Найбільш часто в мобільних пристроях (ноутбуки, мобільні телефони, портативний освітлення) застосовують літій-іонні (Li-ion) акумулятори. Це пов'язано з їх перевагами порівняно з широко використовувалися раніше нікель-металгідридними (Ni-MH) і нікель-кадмієвими (Ni-Cd) акумуляторами. У Li-ion акумуляторів значно кращі параметри..
Первинні елементи ("батарейки") з літієвим анодом з'явилися на початку 70-х років 20 століття і швидко знайшли застосування завдяки великій питомій енергії і інших достоїнств. Таким чином, було здійснено давнє прагнення створити хімічний джерело струму з найбільш активним відновником – лужним металом, що дозволило різко підвищити робоча напруга акумулятора, так і його питому енергію. Якщо розробка первинних елементів з літієвим анодом увінчалася порівняно швидким успіхом і такі елементи міцно зайняли своє місце як джерела живлення портативної апаратури, створення літієвих акумуляторів наштовхнулося на принципові труднощі, подолання яких вимагає більше 20 років.
Характеристики Li-ion акумуляторів
Сучасні Li-ion акумулятори мають високі питомі характеристики: 100-180 Втч/кг і 250-400 Втч/л. Робоча напруга – 3,5-3,7 Ст.
Сучасні малогабаритні акумулятори працездатні при струмах розряду до 2 С, потужні – до 10-20С. Інтервал робочих температур: від -20 до +60 °С. Проте багато виробників вже розробили акумулятори, працездатні при -40 °С. Можливе розширення температурного інтервалу в область більш високих температур.
Всі літієві акумулятори характеризуються досить гарною схоронністю. Саморозряд Li-ion акумуляторів становить 4-6 % за перший місяць, потім – істотно менше: за 12 місяців акумулятори втрачають 10-20% запасеної ємності. Втрати ємності у Li-ion акумуляторів в кілька разів менше, ніж у нікель-кадмієвих акумуляторів, як при 20 °С, так і при 40 °С. Ресурс-500-1000 циклів.
Li-ion акумулятори заряджаються в комбінованому режимі: спочатку при постійному струмі (в діапазоні від 0,2 до 1 С) до напруги 4,1-4,2 В (в залежності від рекомендацій виробника), далі при постійному напрузі. Перша стадія заряду може тривати близько 40 хв, друга стадія довше. Більш швидкий заряд може бути досягнутий при імпульсному режимі.
Li-ion акумуляторні батареї мають підвищений термін служби при невеликих розмірах, малій вазі і більш високу в порівнянні з батареями інших типів енергетичну щільність, що ставить Li-ion батареї поза конкуренцією.
До недоліків Li-ion акумуляторів слід віднести чутливість до перезарядам і переразрядам, з-за цього вони повинні мати обмежувачі заряду і розряду.
Пристрої захисту Li-ion акумуляторних батарей
Li-ion акумуляторні батареї комерційного призначення мають найбільш досконалу захист серед всіх типів батарей. Як правило в схемі захисту Li-ion батарей використовується ключ на польовому транзисторі, який при досягненні на елементі батареї напруги 4,30 відкривається і тим самим перериває процес заряду. Крім того, наявний термозапобіжник при нагріванні батареї до 90 °С від'єднує ланцюг її навантаження, забезпечуючи таким чином її термальну захист. Є і схема захисту від глибокого розряду, яка стежить за напругою акумуляторної батареї і розриває ланцюг навантаження, якщо напруга знизиться до рівня 2,5 В на елемент.
Захист в типовому циліндричному акумулятор типорозміру 18650 покликана захистити від перезаряду понад 4,2 В, перерозряду нижче 2,75 і короткого замикання. Ця захист реалізована на невеликій платі, розташованої в нижній частині батареї, на її катоді. Іноді ця плата з тих чи інших причин виходить з ладу, що не дозволяє нормально використовувати акумулятор. У цьому випадку можна просто видалити її, перетворивши акумулятор у незахищений.
Проведемо "розтин"
Під оболонкою ми бачимо провідник, ведучий від "плюса" до плати захисту
А вже вона з'єднана з "мінусом". Таким чином, у разі спрацювання захист розриває ланцюг акумулятора
Відокремлюємо плату захисту. Вона приєднана точкової зварюванням:
Обрізаємо знизу "зайві" пару міліметрів внутрішньої оболонки:
Іноді "голий" акумулятор після повного видалення захисного контуру виглядає ось так:
Тепер візьмемо плівку Oracal". Можна використовувати хоч скотч, але плівка повинна бути тонкою, зносостійкою і неелектропровідних. Так, і ще бажано красивою :) як наприклад червона:
Вирізаємо потрібний шматок і акуратно загорнути акумулятор плівкою:
Цей акумулятор на частку міліметра менше стандартної довжини...
...і цілком придатний до експлуатації, хоча до "обрізання" було напруга "0"
Так можна дати несправного акумулятора друге життя.
P. S. При відриванні плоского провідника, що йде вздовж акумулятора, від "+" контакту акумулятора і від плати захисту, важливо ні в якому разі не замкнути полюси акумулятора, т. к. вони знаходяться дуже близько. У разі КЗ струми досягають десятків ампер, акумулятор може вибухнути або просто приварити кусачки до корпусу. Пальці обпекти теж дуже просто.
