Общие сведения о Li-ion/Li-pol аккумуляторах
Под литиевыми аккумуляторами будем подразумевать литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы. Аккумуляторы экологически безопасны, имеют высокую удельную энергию, высокий ресурс и способны работать при низких температурах. Благодаря высокой удельной энергии их производство в последние годы резко увеличилось. Выпускаются в цилиндрической и призматической формах. Они применяются в сотовых телефонах, ноутбуках и других портативных устройствах. Современные Li-ion аккумуляторы имеют высокие удельные характеристики: 100-180 Втч/кг и 250-400 Втч/л. Рабочее напряжение - 3,5-3,7 В. В большинстве случаев работоспособны при токах разряда до 2С, мощные - до 10-20С. Интервал рабочих температур: от -20 до +60 °С. Некоторые производители уже разработали аккумуляторы, работоспособные при -40 °С, и расширяют температурный интервал в область более высоких температур. Саморазряд Li-ion аккумуляторов составляет 4-6 % за первый месяц, затем - существенно меньше: за 12 месяцев аккумуляторы теряют 10-20% запасенной емкости. Потери емкости у Li-ion аккумуляторов в несколько раз меньше, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов, как при
+20 °С, так и при +40 °С. Ресурс: 500-1000 циклов, но он существенно зависит от величины предельного зарядного напряжения. С уменьшением глубины циклирования ресурс повышается. Литий-полимерные аккумуляторы (Li-pol) сравнимые с характеристиками литий-ионных аккумуляторов. Благодаря отсутствию жидкого электролита они более безопасны в использовании, компактны и могут быть выполнены в любой конфигурации. Их контейнер может быть выполнен из металлизированного полимера. В настоящее время большая часть литий-ионных аккумуляторов коммерческого назначения на самом деле представляет собой литий-полимерные аккумуляторы с гелиевым электролитом.
К недостаткам следует отнести чувствительность к перезарядам и переразрядам, из-за этого они должны иметь ограничители заряда и разряда. С ростом тока разряда, разрядная емкость аккумулятора снижается незначительно, но уменьшается рабочее напряжение. Такой же эффект появляется при разряде при температуре ниже 10 °С. Кроме этого, при низких температурах имеет место начальная просадка напряжения.
Литиевые аккумуляторы рекомендуют хранить при комнатной температуре в заряженном состоянии и 1 раз в год выполнять подзарядку для предотвращения их переразряда. При хранении имеют место необратимые потери емкости, связанные с реакцией электролита с электродами. Аккумуляторные батареи не требуют регулярного обслуживания, циклы тренировки слабо влияют на срок службы аккумуляторов. Следует помнить только, что схемы защиты батареи имеют малое собственное потребление, но тем не менее достаточное, чтобы за несколько месяцев напряжение батареи могло уменьшиться до 2,5 В. В этом случае многие зарядные устройства не дадут возможности зарядить потерявшую емкость батарею. Если батарея не используется в режиме циклирования, нужно периодически ее подзаряжать.
Заряд Li-ion/Li-pol аккумуляторов
Литиевые аккумуляторы заряжаются в комбинированном режиме: вначале при постоянном токе (в диапазоне от 0,2 С до 1 С) до напряжения 4,1-4,2 В (в зависимости от рекомендаций производителя), далее при постоянном напряжении. Первая стадия заряда может длиться около 40 мин, вторая стадия дольше. Более быстрый заряд может быть достигнут при импульсном режиме. В настоящее время литиевые элементы можно заряжать до напряжения 4,20 В., допустимое отклонение напряжения составляет лишь около ±0,05 В на элемент. Li-ion/Li-pol аккумуляторы имеют низкую устойчивость к перезаряду. Возникает угроза теплового разгона, повышения давления и разгерметизации. Поэтому их заряд можно вести только до напряжения, рекомендуемого производителем. При увеличенном зарядном напряжении ресурс аккумуляторов снижается. Компенсационный заряд для литиевых аккумуляторов не применяется. Вместо этого для компенсации небольшого саморазряда может быть применен порционный подзаряд 1 раз в 20-30 дней, когда напряжение понизится до 4,05 В. В Li-ion/Li-pol батареях коммерческого назначения имеются специальные устройства защиты, предотвращающие превышение напряжения заряда выше определенного порогового значения. Дополнительный элемент защиты обеспечивает завершение заряда, если температура батареи достигнет 90 °С. Для повышения безопасности эксплуатации данных аккумуляторов в составе батареи обязательно применяется также и внешняя электронная защита, цель которой не допустить возможность перезаряда и переразряда каждого аккумулятора, короткого замыкания и чрезмерного разогрева.
Правила эксплуатации Li-ion/Li-pol аккумуляторов
- Литиевые аккумуляторы не подлежат длительному хранению и предназначены для активной постоянной работы. Срок службы литиевых аккумуляторов с момента изготовления составляет 2-3 года, не зависимо от интенсивности эксплуатации.
- Литиевые аккумуляторы можно оставлять в зарядном устройстве и во включенной аппаратуре на любое время. Каждый аккумулятор снабжен внутренней схемой защиты от перезаряда и глубокого разряда.
- Перед хранением более 1 месяца аккумулятор необходимо полностью зарядить. Хранить при температуре +5°С... +20°С. При хранении в разряженном состоянии через 2 месяца аккумулятор может полностью выйти из строя.
- Избегайте постоянных полных разрядов аккумулятора. Более предпочтительны частые подзарядки. Постоянные глубокие разряды сокращают срок службы.
- Соблюдайте температурный диапазон эксплуатации. При охлаждении аккумулятора ниже -10°С значительно сократится время работы аппаратуры, аккумулятор охлажденный ниже +5°С зарядится не полностью, при длительном внешнем нагреве выше +40°С значительно ускоряется саморазряд аккумулятора.
ВНИМАНИЕ! В процессе эксплуатации НЕ ДОПУСКАТЬ:
- применения зарядных устройств не предназначенных для заряда данного типа батарей;
- короткого замыкания между контактами аккумулятора;
- внешнего нагрева выше 100°С и воздействия открытого огня;
- любых физических повреждений корпуса аккумулятора;
- зарядки холодного аккумулятора (ниже 0°С);
- проникновения жидкости в корпус аккумулятора.