18650 Li-ion батериите стават все по-популярни напоследък. По техническите си характеристики те изпреварват добре познатите батерии тип пръст. Понятията „пръст” и „малък пръст”, използвани за добре познатите размери на батериите, са неправилни от гледна точка на правилната терминология. Всички батерии, независимо от размера, имат свои собствени кодове, указващи техния размер. Така че 18650 също е код. Това е цялата тайна.
Размер на батерията 18650
Този петцифрен код изразява ширината и дължината на батерията, където първите две цифри са ширината (диаметъра) в mm, а последните три са дължината в mm с десети. Има погрешно мнение, че нулата в края на този код показва цилиндричната форма на батерията (има батерии с различни форми). Такова точно обозначение на дължината на батерията не е необходимо. Когато се определя неговият размер, той често се ограничава до първите четири цифри (1865). Между другото, батериите за пръсти и малки пръсти също имат свой код - 14500 и 10440. В допълнение към цифровия код,размерът може да бъде обозначен и с букви. Например, горните два размера на батериите имат алтернативни буквени кодове - AA (пръст) и AAA (малък пръст). Има много буквени и цифрови кодове, показващи размера на различните батерии: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670) и др.
За батерии 18650 това обозначение на размера е неточно. Трябва да се вземат предвид и други параметри. Размерът на батерия 18650 може да бъде повлиян, например, от наличието на вградена специална платка (контролер на зареждане). В този случай някои батерии може да имат малко по-голяма дължина. Не е необичайно батерията просто да не се вписва в отделението на устройството, където искат да го използват, въпреки факта, че това устройство (например батерия за електронна цигара) е проектирано да работи с този тип батерия.
Li-ion 18650 живот на батерията
Времето, което дадена батерия може да издържи, зависи от концепцията за "милиампера на час" (mAh). За големи батерии, като например автомобили, се използва терминът "ампери на час". За батерия от 18650 mAh това е получена стойност. Един ампер е равен на 1000 милиампера. Милиампер на час е токът, който батерията може да произведе по време на конвенционален час на използване. С други думи, ако разделите тази стойност на определен брой часове, можете да разберете живота на батерията. Например батерията е с капацитет 3000 mAh. Това означава, че за два часаработа, ще даде 1500 милиампера. Четири - 750. Батерията от горния пример ще бъде напълно разредена след 10 часа работа, когато капацитетът й достигне 300 милиампера (лимит на дълбоко разреждане).
Тези изчисления дават само приблизителна представа за живота на батерията. Действителното му време на работа зависи от това с какво натоварване трябва да се справи, тоест от устройството, което трябва да осигури захранване.
Ток, напрежение и мощност
Преди да се спрем на общото описание на техническите характеристики на 18650 литиево-йонни батерии и предпазните мерки при работа с тях, ще дефинираме накратко горните понятия. Токът (максимален разряден ток, токов изход) се изразява в ампери и е обозначен на батерията с буквата "A". Напрежението се изразява във волтове и се обозначава с буквата "V". На много батерии можете да намерите такива обозначения. За литиево-йонна батерия напрежението винаги е 3,7 волта, а токът може да бъде различен. Мощността на батерията като доминиращ параметър на нейната сила се изразява като произведение на напрежението и тока (волтовете трябва да се умножат по ампера).
Описание на плюсовете и минусите на литиево-йонна батерия
Основният недостатък на литиево-йонните батерии 18650 е, че имат малък работен температурен диапазон. Нормалната работа на литиево-йонна батерия е възможна само в диапазона от -20 до +20 градуса по Целзий. Ако се използва или зарежда при температури под или по-високимаркирано го разваля. За сравнение, никел-кадмиевите и никел-метал-хидридните батерии имат по-широк температурен диапазон - от -40 до +40. Но за разлика от последните, литиево-йонните батерии имат по-високо номинално напрежение - 3,7 волта срещу 1,2 волта за никелови батерии.
Освен това, литиево-йонните батерии практически не се влияят от ефектите на саморазреждане и памет, често срещани при много видове батерии. Саморазрядът е загубата на заредена енергия при празен ход. Ефектът на паметта възниква при някои видове батерии в резултат на системно зареждане след непълно разреждане. Тоест, развива се на батерии, които не са напълно разредени.
С ефекта на паметта батерията "запомня" степента на разреждане, след която започва да се зарежда, и се разрежда, като достигне тази граница в следващия цикъл. Истинският му капацитет по това време всъщност е по-голям. Ако има табло, което показва нивото на батерията, то ще покаже и разреждането. Този ефект не се развива веднага, а постепенно. Може да се развие и в условия, при които батерията работи постоянно от електрическата мрежа, тоест непрекъснато се зарежда.
Саморазрядът и ефектът на паметта са изключително ниски в литиево-йонните батерии.
Има още едно нещо, на което трябва да обърнете внимание: такива батерии не могат да се съхраняват в разредено състояние, в противен случай те бързо ще се повредят.
предпазни мерки за литиево-йонната батерия
Много видове батерии са запалими иексплозии. Зависи от химичния състав на вътрешната структура на батерията. За 18650 литиево-йонни батерии този проблем е доста остър. Не е необичайно потребителите на електронни цигари да получат тежки изгаряния по ръцете и лицето си или дори по-сериозни наранявания. Тъй като литиево-йонните батерии се намират в лаптопи, таблети и мобилни телефони, не е необичайно те да се запалят.
На първо място сред причините за подобни инциденти е, разбира се, нискокачественият (евтин) монтаж на батерията. При електронните цигари обаче е лесно да предизвикате сами експлозия на литиево-йонна батерия, дори ако батерията не е евтина. За да направите това, трябва да разберете малко за това какво е електрическо съпротивление.
Ако обясним тази концепция на най-простия език, тогава това е параметър, който определя изискванията на проводника към батерията. Колкото по-ниско е съпротивлението на проводника, толкова повече ток (ампери) трябва да даде батерията. Ако съпротивлението е много ниско, тогава батерията ще работи с такъв проводник до голям товар. Съпротивлението може да бъде толкова ниско, че да провокира прекомерно натоварване на батерията и последващата й експлозия или запалване. С други думи, това ще бъде късо съединение. Тъй като електронните цигари работят на принципа на изпаряване, което изисква нагревателен елемент (намотка с нишка), неумелите потребители могат по погрешка да принудят батерията да работи с нагревателен елемент сизключително ниско съпротивление. Познавайки изходния ток на определена батерия и съпротивлението на проводника, като използвате прости изчисления, използвайки формулата на закона на Ом, можете да определите дали тази батерия може да се справи с определен проводник.
Тези опасности не винаги възникват във всички случаи. Технологиите за защита на батериите непрекъснато се развиват. Много батерии имат специален контролер за зареждане вътре, който може да обеззареди батерията навреме, когато възникне късо съединение. Това са защитени батерии.
Устройство с литиево-йонна батерия
В сърцето на батерията 18650 е електролит, специална течност, в която протичат химични реакции.
Тези химични реакции са обратими. Това е принципът на работа на всяка батерия. Казано по-просто, формулата за такива реакции може да продължи както отляво надясно (разряд), така и от дясно наляво (заряд). Такива реакции възникват между катода и анода на клетката. Катодът е отрицателният електрод (минус), анодът е положителният електрод (плюс) на източника на енергия. По време на реакцията между тях се образува електрически ток. Химичните реакции на разреждане и заряд между катода и анода са процеси на окисление и редукция, но това е друга история. Няма да задълбаваме в процеса на електролизата. Токът се образува в момента, когато катодът и анодът започват да взаимодействат, тоест нещо е свързано с плюса и минуса на батерията. Катодът и анодът трябва да са електропроводими.
По време на нарушаване на условиятаПо време на работа в електролита се появяват молекули от химични елементи, които затварят катода и анода, което води до вътрешни къси съединения. В резултат на това температурата на батерията се повишава и се появяват повече молекули, затварящи плюса и минуса. Целият този процес, като снежна топка, набира скорост експоненциално. Без възможност за изваждане на електролита (корпусът на батерията е запечатан), възниква термично разширение, което увеличава вътрешното налягане. Какво се случва след това може да се разбере без коментар.
Зареждане на литиево-йонната батерия
Като зарядно устройство за батерия 18650 е подходящо всяко устройство, предназначено за батерии от този формат. Основното нещо е да не променяте правилната полярност при зареждане. Поставете батериите в слотовете на зарядното устройство точно според знаците плюс и минус. Добра идея е да прочетете другите предпазни мерки за използване на зарядното устройство за батерии 18650, които винаги са посочени на кутията на батерията.
Най-добрият вариант за зареждане на литиево-йонни батерии е да използвате по-скъпи зарядни устройства с фино настроен процес на зареждане. Много от тях имат функцията за зареждане на батерии по метода CC / CV, който означава постоянен ток, постоянно напрежение. Този метод е добър, защото може да зареди батерията повече от конвенционалните зарядни устройства. Това се дължи на такава концепция като презареждане.
По време на зареждане или разреждане на батерията, нейното напрежениесе променя. Увеличава се при зареждане, намалява при разреждане. Номиналното 3,7 волта е средна стойност.
Има два ефекта, които влияят пагубно на батерията - презареждане и прекомерно разреждане. Има прагове за зареждане и разреждане на батерията. Ако напрежението на батерията надхвърли тези граници, тогава батерията се презарежда или преразрежда, в зависимост от това дали се зарежда или разрежда. В нормален режим на зареждане за 18650 Li-ion, зарядното устройство и контролерът на заряда в самата батерия (ако има такъв) отчитат напрежението на батерията и прекъсват зареждането, когато достигне прага, за да се избегне презареждане. В този случай батерията всъщност не е напълно заредена. Капацитетът му може да му позволи да зарежда повече, но прагът не му позволява да го направи.
Принципът на зареждане по метода CC / CV е проектиран така, че токът, подаван към заряда, не се прекъсва, а се намалява рязко, предотвратявайки вътрешното напрежение на батерията да надхвърли праговата стойност. По този начин батерията е напълно заредена, без да се презарежда.
Видове литиево-йонни батерии
Видове литиево-йонни батерии 18650:
- литиев железен фосфат (LFP);
- литиево-манган (IMR);
- литиево-кобалт (ICR);
- литиев полимер (LiPo).
Всички видове с изключение на последния са цилиндрични и могат да бъдат изработени във формат 18650. Литиево-полимерните батерии се различават по това, че нямат специфична форма. Това се дължи на факта, че те имат солиднаелектролит (полимер). Поради това необичайно свойство на електролита тези батерии често се използват в таблети и мобилни телефони.
Прилагане на литиево-йонни батерии
Както вече споменахме, литиево-йонните батерии с размер 18650 се използват широко в електронните цигари. Те могат да бъдат вградени в батерията или подвижни, тоест монтирани отделно в нея. Може също да има няколко свързани паралелно или последователно.
Литиево-йонните батерии отдавна се използват при конструирането на различни батерии, като батерии за лаптоп. Такива батерии са верига от няколко свързани помежду си батерии 18650 в един корпус. Такива батерии могат да бъдат намерени и като вместителни захранващи банки - преносими зарядни устройства.
Обхватът на самите батерии е много широк: от посочените зарядни устройства до съставните елементи на съвременните големи механизми (автомобилни или авиационни). В същото време броят на 18650 литиево-йонни батерии, които съставляват една батерия, може да варира от няколко до стотици. Струва си да споменем литиево-полимерните батерии. Въпреки че не се предлагат във формат 18650 Li-ion, те са най-често срещаните, тъй като се използват в таблети и мобилни телефони.
