Литий-ионные аккумуляторы являются невероятно популярными в наши дни. Вы можете найти их в ноутбуках, КПК, мобильных телефонах и плеерах. Они настолько распространены, потому что являются одними из самых энергичных аккумуляторных батарей, которые представлены на рынке.

Но все же остается открытым вопрос, что делает батареи такими  энергичными  и   популярными, и почему они взрываются? И можете ли Вы что-нибудь сделать, чтобы предотвратить проблему или помочь вашей батареи жить дольше? В этой статье мы ответим на эти и другие вопросы.

Литий-ионные аккумуляторы являются популярными, поскольку они имеют ряд важных преимуществ по сравнению с конкурирующими технологиями:

Литий-йонные аккумуляторы гораздо легче, чем другие типы аккумуляторов такого же размера. Электроды литий-ионных аккумуляторов изготовлены из легкого лития и углерода. Литий является высоко реактивным элементом, и это означает, что большое количество энергии сохраняется в его атомных связях. Это приводит к очень высокой плотности энергии литий-ионных батарей.

Чтобы получить представление о плотности энергии предлагается такое сравнение:  типичный литий-ионный аккумулятор может хранить 150 ватт-часов электроэнергии в1 килограммаккумулятора. NiMH (никель-металлогидридные) батареи могут хранить примерно на 100 ватт-часов на килограмм, хотя от 60 до 70 ватт-часов более типично. Свинцово-кислотная батарея может хранить только 25 ватт-часов на килограмм. При использовании свинцово-кислотной технологии, которая занимает6 килограммов, а сохраняет такое же количество энергии, как и1 килограммлитий-ионный аккумулятора. Это огромная разница.

  Они держат заряд. Литий-ионная аккумуляторная батарея теряет всего лишь около 5 процентов своего заряда в месяц, по сравнению с 20 процентами потери в месяц для аккумуляторов NiMH.

  Они не имеют эффекта памяти, и это означает, что вы не должны полностью разряжать их перед зарядкой, как некоторые другие химические батареи.

  Литий-ионные батареи могут обрабатывать сотни циклов заряда / разряда.

Конечно, нельзя сказать, что литий-ионные батареи безупречны. У них есть несколько недостатков, таких как:

•  Они начинают портиться сразу после того, как они покидают фабрику. Срок годности два или три года от даты изготовления, независимо от того используете ли вы их или нет.


•  Они очень чувствительны к высоким температурам. Тепло портит литий-ионный аккумулятор гораздо быстрее, чем он портился бы при обычных условиях.


•   Если вы полностью разрядили литий-ионного аккумулятор – он испорчен.


•   Литий-ионный аккумулятор должен иметь бортовой компьютер для управления батареей. Это делает его еще более дорогим.


•   Существует небольшая вероятность того, что, если литий-ионная аккумуляторная батарея выходит из строя, он взорвется..

Многие из этих характеристик можно понять, посмотрев на химические процессы внутри литий-ионный аккумулятор. Обзор характеристик представлен ниже.

   Внутренняя часть литий-ионный аккумулятора

Литий-ионные аккумуляторы бывают всех форм и размеров, но все они выглядят примерно одинаково с внутренней стороны. Если бы вы были разобрать пакет батареи ноутбука (то, что мы НЕ рекомендуем из-за возможности короткого замыкания аккумулятора и начало пожара), вы найдете следующее:

• • отсек литий-ионных аккумуляторов может быть либо цилиндрической батареями, которые выглядят почти идентично  с AA клетками, или они могут быть призматические, и это означает, что они квадратные или прямоугольные


•  

Компьютер, который включает в себя:

• • Один или несколько датчиков температуры для контроля температуры батареи


• • преобразователь напряжения и регулятор цепи для поддержания безопасного уровня напряжения и тока


• • Экранированный разъем ноутбука, который подает энергетические и информационные потоки в и из аккумулятора


• • Напряжение кран, который контролирует энергетические мощности отдельных клеток в аккумуляторной батарее


• • Монитор состояние заряда батареи монитор, который является небольшим компьютером, который обрабатывает весь процесс зарядки, чтобы убедиться, что батареи заряжаются, настолько быстро и полно, насколько это возможно.

Если заряду аккумулятора становится слишком жарко во время зарядки или использования, компьютер будет выключен, чтобы попытаться охладить его. Если вы оставите ваш ноутбук в разгоряченном автомобиле и попытаетесь использовать ноутбук, этот компьютер не включится его до тех пор, пока он не остынет. Если клетки когда-нибудь полностью разрядятся, аккумулятор будет испорчен, так как клетки разрушены. Он также может отслеживать количество циклов заряда / разряда и отправлять информацию на индикатор батареи ноутбука, он скажет вам, сколько осталось заряда в батарее.

Литий-ионные аккумуляторы теряют 5 процентов от их мощности каждый месяц, если ими не пользоваться.

Литиево-ионные элементы

Как и в большинстве своем, внешний корпус  батареи  выполнен из металла. Использование металла особенно важно здесь, потому что батарея находится под давлением. Этот металлический корпус имеет какую-то чувствительность к давлению через вентиляционное отверстие. Если батарея все-таки становится настолько горячей, что он рискует взорваться от избыточного давления, это отверстие будет выпускать дополнительное давление. Аккумулятор, вероятно, будет бесполезным после этого, поэтому таких случаев следует избегать. Также существует положительный температурный коэффициент (PTC) переключателя, устройство, которое должно удерживать батарею от перегрева.

Эта металлическая коробка удерживает в течении длительного времени спиральной состоящий из трех тонких листов, прижатых друг к другу:

• • Положительный электрод


• • Отрицательный электрод


• • Сепаратор

Внутри корпуса эти листы погружены в  органический растворитель, который действует в качестве электролита. Эфир является одним из распространенных растворителей.

Сепаратор представляет собой очень тонкий лист микро пластика. Как следует из названия, он отделяет положительные и отрицательные электроды, и позволяет ионам проходить через него.

Положительный электрод изготовлен из литий оксид кобальта, или LiCoO2. Отрицательный электрод изготовлен из углерода. При заряде батареи, ионы лития движутся сквозь электролит от положительного электрода к отрицательному электроду,  и прикрепляется к углероду. Во время разряда ионы лития обратно преобразуются в LiCoO2 из углерода.

Движение ионов лития происходит на достаточно высоком напряжении, поэтому каждая клетка вырабатывает 3,7 вольт. Это намного выше, чем 1,5 вольт, столько вырабатывают типичные нормальные щелочные ячейки, которые вы покупаете в супермаркете. Это помогает сделать литий-ионные аккумуляторы более компактными в небольших устройствах, таких как сотовые телефоны. Это информация в подробностях описывает, как аккумуляторы работают на различных химических батареях.

Ниже мы рассмотрим, как продлить жизнь литий-ионных батарей и выясним, почему они могут взорваться.

Литий-ионные батареи и Смерть

Литий-ионные батареи стоят дорого, так что если вы хотите, чтобы жизнь вашей батареи продлилась дольше, вот несколько вещей, которые следует иметь в виду:

• • Литий-ионные химический состав предпочитает частичный разряд глубокого разряда, поэтому лучше избегать полной разрядки аккумулятора. Литий-ионные батареи не имеет "памяти", поэтому вы не повредите батарею с частичным разрядом. Если напряжение литий-ионный аккумулятора падает ниже определенного уровня, он разрушен.


• • Срок действия литий-ионные аккумулятора. Он  служит два-три года, даже если им не пользоваться. Так что не стоит "не использовать" батарею с надеждой о том, что аккумулятор будет работать пять лет. Это не так. Кроме того, если вы покупаете новую батарею, вы хотите убедиться, что она действительно новая. Если она лежала на полке в магазине в течение года, она не проработает очень долго. Дата производства очень важна.


• • Избегайте тепла, оно снижает производительность батареи.

Взрыв батареи

Теперь, когда мы знаем, как продлить жизнь литий-ионные батареям, давайте посмотрим на причины, по которым они могут взорваться.

Если аккумулятор получает достаточно тепла, чтобы зажечь электролит, аккумулятор может взорваться. Есть видео и фото в Интернете, которые показывают, насколько серьезными могут быть эти взрывы. B статье «Лето Взрывающихся Ноутбуков" описываются некоторые из этих инцидентов.

Чаще всего огонь вызывается внутренним коротким замыканием в батарее. Напомним, в предыдущем разделе мы говорили о том, что литий-ионные элементы содержат листы сепаратора, который удерживает положительный и отрицательный электроды друг от друга. Если этот лист получает прокол, и электроды соприкасаются, аккумулятор нагревается очень быстро. Вы, возможно, испытывали тепло батареи, если вы когда-либо клали обыкновенную  9-вольтовою батарею в карман. Батарея становится довольно горячей из-за монет в вашем кармане.

Сепаратор очень короткий по сравнению с аккумулятором. Так как литий-ионные батареи очень энергичны, они становятся очень горячими. Тепло заставляет батарею выпустить органический растворитель, используемый в качестве электролита, а тепло (или искра) может зажечь его. После того, что происходит внутри одной из ячеек, тепло огня действует на другие ионы и все загорается

Важно отметить, что пожары являются очень редкими. Тем не менее, требуется всего пару пожаров и несколько средств массовой информации, чтобы побудить отзыв.