium-Ionen-Akku arbeitet sicher innerhalb der angegebenen Betriebsspannungen. Die Leistung der Batterie wird jedoch instabil, wenn sie über ihre Betriebsgrenzen hinaus geladen wird.

Das Langzeitladen einer Lithium-Ionen-Batterie mit einer Spannung über 4,30 V, die für eine Arbeitsleistung von 4,20 V ausgelegt ist, ist mit einer Lithiumbeschichtung der Anode behaftet.

Das Kathodenmaterial wiederum erhält die Eigenschaften eines Oxidationsmittels, verliert seine Zustandsstabilität und setzt Kohlendioxid frei.

Der Batteriezellendruck baut sich auf und wenn der Ladevorgang fortgesetzt wird, löst die interne Schutzvorrichtung bei einem Druck zwischen 1000 kPa und 3180 kPa aus.

Setzt sich der Druckanstieg danach fort, öffnet die Schutzmembran bei einem Druckniveau von 3.450 kPa. In diesem Zustand droht eine Lithium-Ionen-Batteriezelle zu explodieren, und schließlich passiert genau das.

Struktur: 1 - obere Abdeckung; 2 - oberer Isolator; 3 - Stahldose; 4 - unterer Isolator; 5 - Anodenlasche; 6 - Kathode; 7 - Trennzeichen; 8 - Anode; 9 - Kathodenlasche; 10 - Entlüftung; 11 - Kaltleiter; 12 - Dichtung

Die Aktivierung des Schutzes im Inneren des Lithium-Ionen-Akkus ist auf eine Erhöhung der Temperatur des inneren Inhalts zurückzuführen. Eine vollständig aufgeladene Batterie hat eine höhere Innentemperatur als eine teilweise aufgeladene Batterie.

Daher werden Lithium-Ionen-Batterien unter der Bedingung des Ladens auf niedrigem Niveau als sicherer angesehen. Aus diesem Grund verlangen die Behörden einiger Länder die Verwendung von Li-Ionen-Batterien in Flugzeugen, die mit einer Energie von nicht mehr als 30 % ihrer vollen Kapazität gesättigt sind.

Die interne Batterietemperaturschwelle bei Volllast beträgt:

• 130–150°C (für Lithium-Kobalt);
• 170–180°C (für Nickel-Mangan-Kobalt);
• 230-250°C (für Lithium-Mangan).

Zu beachten ist, dass Lithium-Phosphat-Batterien eine bessere Temperaturstabilität aufweisen als Lithium-Mangan-Batterien. Lithium-Ionen-Akkus sind nicht die einzigen, die bei Energieüberlastung eine Gefahr darstellen.

Beispielsweise neigen Blei-Nickel-Batterien auch dazu, zu schmelzen, gefolgt von einem Brand, wenn die Energiesättigung unter Verstoß gegen das Passregime durchgeführt wird.

Daher ist für alle Lithium-Ionen-Batterien die Verwendung optimal auf die Batterie abgestimmter Ladegeräte von größter Bedeutung.

Einige Schlussfolgerungen aus der Analyse

Das Laden von Lithium-Ionen-Akkus zeichnet sich gegenüber Nickel-Systemen durch ein vereinfachtes Verfahren aus. Die Ladeschaltung ist einfach, mit Spannungs- und Strombegrenzungen.

Eine solche Schaltung ist viel einfacher als eine Schaltung, die die komplexen Spannungssignaturen analysiert, die sich ändern, wenn die Batterie verwendet wird.

Der Ladevorgang von Lithium-Ionen-Batterien ist unterbrechbar, diese Batterien müssen nicht vollständig gesättigt werden, wie dies bei Blei-Säure-Batterien der Fall ist.

Steuerschaltung für Low-Power-Lithium-Ionen-Batterien. Eine einfache Lösung und ein Minimum an Details. Das Schema bietet jedoch keine Zyklusbedingungen, die eine lange Lebensdauer aufrechterhalten.

Die Eigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien versprechen Vorteile beim Betrieb erneuerbarer Energiequellen (Solarpanels und Windkraftanlagen). In der Regel liefert ein Windgenerator selten eine volle Ladung der Batterie.

Bei Lithium-Ionen vereinfacht das Fehlen stabiler Ladeanforderungen die Ladereglerschaltung. Eine Lithium-Ionen-Batterie benötigt keinen Regler, der Spannung und Strom ausgleicht, wie es bei Blei-Säure-Batterien erforderlich ist.

Alle Haushalts- und die meisten industriellen Lithium-Ionen-Ladegeräte laden die Batterie vollständig auf. Bestehende Lithium-Ionen-Batterieladegeräte bieten jedoch im Allgemeinen keine Spannungsregulierung am Ende des Zyklus.

Sie können Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion) mit Ladegeräten oder unabhängig voneinander aufladen. Wir werden das Gerät von Li-Ion- und Polymer (Li-Pol)-Batterien nicht betrachten, sondern sofort in die Praxis übergehen. Beide Batterietypen werden auf die gleiche Weise geladen, daher werden wir weiter über Li-Ion sprechen.

Regeln zum Laden eines Li-Ionen-Akkus:

• Der Akku kann nur bei Temperaturen zwischen 0 und +45 Grad geladen werden. Bis der Akku aufgewärmt ist, wird er normalerweise nicht aufgeladen;
• Die Mindestspannung für einen Li-Ionen-Akku beträgt je nach chemischer Zusammensetzung 2,5 oder 3 Volt. Es ist besser, sich auf 3 V zu konzentrieren;
• Nennspannung 3,7 V;
• Die maximale Ladespannung beträgt je nach chemischer Zusammensetzung 4,2V oder 4,3V. Es ist besser, sich auf 4,2 V zu konzentrieren;
• Die Kapazität ist auf der Batterie oder dem Gerät angegeben, nennen wir sie C. Außerdem wird klar, warum Sie sie zum Laden kennen müssen;
• Normaler Lademodus: Strom ist auf 0,5*C begrenzt (d. h. der Wert entspricht der Hälfte der Batteriekapazität), Spannung ist auf 4,2 V begrenzt;
• Wenn die Batterie auf 3 V und darunter entladen ist: Der Strom sollte auf 0,1 * C begrenzt werden, bis die Spannung 3 V übersteigt;
• Die Batterie wird geladen, bis der Strom nicht mehr abnimmt oder gar nicht mehr vorhanden ist, wenn Sie gleichzeitig die Spannung auf 4,2 V begrenzt haben. Wenn Sie die Spannung nicht begrenzen - bevor die Spannung auf 4,2 V ansteigt;
• Erhöhen Sie die Spannung niemals über 4,2 oder 4,3 Volt. Bei einem stabilen Spannungsüberschuss an den Elektroden kommt es zur Abscheidung. Im besten Fall verliert der Akku für immer an Kapazität. Bei einem langen Prozess bewirkt die Abscheidung einen Verschluss. Es kann sich erhitzen, die Elektroden zerstören und sich entzünden.

Zusätzlich

Für die Selbstladung müssen Sie die Spannung und Stromstärke begrenzen. Ideal für dieses Labornetzteil.

Bei Lithium-Ionen-Batterien mit Spannungen über 3,7 V werden die Batterien parallel geschaltet. Indem Sie die Batteriespannung durch 3,7 teilen, erhalten Sie die Anzahl der in Reihe geschalteten Batterien. Wenn Sie die Anzahl der Batterien mit 3 multiplizieren, erhalten Sie die Mindestspannung für Ihre Batterie. Durch Multiplikation mit 4,2 erhalten wir die maximale Spannung.

Li-Ionen-Akkus haben praktisch keinen „Memory-Effekt“ und müssen daher nicht trainiert werden. Versuchen Sie, den Akku nicht vollständig zu entladen und ihn nicht ständig geladen zu halten.

Die optimale Ladung für den Akku beträgt 50-80 %. Es ist jedoch sinnlos, solche Werte zu erleiden und aufrechtzuerhalten, wenn Sie einen Laptop, ein Smartphone oder sogar eine Taschenlampe verwenden. Normalerweise laden sie auf, wenn es bequem ist, und wenn nötig, wird sie so lange wie nötig entladen. Li-Ion wurde dafür geschaffen, es macht keinen Sinn, sich einzuschränken.

Das Befolgen der oben genannten Methoden zum Laden von Batterien mit hohen Spannungen oder Strom "zu schieben" ist schädlich für die Batterie. Es ist besser, die Batterie für ein paar Stunden oder ein paar Tage auf einem niedrigen Strom zu lassen. Dies ist eine sparsamere Art, die Batterie wiederzubeleben. Dadurch kann der Controller wie erwartet funktionieren und mit normalen Strömen geladen werden.

Vielleicht ist das alles, erfolgreiche Übungen.

Moderne Geräte wie Mobiltelefone, Laptops, Tablets usw. Arbeiten von Offline-Quelle Stromversorgung, die oft eine Li-Ionen-Batterie ist.

Die weit verbreitete Verwendung dieses speziellen Batterietyps beruht auf der Einfachheit und Kostengünstigkeit seiner Herstellung sowie auf der hervorragenden Leistung und einem großen Angebot an Entlade-Lade-Zyklen. Und um die Lebensdauer des Geräts und des Akkus zu verlängern, müssen Sie wissen, wie Sie den Li-Ionen-Akku richtig laden und welche Fehler Sie nicht machen sollten.

Regeln zum Laden von Li-Ionen-Akkus

Zur Bequemlichkeit der Benutzer sind die meisten Batterien mit einem speziellen Controller ausgestattet, der die Ladung nicht über kritische Werte hinausgehen lässt. Wenn also die untere Entladegrenze erreicht ist, stoppt die Schaltung einfach die Spannungsversorgung des Geräts, und wenn der maximal zulässige Ladezustand überschritten wird, wird der eingehende Strom abgeschaltet.

So laden Sie Li-Ionen-Akkus richtig auf: Sie müssen das Gerät aufladen, wenn die Ladeanzeige mindestens 10-20 % erreicht, und nachdem Sie 100 % Ladung erreicht haben, müssen Sie den Akku weitere 1,5- 2 Stunden, denn tatsächlich beträgt der Ladezustand zu diesem Zeitpunkt 70-80%.

Etwa alle 3 Monate ist eine vorbeugende Entladung der Batterie erforderlich. Dazu müssen Sie den Akku "landen" und dann einen vollständig entladenen Li-Ionen-Akku 8-12 Stunden lang wieder aufladen. Dies hilft dabei, die Akkumulatorschwellen-Flags zurückzusetzen. Allerdings ist häufiges Entladen auf Null für Li-Ion-Batterien schädlich.

Welcher Strom zum Laden von Li-Ionen-Akkus?

Häufig haben Benutzer eine Frage zum Aufladen des Li-Ionen-Akkus eines Smartphones oder eines anderen Geräts. Dieser Batterietyp wird nach der Konstantspannungs-/Konstantstrommethode geladen. Die Nennspannung pro Element darin beträgt 3,6 V, und das tut es nicht Unterstützt langsames Erhaltungsladen, nachdem eine vollständige Ladung abgeschlossen ist.

Der empfohlene Ladestrom für solche Batterien beträgt im Durchschnitt 0,7 C und der Entladestrom 0,1 C. Wenn die Spannung an der Batterie niedriger als 2,9 V ist, beträgt der empfohlene Ladestrom 0,1 C. Eine Tiefentladung kann zu schlimmen Folgen führen, einschließlich Beschädigung der Batterie.

Sie können Li-Ionen-Akkus laden, wenn Sie einen beliebigen Entladungsgrad erreichen, ohne auf kritische Werte warten zu müssen. Während des Wiederaufladens, wenn sich die Spannung ihrem Maximum nähert, nimmt der Ladestrom ab. Am Ende des Ladevorgangs stoppt der Ladestrom vollständig.

Li-Ion-Akkus werden in verschiedenen Bereichen erfolgreich eingesetzt tragbare Geräte. Auch bei der Ausstattung von Fahrzeugen mit Elektroantrieb sind sie gefragt. Akkus dieser Gruppe vertragen beim Laden keine Überspannung. Aus Sicherheitsgründen werden sie daher in Verbindung mit dem Kontroll- und Managementsystem BMS verwendet. Solche Systeme werden verwendet, um den Ladestrom an der Grenze von 95 % und den Entladegrad auf einen Wert von 15-20 % zu begrenzen. Dies ist wichtig, um die Lebensdauer von Netzteilen zu verlängern, da ein Lithium-Akku bei Tiefentladung seine Ladefähigkeit verliert.

Die Eigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien hängen vom enthaltenen Kathodenmaterial ab. Nach diesem Kriterium wird die Li-Ion-Akkufamilie in 3 Hauptklassen eingeteilt:

1. LiCoO2 - haben eine hohe spezifische Energie, halten mittleren Belastungen stand und zeichnen sich durch eine kurze Lebensdauer aus.
2. LiMn2O4 - halten hohen Lade- und Entladeströmen stand, haben aber eine relativ kurze Lebensdauer und eine hohe spezifische Energie.
3. LiFePO4 - haben eine verlängerte Lebensdauer und eine niedrige Selbstentladungsrate.

Die Tabelle zeigt die Eigenschaften und Merkmale von Lithiumbatterien und gibt die Durchschnittswerte der Parameter an.

Lithium-Ionen-Akkus haben:

• geringe Toleranz gegenüber Überladung und Tiefentladung;
• geringer Selbstentladungswert - bei Raumtemperatur weniger als 10 % pro Monat, meist im 1. Monat 46 %, dann weniger;
• leichter Kapazitätsverlust pro Jahr - 5-10%;
• Ladetemperatur - von 0 bis +45 C;
• Entladungs- (Betriebs-) Temperatur von -20 bis +60 °С;
• Betriebsspannung - von 2,8 bis 4,2 V;
• Anforderung an eine Schutzschaltung - die meisten Li-Ion-Akkus (außer LiFePO4) haben eine untere Grenze von 2,8 und eine obere Grenze von 4,2 V.

Funktionen zum Laden von Lithium-Ionen-Akkus

Die Hauptmerkmale des Ladens von Lithium-Ionen-Akkus sind wie folgt:

1. Solche Batterien müssen im kombinierten CC/CV-Modus geladen werden. Erstens - bei einem stabilen Strom (Wert von 0,2 C bis 1 C) bis zu einer Spannung je nach Batteriehersteller (normalerweise 4,2 V). Die weitere Aufladung erfolgt bei einem stabilen Spannungswert.
2. Das Laden von Li-Ion-Akkus mit einem Strom von 1C dauert 1,5 Stunden, und nach Erreichen der Abschaltspannung nimmt der Ladestrom allmählich auf etwa 3% des Anfangswerts ab.
3. Laden Sie Lithiumbatterien nicht bei kaltem Wetter auf.

Es wird empfohlen, Li-Ion-Akkus mit einem Ladezustand von 40 75 % bei einer Temperatur von etwa 5 C zu lagern. Die Lagerung an einem kühlen Ort (aber nicht unter 0 ° C) verringert die Selbstentladung erheblich. Die Aufbewahrungsdauer solcher Geräte beträgt 2 bis 5 Jahre. Dabei ist zu bedenken, dass Lithium-Akkus einer Alterung unterliegen – selbst wenn sie nicht benutzt, sondern einfach im Regal gelagert werden, verschlechtern sich ihre Eigenschaften mit der Zeit.

Lesen Sie hier mehr über die Funktionsweise von Lithium-Ionen-Batterien.

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Li-Ionen-Akku

Nehmen wir an, wie der Benutzer mit seinem Gerät umgeht - so bedient er ihn dann. Und das ist eine Tatsache.

Aber selbst wenn Staubpartikel vom Gerät weggeblasen werden, besteht immer noch ein Bedarf für jedes Gerät, ohne das ein normaler Betrieb einfach nicht möglich ist. Dieses Bedürfnis ist für eine gute und rechtzeitige Ernährung. Wenn Sie Ihren Assistenten nicht rechtzeitig mit Energie füttern, schaltet er einfach ab. Darüber hinaus ist es nicht so schlimm, wenn der Akku bis zu einem bestimmten Grad entladen ist, bei dem das Gerät seine Funktionen nicht mehr normal ausführen kann. Aber wenn Sie in diesem Fall Ihr Smartphone (oder ein anderes Gerät) in naher Zukunft nicht aufladen, können nach einer Weile Probleme auftreten.

Tatsache ist, dass alle modernen Geräte Li-Ionen-Akkus verwenden, die mit einem eigenen Controller ausgestattet sind, der den Lade- und Entladezustand des Akkus steuert, und unabhängig von demselben Controller im Stromkreis eines Telefons oder eines anderen Geräts arbeiten .

Wenn das Telefon einen kritisch niedrigen Ladezustand signalisiert, ist dies das Verdienst des in die Telefonschaltung eingebauten Controllers. Letzteres schaltet sich aus, kann aber aufgeladen werden.

Wenn das Telefon nicht rechtzeitig aufgeladen wird, entlädt sich der Akku weiter. Wenn ein kritisch niedriger Ladezustand erreicht ist, bei dem der Prozess der allmählichen Verschlechterung des Akkus selbst beginnen kann, funktioniert der in den Akku eingebaute Controller und trennt die Akkukontakte vom Telefonkreis. Dies ist der Fall, in dem das Telefon möglicherweise absolut nicht auf das Anschließen des Ladegeräts reagiert - das Telefon "sieht" nicht Batterie und der Ladevorgang startet nicht.

In diesem Fall kann ein ungeschulter Benutzer darauf verzichten Hilfe von außen(Servicecenter bzw guter Freund wer davon viel versteht) ist unabdingbar.

Um die Leistung der Batterie wiederherzustellen, muss direkt (ohne Beteiligung des Telefonschaltkreises) entsprechend der Polarität eine Spannung von nicht mehr als 4,2 Volt an ihre Klemmen angelegt werden.

Der springende Punkt ist, dass:

- Nicht jeder durchschnittliche Benutzer wird eine geeignete Stromquelle zu Hause haben.

Obwohl es Fälle gibt, in denen Menschen ihre Batterien und manchmal Telefone (!) Mit eingelegten Batterien angeschlossen haben und Kabel direkt an das Ladegerät angeschlossen haben. Gleichzeitig zufällig, ohne die Polarität und den Spannungspegel zu beachten. Aber viele Speichergeräte haben nicht einmal 5V, sondern 7-16V ausgegeben. Meistens fielen solche Telefone und ihre Batterien aus.

- Nicht bei allen Telefonen können Sie den Akku ohne teilweise oder entfernen komplette Demontage. Und dafür müssen Sie über die entsprechenden Werkzeuge und Fähigkeiten verfügen. Wieder der Weg nach Servicecenter oder zu einem vertrauten Spezialisten.

Als Beispiel ein aktueller Fall - das iPhone 5 wurde entladen und lange nicht aufgeladen, weil das USB-Kabel bei unsachgemäßer Verwendung beschädigt wurde. Nach dem Kauf eines neuen Kabels reagierte das Smartphone in keiner Weise auf das Aufladen ...

Um das iPhone 5 zu zerlegen, wird ein Werkzeug benötigt, das sich von dem Werkzeug für andere Telefone unterscheidet: ein spezieller Schraubendreher für iPhone 4 / 4S / 5 Pentalobe *0,8 und ein Saugnapf zum Anheben obere Platte, das ist der Bildschirm.

Wir lösen 2 Schrauben am unteren Ende des Telefons und installieren dann den Saugnapf Arbeitshaltung am unteren Rand des Bildschirms - näher an der Schaltfläche "Home".

Verwenden Sie den Saugnapf vorsichtig, ohne plötzliche Bewegungen, um das Display anzuheben.

Während du es festhältst, schraube die Metallplatte ab, indem du mit einem Kreuzschlitzschraubendreher auf den Displayanschluss drückst, und trenne die Display- und Touchscreen-Kabel. Legen Sie die Blendenanzeige beiseite.

Wir schrauben eine ähnliche Metallplatte ab, die den Batterieanschluss fixiert, und trennen die Batterie vorsichtig von der Platine, um das Kabel nicht zu beschädigen.

Mit einem Multimeter können Sie den Batteriestand messen. Wenn sich das Telefon nicht einschaltet, kann es niedriger als 3,2 - 3,4 V sein. Und wenn das Telefon nicht einmal auf das Anschließen des Ladegeräts reagiert, kann der Spannungspegel unter 3 Volt liegen oder gar nicht. Dies bedeutet, dass die interne Steuerung die Batterieausgangsklemmen entregt hat, um eine weitere Belastung der Batterie zu vermeiden.

Wenden Sie unter Beachtung der Polarität an den Batterieklemmen ab externe Quelle Versorgungsspannungspegel 3,7 - 4,2 Volt. Abhängig von der verbleibenden Kapazität des Akkus kann die „Aufleuchtzeit“ einige Minuten bis mehrere zehn Minuten dauern.

Zur Kontrolle prüfen wir mit einem Multimeter, ob der Akku aufgeladen ist. Gleichzeitig müssen die Anschlüsse eine Spannung von 3,6 Volt oder mehr haben, um das Smartphone sicher einschalten zu können.

Die Hauptsache ist, dass es sich einschaltet und mit einem Standardladegerät bis zu 100% aufgeladen werden muss.

Wir montieren ein umgekehrte Reihenfolge und unbedingt aufladen.

Das ist alles.

Hier können Sie mehr über das Li-Ionen-Akkugerät und seine Funktionsweise in Mobiltelefonen lesen.

Viel Erfolg bei deiner Reparatur!

Wenn der Li-Ion-Akku nicht aufgeladen wird, müssen Sie feststellen, was das Problem verursacht. Das kann sein:

1. Verstoß gegen die Batteriespeicherregeln - als Ergebnis fällt eine der Parallelen unter die von der BMS-Steuerplatine gesteuerte Spannungsschwelle, und diese Platine begrenzt die Ladung.
2. Ausfall einer der Akkuzellen durch natürlichen Verschleiß und Qualitätsverlust.
3. Verletzung der Verbindung von Elementen.
4. Beschädigung des Ausgleichskabels vom BMS zu den Parallelbatterien.
5. Beschädigung des Standard-Ladegeräts.

Um zu verstehen, warum die Lithiumbatterie nicht aufgeladen wird, ist es ratsam, sich an die Experten zu wenden, um das Gerät zu testen.

Mögliche Ursachen für den „Tod“ eines Lithium-Ionen-Akkus

Lithium-Ionen-Akkus verlieren mit der Zeit allmählich ihre Fähigkeit, eine Ladung zu halten. Große Menge Lade-Entlade-Zyklen und längere Exposition gegenüber erhöhten Temperaturen führen zu Störungen in der Bewegung von Lithium-Ionen und weiterem Tod der Batterie. Der Grund dafür, dass die Li-Ion-Batterie nicht geladen wird, kann auch das Problem der Korrosion von Stromleitern sein. Ein durch Korrosion beschädigtes Metall ist nicht in der Lage, Elektronen vollständig zu bewegen.

Ursache für Korrosion in der Batterie ist meist die Wechselwirkung der Elektroden mit dem Elektrolyten. Graphit interagiert bereits ab der 1. Batterieladung mit dem Elektrolyten. Durch diese Wechselwirkung bildet sich eine poröse Schicht, die die Anode vor nachträglichen Einflüssen schützt. Es ist bei normalen Temperaturverhältnissen wirksam, löst sich aber bei erhöhten Temperaturen und übermäßiger Entladung des Antriebs teilweise im Elektrolyten auf. Wenn die normalen Bedingungen wiederhergestellt sind, wird eine neue Schutzschicht gebildet, aber dieser Prozess verbraucht Lithium. Dadurch muss der Akku immer öfter aufgeladen werden.

Wenn die Schutzschicht der Graphitanode sehr dick wird, verhindert sie die freie Bewegung von Lithium-Ionen. Dadurch nimmt die Kapazität der Batterie ab. Daher ist es beim Einsatz von Lithium-Ionen-Akkus sehr wichtig, kritische Entladungen und extreme Temperaturen zu vermeiden. Wenn Sie diese Anforderungen vernachlässigen, können Sie sich sehr bald fragen - warum lädt der Lithium-Ionen-Akku nicht?

Regeln zum Laden von Li-Ion-Akkus

Solche Laufwerke werden in einem kombinierten Modus aufgeladen: zunächst etwa 40 Minuten lang bei einem konstanten Strom (im Bereich von 0,2 ° C - 1 ° C) auf einen Spannungswert von 4,1-4,2 V (gemäß den Empfehlungen des Herstellers) und dann bei a konstante Spannung. Die zweite Ladestufe dauert länger.

So verlängern Sie die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion).

Im gepulsten Modus können Sie den Akku schneller aufladen. Die Ladedauer bei einem Strom von 1C beträgt 2-3 Stunden. Der Akku gilt als geladen, wenn die Spannung die Abschaltspannung erreicht und der Ladestrom auf etwa 3 % seines ursprünglichen Werts abfällt.

Lithium-Ionen-Batterien befürchten eine Überladung, wenn die Ladespannung überschritten wird, die Batterielebensdauer verringert wird und außerdem die Gefahr von thermischem Durchgehen, Druckanstieg und Druckabbau der Batterie besteht.

Zum sicheres Arbeiten solche Antriebe verwenden BMS-Boards, die einen Anstieg der Ladespannung über einen kritischen Wert nicht zulassen. Darüber hinaus schließt das Schutzelement den Ladevorgang ab, wenn der Akku auf 90 °C erhitzt wird. Der Grund dafür, dass der Li-Ion nicht geladen wird, kann auch die Aktivierung des Schutzventils im Element aufgrund eines Druckanstiegs in seinem Gehäuse sein.

Lesen Sie unseren vorherigen Artikel darüber, welche Lithium-Ionen-Batterien besser zu verwenden sind.

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Lithiumbatterien

Arten von Lithiumbatterien und ihre Eigenschaften

Unter den modernsten Batterien nimmt Lithium eine Sonderstellung ein. In der Chemie ist Lithium das aktivste der Metalle.

Es hat eine riesige Energiespeicherressource. 1 kg Lithium kann 3860 Amperestunden speichern. Das bekannte Zink ist weit abgeschlagen. Er hat diese Zahl ist 820 Amperestunden.

Zellen auf Lithiumbasis können Spannungen bis zu 3,7 V erzeugen. Laborproben können jedoch eine Spannung von etwa 4,5 V erzeugen.

Reines Lithium wird in modernen Lithiumbatterien nicht verwendet.

Heutzutage werden 3 Arten von Lithiumbatterien verwendet:

Lithium-Ionen ( Li-Ion). Nennspannung (U nom.) - 3,6 V;

Lithium-Polymer ( Lipo, Li-Polymer oder „Lipo“). U nom. - 3,7 V;

Lithiumeisenphosphat ( Leben oder LFP ). U nom. - 3,3 V.

Alle diese Arten von Lithiumbatterien unterscheiden sich im Material der Kathode oder des Elektrolyten. Li-Ion verwendet Lithium-Kobaltat-Kathode LiCoO 2 verwendet Li-Po einen Gel-Polymer-Elektrolyten und Li-Fe verwendet eine Lithium-Ferrophosphat-Kathode LiFePO4.

Jede Lithiumbatterie (oder das Gerät, in dem sie funktioniert) ist mit einer kleinen elektronischen Schaltung ausgestattet - einem Lade- / Entladeregler.

Batterien für mobile Geräte - Ladeverfahren

Da Batterien auf Lithiumbasis sehr empfindlich auf Überladung und Tiefentladung reagieren, ist dies notwendig. Wenn Sie eine Lithium-Batterie aus einem Mobiltelefon "öffnen", finden Sie darin eine kleine elektronische Schaltung - dies ist die Schutzsteuerung ( Schutz-IC ).

Wenn eine Lithiumbatterie keinen eingebauten Controller (oder Ladeüberwachung) enthält, wird eine solche Batterie als ungeschützt bezeichnet. In diesem Fall ist der Controller in das Gerät eingebaut, das von einem solchen Akku gespeist wird, und das Laden ist nur vom Gerät oder von einem speziellen Ladegerät möglich.

Das Foto zeigt einen ungeschützten Li-Po-Akku Turnigy 2200mAh 3C 25C Lipo-Pack. Diese Batterie besteht aus 3 in Reihe geschalteten Zellen (3C - 3 Zellen) mit je 3,7 V und hat daher einen Ausgleichsanschluss. Dauerentladungsstrom kann 25C erreichen, d.h. 25 * 2200mA = 55000mA = 55A! Und der kurzzeitige Entladestrom (10 Sek.) - 35C!

Lithiumbatterien, bei denen es sich um mehrere in Reihe geschaltete Zellen handelt, erfordern ein komplexes Ladegerät, das mit einem Balancer ausgestattet ist. Eine solche Funktionalität ist beispielsweise in Universalladegeräten wie Turnigy Accucell 6 und IMAX B6 implementiert.

Der Balancer wird benötigt, um beim Laden einer Composite-Lithium-Batterie die Spannung an einzelnen Zellen auszugleichen. Aufgrund von Unterschieden zwischen den Zellen können einige schneller und andere langsamer aufgeladen werden. Daher wird ein spezieller Ladestrom-Shunt-Schaltkreis verwendet.

Dies ist die Verkabelung für das Ausgleichs- und Stromkabel des LiPo-Akkus bei 11,1 V.

Wie Sie wissen, kann das Überladen einer Lithium-Batteriezelle (insbesondere Li-Polymer) über 4,2 V zu einer Explosion oder Selbstentzündung führen. Daher ist es während des Ladens notwendig, die Spannung zu steuern auf jeder Zelle Verbundbatterie Batterie!

Richtiges Laden von Lithium-Akkus.

Lithium-Akkus (Li-Ion, Li-Po, Li-Fe) werden geladen durch CC/CV-Methode („Konstantstrom/Konstantspannung“). Das Verfahren besteht darin, dass es zuerst geladen wird, wenn die Spannung am Element niedrig ist Gleichstrom(Konstantstrom) mit einem bestimmten Wert. Wenn die Spannung am Element erreicht ist (z. B. bis zu 4,2 V - abhängig vom Batterietyp), hält der Laderegler eine konstante Spannung daran aufrecht.

Erste Stufe Lithium-Batterieladung - CC-durchgeführt Rückmeldung. Der Regler wählt die Spannung am Element so, dass der Ladestrom streng konstant ist.

Während der ersten Ladephase sammelt die Lithiumbatterie den größten Teil der Energie (60 - 80 %).

Zweite Etage aufladen - Lebenslauf- beginnt, wenn die Spannung am Element einen bestimmten Schwellenwert erreicht (z. B. 4,2 V). Danach hält der Controller einfach eine konstante Spannung am Element aufrecht und gibt ihm den Strom, den es benötigt. Am Ende des Ladevorgangs sinkt der Strom auf einen Wert von 30 - 10 mA. Bei diesem Strom gilt das Element als geladen.

Während der zweiten Phase sammelt die Batterie die restlichen 40 - 20 % der Leistung.

Es ist erwähnenswert, dass das Überschreiten der Schwellenspannung einer Lithiumbatterie mit übermäßiger Überhitzung und sogar Explosion behaftet ist!

Beim Laden von Lithiumbatterien wird empfohlen, diese in eine nicht brennbare Tasche zu legen. Dies gilt insbesondere für Batterien, die keine spezielle Box haben. Zum Beispiel solche, die in ferngesteuerten Modellen (Auto-, Flugzeugmodellbau) verwendet werden.

Nachteile von Lithium-Ionen-Akkus.

Als größten und erschreckendsten Nachteil von Batterien auf Lithiumbasis würde ich sie als Brandgefahr bei Überschreiten der Betriebsspannung, Überhitzung, unsachgemäßes Laden und Analphabetenbedienung bezeichnen. Besonders viele Beschwerden über Lithium-Polymer (Li-Polymer) Akkus. Lithium-Eisen-Phosphat (Li-Fe)-Akkus haben jedoch keine solche negative Eigenschaft - sie sind feuerfest.

Außerdem haben Lithiumbatterien große Angst vor Kälte - sie verlieren schnell ihre Kapazität und hören auf zu laden. Dies gilt für Li-Ionen- und Li-Po-Akkus. Lithium-Eisen-Phosphat (Li-Fe)-Akkus sind frostbeständiger. Tatsächlich ist dies eine der positiven Eigenschaften von Li-Fe-Akkus.

Der Nachteil von Lithiumbatterien besteht darin, dass sie einen speziellen Laderegler benötigen - eine elektronische Schaltung. Und im Fall einer zusammengesetzten Batterie und eines Balancers.

Bei Tiefentladung verlieren Lithium-Akkus ihre ursprünglichen Eigenschaften. Li-Ion- und Li-Po-Akkus haben besonders Angst vor Tiefentladung. Auch nach der Wiederherstellung hat eine solche Batterie eine geringere Kapazität.

Wenn eine Lithiumbatterie längere Zeit nicht "funktioniert", fällt die Spannung zunächst auf einen Schwellenwert (normalerweise 3,2-3,3 V). Elektronische Schaltung wird die Batteriezelle vollständig abgeschaltet, und dann beginnt eine Tiefentladung. Wenn die Spannung an der Zelle auf 2,5 V abfällt, kann dies zu ihrem Ausfall führen.

Daher lohnt es sich, Laptop-Akkus von Zeit zu Zeit aufzuladen, Handys, MP3-Player bei längerer Inaktivität.

Typischerweise beträgt die Lebensdauer einer gewöhnlichen Lithiumbatterie 3 bis 5 Jahre. Nach 3 Jahren beginnt die Batteriekapazität deutlich abzunehmen.

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Die Akkus moderner mobiler Geräte sind wie Menschen auf eine lange Lebensdauer ausgelegt. Hängt die Lebenserwartung eines Menschen stark von Wohnort, Ernährung, genetischen Eigenschaften und Lebensstil ab, so hängt bei Batterien vor allem alles von der Disziplin des Nutzers ab.

Die meisten modernen Mobilgeräte (Telefone, Smartphones, Pocket persönliche Computer), Kameras und Elektrowerkzeuge werden mit Lithiumbatterien betrieben - Lithium-Ionen oder Lithium-Polymer. Diese Technologie ist bereits ausgereift genug, um eine hohe Energieintensität und eine lange Lebensdauer zu bieten.

Design-Merkmale

Das Töten einer Lithiumbatterie ist so einfach wie ihre Lebensdauer. Es gibt einige Eigenschaften des Lithium-Batterie-Geräts, die beachtet werden müssen und die der Benutzer in keiner Weise beeinflussen kann.

Erstens muss die Batterie während ihrer gesamten Lebensdauer in gutem Zustand sein - die Ausgangsspannung darf einen bestimmten Wert nicht überschreiten und die vom Hersteller angegebene Schwelle, die dem maximalen und minimalen Ladezustand entspricht, nicht unterschreiten.

Der Akku hält am längsten, wenn Sie die Ladung bei 45 % halten. Jegliche Schwankungen in Plus oder Minus verkürzen die Lebensdauer.

Der Batterieladezustand wird normalerweise von zwei Geräten gesteuert: dem Batteriecontroller und dem Controller für mobile Geräte.

Was möglich ist und was nicht

Wenn ein Benutzer nicht bereit ist, regelmäßig in den Kauf eines neuen Lithium-Akkus für sein Telefon, Smartphone, PDA oder seine DSLR zu investieren, ist es keine gute Idee, den Akku auf Null zu leeren, um experimentell herauszufinden, wie lange das Gerät mit einem Akku durchhält Einzelladung. Wenn die Automatisierung des Geräts selbst den Strom abgeschaltet hat, müssen Sie so schnell wie möglich zur Steckdose gelangen.

Lithiumbatterien mögen häufiges Aufladen, und es ist überhaupt nicht notwendig, auf eine vollständige Ladung zu warten.

Entgegen dem Sprichwort kann Brei mit Öl durchaus verderben – Überladung schadet einem Lithium-Akku genauso wie eine Tiefentladung.

Aus diesem Grund sollten Lithium-Akkus bei Raumtemperatur geladen werden. Bei einer niedrigen positiven Temperatur nahe null Grad Celsius erhält die Batterie nicht die volle Leistung, und bei einer erhöhten Temperatur kann es zu einer Überladung kommen. Aus dem gleichen Grund sollte eine starke Erwärmung von Lithiumbatterien und deren Einfrieren nicht zugelassen werden.

Dieser Batterietyp mag Frost nicht sehr. Wenn sie vollständig eingefroren ist, muss die Lithiumbatterie ausgetauscht werden. Wenn Sie bei niedrigen Temperaturen arbeiten müssen, wird empfohlen, mehrere Batterien zu haben, sie warm zu halten und sie regelmäßig auszutauschen. Lithiumbatterien verlieren nicht nur in der Kälte, sondern auch bei niedrigem Luftdruck (in den Bergen, an Bord eines Flugzeugs) an Kapazität. Dies schadet der Gesundheit des Akkus nicht, aber es schadet dem Benutzer nicht, davon zu wissen.

Wie man auflädt

Es gibt zwei Möglichkeiten, mobile Geräte mit Lithium-Akkus aufzuladen: mit einem Standard-Ladegerät und mit einer USB-Verbindung zu einem Computer. Eine USB-Verbindung ist in diesem Fall eine halbe Maßnahme, insbesondere wenn der Akku sehr schwach ist. Eine Vollladung ist nur mit einem zur Kapazität des Akkus passenden Ladegerät möglich. Wenn Sie den Originalakku durch einen anderen mit höherer Kapazität ersetzen und ein normales Ladegerät zum Aufladen verwenden, kann dies zu Problemen führen instabile Arbeit mobiles Gerät mit Leistungsabfall und häufigem Herunterfahren. Das Problem wird durch den Kauf eines neuen Ladegeräts gelöst, das zu einem stärkeren Akku passt.

Neu gekaufte Lithiumbatterien benötigen keinen Initiierungsritus wie Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Batterien, die mehrere Lade-Entlade-Zyklen benötigen, um in den Passmodus zu gelangen.

Lithium-Ionen-Akkus bleiben länger frisch, wenn sie bei 15 °C und 40 % Ladung gelagert werden.

Die Bekanntschaft mit diesem Artikel und das Studium des Handbuchs helfen dem Verbraucher, das Beste daraus zu machen mobile Geräte und geben Sie kein zusätzliches Geld aus, um teuer zu kaufen
Batterien.

Lithiumbatteriegerät

Dieser Artikel beschreibt die vielversprechendsten Lithium-Ionen-Batterien.

Lithiumbatteriegerät

Die Elektroden moderner Batterien werden durch Aufbringen von Kathodenmaterial auf Aluminiumfolie (Kathode) und entsprechend Anodenmaterial auf Kupferfolie hergestellt. Die chemische Zusammensetzung des Kathodenmaterials umfasst meistens Lithiumsalze von Kobaltsäure und feste Lösungen von Lithiumsalzen von Nickelsäure. Als Anodenmaterial werden Lithiumsalze der Phosphorsäure verwendet. Der Elektrolyt ist eine gelartige Masse, die Lithiumsalze enthält.
Sogenannte Separatoren sind mit Elektrolyten imprägnierte Strukturen mit poröser Struktur. Die Elektroden und Separatoren sind in einem abgedichteten Gehäuse untergebracht. Zur Stromabnahme sind Anschlussklemmen vorgesehen.

So laden Sie Lithium-Ionen-Akkus: Regeln für den sachgemäßen Gebrauch und das Laden

Der Speicherkörper ist mit einem Überdruck-Sicherheitsventil ausgestattet, das in Notsituationen funktioniert. Unterscheidungsmerkmale Lithium-Ionen-Batterien sind leicht, langlebig und haben eine hohe spezifische Kapazität pro Massen- und Volumeneinheit. Batterien während der Lagerung und des Betriebs nicht verschmutzen Umgebung, erfüllen sie alle internationalen Umweltstandards. Diese sind jedoch die teuersten aller modernen Batterien.

Es gibt verschiedene Arten von Lithium-Ionen-Batterien. Es gibt Lithium-Mangan-, Lithium-Polymer-, Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien. Anwendungen, Funktionsweisen, positive und negative Eigenschaften aller Batterien auf Lithiumbasis, ihrer Legierungen und Salze sind weitgehend ähnlich.

Die Preise für Lithium-Ionen-Akkus sind recht hoch. Sie entsprechen den Kosten eines guten Fahrrads, und wenn sie auf einem Elektrofahrrad installiert sind, sind die Kosten für einen solchen Transport immer höher als bei einem Elektrofahrrad, das mit Blei-Säure-Batterien ausgestattet ist.

Lithium-Mangan-Batterien

Bei diesen Batterien besteht die Anodenelektrode aus chemisch reinem Lithium und die Kathode aus Mangandioxid. Der Elektrolyt ist eine organische Substanz, deren Zusammensetzung das Geheimnis des Herstellers ist. Batterien werden aus weichen Polymergehäusen in Form von standardisierten Zylindern und Tabletten zu Batterien zusammengesetzt. Batterien werden häufig verwendet, um eine Vielzahl von elektrischen und elektronischen Geräten mit Strom zu versorgen, insbesondere für Laptops, autonome Sicherheits- und Feuermelder, digitale Foto- und Filmkameras, Wiederbelebungssysteme und künstliche Organe des menschlichen Körpers, in Teststationen, für Elektrofahrzeuge - Elektrofahrzeuge und Elektrofahrräder. Die Nennspannung an den Kontakten einer Batteriezelle reicht von 3,15–3,3 V (im Folgenden bezeichnet die Batteriespannung die Spannung einer Batteriezelle, im Gegensatz zur Nennspannung der Batterie, die fälschlicherweise als „Batterie“ bezeichnet wird Alltag). Die Betriebsspannung der Batterie beträgt 3,0 V. Tatsächlich ist sie die höchste im Vergleich zu anderen ähnlichen Batterien. Die Gesamtabmessungen der zylindrischen Batterien liegen im Bereich von 14 - 39 mm (Durchmesser), die Höhe liegt bei 25 bis 34 mm. Die spezifische Kapazität einer Batterie kann 10 Amperestunden erreichen. Tablet-Batterien haben Durchmesser im Bereich von 16 - 30 mm, eine Höhe von 1,2 - 10,5 mm. Ihre Kapazität kann bis zu 950 mAh betragen. Die Batterielebensdauer kann bei richtiger Wartung bis zu 10 Jahre betragen.

Zum Laden aller Arten von Lithium-Akkus sind spezielle Automatik-Ladegeräte erhältlich, deren Lichtsignal den Beginn und das Ende des Ladevorgangs anzeigt. Diese Geräte können mit Akku oder separat geliefert werden. Die Struktur der Ladegeräte umfasst Automatisierungselemente, die keine Notbetriebsarten und übermäßige Ladespannung zulassen.

Lithium-Polymer-Batterien

Die Betriebsspannung solcher Batterien beträgt 3,7 V. Die maximale spezifische Kapazität einer Batterie kann 4,2 Amperestunden erreichen. Der Elektrolyt ist ein Polymergelprodukt. Die Abmessungen sind sehr unterschiedlich. Die Dicke der Batterie liegt meistens zwischen 1,9 und 10 mm. Breite - von 9,5 bis 49 mm. Länge - von 22 bis 61 mm. Das Einsatzgebiet von Batterien ist recht umfangreich. Batterien versorgen verschiedene elektronische Geräte: Handys, Laptops, Elektrowerkzeuge, elektrifiziertes Spielzeug. Kann für Elektrofahrräder und Elektrofahrzeuge verwendet werden. In den letzten Jahren werden sie zunehmend in Verbindung mit alternativen Stromquellen eingesetzt - Windturbinen, Solarplatten. In solchen Bereichen werden Batteriezellen mit hoher Kapazität verwendet - bis zu 90 Amperestunden. Im Betrieb erlauben die Akkus mindestens 500 Wiederaufladungen nach vollständiger Entladung. Je niedriger der Prozentsatz der Entladung ist, desto mehr Zyklen kann der Akku ohne signifikante Leistungseinbußen überstehen. Alle Batterien auf Lithiumbasis sind umweltfreundlich, da sie versiegelt und frei von giftigen und gefährlichen Chemikalien sind.

Lithium-Eisenphosphat-Batterien

Das beschriebene Kathodendesign wurde erstmals 1996 in den Vereinigten Staaten von Amerika entwickelt und angewendet. Der Beginn der industriellen Produktion dieser Batteriemodifikation war 2003. Bei diesen Batterien besteht die Kathode aus einem Material, das ein doppeltes Eisen-Lithium-Salz der Phosphorsäure enthält. Die Nennspannung einer vollgeladenen Batteriezelle beträgt 3,65 V. Jede Batterie erlaubt 800 bis 2000 Wiederaufladungen innerhalb von 10 Jahren. Die Kosten eines solchen Kathodenbatteriematerials sind viel niedriger als die Kosten eines Materials, das Kobalt enthält. Außerdem ist ein solches Material nicht toxisch und weist eine beträchtliche Hitzebeständigkeit auf. Der Nachteil des Materials besteht darin, dass es eine viel geringere Kapazität bietet als ähnliche oben erwähnte Materialien. Das heißt, um die benötigte Kapazität zu erhalten, muss die Batterie aus einer größeren Anzahl von Zellen rekrutiert werden.

Merkmale des Betriebs von Lithiumbatterien:

1. Versuchen Sie nicht, aus einzelnen ungeschützten Zellen, die Sie bei chinesischen Herstellern kaufen können, einen leistungsstarken Lithium-Akku zu bauen! Eine solche Batterie hat kein eingebautes Schutzsystem dagegen Kurzschluss, Überladung und Tiefentladung, durch Temperaturerhöhung und kann daher leicht explodieren, wenn seine Kontakte geschlossen oder erhitzt werden, sowie während des Ladens (Wiederaufladens). Wenn es nicht explodiert, hält es außerdem viel weniger, da sein Entladestrom durch nichts begrenzt wird.
2. Erhitzen Sie niemals die Lithium-Batterie!

   Mit steigender Temperatur steigt der Druck des Gases im Inneren der Lithium-Batterie, was ebenfalls zu einer Explosion führen kann. Aus diesem Grund sollte der Lithium-Akku keiner direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt werden. Dies führt nicht zu einer Explosion, verkürzt jedoch die Lebensdauer der Batterie.

3. Schließen Sie die Kabel des Lithium-Ionen-Akkus nicht kurz. Verlassen Sie sich nicht nur auf die Elektronik (eingebautes Kurzschlussschutzsystem), seien Sie vorsichtig.
4. Lithium-Akkus richtig laden! - Verwenden Sie speziell dafür ausgelegte Ladegeräte, bei denen der Ladestrom automatisch geregelt wird.
5. Das Laden des Lithium-Akkus darf nur bei positiver Temperatur erfolgen!!!
6. Verwenden Sie beim Anschluss mehrerer Lithium-Akkus Akkus des gleichen Herstellers - gleiche Nennleistung, im gleichen technischen Zustand.
7. Lagern Sie Lithium-Batterien vorzugsweise an einem trockenen, kühlen Ort, geschützt vor direkter Sonneneinstrahlung bei t von 3 bis 5 °C. Lagerung bei über hohe Temperatur kann zu einer Verkürzung der Batterielebensdauer führen. Bei längerer Lagerung (Winterzeit) muss die Lithium-Batterie auf ca. 45 % geladen werden. Eine vollständige Entladung der Batterie ist höchst unerwünscht. In diesem Fall muss die Batterie so schnell wie möglich aufgeladen werden. Eine längere Lagerung im entladenen Zustand einer Lithium-Batterie kann zu deren Ausfall führen. Wenn der Lithium-Akku Anzeichen einer Beschädigung aufweist – ein Riss im Gehäuse, Rost, eine Delle – sollte er nicht betrieben werden.
8. Wenn Sie während der Lagerung oder Verwendung einer Lithiumbatterie deren starke Erwärmung, das Zischen des austretenden Gases oder das Auftreten von beißendem weißem Rauch bemerken, stellen Sie die Verwendung einer solchen Batterie sofort ein und bringen Sie sie an einen für andere Personen sicheren Ort. Wenn Elektrolyt aus der Batterie ausgelaufen ist - Hautkontakt vermeiden, Raum lüften, Batterie entsorgen.
9. Lithiumbatterien nicht zerlegen, verbrennen oder in Mülltonnen entsorgen. Sie sollten separat entsorgt werden: Wenn eine Lithium-Batterie drucklos wird und Wasser eindringt, kommt es zu einer Reaktion unter Freisetzung von Wasserstoff, die mit Feuer behaftet ist, bis hin zu einer Explosion.
10. Brennende Lithiumbatterien können nicht mit Wasser gelöscht werden - dies führt zur Bildung von Wasserstoff, und mit Hilfe eines Kohlendioxid-Feuerlöschers reagiert Lithium mit Kohlendioxid. Sie können nur Pulverfeuerlöscher oder - trockenen Sand, Salz, Backpulver verwenden und eine brennende Batterie mit einem dichten, hitzebeständigen Tuch abdecken.

Die meisten Lithium-Batterien werden hauptsächlich in China hergestellt – es gibt eine gute Rohstoffbasis, aber es gibt auch amerikanische, europäische und russische Unternehmen für die Herstellung verschiedener Modifikationen von Lithium-Ionen-Batterien.