18650 Akumulatory litowo-jonowe stają się ostatnio coraz bardziej popularne. Zgodnie z ich właściwościami technicznymi wyprzedzają dobrze znane akumulatory palcowe. Pojęcia „palec” i „mały palec”, stosowane dla dobrze znanych rozmiarów baterii, są błędne z punktu widzenia poprawnej terminologii. Wszystkie baterie, niezależnie od rozmiaru, mają własne kody wskazujące ich rozmiar. Tak więc 18650 to także kod. To cały sekret.
Rozmiar baterii 18650
Ten pięciocyfrowy kod wyraża szerokość i długość baterii, gdzie pierwsze dwie cyfry to szerokość (średnica) w mm, a ostatnie trzy to długość w mm z dziesiątkami. Istnieje błędna opinia, że zero na końcu tego kodu wskazuje na cylindryczny kształt baterii (istnieją baterie o różnych kształtach). Takie dokładne oznaczenie długości baterii nie jest konieczne. Określając jego rozmiar, często ogranicza się do pierwszych czterech cyfr (1865). Nawiasem mówiąc, baterie na palec i mały palec również mają swój własny kod - 14500 i 10440. Oprócz kodu cyfrowego,rozmiar może być również oznaczony literami. Na przykład powyższe dwa rozmiary baterii mają alternatywne kody literowe - AA (palec) i AAA (mały palec). Istnieje wiele kodów alfabetycznych i numerycznych wskazujących na rozmiar różnych baterii: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670), itp.
W przypadku akumulatorów 18650 to oznaczenie rozmiaru jest niedokładne. Należy również wziąć pod uwagę inne parametry. Na wielkość baterii 18650 może mieć wpływ np. obecność wbudowanej specjalnej płytki (kontrolera ładowania). Niektóre baterie mogą mieć w tym przypadku nieco większą długość. Nierzadko zdarza się, że bateria po prostu nie mieści się w komorze urządzenia, w której chcą jej używać, mimo że to urządzenie (na przykład pakiet baterii do papierosów elektronicznych) jest zaprojektowane do pracy z tego typu baterią.
Żywotność baterii litowo-jonowej 18650
Czas działania danej baterii zależy od pojęcia „miliamperów na godzinę” (mAh). W przypadku dużych akumulatorów, takich jak samochody, używany jest termin „ampery na godzinę”. Dla akumulatora 18650 mAh jest to wartość pochodna. Jeden amper to 1000 miliamperów. Miliamper na godzinę to prąd, który bateria może wytworzyć podczas konwencjonalnej godziny użytkowania. Innymi słowy, jeśli podzielisz tę wartość przez określoną liczbę godzin, możesz sprawdzić żywotność baterii. Przykładowo bateria ma pojemność 3000 mAh. Oznacza to, że przez dwie godzinypracy, wyda 1500 miliamperów. Cztery - 750. Akumulator z powyższego przykładu zostanie całkowicie rozładowany po 10 godzinach pracy, gdy jego pojemność osiągnie 300 miliamperów (granica głębokiego rozładowania).
Te obliczenia dają tylko przybliżony obraz żywotności baterii. Jego rzeczywisty czas pracy zależy od tego, z jakim obciążeniem ma do czynienia, czyli od urządzenia, któremu musi zapewnić zasilanie.
Prąd, napięcie i moc
Zanim zajmiemy się ogólnym opisem parametrów technicznych akumulatorów litowo-jonowych 18650 i środkami ostrożności podczas ich pracy, krótko zdefiniujemy powyższe pojęcia. Prąd (maksymalny prąd rozładowania, prąd wyjściowy) wyrażany jest w amperach i oznaczony na akumulatorze literą „A”. Napięcie jest wyrażone w woltach i oznaczone literą „V”. Na wielu bateriach można znaleźć takie oznaczenia. W przypadku akumulatora litowo-jonowego napięcie wynosi zawsze 3,7 V, a prąd może być inny. Moc baterii jako dominujący parametr jej siły jest wyrażona jako iloczyn napięcia i prądu (wolty należy pomnożyć przez ampery).
Opis zalet i wad akumulatora litowo-jonowego
Główną wadą akumulatorów litowo-jonowych 18650 jest to, że mają mały zakres temperatur pracy. Normalna praca akumulatora litowo-jonowego jest możliwa tylko w zakresie od -20 do +20 stopni Celsjusza. Jeśli jest używany lub ładowany w temperaturach poniżej lub powyżejoznaczone, psuje to. Dla porównania akumulatory niklowo-kadmowe i niklowo-metalowo-wodorkowe mają szerszy zakres temperatur - od -40 do +40. Ale w przeciwieństwie do tych ostatnich, akumulatory litowo-jonowe mają wyższe napięcie nominalne - 3,7 V w porównaniu z 1,2 V w przypadku akumulatorów niklowych.
Ponadto akumulatory litowo-jonowe praktycznie nie podlegają samorozładowaniu i efektom pamięci, które są powszechne wśród wielu typów akumulatorów. Samorozładowanie to utrata naładowanej energii podczas bezczynności. Efekt pamięci występuje w niektórych typach akumulatorów w wyniku systematycznego ładowania po niecałkowitym rozładowaniu. Oznacza to, że rozwija się na bateriach, które nie są całkowicie rozładowane.
Dzięki efektowi pamięci akumulator „zapamiętuje” stopień rozładowania, po którym rozpoczyna ładowanie i jest rozładowywany po osiągnięciu tego limitu w następnym cyklu. Jego prawdziwa pojemność w tym czasie jest w rzeczywistości większa. Jeśli istnieje tablica, która wyświetla poziom naładowania baterii, pokaże również rozładowanie. Ten efekt nie rozwija się natychmiast, ale stopniowo. Może się również rozwijać w warunkach, w których akumulator jest stale zasilany z sieci, to znaczy stale się ładuje.
W przypadku akumulatorów litowo-jonowych efekt samorozładowania i pamięci jest bardzo niski.
Jest jeszcze jedna rzecz, na którą należy zwrócić uwagę: takie baterie nie mogą być przechowywane w stanie rozładowanym, w przeciwnym razie szybko ulegną awarii.
Środki ostrożności dotyczące baterii litowo-jonowych
Wiele typów baterii jest łatwopalnych iwybuchy. Zależy to od składu chemicznego wewnętrznej struktury baterii. W przypadku akumulatorów litowo-jonowych 18650 problem ten jest dość dotkliwy. Często zdarza się, że użytkownicy e-papierosów doznają poważnych oparzeń dłoni i twarzy, a nawet poważniejszych obrażeń. Ponieważ baterie litowo-jonowe znajdują się w laptopach, tabletach i telefonach komórkowych, nie jest niczym niezwykłym ich zapłon.
Na pierwszym miejscu wśród przyczyn takich incydentów jest oczywiście niskiej jakości (tani) montaż baterii. Jednak w przypadku elektronicznych papierosów łatwo jest samemu sprowokować eksplozję baterii litowo-jonowej, nawet jeśli bateria nie jest tania. Aby to zrobić, musisz trochę zrozumieć, czym jest opór elektryczny.
Jeżeli wyjaśnimy tę koncepcję w najprostszym języku, to jest to parametr, który określa wymagania przewodnika do akumulatora. Im niższa rezystancja przewodnika, tym więcej prądu (amperów) musi dawać bateria. Jeśli rezystancja jest bardzo niska, akumulator będzie działał z takim przewodnikiem przy dużym obciążeniu. Rezystancja może być tak niska, że spowoduje nadmierne obciążenie akumulatora, a następnie jego wybuch lub zapłon. Innymi słowy, będzie to zwarcie. Ponieważ elektroniczne papierosy działają na zasadzie parowania, co wymaga elementu grzejnego (cewki żarnika), nieudolni użytkownicy mogą omyłkowo zmusić baterię do pracy z elementem grzejnym zwyjątkowo niska odporność. Znając prąd wyjściowy danej baterii i rezystancję przewodnika, korzystając z prostych obliczeń przy użyciu wzoru z prawa Ohma, możesz określić, czy ta bateria poradzi sobie z konkretnym przewodnikiem.
Te zagrożenia nie zawsze występują we wszystkich przypadkach. Technologie ochrony baterii stale się rozwijają. Wiele akumulatorów ma wewnątrz specjalny kontroler ładowania, który może odłączyć akumulator na czas, gdy wystąpi zwarcie. Są to chronione baterie.
Urządzenie z akumulatorem litowo-jonowym
Sercem baterii 18650 jest elektrolit, specjalny płyn, w którym zachodzą reakcje chemiczne.
Te reakcje chemiczne są odwracalne. To jest zasada działania każdej baterii. Mówiąc prościej, wzór na takie reakcje może przebiegać zarówno od lewej do prawej (rozładowanie), jak i od prawej do lewej (ładowanie). Takie reakcje zachodzą między katodą a anodą ogniwa. Katoda jest elektrodą ujemną (minus), anoda jest elektrodą dodatnią (plus) źródła zasilania. Podczas reakcji powstaje między nimi prąd elektryczny. Reakcje chemiczne wyładowania i ładowania między katodą a anodą to procesy utleniania i redukcji, ale to już inna historia. Nie będziemy zagłębiać się w proces elektrolizy. Prąd powstaje w momencie, gdy katoda i anoda zaczynają oddziaływać, to znaczy coś jest połączone z plusem i minusem baterii. Katoda i anoda muszą przewodzić prąd.
Podczas naruszenia warunkówPodczas pracy w elektrolicie pojawiają się cząsteczki pierwiastków chemicznych, które zamykają katodę i anodę, co prowadzi do wewnętrznych zwarć. W wyniku tego temperatura baterii wzrasta i pojawia się więcej cząsteczek, zamykając plus i minus. Cały ten proces, niczym śnieżka, nabiera szybkości wykładniczo. Bez możliwości wyciągnięcia elektrolitu (obudowa akumulatora jest uszczelniona) następuje rozszerzalność cieplna, która zwiększa ciśnienie wewnętrzne. To, co dzieje się dalej, można zrozumieć bez komentarza.
Ładowanie akumulatora litowo-jonowego
Jako ładowarka do akumulatora 18650 nadaje się każde urządzenie przeznaczone do akumulatorów tego formatu. Najważniejsze to nie zmieniać prawidłowej polaryzacji podczas ładowania. Umieść baterie w gniazdach ładowarki dokładnie według znaków plus i minus. Dobrym pomysłem jest zapoznanie się z innymi środkami ostrożności dotyczącymi korzystania z ładowarki 18650, które są zawsze wymienione na opakowaniu baterii.
Najlepszą opcją ładowania akumulatorów litowo-jonowych jest użycie droższych ładowarek z precyzyjnie dostrojonym procesem ładowania. Wiele z nich posiada funkcję ładowania akumulatorów metodą CC/CV, co oznacza stały prąd, stałe napięcie. Ta metoda jest dobra, ponieważ może ładować akumulator bardziej niż konwencjonalne ładowarki. Wynika to z takiej koncepcji, jak przeładowanie.
Podczas ładowania lub rozładowywania akumulatora jego napięcieZmienia się. Zwiększa się podczas ładowania, maleje podczas rozładowywania. Znamionowe 3,7 V to wartość średnia.
Istnieją dwa efekty, które niekorzystnie wpływają na akumulator - przeładowanie i nadmierne rozładowanie. Istnieją progi ładowania i rozładowywania baterii. Jeśli napięcie akumulatora przekroczy te limity, akumulator zostanie przeładowany lub nadmiernie rozładowany, w zależności od tego, czy jest ładowany, czy rozładowywany. W normalnym trybie ładowania 18650 Li-ion ładowarka i kontroler ładowania wewnątrz samego akumulatora (jeśli występuje) odczytują napięcie akumulatora i odcinają ładowanie, gdy osiągnie próg, aby uniknąć przeładowania. W takim przypadku bateria nie jest w pełni naładowana. Jego pojemność może pozwolić na ładowanie więcej, ale próg uniemożliwia to.
Zasada ładowania metodą CC/CV została zaprojektowana tak, aby prąd dostarczany do ładowania nie był odcinany, ale znacznie redukowany, zapobiegając przekroczeniu wartości progowej wewnętrznego napięcia akumulatora. W ten sposób bateria jest w pełni naładowana bez ponownego ładowania.
Rodzaje akumulatorów litowo-jonowych
Typy akumulatorów litowo-jonowych 18650:
- fosforan litowo-żelazowy (LFP);
- litowo-manganowy (IMR);
- litowo-kob altowy (ICR);
- polimer litowy (LiPo).
Wszystkie typy oprócz ostatniego są cylindryczne i mogą być wykonane w formacie 18650. Baterie litowo-polimerowe różnią się tym, że nie mają określonego kształtu. Wynika to z faktu, że mają solidneelektrolit (polimer). To właśnie dzięki tej niezwykłej właściwości elektrolitu baterie te są często używane w tabletach i telefonach komórkowych.
Zastosowanie baterii litowo-jonowych
Jak już wspomniano, baterie litowo-jonowe o rozmiarze 18650 są szeroko stosowane w elektronicznych papierosach. Mogą być wbudowane w akumulator lub wymienne, tj. instalowane w nim osobno. Może być również kilka połączonych równolegle lub szeregowo.
Baterie litowo-jonowe są od dawna używane do budowy różnych akumulatorów, takich jak akumulatory do laptopów. Takie baterie to łańcuch kilku połączonych baterii 18650 w jednej obudowie. Takie akumulatory można spotkać również jako pojemne powerbanki - przenośne ładowarki.
Zakres samych akumulatorów jest bardzo szeroki: od wymienionych ładowarek po elementy składowe nowoczesnych dużych mechanizmów (samochodowych lub lotniczych). Jednocześnie liczba 18650 akumulatorów litowo-jonowych, które składają się na jedną baterię, może wahać się od kilku do setek. Warto wspomnieć o bateriach litowo-polimerowych. Chociaż nie są one dostępne w formacie 18650 Li-ion, są najczęściej używane, ponieważ są używane w tabletach i telefonach komórkowych.
