Как заряжать и правильно эксплуатировать литий-полимерный аккумулятор?

Написано 4 января 2018от generator-prosto.

В современных гаджетах используется всё больше литий-полимерных аккумуляторов. Этот тип батарей появился не так давно. Их конструкция и используемые материалы постепенно совершенствуются. Li-Pol аккумуляторы можно встретить в планшетах, некоторых моделях смартфонов и ноутбуков. Также они широко используются в игрушках и моделях на радиоуправлении. К нам приходит довольно много вопросов о том, как заряжать такие аккумуляторы. Об этом уже упоминалось в некоторых статьях. Поскольку эта тема пользуется большим спросом, мы решили вынести её в отдельную заметку.

Содержание статьи:

Особенности литий-полимерных аккумуляторов

Этот вид литиевых батарей был разработан в результате совершенствования конструкции и функционирования литий-ионных АКБ. В последних используется жидкий электролит, из-за чего возникает ряд проблем при их эксплуатации. В результате специалисты разработали литий-полимерные аккумуляторы, которые имеют аналогичный принцип действия, но несколько иную конструкцию и другой электролит.

Литий-полимерный аккумулятор

В Li-Pol аккумуляторах был использован сухой электролит, представляющий собой твёрдый полимера. Выглядит он как пластиковая плёнка. Структура полимера такова, что ток он не проводит. Однако не мешает обмену ионами, подразумевающему передвижение через него заряженных ионов. То есть, этот полимерный материал выступает как в роли электролита, так и непроводящего тока сепаратора между электродами. Кроме того, в современных образцах литий-полимерных аккумуляторах добавлен гелеобразный электролит с ионами лития.

Остаётся только добавить, что литий-полимерные аккумуляторы могут выполняться малой толщины (до 1 мм) и практически любой формы. Кроме того, вместо стального или алюминиевого корпуса, как в Li-Ion, в них используется фольга. В большинстве из них обязательно присутствует контроллер заряда и разряда аккумуляторного элемента.

Возможно, вас также заинтересует статья о том, как правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы.

Как правильно заряжать и эксплуатировать Li-Pol аккумуляторы?

Теперь непосредственно о том, как заряжать литий-полимерные АКБ и об их правильной эксплуатации. Для начала нужно понять, что литий-полимерная аккумуляторная батарея должна весь срок эксплуатации иметь напряжение в определённых рамках. Эти границы в большинстве случаев от 2,7 до 4,2 вольта. Эти значения соответствуют минимальному заряду и максимальному.

Li-Pol аккумуляторная батарея

Стоит также понять, что ёмкость аккумулятора представляет собой количество запасённой энергии, которое он отдает, полностью разряжаясь со стопроцентной зарядки. Часто у этих аккумуляторных батарей верхний порог по напряжению ограничивается значением 4,1 В. При этом немного снижается ёмкость, но увеличивается срок службы батареи. Ведь для Li-Pol аккумуляторов вредны пограничные состояния (полного заряда и разряда). Это объясняется тем, что в таком состоянии ионы лития максимально внедрены в кристаллическую решётку катода или анода. Нахождение в таких пограничных состояниях даже непродолжительное время отрицательно сказывается на сроке его службы.

Так, что добиться максимального срока эксплуатации литий-полимерного аккумулятора можно, поддерживая уровень его заряда на уровне 40-60 процентов. Часто аккумуляторные батареи в продаже имеют примерно такой уровень заряда. Эти границы могут быть проконтролированы самим пользователем, а минимум и максимум заряда АКБ контролирует специальная плата. Она называется контроллером заряда-разряда.

Пользователям можно дать совет заряжать аккумулятор, не дожидаясь полного разряда. Также не следует заряжать его «под завязку». При 80% заряда вполне можно его отключать от адаптера. Остаётся только добавить, что в электронике (планшеты, ноутбука, смартфоны) работа платы-контроллера часто дополнена схемой питания в самом устройстве. Дополнительно можно прочитать статью о том, как правильно заряжать новый аккумулятор смартфона.

О чём нужно помнить пользователям при зарядке АКБ?

Для пользователя можно назвать ряд простых правил при эксплуатации Li-Pol аккумуляторов:

• Не доводите дело до минимального разряда батареи. Особенно не рекомендуется ждать до отключения телефона, планшета и т. п. Если это произошло, сразу ставьте АКБ на зарядку;
• Не бойтесь делать частые подзарядки. То есть, пользуйтесь розеткой в любой подходящий момент. Если при этом литий-аккумулятор не заряжается целиком, то частые зарядки ему не вредят. Можно, к примеру, использовать ноутбук для зарядки телефона. Для этого просто подключите его к порту USB. Также можно немного восполнить заряд аккумулятора от прикуривателя в машине, если есть соответствующий переходник. И ничего страшного, если вы не зарядите АКБ до конца. Наоборот, это лучший режим для Li-Pol батарей;
• Перезаряд аккумуляторной батареи может произойти даже при нормальной работе контроллера. Причиной здесь может стать рост температуры. К примеру, аккумулятор полностью зарядился и контроллер отключил банку от зарядки. Если дальше держать устройство на зарядке, оно может немного нагреться. Соответственно, нагреется и аккумулятор. Вместе с температурой растёт и заряд батареи. И это не способствует увеличению срока службы литий-полимерной АКБ;
• В идеальном случае зарядка Li-Pol батареи должна находиться на уровне 50 процентов. В реальных условиях это сложно. Но поддерживать заряд в интервале 30-80 процентов вполне реально.

Некоторые дополнения

В заключение стоит отметить несколько моментов:

• Литий-полимерные аккумуляторы не имеют «эффекта памяти», как Ni-Cd и Ni-MH. Поэтому тренировать зарядом-разрядом их бессмысленно. Для них можно проводить периодическую калибровку (раз в 2-3 месяца полный заряд-разряд) и этого достаточно;
• Как и любые АКБ литиевого типа, Li-Pol плохо переносят охлаждение до отрицательных температур. Естественно, это не касается тех моментов, когда вы на морозе достали телефон позвонить. В этом случае он просто не успевает остыть;
• При замене литий-полимерного аккумулятора в своём устройстве покупайте батарею аналогичного типа с такими же характеристиками (напряжение, разъём, тип и так далее).

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал. Исправления и дополнения оставляйте в комментариях.

Опубликовано в Аккумуляторы

Литий-полимерный аккумулятор Q10. Личный разбор полётов

Напишу краткий обзор про power bank, который я купил пару месяцев назад. Начать стоит с того, что для меня такое устройство практически необходимо. Если Вы, как и я, редко бываете дома и Вам нужно быть всегда на связи, тогда, скорее всего, этот обзор для Вас. Ведь большинство современных смартфонов садится очень быстро, аккумулятора порой не хватает и на полдня. Ничего не попишешь — дань современности, приходится волей-неволей «кибернетизироваться», обвешивая себя дополнительными гаджетами. Хотелось бы, правда, не нагромождать себя сверх меры и выбрать маленькое, но мощное устройство. А для этого нужно хорошо обдумать и сверить множество «пауэр-банков», что я и сделал. Без метода проб и ошибок тоже не обошлось, конечно.

В общем, узнал я про такого зверя как литий-полимерный аккумулятор. Основное его преимущество заключается в малой толщине и в том, что ему можно придать любую форму. По сути, тонкий и изящный гаджет, под стать смартфонам. Я так понимаю, что срок эксплуатации не сильно отличается от литий-ионных аналогов, но проверить лично пока не успел. Такое устройство у меня впервые.

Сам внешний аккумулятор на 10000 мАч — модель Q10 — меня выкупил наличием функции Quick Charge 3. Она позволяет зарядить телефон полностью за полчаса с хвостиком (у меня заряжает), то есть раза в 4 быстрее, чем обычно. Зависит, конечно, ещё и от мощности Вашего смартфона. Такая скорость объясняется хорошо оптимизированным процессом зарядки, снижением энергопотребления и сведением на нет тепловыделения, которое негативно сказывается на любом аккумуляторе. Иными словами, это не только мощный power bank, но ещё и экономичный.

На прошлой работе у меня был литий-ионный внешний «зарядник», и он меня вполне устраивал: всегда можно было зарядить его от персонального компьютера, чтобы в пути не волноваться о разрядке телефона. Сейчас же моя работа скорее носит разъездной характер, и такой возможности больше нет. Поэтому потребовалось прикупить качественный внешний аккумулятор с пониженной степенью саморазрядки. А литий-полимерная технология как раз это и подразумевает, в том числе.

Если Ваш смартфон поддерживает USB Type-C, тогда Q10 будет вообще идеальным вариантом. Кабель Type-C является двусторонним, что позволяет заряжать как соответствующее устройство, так и сам power bank. Кстати, я проверил, и Quick Charge тоже работает «в обе стороны», то есть зарядку внешнего аккумулятора тоже можно ускорить таким образом.

Причина такого чудесного свойства — использование технологии Power Delivery. О ней я услышал ещё где-то в 2013 году, но в обиход она «въезжает» только сейчас. Мне посчастливилось иметь дома макбук, поэтому я убедился на практике: да, с помощью такого power bank можно заряжать и Mac-устройство. Лично мне это почти не пригодится, ибо пользуюсь Mac-ом редко, но сама по себе такая возможность весьма привлекательна.

Внешние качества устройства меня порадовали. Я выбрал модель приятного серого цвета: достаточно стильно и строго. Да и пыль мало пристаёт к поверхности. Надеюсь, что такой внешний вид устройства сохранится на протяжении всего срока эксплуатации.

Даже большие внешние аккумуляторы старого образца не могли обеспечить мне и полутора цикла заряда, не говоря уже о двух и более. А вот Q10 даже перевыполнил этот план, гарантируя 3,5 цикла заряда на момент написания статьи. Более чем приемлемо, особенно учитывая скромные габариты устройства (легко помещается в карман вместе с телефоном).

В целом, не зря я читал кучу обзоров про внешние аккумуляторы. Количество наконец переросло в качество, и модель Q10 могу смело порекомендовать тем, кому нужно поддерживать «в тонусе» заряд устройства в течение дня. Активным людям мира сего посвящается, если позволите.

 

Батарея li polymer. Как заряжать и правильно эксплуатировать литий─полимерный аккумулятор

Литиево-полимерными аккумуляторами оснащаются практически все современные электронные гаджеты. Широкое применение они нашли на летающих радиоуправляемых моделях, квадрокоптерах, вертолетах и самолетах. У литий-полимерных аккумуляторов есть немало преимуществ, в том числе — высокая плотность энергии, низкий саморазряд и отсутствие так называемого «эффекта памяти».

В результате для моделей с силовыми электроагрегатами Li Pol батарее практически не существует достойной альтернативы. Следует ожидать, что они будут применяться все более широко, особенно в таких областях, как непилотируемые летательные аппараты, электромобили и т.п.

Несмотря на все преимущества, LiPol батареи имеют репутацию капризных, опасных и маложивущих источников питания. На самом деле, эти недостатки несколько преувеличены. Если их правильно использовать, проблемы будут сведены к минимуму.

Правила зарядки

Для того чтобы в эксплуатации источника питания не возникало проблем, необходимо правильно заряжать LiPo батареи. В противном случае велик риск их повреждения и даже самовозгорания. Рассмотрим, как правильно зарядить литий полимерный аккумулятор , чтобы избежать возможных проблем:

• Зарядить LiPo аккумулятор любым ЗУ не получится, для этого требуются специальные зарядные устройства. Связано это с особенностями двухфазного процесса зарядки.

• Зарядка аккумуляторов Li Pol проходит в две фазы (метод CC-CV). На первой стадии напряжение на всех банках АКБ возрастает. К окончанию фазы оно достигает 4,2 Вольт. По сути, к этому моменту зарядка Li Pol аккумуляторов достигает 95%. Дальше начинается вторая фаза. Для недопущения перезаряда, губительного для литий-полимерной АКБ, ток снижается. В случае превышения напряжения более 4,25 Вольт увеличивается риск самовозгорания.
• Не рекомендуется допускать полной разрядки источника питания, перед повторной зарядкой в нем должно оставаться около 10-20%, иначе он быстро выйдет из строя.
• Важно следить, чтобы напряжение не падало ниже 3 Вольт на каждой банке. При таком снижении показателей напряжения велик риск того, что батарея может вздуться. При этом вздувшийся LiPo аккумулятор потеряет более 50% своей емкости. Если вздулась LiPo батарея, ее останется только выбросить — потеря емкости необратима.

То, что литий-полимерные источники питания вздуваются, является одной из серьезных проблем их эксплуатации. Все банки должны заряжаться и разряжаться равномерно. При этом зарядное устройство для литий полимерных батарей отслеживает только суммарное напряжение, но при большом разбросе показателей вероятность того, что LiPo аккумулятор вздулся увеличивается в разы. Также это приводит к перезаряду отдельных банок, увеличению риска самовозгорания.

Для решения этой проблемы зарядку Li Pol батарей необходимо выполнять с использованием балансира, который способен отслеживать напряжение на каждой банке, либо ЗУ со встроенным балансиром. Не заряжайте источник питания ЗУ с таймером. Если ток будет недостаточным, ЗУ отключится, не зарядив его полностью. Ток заряда не должен превышать 1С и быть меньше 0,5 С. Также нужно помнить, что чем больше емкость LiPo аккумулятора, тем дольше он будет заряжаться.

Эксплуатация

Для того чтобы продлить срок службы Li Pol устройств или, как минимум, не сократить его, важна и правильная эксплуатация аккумуляторов. Когда мы заряжаем источник питания, нельзя допускать его нагрева выше 60 градусов. Если нагрев все же произошел, прежде чем использовать батарею, ей нужно дать остыть. Также нельзя и ставить на зарядку перегревшийся накопитель.

На хранение нельзя оставлять полностью разряженную АКБ. Обязательно зарядите ее. Самые оптимальные показатели — 60%. В целом, при соблюдении этих несложных правил, проблем с использованием литий-полимерных батарей не возникает.

Технологии производства аккумуляторов не стоят на месте и постепенно Ni-Cd (никель-кадмиевые) и Ni-MH (никель-металл-гидридные) аккумуляторы вытесняются на рынке аккумуляторами, в основе производства которых используются литиевые технологии. Литий-полимерные (Li-Po) и литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы всё чаще используются в различных электронных устройствах в качестве источника тока

Литий — серебристо-белый, мягкий и пластичный металл, твёрже натрия, но мягче свинца. Литий — самый легкий металл в мире! Его плотность составляет 0,543 г/см 3 . Его можно обрабатывать прессованием и прокаткой. Месторождения лития имеются в России, Аргентине, Мексике, Афганистане, Чили, США, Канаде, Бразилии, Испании, Швеции, Китае, Австралии, Зимбабве и Конго

Экскурс в историю

Первые эксперименты по созданию литиевых батарей начались в 1912 году, но только спустя шесть десятилетий, в начале 70-х годов, они впервые были внедрены в бытовые устройства. Причем, подчеркну, это были именно батареи. Последовавшие вслед за этим попытки разработать литиевые аккумуляторы (перезаряжающиеся батареи) оказались неудачными из-за проблем, связанных с обеспечением безопасности их эксплуатации. Литий, самый легкий из всех металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает самую большую плотность энергии. Аккумуляторы, использующие литиевые металлические электроды, характеризуются высоким напряжением, и превосходной емкостью. Но в результате многочисленных исследований в 80-х годах было выяснено, что циклическая работа (заряд — разряд) литиевых аккумуляторов приводит к изменениям на литиевом электроде, в результате которых уменьшается тепловая стабильность и появляется угроза выхода теплового состояния из-под контроля. Когда это происходит, температура элемента быстро приближается к точке плавления лития — и начинается бурная реакция с воспламенением выделяющихся газов. Так, например, большое количество литиевых аккумуляторов для мобильных телефонов, поставленных в Японию в 1991 году, было отозвано после нескольких случаев их воспламенения.

Из-за свойственной литию неустойчивости исследователи обратили свой взор в сторону неметаллических литиевых аккумуляторов на основе ионов лития. Немного проиграв при этом с плотностью энергии и приняв некоторые меры предосторожности при заряде и разряде, они получили б

Советы о Li-ion и Li-полимерных аккумуляторах и батареях

Все аккумуляторы состоят из катода, анода и электролита. Заряд накапливается на зарядах, где происходит химическая реакция. Она обратная, и в случае зарядки протекает в обратном направлении.  Катод — отрицательно заряженная пластинка, а анод — положительно заряженная

Литий-Ионные аккумуляторы состоят из анода, состоящего из оксида Лития и Кобальта, а катод состоит из углерода. Когда вы заряжаете Ваш аккумулятор, электроны перетекают с Анода на Катод, при разрядке — в обратном направлении

• на аноде LiCoO₂  => Li_1-xCoO₂ xLi⁺ xe⁻
• на катоде С + xLi⁺ xe⁻ > CLi_x

Из основных преимуществ — большее напряжение, и отсутствие эффекта памяти

Сотовые телефоны нового поколения обычно снабжены новыми типами аккумуляторных батарей — Li-Pol (Литий полимерные) аккумуляторы. Отличия состоят в другом типе электролита, который состоит из гелеподобного вещества полимерной природы. Эта технология позволяет делать аккумуляторы с любыми размерами ( толщиной до 1 миллиметра), экологически более безопасны и способны выдавать ток более высокой силы. Не вызывают самовозгорание. Новая технология становится более популярной.

Аккумулятор нужно долго заряжать А смысл?

Все мобильные устройства имеют внутреннюю информацию относительно памяти заряда устройства, и она определяется максимальным и минимальным напряжением, необходимых для работы. Максимально развиваемое напряжение автоматически перестанет заряжать Ваш аккумулятор (контроллер питания), поэтому что вы поставите на ночь, а что дождетесь сигнала о полной зарядки разницы нет. Но первое включение определяет Вашу нормальную емкость для точного отображения ресурса батареи

Аккумулятор нужно полностью заряжать и полностью в ноль разряжать, и поначалу это сделать раз 10, чтобы была полная емкость Смысла нет, так как нет эффекта памяти

Как мы рассказали в предыдущем обзоре о аккумуляторах, именно Li-аккумуляторы не имеют выраженного эффекта памяти.

Что такое эффект памяти Это обратимый эффект потери емкости аккумулятора, применим к NiCd (Никель-кадмиевые) и Ni-Mh (Никель-металлгидридные) аккумуляторам. Основан на образовании кристаллических образований в структуре электродов, что затрудняет обмениваться электронами и ионами, уменьшая рабочую поверхность. Устраняется полной глубокой разрядкой и зарядкой батареи в несколько раз. Приводит практически к восстановлению емкости аккумулятора, или приближению к ней. Недостатком этих типов аккумуляторов были крупные размеры, слабая емкость и напряжение.

А так как эффекта памяти нет, то вредно или бессмысленно его глубоко разряжать? Тут оказывается, происходит плохая штука. Глубокая разрядка ниже нижнего порога 3.0V может привести к выключению устройства, но это не значит, что аккумулятор перестал тратить энергию. Ведь она тратится на работу системного устройства (памяти), ответ на кнопки управления (как же они включатся?) и держит в «спящем режиме» Ваше устройство. И что же получится? А получится, что потеря заряда до 2.5V может привести к потере возможности зарядить аккумулятор, и заряжать его придется отдельно слабой силой тока 0.1С, вернув его к жизни. Логично предположить, что это скажется на его емкости. Вывод можно сделать следующий Лучше постоянно иметь заряд, чем разряжать его до конца!

Аккумулятор служит независимо от времени работы, а зависит от количества циклов разрядки ЛОЖЬ

Тут окажется вообще неверным это утверждение. Относительно срока работы — Аккумулятор волей-неволей теряет заряд (даже будучи отключенным), а как мы упомянули в пункте 2 — это может приводить к разряду до 3V и ниже, и срезать емкость устройства. Оптимальная температура для сохранения заряда и слабого обмена — 5 градусов (обычная температура холодильника). Поэтому покупать аккумулятор впрок смысла нет, если же вы не будете (1) хранить их в холодильнике и (2) периодически их подзаряжать.

Получаем картину, что циклы разрядки влияют на работу устройства. Но фактически не само количество, а срок работы влияет на ее. Аккумуляторы подвержены старению, и обычно емкость снижается нормально на 10% при 500-800 циклах То есть за год работы устройства емкость нормально упадет на 5-10%.

Относительно температуры. При температуре в минус 20 аккумулятор начинает отказывать как заряжаться, так и работать. И, при повышении температуры выше плюс 40 по Цельсию — ситуация повторяется. Также высокая температура сильно снижает емкость аккумулятора -20С, +40С — губительные границы температур, комфортная зона +20С

Итого мы получили достаточно информации, опровергли ложную, и сделаем наконе вывод:

• При покупке устройства (смартфона) обратите внимание на год выпуска аккумулятора. Если товар вышел год назад, обратите на срок жизни батареи.
• Обязательно полностью зарядите при первом включении аккумулятор до 100%, это поможет телефону определить Вашу нормальную емкость
• Помните, что за два года службы емкость упадет и тогда можно искать новый аккумулятор
• Заряжайте при комнатной температуре и не заряжайте на холоде
• Не допускайте полного разряда батареи
• При хранении в холоде дайте прогреться батарее и тогда только подзаряжайте, если это дополнительный аккумулятор