Эксплуатация Li-ion баратей / Хабр

Введение

Все мы так или иначе знакомы с литий-ионными аккумуляторами. Они на столько распространены, что их можно найти в любом доме. Производители их встраивают практически везде: фонарики, мобильные телефоны, ноутбуки, планшеты… Но очень мало людей знают, как их правильно эксплуатировать. Итак, поехали.

Начало использования или калибровка

При покупке любого оборудования с аккумуляторной батареей внутри всегда лучше ее проверить на работоспособность в магазине. Если ваше устройство не включается, то лучше воздержаться от покупки. Есть вероятность, что данное устройство полежало на складе очень долгое время, прежде чем попасть к вам в руки и, возможно, после покупки аккумулятор не будет держать заряд так хорошо.

Обычно любое устройства с аккумулятором в начале своей жизни должно включиться и проработать некоторое количество времени. Если вам попался в руки именно такой аппарат, то покупаем и радуемся покупке.

Но придя домой не следует сразу же заряжать аккумулятор до 100%. Следует произвести так называемую раскачку аккумуляторной батареи аппарата, т.е. дать возможность аккумулятору набрать максимальную ёмкость для дальнейшей надлежащей эксплуатации.

Первоначально аккумулятор нужно полностью разрядить (0%). После разрядки аккумулятора его следует полностью зарядить (100%) для увеличения рабочей ёмкости и правильной калибровки системы управления аккумулятором. Для достижения максимальной рабочей ёмкости аккумулятора требуется произвести 3-4 полных цикла зарядки-разрядки батареи. И заряжать следует именно тем зарядным устройством, которое было рекомендовано производителем.

Эксплуатация откалиброванного аккумулятора

После того, как аккумулятор был откалиброван, вы можете использовать аккумулятор как угодно, но придерживаясь некоторых правил:

1. Не стоит устройства литий-ионным аккумулятором (например, сотовый телефон) оставлять близко с источником тепла или под палящим солнцем. Максимально допустимые температуры, при которых возможно использование литий-ионных аккумуляторов: от –20°C до +50°C.

2. При отрицательных температурах аккумуляторы могут «проседают», из-за чего показывают уровень заряда меньше. Также нужно помнить, что при отрицательных температурах аккумуляторы не заряжаются.

3. Если ваше устройство с литий-ионным аккумулятором говорит, что заряд на исходе и следует подключить его к источнику тока, то так и стоит сделать. Рекомендуемые значения для зарядки является от 7% до 20%. (За исключением случаев калибровки.)

4. Калибровку аккумулятора стоит производить один раз в 3-4 месяца или 40 циклов зарядки. Процесс калибровки аккумулятора очень прост, но требует много времени. Нужно полностью разрядить аккумулятор до 0%, а потом зарядить до 100% и оставить его включенным к зарядке еще на пару часов.

5. Заряжать аккумуляторные батареи лучше всего зарядным устройством, которое было рекомендовано производителем.

6. Аккумуляторные батарей нельзя паять! Рекомендуется использовать только контактной сварку.

В чем отличие акумуляторов для раций и радиостанций?

Итак. Ежедневно мы используем в работе АКБ. И зачастую для неопытного пользователя становится египетскими письменами всё, что сказано о них в приводимых описаниях. Первый и наиболее очевидный параметр – это ёмкость (измеряется в Ампер/часах) то есть за сколько часов аккумулятор может быть разряжен при номинальном токе 1 ампер полностью (сейчас мы говорим, я напомню, об аккумуляторах для носимых радиостанций, а их отличие от автомобильных или стационарных более чем существенно не только по размерам и назначению, но и по сути характеристик ) С грехом пополам разобравшись с емкостью и формой АКБ наш неподготовленный пользователь натыкается на непонятную абревиатуру Как говорит нам справочник, аккумуляторы на данный момент выпускаются трёх двух основных видов. Это LiOn (Литий-ионные) и NiMH (Никельметаллгидридные, ранее Никель-кадмиевые) Суть понять можно. Однако какой из них лучше? На миг углубимся в историю: Непрерывный поиск автономных источников питания постоянного тока продолжается с тех пор, как А. Вольта предложил общественности в 1859 году химический источник электрической энергии в виде батареи гальванических элементов. С тех пор было предложено немало идей электролитов, рано или поздно предававшиеся забвению из-за недостаточной эффективности, а иногда и из-за вредного воздействия на окружающую среду (например, ртутные элементы). Идеальный автономный источник постоянного тока должен иметь небольшие габариты и массу, но в то же время обладать достаточной энергоемкостью для продолжительной работы в заданных условиях, допускать многократное использование (подзарядку и быть безопасным при утилизации), В той или иной мере этим требованиям отвечают аккумуляторы. При использовании в различной радиоэлектронной аппаратуре на сегодня популярны, никель-металлгидридные (NiMH) и литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы. Последние появились относительно недавно, но уверенно заявляют о своих правах. Их использование с каждым годом растет- Так, например, в 1994 г. таких аккумуляторов различного назначения изготовили и реализовали порядка 12,3 млн. штук, а уже в следующем — производство достигло 32 млн. Справедливости ради следует отметить, что в то же время NiMH аккумуляторов во всем мире было изготовлено более 300 млн. Попытаемся ответить на этот вопрос. NiMH аккумуляторы были разработаны фирмой Sanyo Electric в 1990 г С тех пор они заметно потеснили широко известные NiCd аккумуляторы. Главное их преимущество оказалось в более высокой плотности энергии на единицу объема, выражаемую в размерности ватт час на литр (Вт.ч/л). Типовое значение плотности энергии лучших образцов NiCd аккумуляторов составляет 120 Вт ч/л, в то время как для металлгидридных оно имеет значение 175 Вт.ч/л, а для литий-ионных-230 Вт ч/л. Повторим: Никель металл гидрид более емкий нежели никель кадмий.  Но уступает Литий-иону Другое преимущество металлгидридного аккумулятора заключается в его «удельной» стоимости. В пересчете на единицу электрической емкости источника тока эти аккумуляторы вдвое дешевле по сравнению с литий-ионными, но, правда, во столько же дороже NiCd. Впрочем, последнее не является принципиальным недостаткам металлгидридных аккумуляторов — их никель-кадмиевые конкуренты окончательно проиграли борьбу по другим позициям — массо-габаритным параметрам и высокой токсичности кадмия при утилизации. Повторим: Никель металл гидрид дешевле и меньше по габаритам. Сравним теперь  электрические характеристики различных аккумуляторов. Номинальное напряжение никель-кадмиевых и металлгидридных аккумуляторов одинаково и составляет примерно 1,25 В. Оно практически постоянно в течение всего цикла разрядки, снижаясь резко только в конце этого цикла. У литий-ионного аккумулятора номинальное напряжение составляет 3,6 В. В процессе цикла разрядки оно линейно уменьшается. Ниже определенного напряжения литий-ионный аккумулятор разряжать нежелательноВнутреннее сопротивление NiCd и NiMH элементов очень низкое (менее 0,1 Ом для элементов типоразмера АА), поэтому они позволяют получить значительный разрядный ток. У Li-Ion элементов внутреннее сопротивление на порядок больше. Итак: Никель металл гидрид запоминает зарядку., а Литий –ион устает со временем. Саморазряд запасенной энергии у никель-кадмиевого и металлгидридного аккумуляторов относительно высокий — в течение месяца хранения он достигает около 25%. Здесь литий-ионный аккумулятор, можно сказать, вне конкуренции. Этот параметр у него не превышает 1 % за тот же период. По надежности металлгидридные аккумуляторы близки к никель-кадмиевым, но склонны к отказам при высоких разрядных токах. Металлгидридные аккумуляторы имеют еще одно преимущество перед литий-ионными. При прохождении 300 циклов зарядки-разрядки (с соблюдением правил эксплуатации) у металлгидридных совсем не происходило потери паспортного значения энергоемкости, в то время как у литий-ионных она снижается на 20 %. Более того, это наблюдается и при длительном хранении аккумуляторов без работы на реальную нагрузку. Отмечались также случаи разрушения Li-Ion аккумуляторов, если напряжение на них снижалось ниже определенного значения. Вот почему некоторые изготовители даже устанавливают на свои аккумуляторы индикаторы разрядки чтобы была возможность визуально оценить его текущее состояние. Наиболее вероятными причинами отказов NiCd элементов являются внутренние короткие замыкания, вызываемые ростом кристаллов, называемых дендритами. Хотя они и могут быть разрушены «форсированным» высоким зарядным током или зарядкой током специальной формы (часть периода имеющего отрицательное значение), дендриты повторно вырастают, если элемент используется не регулярно. По заявлениям разработчиков, дендриты у металлгидридных аккумуляторов не наблюдались. Общеизвестная проблема для NiCd аккумуляторов — это «эффект памяти», который проявляется в частичной (временной) потере энергоемкости аккумулятора, если он будет поставлен на зарядку до полного разряда. Он как бы «помнит» точку начала очередного цикла подзарядки и при разрядке активно отдаст только полученную за время последней подзарядки энергоемкость. «Эффект памяти» присущ также и NiMH аккумуляторам. Из этого следует сделать вывод, что необходимо устройство, которое бы контролировало глубину разрядки. За нижнюю границу принимают уровень 1,05..,1,1 В на элемент, при этом «эффектом памяти» можно пренебречь. Такие устройства повсеместно применяются в мобильных и переносных телефонах, поэтому даже если в них и проявляется этот эффект, то он минимизирован — энергоемкость никогда на снижается более чем на 10 %. Если «эффект памяти» в какой-то период эксплуатации все же проявился. то его устраняют несколькими циклами тренировки (зарядка-разрядка). После чего аккумуляторы вполне пригодны для дальнейшей работы в составе любых потребителей. Существует два способа подзарядки аккумуляторов: быстрый и продолжительный. Продолжительный способ, принимаемый всеми изготовителями аккумуляторов как основной, выполняется небольшим по величине током, безопасным для элементов в случае нарушения временного режима (хотя последнее и не рекомендуется). Большое преимущество этого способа в том, что не требуется никаких устройств индикации окончания подзарядки поскольку, как было сказано выше, небольшой ток не может вывести из строя элемент или батарею независимо от того, как долго происходит подзарядка. Недостаток — длительность процесса зарядки. Это не всегда удобно, вот почему подобные аккумуляторы сейчас используются только в дешевых изделиях — игрушках фонарях и др, А вот для аккумуляторов типоразмера С (используемых преимуществвенно в мобильных системах) номинальным зарядным током принято значение, численно равное его энергоемкости. Обычный способ определения момента окончания подзарядки — использование индикаторов напряжения или температуры. Менее наглядный способ, а следовательно, и менее продуктивный, — применение таймера, отключающего заряжаемый аккумулятор по истечении заданного периода времени.   Подведём итоги: Плюсы Ni-Cd Никель-кадмиевых аккумуляторов Низкая цена Ni-Cd Никель-кадмиевых аккумуляторов Возможность отдавать наибольший ток нагрузки Возможность быстрого заряда аккумуляторной батареи Сохранение высокой ёмкости аккумулятора до -20°C Большое количество циклов заряда-разряда. При правильной эксплуатации подобные аккумуляторы отлично работают и допускают до 1000 циклов заряда-разряда и более Минусы Ni-Cd Никель-кадмиевых аккумуляторов Относительно высокий уровень саморазряда – Ni-Cd Никель-кадмиевый аккумулятор теряет порядка 8-10% своей ёмкости в первые сутки после полного заряда. Во время хранения Ni-Cd Никель-кадмиевый аккумулятор теряет порядка 8-10% заряда каждый месяц После длительного хранения ёмкость Ni-Cd Никель-кадмиевого аккумулятора восстанавливается после 5 циклов разряда-заряда. Для продления срока службы Ni-Cd Никель-кадмиевого аккумулятора рекомендуется каждый раз полностью его разряжать для предотвращения проявления «эффекта памяти» Плюсы Ni-MH Никель-металлогидридных аккумуляторов Нетоксичные аккумуляторы Меньший «эффект памяти» Хорошая работоспособность при низкой температуре Большая ёмкость по сравнению с Ni-Cd Никель-кадмиевыми аккумуляторами Минусы Ni-MH Никель-металлогидридных аккумуляторов Более дорогой тип аккумуляторов Величина саморазряда примерно в 1.5 раза выше по сравнению с Ni-Cd Никель-кадмиевыми аккумуляторами После 200-300 циклов разряда-заряда рабочая ёмкость Ni-MH Никель-металлогидридных аккумуляторов несколько снижается Батареи Ni-MH Никель-металлогидридных аккумуляторов имеют ограниченный срок службы Плюсы Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов Отсутствует «эффект памяти» и поэтому появляется возможность заряжать и подзаряжать аккумулятор по мере необходимости Высокая ёмкость Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов Небольшая масса Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов Рекордно-низкий уровень саморазряда – не более 5% в месяц Возможность быстрого заряда  Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов Минусы Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов Высокая стоимость Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов Сокращается время работы при температуре ниже нуля градусов Цельсия  Ограниченный срок службы постоянна тренировка.

City запретит электромобили Tesla из-за возгорания литий-ионных аккумуляторов — Streetsblog Нью-Йорк

«Что-то нужно делать», — сказал мэр Адамс о пожарах электромобилей. Фото: пожарная служба округа Моррис (основная)

• Facebook
• Твиттер
• Гугл Плюс
• Электронная почта
• печать
• Поделиться

Обратите внимание: эта история, опубликованная в 5:01 утра 1 апреля, была первоапрельской сатирой.

Сегодня, 1 апреля, администрация Адамса издаст чрезвычайный приказ, запрещающий владельцам Tesla и других автомобилей с литий-ионными батареями въезжать на своих автомобилях в пять районов, ссылаясь на хорошо задокументированную опасность, которую батареи представляют для населения. широкая публика.

В связи с тем, что федеральные власти отслеживают десятки пожаров электромобилей за последние два года, мэр Адамс сказал, что он быстро принимает меры, чтобы успокоить опасения жителей Нью-Йорка, что они станут следующей жертвой взорвавшейся Tesla, Ford F-150 Lightning или Cadillac Lyriq. .

«Мы видели ущерб, который эти автомобили могут нанести в городах — с пожарами, которые просто невозможно потушить», — сказал Хиззонер, показывая фотографии взорванных электромобилей из Сакраменто, Калифорния, и округа Моррис, Пенсильвания. (ниже).

Для этого слайд-шоу требуется JavaScript.

Этот шаг был сделан после того, как администрация Адамса надеется помочь владельцам электрических велосипедов и мопедов безопасно заряжать свои автомобили после серии пожаров, связанных с аккумуляторами этих транспортных средств. Комиссар FDNY Лаура Кавана неоднократно обвиняла «электронные велосипеды» в предполагаемом увеличении числа пожаров в квартирах, но проблема некачественных или поврежденных литий-ионных аккумуляторов выходит далеко за рамки микромобильности.

И в отличие от электровелосипедов, батареи которых маленькие, в автомобилях установлены массивные батареи, которые представляют собой гораздо больший риск достижения так называемого «теплового разгона», который происходит, когда элементы внутри батареи замыкаются после пробоя (например, при аварии). ) и начать производить больше тепла, чем можно рассеять.

Например:

• Буквально на этой неделе в Окленде, Австралия, на городском мосту Харбор-Бридж загорелся автомобиль Tesla.
• В марте в Медино, штат Калифорния, загорелся автомобиль Tesla.
• Еще один пожар загорелся в Техасе в марте.
• Власти заявили, что Tesla, врезавшаяся в Ford на шоссе в графстве Саффолк, горела два часа.
• В январе это произошло на автостраде за пределами Сакраменто, Калифорния.
• Был также округ Моррис, штат Пенсильвания. пожар в ноябре 2022 года.

Также считается, что мэр Адамс особенно отреагировал на пожар Tesla на прошлой неделе на Бруклинском мосту.

«Такого рода инциденты не редкость, — сказал мэр Адамс на утренней пресс-конференции 1 апреля. ”

Вместо электромобилей мэр призвал жителей использовать электрические велосипеды и электронные скутеры, подтвердив поддержку, которую он предложил в комментариях 20 марта: «[Электронные велосипеды] играют важную роль в уменьшении заторов в том, как мы передвигаемся. город, поскольку мы имеем дело с нашими экологическими проблемами, с которыми мы сталкиваемся. … «Электровелосипеды и электросамокаты — это… часть нашего движения. Теперь мы должны убедиться, что они включены в нашу повседневную жизнь».

Это сенсация, и она будет обновлена ​​позже, 1 апреля. Звонки в Tesla не были немедленно возвращены.

Заглянем внутрь литий-ионных аккумуляторов и поймем, что делает их такими опасными

Дальнейшие действия

Бригады пожарно-спасательной службы Маунтин-Вью (MVFR), как и многие отделы по всей стране, знакомятся с определенным типом вызовов — пожары с участием литий-ионных аккумуляторов.

Автор: Даниэль Кройтер

Опубликовано в 21:15, 31 марта 2023 г.

и последнее обновление 01.04.2023 00:34:36-04

ДАКОНО, Колорадо. Бригады пожарно-спасательной службы Маунтин-Вью (MVFR), как и многие отделы по всей стране, все лучше знакомятся с определенным типом вызовов — пожарами, связанными с литий-ионными батареями.

Аккумуляторы вызвали разрушительные пожары и создают риск для прибывающих пожарных.

Денвер7 сообщил о следователе пожарной охраны округа Адамс, у которого батарея взорвалась прямо перед лицом после замедленной реакции внутри нее.

Но что делает литиевые батареи такими опасными? Ответ внутри батареи.

NFPA

Основание цилиндрического литий-ионного элемента

Все слои представляют собой алюминиевые токосъемники, свернутые в цилиндр для создания батареи. Один аккумуляторный блок может содержать несколько батарейных блоков.

Когда алюминий и белый разделитель развернуты, он выглядит как длинный плоский лист.

NFPA

Ячейка литий-ионной батареи размотана, демонстрируя белый разделительный слой и блестящий алюминиевый токосъемник

. «Чтобы накапливать все больше и больше энергии, фольга и изолятор должны становиться все тоньше, и тоньше, и тоньше. Когда они становятся тоньше, они становятся тоньше. более деликатный», — сказал заместитель начальника Джефф Уэбб. «Вы можете себе представить, если я повредил небольшую часть изоляции, электроны попытаются перейти от одного куска фольги к другому, не проходя через [используемую электронику]. Это создает небольшую горячую точку».

Он объяснил, что горячая точка может становиться все больше и больше по мере того, как она распространяется и прожигает другие слои и, в конечном счете, проникает в другие элементы аккумуляторной батареи, вызывая отсроченный каскадный эффект.

Литий также является химическим веществом, реагирующим с водой, что делает тушение пожара еще более сложной задачей.

«Мы должны беспокоиться о том, чтобы вызвать ускорение огня, используя воду, которую мы обычно используем для тушения пожара. В случаях, когда имеется значительное количество металлического лития, мы можем использовать другой огнетушитель, например сухой химический огнетушитель или что-то в этом роде, — сказал Уэбб.

Пожарные говорят, что важно использовать только зарядные устройства и аккумуляторы, предназначенные для совместного использования. Не смешивайте и не сочетайте. Пользователи электроники также должны как можно скорее избавиться от старых или поврежденных батарей.

«Если раньше я мог работать со своими ножницами для живой изгороди в течение 20 минут, а теперь только 10. Или когда я заряжаю аккумулятор, он кажется немного теплым. Эти аккумуляторы нужно разрядить. Это значит, что ты» «Я вижу первые признаки износа этой батареи, а изоляционный слой и металлы внутри батареи начинают показывать дефекты. Когда они обнаруживают дефекты, у них больше шансов загореться», — сказал Уэбб.

Не выбрасывайте батарейки в мусор. Пожарные говорят, что единственный способ гарантировать их безопасную утилизацию — доставить их в специальный центр по переработке аккумуляторов.

Copyright 2023 Scripps Media, Inc. Все права защищены. Этот материал нельзя публиковать, транслировать, переписывать или распространять.

The Morning Headlines, подпишитесь на подборку того, что вам нужно знать, чтобы начать день в Колорадо, подобранного для вас.