Postęp technologiczny to maszyna, która toczy się non stop! Paliwem dla tej maszyny są wciąż nowe problemy naszego współczesnego świata. Pamiętaj, że nie tak dawno używane były akumulatory niklowo-kadmowe (NiCd), zastąpione przez niklowo-wodorkowe (NiMH). Ale dziś miejsce litowo-jonowe (Li-ion) próbuje wziąć baterie litowo-polimerowe (Li-pol). Jaka jest różnica między Li-pol a Li-ion? Jakie są zalety polimeru litowego w porównaniu z bateriami litowo-jonowymi? Spróbujmy to rozgryźć.
Kiedy kupujemy telefon lub tablet, niewiele osób zadaje sobie pytanie - jaka jest bateria w środku? Dopiero wtedy, w obliczu problemu szybkiego rozładowania gadżetu, zaczynamy dokładniej badać „wnętrze” naszego urządzenia.
O bateriach litowych dowiedział się w 1912 roku, kiedy rozpoczęły się pierwsze eksperymenty, ale nie były one szeroko stosowane. I dopiero w latach 70., po sześciu dekadach, te elementy ładujące zajęły swoje miejsce w prawie wszystkich urządzeniach gospodarstwa domowego. Podkreślamy, że dotychczasowa rozmowa dotyczy wyłącznie baterii, a nie baterii.
Lit jest najlżejszym metalem, zapewnia również najwyższą gęstość energii i ma znaczny potencjał elektrochemiczny. Baterie, które są zasadniczo elektrodami litowo-metalowymi, mają dużą pojemność i wysokie napięcie. W latach 80., w wyniku licznych badań, okazało się, że cykliczne działanie baterii litowych (proces ładowania / rozładowania) prowadzi do zapłonu ładowarek, a po nich samych gadżetów. Tak więc w 1991 r. Kilka tysięcy telefonów zostało przywołanych w Japonii z powodu zagrożenia pożarem. Ze względu na te niebezpieczne właściwości litu naukowcy skupili się na niemetalicznych bateriach litowych na bazie jonów litowych. A po chwili powstała bezpieczniejsza wersja ładowarki, która została nazwana litowo-jonowy (litowo-jonowy).
Dzisiaj bateria litowo-jonowa znajduje się w prawie wszystkich urządzeniach mobilnych, ma dużą liczbę odmian, ma wiele pozytywnych cech, ale także wady, o których omówimy bardziej szczegółowo.
Zalety akumulatorów litowo-jonowych:
Wysoka gęstość energii, a co za tym idzie wysoka pojemność
Niskie samorozładowanie
Wysokie napięcie jednego elementu. Upraszcza to konstrukcję - często bateria składa się tylko z jednego elementu. Wielu producentów używa dziś właśnie takich baterii jednokomórkowych w telefonach komórkowych (pamiętaj, że Nokia)
Niski koszt utrzymania (koszty operacyjne)
Brak efektu pamięci wymagającego okresowych cykli rozładowania w celu przywrócenia pojemności.
Niedogodności:
Akumulator wymaga wbudowanego obwodu ochronnego (co prowadzi do dodatkowego wzrostu jego kosztu), który ogranicza maksymalne napięcie na każdym elemencie akumulatora podczas ładowania i chroni napięcie ogniwa przed zbyt niskim spadkiem rozładowania
Bateria jest podatna na starzenie, nawet jeśli nie jest używana i po prostu leży na półce. Proces starzenia jest typowy dla większości akumulatorów litowo-jonowych. Z oczywistych powodów producenci milczą na temat tego problemu. Nieznaczny spadek pojemności staje się zauważalny po roku, niezależnie od tego, czy akumulator był włączony, czy nie. Po dwóch lub trzech latach często staje się bezużyteczny.
Wyższy koszt w porównaniu do akumulatorów NiCd.
Baterie litowo-jonowe ciągle się poprawia, technologia się poprawia. I wszystkim podobałby się ten akumulator, gdyby nie problemy z bezpieczeństwem podczas jego użytkowania i wysoka cena. Wszystkie te powody stały się podstawą do stworzenia baterie litowo-polimerowe (litowo-polimerowe lub litowo-polimerowe). Najbardziej oczywisty i najbardziej podstawowy różnica między Li-pol i Li-ion To rodzaj zastosowanego elektrolitu. Zastosowanie stałego elektrolitu polimerowego znacznie obniża koszty procesu tworzenia baterii i czyni ją bezpieczniejszą, a także pozwala tworzyć cieńsze ładowarki. Dlaczego bateria litowo-polimerowa nie wyparła całkowicie swojego poprzednika? Jedną z możliwych wersji wyrażonych przez ekspertów jest to, że inwestorzy, którzy zainwestowali duże kwoty w rozwój i masowe wprowadzenie akumulatorów litowo-jonowych, próbują zwrócić inwestycję.
Podsumujmy. Ogólnie rzecz biorąc, bateria litowo-polimerowa jest bardziej zaawansowaną wersją litowo-jonową. Sędzia dla siebie:
Zalety akumulatorów Li-Pol i Li-Ion
Podsumowując, możemy powiedzieć, że dzięki nowoczesnej technologii mamy dwa rodzaje niezawodnych baterii zewnętrznych. Wraz z rozwojem technologii mobilnych, pojawieniem się smartfonów, tabletów i wielu innych cyfrowych gadżetów, wraz z tworzeniem energochłonnych aplikacji, użytkownicy stają przed problemem „rozładowanej baterii”. Oczywiście zarówno akumulatory Li-ion, jak i Li-Pol natychmiast znalazły zastosowanie w zewnętrznych ładowarkach.
To doskonałe rozwiązanie dla nowoczesnego życia. Najważniejszą rzeczą przy wyborze powerbanku nie jest wpadanie na oszustów (pisaliśmy więcej o tym, jak odróżnić fałszywkę od oryginału , ale o tym, jak zrozumieć witrynę sklepu ze 100% pewnością, że sprzedadzą ci podróbkę -
Dzisiaj telefony są czymś więcej niż tylko środkiem komunikacji.
Używając smartfonów, łączą się z Internetem, słuchają muzyki, oglądają filmy, grają w gry, robią zdjęcia i kręcą filmy - te funkcje wymagają wysokiej jakości baterii, która zapewni urządzeniu długą żywotność baterii. Jednym z najbardziej popularnych i nowoczesnych są akumulatory litowo-polimerowe. Jakie są jego cechy, zalety i wady?
Cechy akumulatorów litowo-polimerowych (Li-pol)
Lit jest najlżejszym z metali, który ma najwyższy potencjał elektrochemiczny, zapewniając wysoką gęstość energii. Podczas pracy taka bateria wykorzystuje elektrody litowo-metalowe.
Zarówno akumulatory polimerowe, jak i jonowe są znacznie bardziej wydajne niż ich poprzednicy - akumulatory niklowo-kadmowe i niklowo-wodorkowe. W nowoczesnych akumulatorach pojemność jest znacznie wyższa, ponadto nie ma „efektu pamięci” i są one bardziej kompaktowe.
Pod względem zwartości baterie polimerowe (Li-pol) zajmują pierwsze miejsce. Akumulatory te wykorzystują polimer - cienką i elastyczną płytkę nasyconą elektrolitami. Ze względu na swoją kompaktowość bateria ma grubość tylko 1 mm. Te kompaktowe baterie pozwalają projektantom projektować mniejsze, lżejsze smartfony.
Główne zalety akumulatorów Li-Pol:
- Elastyczny polimer umożliwi osiągnięcie odpowiednio mniejszych rozmiarów baterii, co pozwoli uzyskać kompaktowe urządzenia. W tym parametrze baterie polimerowe są lepsze niż baterie jonowe, ponieważ te ostatnie osiągnęły granicę zmniejszenia grubości.
- Taki akumulator jest uważany za najdoskonalszy, dlatego zapewnia wyższy poziom bezpieczeństwa, zmniejszając ryzyko przeładowania i wycieku elektrolitów.
- Akumulatory polimerowe mają dłuższą żywotność, wolniejszy proces starzenia i samorozładowanie.
Niedogodności:
- Akumulatory polimerowe mają wyższy koszt materiałów do produkcji (w porównaniu z jonowymi). W rezultacie wpływa to na cenę telefonu.
- Wysoka wrażliwość na niskie temperatury.
- Nagrzewa się mocniej.
Jak naładować baterię litowo-polimerową?
Bez względu na to, jaka bateria zostanie zainstalowana w smartfonie, bez należytej staranności, szybko zacznie się zużywać i traci pojemność. Chroń swój telefon przed przegrzaniem i przechłodzeniem. Wysokie temperatury mogą spowodować pożar. W odniesieniu do niskich temperatur, w niskich temperaturach, akumulator odzyskuje prąd z powodu spowolnienia reakcji chemicznych elektrolitów. Dlatego urządzenia mobilne są często tego rodzaju samoobroną.
Aby przedłużyć żywotność baterii litowo-polimerowej, naładuj ją prawidłowo i postępuj zgodnie z nią. Pamiętaj, że wiele baterii jest wrażliwych na ekstremalne temperatury i.
Nowoczesne akumulatory mają specjalny kontroler, który chroni smartfon przed przeładowaniem i nadmiernym rozładowaniem. Nie pozwala kontynuować zasilania urządzenia po osiągnięciu 100% przywróconej pojemności, nawet jeśli kabel ładowarki jest podłączony do sieci. Gdy telefon jest całkowicie wyłączony z powodu wyczerpania się baterii, w baterii zawsze oszczędza się trochę energii, ponieważ kontroler wcześniej odłącza urządzenie. Jednak telefon musi zostać jak najszybciej naładowany.
W idealnym przypadku urządzenie nie powinno być całkowicie rozładowane. Niektórzy eksperci zalecają, aby nie ładować gadżetu powyżej 90% i nie rozładowywać poniżej 10% - może to wydłużyć żywotność baterii. Wyjątkiem jest zapobiegawcza kalibracja raz na sześć miesięcy. Aby to zrobić, musisz całkowicie rozładować smartfon, a następnie naładować baterię o 100%.
Kupując nowy smartfon, należy postępować zgodnie z prostym.
Podsumowanie
Akumulatory litowo-polimerowe w świecie urządzeń mobilnych są obecnie uważane za najnowocześniejsze i najistotniejsze ze względu na szereg pozytywnych cech i niewielkie rozmiary. Pamiętaj, że należy dbać o baterię telefonu - w takim przypadku będzie trwać znacznie dłużej.
Przenośne ładowarki stały się nieodłącznym elementem współczesnego życia. Jakość akumulatorów jest głównym warunkiem ich wydajności, wydajności i bezpieczeństwa. Producenci ładowarek stosują dwa rodzaje akumulatorów w swojej konstrukcji - litowo-jonową i litowo-polimerową. Dla zwykłego konsumenta, który nie jest zaznajomiony z funkcjami różnych typów, często problemem staje się wybór jednego lub drugiego rodzaju baterii.
Jaka jest różnica między tymi odmianami, która z nich będzie bardziej poprawna do wyboru - wszystkie te pytania wymagają szczegółowej wiedzy na temat każdego rodzaju. W tym artykule pokażemy cechy akumulatorów litowo-jonowych i litowo-polimerowych, przedstawimy ich właściwości techniczne, metody ładowania i żywotność.
Różnice między akumulatorami litowo-jonowymi i litowo-polimerowymi
Modele akumulatorów wytwarzanych za pomocą różnych technologii pełnią tę samą funkcję zasilania energią. Cechy konstrukcyjne każdego typu wpływają na zgłaszaną moc, trwałość, stopień ochrony przed wybuchem. Nie można jednoznacznie stwierdzić, że jest bardziej nowoczesny
typ baterii jest lepszy niż nieaktualny. Obie technologie mają praktyczne zalety i wady. Modele Li-pol i Li-ion mają podobne schematy działania, ale różnią się konfiguracją i parametrami technicznymi.
Aby zrozumieć, co jest lepsze - Li-polimer lub Li-ion, szczegółowo zbadamy każdy gatunek osobno. Porównaj rodzaje akumulatorów i dokonaj wyboru w kierunku określonego typu na podstawie następujących wskaźników:
- cena £;
- stosunek masy do pojemności;
- bezpieczeństwo;
- zastosowanie zgodne z przeznaczeniem w urządzeniu do określonego celu;
- tryb temperatury pracy.
Wybierając jeden z dwóch typów, weź pod uwagę zakres i możliwości finansowe.
Baterie litowo-jonowe: cechy i specyfikacje
Początkowo modele na bazie litu były wytwarzane przy użyciu manganu i kobaltu jako głównego elementu (aktywnego elektrolitu). Nowoczesne akumulatory litowo-jonowe przeszły zmiany konstrukcyjne. Ich produktywność nie zależy od użytej substancji, ale od rozmieszczenia elementów w bloku. Elementy nowoczesnej baterii litowo-jonowej to elektrody i separator. Materiały - aluminium i miedź (anody miedziane i folia aluminiowa jako podstawa katody).
Specjalne zaciski kolektora prądu zapewniają wewnętrzne połączenie anody i katody, a impregnacja elektrolitem masy separatora stwarza sprzyjające warunki do utrzymania ładunku. Ładunki dodatnie jonów litu wywołują reakcje chemiczne, tworzą wiązania i zapewniają produkcję energii. Zasada działania źródła zasilania opartego na bazie litowo-jonowej przypomina działanie pełnowymiarowego akumulatora żelowego.
Baterie litowo-polimerowe
Ponieważ modele litowo-jonowe nie radzą sobie z wieloma nowoczesnymi zadaniami, pierwiastki polimerowe stopniowo zaczęły je wypierać. Akumulatory litowo-jonowe nie miały wysokiego poziomu bezpieczeństwa i były dość drogie. Aby wyeliminować te niedociągnięcia i problemy z działaniem, aby baterie były bardziej wydajne, twórcy postanowili zmienić elektrolit. Zamiast impregnować porowaty separator, w konstrukcji baterii zastosowano elektrolity polimerowe.
Ogniwo litowo-polimerowe ma grubość 1 mm, dzięki czemu bateria jest zwarta. Zastąpienie ciekłych elektrolitów filmami polimerowymi wyeliminowało wysokie ryzyko zapłonu akumulatora i zapewniło bezpieczeństwo. Poniższa tabela porównawcza pomoże ci wizualnie określić, w jaki sposób Li-ion różni się od Li-Pol.
| Dane techniczne | Litowo-jonowy | Li-Pol |
| Energochłonność | niska liczba cykli ładowania i rozładowania jest mniejsza |
|
| Rozmiar | mały wybór | wysoki wybór, niezależność od standardowego formatu komórki |
| nieco cięższy | ||
| prawie dwa razy wyższy przy tym samym rozmiarze |
||
| Dożywotni | mniej więcej tak samo | mniej więcej tak samo |
| Zagrożenie wybuchem i pożarem | wyższy | wbudowana ochrona przed wyciekiem elektrolitu i przeładowaniem |
| Czas ładowania | ||
| do 0,1% miesięcznie | mniej aktywny |
|
Konstrukcja akumulatorów polimerowo-litowych całkowicie eliminuje obecność elektrolitu w postaci cieczy lub żelu. Różnicę w technologii wyraźnie widać, gdy rozważa się zasadę działania nowoczesnych zasilaczy samochodowych. Zainteresowania związane z bezpieczeństwem doprowadziły do \u200b\u200bwyłączenia ciekłych elektrolitów z codziennej praktyki. Ale w samochodowych akumulatorach do niedawna stosowano porowate struktury impregnowane.
Wprowadzenie litowo-polimerowych elementów już sugerowało podstawę w stanie stałym. Charakterystyczną różnicą w stosunku do akumulatorów litowo-jonowych jest działanie kontaktowe płytki substancji czynnej z litem i zapobieganie tworzeniu się dendrytów podczas jazdy na rowerze. Ta funkcja chroni ogniwa akumulatora przed pożarem lub wybuchem.
Dożywotni
Zarówno akumulatory litowo-jonowe, jak i litowo-polimerowe są podatne na intensywne starzenie. Zapewniają około dziewięciuset pełnych cykli ładowania, po których stają się bezużyteczne. Nie ma znaczenia, jak aktywna była praca urządzenia. Jeśli akumulator nie był używany przez dłuższy czas, nastąpi jednak skrócenie jego żywotności.
Po roku pojemność znacznie się zmniejsza pod względem zasobów, a po dwóch lub trzech latach można stwierdzić, że bateria jest całkowicie niesprawna. Jest to powszechna wada baterii litowych, a wybór bardziej trwałego modelu zależy tylko od reputacji producenta i opinii na temat konkretnych modeli.
Dodatkowa ochrona
Jeśli zastanawiasz się, jaka jest różnica między akumulatorami Li-ion i Li-Pol, warto zwrócić uwagę na wbudowane systemy ochronne. Modele na bazie litowo-polimerowej wymagają dodatkowych funkcji ochrony wewnętrznej. Charakteryzują się przypadkami wypalenia w wyniku przegrzania elementów. Wewnętrzny stres w różnych miejscach pracy prowadzi do takich konsekwencji.
W celu ochrony urządzenia przed nieautoryzowanymi przeładowaniami, przed przegrzaniem części i wypaleniem, konstrukcja wykorzystuje specjalny system stabilizujący i mechanizm ograniczający prąd. Zwiększa to bezpieczeństwo modeli litowo-polimerowych, ale znacznie zwiększa koszt akumulatora dzięki zastosowaniu elementów ochronnych.
Częściowo w projekcie biorą udział składniki elektrolityczne w tworzeniu żelu. Połączone baterie są używane w wielu urządzeniach przenośnych. Są niezwykle wrażliwe na zmiany temperatury i wymagają ścisłego przestrzegania zasad działania. Bateria polimerowa może być stosowana w urządzeniach z ogrzewaniem w zakresie 60-100 stopni.
Producenci zamykają wewnętrzną część w skrzynce o właściwościach termoizolacyjnych - wygodnie jest używać takich akumulatorów w gorącym klimacie. W warunkach, w których reżim temperaturowy nie spełnia wymagań działania, elementy ze składnikiem polimerowym są stosowane jako rezerwowe.
Funkcje ładowania baterii
Aby naładować baterię litowo-polimerową, ładowanie zajmie co najmniej trzy godziny. W takim przypadku urządzenie się nie nagrzewa. Istnieją dwa etapy napełniania. Pierwszy postępuje do momentu ustawienia trybu szczytowego, który jest utrzymywany do momentu osiągnięcia 70% ładowania. W normalnych warunkach napięcia uzyskuje się ładunek resztkowy w wysokości 30%. Ładowanie należy wykonywać ściśle według harmonogramu, czekając na pełne rozładowanie i wykonując procedurę co 500 godzin użytkowania urządzenia. Ten tryb utrzymuje stałą objętość napełnienia.
Konieczne jest jedynie podłączenie akumulatora do stabilnej działającej sieci zasilającej, bez skoków napięcia i zakłóceń. Należy używać wyłącznie odpowiednich ładowarek zgodnych ze specyfikacjami podanymi w opisie. Ważna kwestia: podczas ładowania wszystkie złącza muszą być prawidłowo podłączone, nie można pozwolić na otwarcie. Ogniwa Li-Pol są wyjątkowo wrażliwe na wszelkiego rodzaju przeciążenia, nadmierne prądy, wstrząsy mechaniczne i dochładzanie. Szczelność elementów stałych powinna być monitorowana.
Ogniwa litowo-jonowe są ładowane w przybliżeniu tak samo jak ogniwa polimerowe, ale są bardziej czułe i mniej niezawodne pod względem bezpieczeństwa. Czas ładowania dla obu typów jest w przybliżeniu taki sam, ale element polimerowy jest „bardziej kapryśny” dla jakości punktu zasilania energią.
Lepsza bateria litowo-jonowa
Baterie litowo-jonowe są bardziej znane konsumentom, mają wiele zalet operacyjnych:
- cena poniżej baterii litowo-polimerowej;
- znormalizowane rozmiary pozwalają nie pomylić się przy wyborze modelu;
- szeroki zakres.
Wydajne baterie litowe są skutecznie stosowane w urządzeniach wymagających krótkotrwałego wysokiego zużycia prądu. Reżim temperaturowy, podobnie jak w przypadku urządzeń na bazie polimerów, ma kluczowe znaczenie podczas pracy.
Przeciętny użytkownik nie odczuwa żadnej konkretnej różnicy, ale z punktu widzenia racjonalności zakresu ten typ baterii jest wygodny w ładowarkach do następujących urządzeń:
- narzędzia akumulatorowe (wkrętaki, piły, szlifierki);
- laptopy;
- telefony komórkowe;
- samochody elektryczne;
- roboty domowe;
- wózki inwalidzkie.
Przed wyborem optymalnego rodzaju ładowania musisz dokładnie wiedzieć, dla którego urządzenia będzie ono używane. Jest to szczególnie ważne, jeśli planujesz uniwersalne użycie i konserwację kilku urządzeń przenośnych.
Baterie litowo-polimerowe można stosować tam, gdzie ważnymi czynnikami są waga i temperatura. „Boją się” mrozu i nie są zbyt wygodne dla przenośnych narzędzi i gadżetów. Dlatego główny obszar zastosowania:
- kwadrokoptery;
- pistolety airsoft;
- zabawki
- kamery ochrony.
Wybierając odpowiedni typ ładowarki, zwróć uwagę na zakres, koszt i poziom bezpieczeństwa. Przeczytaj opinie użytkowników o produktach różnych producentów i dokonaj wyboru.
W akumulatorach litowo-polimerowych (Li-po) różnią się one od akumulatorów litowo-jonowych tym, że nie mają separatorów i ciekłego elektrolitu. Polimery litowe wykorzystują jednorodny elektrolit z solami litowymi w postaci żelu lub polimer kompozytowy z solami litowymi w stanie suchym (często podstawą jest tlenek polietylenu). Baterie litowo-polimerowe mogą również składać się z niewodnego roztworu soli litu. Przeczytaj więcej o różnicach.
Zalety akumulatorów litowo-polimerowych.
Główną zaletą polimerów litowych w porównaniu z akumulatorami jest to, że mają one dość niskie samorozładowanie i mają 4 i pół razy większe zużycie energii niż akumulatory Ni-CD o tej samej masie.
Polimery litowe zwykle mają żywotność od 300 do 600 cykli ładowania / rozładowania, ale czasami występują przy 1000 cyklach ładowania.
Bardzo często baterie litowo-polimerowe są powszechne w postaci guzika o grubości zaledwie 1 mm. (tablet). Ponadto akumulatory te mają najmniejszą masę w porównaniu do akumulatorów litowo-jonowych, niklowo-kadmowych i akumulatorów, o ile mają taką samą pojemność.
Podanie
Małe baterie litowo-polimerowe w kształcie guzików o grubości zaledwie 1 mm są szeroko rozpowszechnione. Ponadto akumulatory te mają najmniejszą masę w stosunku do powyższych akumulatorów i akumulatorów o tym samym zużyciu energii. Czynnik ten determinował dalsze nisze w zastosowaniu akumulatorów litowo-polimerowych:
- telefony komórkowe
- rejestratory i nawigatory
- modele sterowane radiowo
- różne gadżety i urządzenia.
Wady akumulatorów litowo-polimerowych:
■ Gęstość energii niższa niż w;
■ Wysoka rezystancja wewnętrzna polimerów litowych nie może zapewnić wysokich prądów rozładowania. W związku z tym polimerów litowych nie można stosować w wkrętakach i innych urządzeniach o dużej mocy.
■ Szybka degradacja, dlatego akumulatory litowo-polimerowe tracą większość pojemności po kilku latach, nawet podczas przechowywania.
Baterie te są bardzo wrażliwe na warunki temperaturowe, w których działają. Zatem polimery litowe nie mogą normalnie pracować w ujemnych temperaturach otoczenia. Na pewno często zauważasz, jak szybko telefon rozładowuje się na zimno. Polimery litowe mogą wybuchnąć w temperaturach powyżej 70 ° C i spowodować pożar.
Baterie litowo-polimerowe mogą z czasem tracić swoje właściwości, nawet jeśli nie są używane. Dlatego nie należy kupować polimerów litowych w rezerwie. polimery litowe, podobnie jak akumulatory litowo-jonowe, nie posiadają, niemniej jednak zaleca się przestrzeganie niektórych zasad dotyczących tych akumulatorów:
- W pełni naładuj przy pierwszym użyciu.
- Wykonaj kilka pełnych cykli ładowania za pomocą stabilizatora napięcia.
- Akumulatory litowo-polimerowe przechowuj w chłodnym miejscu, ale nie w temperaturach poniżej zera.
- Nie dopuścić do pełnego rozładowania
- Należy unikać częstych doładowań krótkoterminowych.
- Najbardziej optymalna temperatura dla akumulatora wynosi od + 10 ° C do plus 25 ° C.
Postęp idzie naprzód, a zamiast tradycyjnie stosowanego NiCd (niklowo-kadmowego) i NiMh (niklowo-wodorkowe) mamy możliwość zastosowania akumulatorów litowych. Przy porównywalnej wadze jednego elementu mają dużą pojemność w porównaniu do NiCd i NiMH, ponadto napięcie tego elementu jest trzykrotnie wyższe - 3,6 V / element zamiast 1,2 V. Tak więc w większości modeli wystarczy bateria dwóch lub trzech ogniw.
Wśród baterii litowych wyróżnia się dwa główne typy - litowo-jonowy (Li-Ion) i litowo-polimerowy (LiPo, Li-Po lub Li-Pol). Różnica między nimi polega na rodzaju zastosowanego elektrolitu. W przypadku LiIon jest to elektrolit żelowy; w przypadku LiPo jest to specjalny polimer nasycony roztworem zawierającym lit. Ale do stosowania w elektrowniach najczęściej stosuje się akumulatory litowo-polimerowe, dlatego w przyszłości będziemy o nich mówić. Jednak twarda separacja jest tutaj bardzo arbitralna, ponieważ oba typy różnią się głównie zużytym elektrolitem, a wszystko, co zostanie powiedziane o bateriach litowo-polimerowych, prawie całkowicie dotyczy baterii litowo-jonowych (ładowanie, rozładowanie, funkcje operacyjne, środki ostrożności ) Z praktycznego punktu widzenia martwi nas tylko fakt, że akumulatory litowo-polimerowe zapewniają obecnie wyższe prądy rozładowania. Dlatego na rynku modelowym są one oferowane głównie jako źródło energii dla elektrowni.
Główna charakterystyka
Akumulatory litowo-polimerowe o tej samej masie mają lepsze zużycie energii niż NiCd 4-5 razy, NiMH 3-4 razy. Liczba cykli roboczych wynosi 500-600, przy prądach rozładowania 2C aż do utraty wydajności o 20% (dla porównania NiCd ma 1000 cykli, NiMH ma 500). Ogólnie rzecz biorąc, wciąż jest bardzo mało danych na temat liczby cykli roboczych, a ich cechy podane w tym przypadku należy traktować krytycznie. Ponadto ich technologia produkcji jest ulepszana i możliwe jest, że w tej chwili liczby tego typu baterii są już inne. Jak wszystkie akumulatory, lity ulegają starzeniu. Po 2 latach akumulator traci około 20% pojemności.
Spośród różnorodnych akumulatorów litowo-polimerowych dostępnych na rynku można wyróżnić dwie główne grupy - Hi-rozładowanie i konwencjonalne. Różnią się między sobą maksymalnym prądem rozładowania - są wskazywane albo w amperach, albo w jednostkach pojemności akumulatora, oznaczonych bukowym „C”. Na przykład, jeśli prąd rozładowania wynosi 3 ° C, a pojemność akumulatora wynosi 1 Ah, wówczas prąd będzie wynosił 3 A.
Maksymalny prąd rozładowania konwencjonalnych akumulatorów z reguły nie przekracza 3C, niektórzy producenci wskazują 5C. Szybko rozładowujące się baterie pozwalają na prąd rozładowania do 8-10C. Takie baterie są nieco cięższe niż ich niskoprądowe odpowiedniki (około 20%), a w nazwie po cyfrach pojemności znajdują się litery HD lub HC, na przykład KKM1500 to zwykła bateria o pojemności 1500 mAh, a KKM1500HD to bateria szybko rozładowująca się. Chciałbym od razu zrobić małą uwagę dla miłośników eksperymentów. W urządzeniach gospodarstwa domowego nie stosuje się baterii szybko rozładowujących się. Dlatego jeśli odwiedza Cię pomysł uzyskania taniej baterii z telefonu komórkowego lub kamery, trudno liczyć na dobry wynik. Najprawdopodobniej taka bateria umrze bardzo szybko z powodu naruszenia zamierzonych trybów pracy.
Zakresy i koszty
Zastosowanie akumulatorów litowo-polimerowych może rozwiązać dwa ważne problemy - zwiększyć czas pracy silnika i zmniejszyć wagę akumulatora.
Zamieniając akumulator NiMH 650 mAh 8,4 V na dwa zwykłe, szybko rozładowujące się akumulatory litowe o pojemności 2 A * h, otrzymujemy akumulator 3 razy większy, 11 g lżejszy i o nieco niższym napięciu (7,2 V)! A jeśli użyjesz szybko rozładowujących się akumulatorów, duże samoloty mogą latać, nie mniej niż ICE w zasilaniu. Aby to potwierdzić, 7. miejsce w mistrzostwach świata w modelach akrobacyjnych F3A zajął Amerykanin z elektrolitem. Co więcej, nie był to mały szum, ale normalny dwumetrowy samolot, podobnie jak inni uczestnicy, którzy mieli modele z silnikami spalinowymi!
Akumulatory litowo-polimerowe w małych śmigłowcach, takich jak Piccolo lub Hummingbird, sprawdziły się bardzo dobrze - na przykład, nawet przy zastosowaniu standardowego silnika kolektora, czas lotu na dwóch bankach o pojemności 1 Ah wynosi ponad 25 minut! A przy wymianie silnika na silnik bezszczotkowy - ponad 45 minut!
I oczywiście baterie litowe są po prostu niezastąpione, jeśli chodzi o samoloty halowe o masie 4-20 g. W tym obszarze nie można z nimi porównać NiCd - po prostu takich baterii nie ma (na przykład waga 45 mAh puszki-1 g, 150 mAh - 3,2 d) że przy tak niskiej wadze dałoby niezbędną moc - nawet jeśli przez 1 minutę!
|
|
|
Jedynym obszarem, w którym akumulatory litowo-polimerowe są gorsze od Ni-Cd, jest obszar bardzo wysokich prądów rozładowania (40–50 ° C). Postęp idzie jednak naprzód i być może za kilka lat usłyszymy o nowych sukcesach w tej dziedzinie - w końcu 2 lata temu nikt nie słyszał o szybko rozładowujących się bateriach litowych ...
Oto na przykład główne cechy akumulatorów Kokam LiPo:
| Tytuł | Pojemność, mAh | Rozmiary, mm | Waga g | Maksymalny prąd |
|---|---|---|---|---|
| Kokam 145 | 145 | 27,5x20,4x4,3 | 3.5 | 0,7A, 5 ° C |
| Kokam 340SHC | 340 | 52x33x2,8 | 9 | 7A, 20 ° C |
| Kokam 1020 | 1020 | 61x33x5,5 | 20.5 | 3A, 3C |
| Kokam 1500hc | 1500 | 76x40x6,5 | 35 | 12A, 8C |
| Kokam 1575 | 1575 | 74x41x5,5 | 32 | 7A, 5C |
W cenie, pod względem pojemności, baterie litowo-polimerowe kosztują mniej więcej tyle samo, co NiMH.
Producenci
Obecnie istnieje kilku producentów akumulatorów litowo-polimerowych. Liderem pod względem liczby produkowanych akumulatorów i jednym z pierwszych pod względem jakości jest Kokam. Znane są również Thunder Power, I-Rate, E-Tec i Tanic (przypuszczalnie jest to drugie imię Thunder Power lub jeden ze sprzedawców Thunder Power pod własną nazwą). Rodzaje Kokam można zobaczyć na stronie www.fmadirect.com, baterie różnych producentów są dostępne na stronach www.b-p-p.com i www.lightflightrc.com.
Istnieje również Platinum Polymer, dostępny prawdopodobnie na stronie www.batteriesamerica.com - to inna nazwa I-Rate.
Zakres pojemności baterii jest bardzo szeroki - od 50 do 3000 mAh. Aby uzyskać duże pojemności, stosuje się równoległe połączenie akumulatorów.
Wszystkie baterie mają płaski kształt. Z reguły ich grubość jest mniejsza niż 3 razy mniejsza niż najkrótsza strona, a wnioski są wyciągane na krótkim boku w postaci płaskich płytek.
I-Rate, o ile mi wiadomo, nie produkuje jeszcze baterii szybko rozładowujących się, a ich baterie mają jedną cechę: jedna z elektrod jest aluminiowa i lutowanie jej jest problematyczne. To sprawia, że \u200b\u200bsą niewygodne przy samodzielnym montażu akumulatora.
Baterie E-Tec są czymś pośrednim, nie uważa się ich za szybkie rozładowanie, ale ich prąd rozładowania jest wyższy niż w przypadku zwykłych baterii - 5-7 ° C.
Liderami popularności są Kokam i Thunder Power, z Kokam głównie w lekkich i średnich modelach, a Thunder Power w średnich, dużych i gigantycznych (ponad 10 kg!). Oczywiście wynika to z ceny i obecności w asortymencie mocnych zespołów - do 30 woltów i pojemności 8 Ah. Dalej są Tanic i E-tec, ale niewiele jest odniesień do I-rate. Z jakiegoś powodu Platinum Polymer jest popularny tylko w Ameryce i używają go prawie wyłącznie w zwolnionym tempie.
Ładowanie akumulatorów litowo-polimerowych
Akumulatory są ładowane zgodnie z dość prostym algorytmem - ładunkiem ze stałego źródła napięcia 4,20 wolt / ogniwo z ograniczeniem prądowym 1C. Ładowanie uważa się za zakończone, gdy prąd spadnie do 0,1-0,2 ° C. Po przejściu do trybu stabilizacji napięcia przy prądzie 1C bateria zyskuje około 70-80% pojemności. Pełne naładowanie zajmuje około 2 godzin. Ładowarka podlega dość rygorystycznym wymogom dotyczącym dokładności utrzymania napięcia na końcu ładowania - nie gorszym niż 0,01 V / puszka.
Spośród ładowarek dostępnych na rynku można wyróżnić główne typy - proste, nie „komputerowe” ładowarki, w kategorii cenowej 10-40 USD, przeznaczone tylko dla akumulatorów litowych, i uniwersalne - w kategorii cenowej 120-400 USD, przeznaczone do różnych typów akumulatorów, w tym dla LiPo i Li-Ion.
Pierwsze z reguły mają tylko wskazanie LED ładowania, liczbę puszek i prąd w nich są ustawiane przez zworki. Zaletą takich ładowarek jest niska cena. Główną wadą jest to, że niektóre z nich nie są w stanie poprawnie pokazać końca ładowania. Pokazują tylko moment przejścia z trybu stabilizacji prądu do trybu stabilizacji napięcia, który wynosi około 70-80% pojemności. Aby w pełni dokończyć ładowanie, musisz poczekać 30–40 minut.
Druga grupa ładowarek ma znacznie szersze możliwości, z reguły wszystkie pokazują napięcie, prąd i pojemność (mAh), które akumulator „wziął” podczas procesu ładowania, co pozwala dokładniej określić stopień naładowania akumulatora.
Podczas korzystania z ładowarki najważniejsze jest prawidłowe ustawienie odpowiedniej liczby puszek w akumulatorze i prądu ładowania w ładowarce. Prąd ładowania wynosi zwykle 1C.
Obsługa i środki ostrożności
Można śmiało powiedzieć, że akumulatory litowo-polimerowe są najbardziej „delikatnymi” akumulatorami z istniejących, to znaczy wymagają przestrzegania kilku prostych, ale obowiązkowych zasad, z powodu niezgodności z którą „umiera” pożar lub bateria.
Podajemy je w porządku malejącym:
- Naładuj do napięcia przekraczającego 4,20 wolta / bank.
- Zwarcie akumulatora.
- Rozładowanie przez prądy przekraczające ładowność lub podgrzewanie akumulatora powyżej 60 ° C
- Rozładowanie poniżej napięcia 3,00 wolta / bank.
- Ogrzewanie akumulatora powyżej 60 ° C.
- Rozprężanie baterii.
- Zwolnione miejsce do przechowywania.
Nieprzestrzeganie pierwszych trzech punktów prowadzi do pożaru, a cała reszta - do całkowitej lub częściowej utraty zdolności.
Z powyższego możemy wyciągnąć następujące wnioski:
Aby uniknąć pożaru, musisz mieć normalną ładowarkę i poprawnie ustawić na niej liczbę naładowanych puszek. Konieczne jest również użycie złącz, które wykluczają możliwość zwarcia akumulatora (z tego powodu mój przyjaciel miał wypalony stół, na którym akumulatory były naładowane i kurtynę) i kontrolować prąd pobierany przez silnik przy pełnym otwarciu przepustnicy. Ponadto w modelu nie zaleca się zamykania akumulatorów ze wszystkich stron przed przepływem powietrza, a jeśli nie jest to możliwe, należy zapewnić specjalne kanały chłodzące.
W przypadkach, w których prąd pobierany przez silnik jest większy niż 2 ° C, a akumulator w modelu jest zamknięty ze wszystkich stron, po 5-6 minutach pracy silnika należy go zatrzymać, a następnie wyjąć i dotknąć akumulatora - czy jest zbyt gorący. Faktem jest, że po podgrzaniu powyżej określonej temperatury (około 70 stopni) rozpoczyna się „reakcja łańcuchowa” w akumulatorze, przekształcając zgromadzoną energię w ciepło, bateria dosłownie się rozprzestrzenia, podpalając wszystko, co może się palić.
Jeśli zamkniesz prawie rozładowany akumulator, nie będzie ognia, cicho i spokojnie umrze z powodu nadmiernego rozładowania ... To sugeruje drugą ważną zasadę: monitoruj napięcie na końcu rozładowania akumulatora i pamiętaj o odłączeniu akumulatora po pracy!
Niektóre sterowniki prędkości (zwłaszcza Jeti sin) nie zatrzymują poboru prądu po wyłączeniu standardowego przełącznika. Co sprawiło, że Czesi podjęli tak dziwną decyzję - nie wiem. Ale faktem jest, że prawie wszystkie modele sterowników do silników bezszczotkowych Jetti (w tym nowa seria Advanced), w których występuje BEC, to znaczy regulator mocy odbiornika i maszyn z zasilacza, nie zapewniają całkowitego zaciemnienia obwodu za pomocą standardowego przełącznika. Wyłączony jest tylko odbiornik i serwomechanizmy, a sterownik nadal pobiera prąd około 20 mA. Jest to szczególnie niebezpieczne, ponieważ nie widać, że zasilanie jest włączone, samochody stoją, silnik milczy ... A jeśli zapomnisz o podłączonym akumulatorze na dzień lub dwa, okaże się, że możesz się z nim pożegnać - nie lubi głębokiego rozładowania litu.
Oczywiście należy pamiętać, że sterownik silnika musi być zdolny do pracy z akumulatorami litowymi, to znaczy mieć regulowane napięcie odcięcia silnika. I nie możemy zapomnieć o zaprogramowaniu kontrolera dla odpowiedniej liczby puszek. Jednak pojawiła się nowa generacja kontrolerów, które automatycznie określają liczbę podłączonych puszek.
Rozprężanie jest kolejnym powodem awarii baterii litowych, ponieważ powietrze nie może dostać się do ogniwa. Może się to zdarzyć, jeśli zewnętrzna torba ochronna zostanie uszkodzona (akumulator jest szczelnie zamknięty w torbie, takiej jak rura termokurczliwa), w wyniku uderzenia lub uszkodzenia ostrym przedmiotem lub gdy gniazdo baterii jest bardzo gorące podczas lutowania. Wniosek - nie spadaj z dużej wysokości i ostrożnie lutuj.
Zgodnie z zaleceniami producentów przechowywanie akumulatorów powinno odbywać się w stanie naładowania 50–70%, najlepiej w chłodnym miejscu, w temperaturach nieprzekraczających 20 ° C. Rozładowane akumulatory niekorzystnie wpływają na żywotność baterii - podobnie jak wszystkie baterie, baterie litowo-polimerowe mają niewielkie samorozładowanie.
Zespół akumulatora
Aby uzyskać akumulatory o wysokiej wydajności prądowej lub dużej pojemności, stosuje się równoległe połączenie akumulatorów. Jeśli kupisz gotową baterię, zaznaczając, możesz dowiedzieć się, ile jest w niej puszek i jak są one połączone. Litera P (równoległa) po liczbie oznacza liczbę puszek połączonych równolegle, a S (szeregowa) - sekwencyjnie. Na przykład „Kokam 1500 3S2P” odnosi się do akumulatora połączonego szeregowo z 3 parami akumulatorów, a każda para składa się z 2 połączonych równolegle akumulatorów o pojemności 1500 mAh, to znaczy pojemność akumulatora wyniesie 3000 mAh (przy połączeniu równoległym pojemność wzrasta), a napięcie rośnie - 3,7 * 3 \u003d 11,1 V.
Jeśli kupujesz baterie osobno, to przed podłączeniem ich do baterii musisz wyrównać ich potencjał. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku opcji połączenia równoległego, ponieważ w tym przypadku jeden bank zacznie ładować inny, a prąd ładowania może przekroczyć 1C. Wskazane jest rozładowanie wszystkich zakupionych puszek przed podłączeniem do 3 woltów prądem o wartości 0,1C - 0,2C. Napięcie musi być kontrolowane za pomocą woltomierza cyfrowego z dokładnością co najmniej 0,5%. Zapewni to niezawodną wydajność baterii w przyszłości.
Wyrównanie potencjałów (równoważenie) jest również pożądane, aby przeprowadzić nawet zmontowane markowe akumulatory przed ich pierwszym ładowaniem, ponieważ wiele firm, które zbierają elementy w akumulatorze, nie równoważy ich przed montażem.
Ze względu na spadek pojemności w wyniku działania w żadnym wypadku nie można dodawać nowych banków szeregowo ze starymi - bateria będzie niezrównoważona.
Oczywiście nie można również podłączyć do akumulatora akumulatorów o różnych, nawet bliskich pojemnościach, na przykład 1800 i 2000 mAh, a także używać akumulatorów różnych producentów w tym samym akumulatorze, ponieważ inna rezystancja wewnętrzna doprowadzi do niewyważenia akumulatora. Podczas lutowania należy zachować ostrożność, aby zapobiec przegrzaniu zacisków, ponieważ może to naruszyć plombę i trwale zabić akumulator, który jeszcze nie miał czasu na lot. Niektóre rodzaje akumulatorów Kokam dostarczane są z lutowanymi kawałkami PCB do zacisków, co ułatwia okablowanie. W tym przypadku dodaje się nadwagę - około 1 g na element, ale można znacznie dłużej ogrzewać miejsca do lutowania drutów - włókno szklane słabo przewodzi ciepło. Przewody ze złączami należy przymocować do obudowy akumulatora, przynajmniej za pomocą taśmy samoprzylepnej, aby nie oderwać przypadkowo przewodu do korzenia.
Niuanse aplikacji
Dlatego podkreślamy raz jeszcze najważniejsze kwestie związane z użyciem akumulatorów litowo-polimerowych.
- Użyj zwykłej ładowarki.
- Stosuj złącza, które zapobiegają zwarciu akumulatora.
- Nie przekraczać dopuszczalnych prądów rozładowania.
- Kontroluj temperaturę akumulatora, gdy nie ma chłodzenia
- Nie rozładowuj akumulatora poniżej 3 V / słoik (nie zapomnij odłączyć akumulatora po locie!).
- Nie narażaj baterii na wstrząsy.
Oto kilka bardziej przydatnych przykładów wynikających z tego, co powiedziano powyżej, ale na pierwszy rzut oka nie oczywistych.
Podczas korzystania z silników kolektorów należy zapobiegać sytuacjom, w których silnik jest zablokowany (na przykład model leży na ziemi), a nadajnik podaje pełny gaz. Prąd jest zbyt wysoki i istnieje ryzyko eksplozji akumulatora (jeśli silnik lub regulator nie pali się wcześniej). Ten problem był wielokrotnie omawiany na forach RC Groups. Większość regulatorów silników komutatorowych wyłącza silnik w przypadku utraty sygnału z nadajnika, a jeśli twój regulator jest w stanie to zrobić, radzę wyłączyć nadajnik, jeśli model spadł, na przykład na trawę daleko od Ciebie - ryzyko uderzenia w drążek przepustnicy jest mniejsze na pasku nadajnika i nie zauważaj tego.
Podczas długiego działania akumulatora jego elementy stają się niezrównoważone z powodu początkowej niewielkiej dyspersji pojemności - niektóre banki „starzeją się” wcześniej niż inne i szybciej tracą swoją pojemność. Dzięki większej ilości puszek w akumulatorze proces przebiega szybciej.
Wynika z tego następująca zasada - czasami konieczne jest osobne kontrolowanie pojemności każdego ogniwa akumulatora. Aby to zrobić, możesz zmierzyć jego napięcie na końcu ładowania. Jak często? Trudno jest dokładnie ustalić - zgromadzono zbyt mało doświadczenia operacyjnego. Z reguły zaleca się, aby około 40-50 cykli po rozpoczęciu pracy, raz na 10-20 cykli, sprawdzać napięcie ogniw akumulatora podczas ładowania, aby zidentyfikować „złe puszki”.
Nie zaleca się „wyładowania akumulatora” do zera, napędzając silnik, aż w ogóle przestanie się obracać. Takie obchodzenie się nie zaszkodzi nowemu akumulatorowi, ale w przypadku nieco niezrównoważonego jest to dodatkowe ryzyko rozładowania „najgorszej puszki” poniżej 3 woltów, przez co jeszcze bardziej straci pojemność.
Gdy pojemności różnią się o więcej niż 20%, nie można w pełni naładować takiego akumulatora bez specjalnych środków!
Do automatycznego równoważenia ogniw akumulatora podczas ładowania stosowane są tak zwane wyważarki. Jest to mała płytka podłączona do każdego banku, zawierająca rezystory obciążenia, obwód sterujący i diodę LED wskazującą, że napięcie na tym banku osiągnęło poziom 4,17 - 4,19 wolta. Po przekroczeniu napięcia na pojedynczym elemencie progowym wynoszącym 4,17 wolt stabilizator zamyka część prądu „dla siebie”, nie dopuszczając, aby napięcie przekroczyło próg krytyczny. Poprzez równoczesny zapłon diod LED jest oczywiste, które banki mają mniejszą pojemność - na ich stabilizatorze dioda LED zaświeci się pierwsza. Ważnym dodatkowym wymaganiem są balansery - prąd pobierany przez nich z akumulatora w trybie „czuwania” powinien być mały, zwykle wynosi 5-10 μA.
Należy dodać, że balanser nie oszczędza na nadmiernym rozładowaniu niektórych puszek w niezrównoważonym akumulatorze, służy jedynie do ochrony przed uszkodzeniem elementów podczas ładowania oraz jako środek do wskazania „złych” elementów w akumulatorze. Powyższe odnosi się do baterii składających się z 3 lub więcej ogniw; w przypadku 2 puszek baterie, równoważniki z reguły nie są używane.
Uważa się, że akumulatorów litowo-polimerowych nie można eksploatować w niskich temperaturach. Rzeczywiście, w specyfikacjach technicznych akumulatorów zakres roboczy wynosi 0-50 ° C (przy 0 ° C zachowane jest 80% pojemności). Niemniej jednak możliwe jest latanie na nich w temperaturach około –10 ...- 15 ° C. Faktem jest, że nie musisz zamrażać akumulatora przed lotem - włóż go do kieszeni, gdzie jest ciepło. A w locie wewnętrzne wydzielanie ciepła w akumulatorze jest obecnie użyteczną właściwością, która nie pozwala na zamarznięcie akumulatora. Oczywiście wydajność baterii będzie nieco niższa niż w normalnej temperaturze.
Wniosek
Biorąc pod uwagę tempo postępu technologicznego w dziedzinie elektrochemii, możemy założyć, że przyszłość leży w bateriach litowo-polimerowych - jeśli nie zostaną wyprzedzone przez ogniwa paliwowe. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na akumulatory i wzrostem ich wydajności cena nieuchronnie spadnie, a następnie lit stanie się tak powszechny jak NiMH. Na Zachodzie ten czas minął już pół roku, przynajmniej w Ameryce. Rośnie popularność elektrolitów z akumulatorami litowo-polimerowymi. Chciałbym mieć nadzieję, że silniki i sterowniki bezszczotkowe również staną się tańsze, ale w tym obszarze postęp w obniżaniu cen postępuje wolniej. W końcu zaledwie dwa lata temu na forum zadano pytanie: „Czy ktoś naprawdę lata bezszczotkowo?”. A jeśli chodzi o baterie litowe, nie było w ogóle żadnej wzmianki ...
Ogólnie poczekaj i zobacz.
