Літієві акумулятори та їх зарядка

Перший акумулятор на основі літію з'явився в 1991 р. Але тільки на тлі популяризації мобільних телефонів пристрою Li-ion також отримали широку затребуваність. На даний момент літієві акумулятори використовуються всюди, де потрібне автономне забезпечення роботи електронного або технічного пристрою. Акумулятори забезпечують енергією побутову техніку, електроінструмент, гаджети і різне обладнання. За рахунок низького порогу саморозрядження, можливості заповнювати енергію не чекаючи повного витрачання запасу харчування та багатого ресурсу батареї Li-ion здатні підтримувати роботу апаратів, що вимагають високу потужність.

Конструкція літієвої батареї

По конструкції Li-ion батареї виробляються в призматичному і циліндричному виконаннях. Виготовлення призматичних акумуляторів відбувається шляхом накладання пластин прямокутної форми одна на іншу. У таких моделях передбачається більш щільна упаковка порівняно з циліндричними аналогами, але доводиться інтенсивніше забезпечувати стискаючі зусилля щодо електродів. Циліндричний пристрій літієвого акумулятора являє собою упаковку з електродами і сепаратором, згорнуту в рулон і укладену в металевий каркас, що з'єднується з мінусовим електродом. Плюсовій ж електрод батареї виведений на кришку за спеціальним ізолятора. До речі, рулонний принцип складання використовується і в деяких версіях призматичних моделей у вигляді еліптичної спіралі. У такій конструкції поєднуються переваги обох різновидів літієвих акумуляторів.

Чому не варто доводити до «нуля»?

Фахівці не рекомендують використовувати акумулятори до повного витрачання енергії. У літієвих пристроїв немає ефекту пам'яті, яким володіють інші види батарей. На практиці це означає, що необхідно заряджати акумулятор до того, як його рівень опуститься до нуля. До речі, число циклів, за якими здійснюється зарядка літієвих акумуляторів, є показником довговічності джерел живлення – виробники вказують цю цифру в маркуванні. Наприклад, для якісних моделей кількість циклів може становити 600. В цілях збільшення експлуатаційного строку батареї Li-ion варто регулярно заряджати пристрій. Оптимальний рівень, по досягненні якого варто починати зарядку, становить 15%. Дана міра здатна збільшити число циклів до 1100.

Як виконується зарядка?

Літієві батареї заряджаються за змішаною схемою, тобто спочатку від постійного струму в 1С до середнього показника напруги 42 В, а потім при постійному рівні напруги. Первинний етап за часом триває близько 40 хв, а другий – довше. Варто зазначити, що тільки літієві акумулятори в сучасному виконанні можуть заряджатися при напрузі до 42 Ст. Промислові і військові моделі батарей мають більш високий експлуатаційний термін, ніж стандартні моделі, в результаті чого поріг закінчення їх заряду був відсунутий до 390 Ст.

Скільки часу вимагає зарядка?

Процес виконання зарядки літієвого елемента струмом 1С, як правило, займає 25 ч. Акумулятор Li-ion повністю поповнює енергію, коли рівень його напруги відповідає аналогічним показникам відсічення. В цей же час струм повинен знижуватися приблизно на 3% щодо початкового заряду. Існує думка, що літієві акумулятори при збільшенні струму заряджаються швидше. Насправді це не так, однак підвищений струм заряду сприяє зростанню напруги, при цьому підзарядка з моменту закінчення першої стадії вимагає більше часу. У деяких різновидах приладів зарядка літієвих акумуляторів забирає менше 1 ч. Скорочення часу обумовлено тим, що друга стадія циклу відсутня і відразу після завершення першого етапу акумулятор можна використовувати. Але є один нюанс: батарея не повністю заповнює свій енергетичний запас – він складає лише 70%. Здавалося б, у чому сенс подібної схеми заряду? Такий підхід вигідний, якщо потрібно проведення декількох циклів швидкої зарядки. Наприклад, шуруповерт з літієвим акумулятором на кожну операцію буде вимагати за 30 хв, після чого можна ставити на зарядку поточний акумулятор і продовжувати роботу з запасним (електроінструмент зазвичай комплектується двома батареями).

Навіщо потрібна перевантаження акумулятора?

Починати зарядку рекомендується до того, як енергія зведена до нуля, тим не менше один раз на місяць все ж варто повністю розряджати джерело живлення. Після цього слід використовувати оригінальний зарядний для літієвих акумуляторів з метою 100-відсоткового поповнення енергії. Потреба в цій процедурі обумовлена особливістю батареї Li-ion. Досвідчені користувачі пристроїв, що працюють на літієвих елементах, могли помітити, що індикація заряду не завжди коректна. Наприклад, екран планшета відображає, що апарат розряджений лише на 50% - на ділі ж «посадити» батарею можуть всього 10 хвилин активної роботи. Для профілактики подібних недоречностей літієві акумулятори слід повністю розряджати. В результаті пристрій зможе більш точно розрахувати можливості джерела живлення і достовірно відобразити інформацію на дисплеї.

Скорочення енергоспоживання в ході зарядки

Хоча живлення мобільних пристроїв і інших гаджетів, для роботи яких потрібні літієві акумулятори, незрівнянно по енерговитратам з потужною побутовою технікою, кілька простих порад допоможуть не тільки заощадити на електриці, але і продовжити ресурс апаратів:

Застосування можливостей програмної начинки пристрої для мінімізації енергоспоживання.

Відключення функцій, які працюють без потреби. Приміром, інтернет, різні мережі і Bluetooth – за статистикою, їх сукупна робота здатна на 30% скоротити робочий час пристрою.

Оптимізувати налаштування апарату – затемнення підсвічування, відключення зайвих оповіщень і звукових ефектів дозволить продовжити роботу гаджета на 10-15 хв. Це небагато, але в критичних ситуаціях зайвим не буде.

Правила збереження літієвих акумуляторів

Довговічність – одна з сильних сторін батареї Li-ion. Так, річне зниження обсягу в результаті саморозряду становить не більше 10%. Незважаючи на це, в експлуатації слід враховувати хімічні і конструкційні методи заощадження батарей від перегріву. Якщо сучасні літієві акумулятори мають передбачену захист від неправильного підходу до зарядки, то температурні впливи раніше, становлять для них небезпеку. Тому рекомендується скорочувати будь-які зайві нагрівання акумуляторів. Втім, і в цьому напрямку виробники ведуть роботу. Використання катодних елементів, зокрема, дозволить збільшити термічну безпека літієвих джерел живлення.