18650 Li-ion baterije su u posljednje vrijeme sve popularnije. Po tehničkim karakteristikama su ispred poznatih baterija tipa prstiju. Koncepti "prst" i "mali prst", koji se koriste za dobro poznate veličine baterija, netočni su sa stajališta ispravne terminologije. Sve baterije, bez obzira na veličinu, imaju svoje šifre koje označavaju njihovu veličinu. Dakle, 18650 je također šifra. To je cijela tajna.
Veličina baterije 18650
Ovaj peteroznamenkasti kod izražava širinu i duljinu baterije, gdje su prve dvije znamenke širina (promjer) u mm, a posljednje tri su duljina u mm s desetinama. Postoji pogrešno mišljenje da nula na kraju ovog koda označava cilindrični oblik baterije (postoje baterije različitih oblika). Takva točna oznaka duljine baterije nije potrebna. Kada se određuje njegova veličina, često je ograničena na prve četiri znamenke (1865). Inače, baterije za prste i male prste također imaju svoj kod - 14500 i 10440. Osim digitalnog koda,veličina se također može označiti slovima. Na primjer, gornje dvije veličine baterija imaju alternativne slovne kodove - AA (prst) i AAA (mali prst). Postoji mnogo abecednih i brojčanih kodova koji označavaju veličinu različitih baterija: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670) itd.
Za 18650 baterije, ova oznaka veličine nije točna. Moraju se uzeti u obzir i drugi parametri. Na veličinu baterije 18650 može utjecati, na primjer, prisutnost ugrađene posebne ploče (kontrolor punjenja). Neke baterije u ovom slučaju mogu imati nešto veću duljinu. Nije neuobičajeno da baterija jednostavno ne stane u pretinac uređaja gdje je žele koristiti, unatoč činjenici da je ovaj uređaj (na primjer, baterija za elektroničku cigaretu) dizajniran za rad s ovom vrstom baterije.
Li-ion 18650 trajanje baterije
Vrijeme koje određena baterija može trajati ovisi o konceptu "miliampera na sat" (mAh). Za velike baterije, kao što su automobili, koristi se izraz "ampera na sat". Za bateriju od 18650 mAh ovo je izvedena vrijednost. Jedan amper je jednak 1000 miliampera. Miliamper na sat je struja koju baterija može proizvesti tijekom uobičajenog sata korištenja. Drugim riječima, ako ovu vrijednost podijelite s određenim brojem sati, možete saznati trajanje baterije. Na primjer, baterija ima kapacitet od 3000 mAh. To znači da dva satarada, dat će 1500 miliampera. Četiri - 750. Baterija iz gornjeg primjera bit će potpuno ispražnjena nakon 10 sati rada, kada njezin kapacitet dosegne 300 miliampera (granica dubokog pražnjenja).
Ovi izračuni daju samo grubu predodžbu o trajanju baterije. Njegovo stvarno vrijeme rada ovisi o opterećenju s kojim se mora nositi, odnosno o uređaju koji mora osigurati napajanje.
Struja, napon i snaga
Prije nego što se zadržimo na općem opisu tehničkih karakteristika 18650 litij-ionskih baterija i mjerama opreza pri radu s njima, ukratko ćemo definirati gornje pojmove. Struja (maksimalna struja pražnjenja, strujni izlaz) izražena je u amperima i označena je na bateriji slovom "A". Napon se izražava u voltima i označava slovom "V". Na mnogim baterijama možete pronaći takve oznake. Za litij-ionsku bateriju napon je uvijek 3,7 volti, a struja može biti različita. Snaga baterije kao dominantni parametar njene snage izražava se kao umnožak napona i struje (volti se moraju pomnožiti s amperima).
Opis prednosti i mana litij-ionske baterije
Glavni nedostatak 18650 Li-Ion baterija je što imaju mali raspon radne temperature. Normalan rad litij-ionske baterije moguć je samo u rasponu od -20 do +20 stupnjeva Celzija. Ako se koristi ili puni na temperaturama ispod ili iznadoznačeno, to kvari. Za usporedbu, nikal-kadmij i nikl-metal hidridne baterije imaju širi temperaturni raspon - od -40 do +40. Ali, za razliku od potonjeg, litij-ionske baterije imaju veći nazivni napon - 3,7 volta naspram 1,2 volta za baterije od nikla.
Također, na litij-ionske baterije praktički ne utječu samopražnjenje i efekti memorije uobičajeni među mnogim vrstama baterija. Samopražnjenje je gubitak nabijene energije u stanju mirovanja. Efekt memorije javlja se u nekim vrstama baterija kao rezultat sustavnog punjenja nakon nepotpunog pražnjenja. Odnosno, razvija se na baterijama koje nisu potpuno ispražnjene.
S memorijskim efektom, baterija "pamti" stupanj pražnjenja nakon kojeg se počinje puniti, te se prazni, dostigavši ovu granicu u sljedećem ciklusu. Njegov pravi kapacitet u tom trenutku je zapravo veći. Ako postoji ploča koja prikazuje razinu baterije, ona će također pokazati pražnjenje. Taj se učinak ne razvija odmah, već postupno. Može se razviti i u uvjetima kada baterija stalno radi iz mreže, odnosno neprekidno se puni.
Samopražnjenje i memorijski efekt izuzetno su mali u litij-ionskim baterijama.
Postoji još jedna stvar na koju treba obratiti pažnju: takve baterije se ne mogu pohraniti u ispražnjenom stanju, inače će brzo otkazati.
Mjere opreza za Li-ion baterije
Mnoge vrste baterija su zapaljive ieksplozije. Ovisi o kemijskom sastavu unutarnje strukture baterije. Za litij-ionske baterije 18650 ovaj je problem prilično akutan. Nije neuobičajeno da korisnici e-cigareta zadobiju teške opekline na rukama i licu, ili čak i teže ozljede. Budući da se litij-ionske baterije nalaze u prijenosnim računalima, tabletima i mobitelima, nije neuobičajeno da se zapale.
Na prvom mjestu među uzrocima ovakvih incidenata je, naravno, nekvalitetan (jeftin) sklop baterije. No, u slučaju elektroničkih cigareta lako je sami izazvati eksploziju litij-ionske baterije, čak i ako baterija nije jeftina. Da biste to učinili, morate malo razumjeti što je električni otpor.
Ako ovaj koncept objasnimo najjednostavnijim jezikom, onda je ovo parametar koji određuje zahtjeve vodiča prema bateriji. Što je otpor vodiča manji, to baterija mora dati više struje (ampera). Ako je otpor vrlo nizak, tada će baterija raditi s takvim vodičem do velikog opterećenja. Otpor može biti toliko nizak da će izazvati pretjerano opterećenje baterije i njezinu naknadnu eksploziju ili paljenje. Drugim riječima, bit će to kratki spoj. Budući da elektroničke cigarete rade na principu isparavanja, što zahtijeva grijaći element (zavojnicu s filamentom), nesposobni korisnici mogu greškom natjerati bateriju da radi s grijaćim elementom sizuzetno nizak otpor. Poznavajući izlaznu struju određene baterije i otpor vodiča, koristeći jednostavne izračune koristeći formulu Ohmovog zakona, možete odrediti može li ova baterija podnijeti određeni vodič.
Ove opasnosti se ne javljaju uvijek u svim slučajevima. Tehnologije zaštite baterija neprestano se razvijaju. Mnoge baterije unutar sebe imaju poseban kontroler punjenja koji može na vrijeme destruirati bateriju kada dođe do kratkog spoja. Ovo su zaštićene baterije.
Li-ion baterija
U srcu baterije 18650 je elektrolit, posebna tekućina u kojoj se odvijaju kemijske reakcije.
Ove kemijske reakcije su reverzibilne. Ovo je princip rada svake baterije. Jednostavno rečeno, formula za takve reakcije može se odvijati i s lijeva na desno (pražnjenje) i s desna na lijevo (naboj). Takve se reakcije događaju između katode i anode stanice. Katoda je negativna elektroda (minus), anoda je pozitivna elektroda (plus) izvora napajanja. Tijekom reakcije između njih nastaje električna struja. Kemijske reakcije pražnjenja i naboja između katode i anode su oksidacijski i redukcijski procesi, ali to je druga priča. Nećemo se upuštati u proces elektrolize. Struja nastaje u trenutku kada katoda i anoda počnu međusobno djelovati, odnosno nešto je spojeno na plus i minus baterije. Katoda i anoda moraju biti električno vodljive.
Tijekom kršenja uvjetaTijekom rada u elektrolitu se pojavljuju molekule kemijskih elemenata koji zatvaraju katodu i anodu, što dovodi do unutarnjih kratkih spojeva. Kao rezultat toga, temperatura baterije se povećava i pojavljuje se više molekula, zatvarajući plus i minus. Cijeli ovaj proces, poput grude snijega, eksponencijalno dobiva brzinu. Bez mogućnosti vađenja elektrolita (kućište baterije je zapečaćeno), dolazi do toplinskog širenja, što povećava unutarnji tlak. Što se dalje događa može se razumjeti bez komentara.
Punjenje litij-ionske baterije
Kao punjač za 18650 bateriju, prikladan je svaki uređaj dizajniran za baterije ovog formata. Glavna stvar je ne mijenjati ispravan polaritet prilikom punjenja. Stavite baterije u utore punjača točno prema znaku plus i minus. Dobra je ideja pročitati ostale mjere opreza za korištenje punjača baterija 18650, koje su uvijek navedene na kućištu baterije.
Najbolja opcija za punjenje litij-ionskih baterija je korištenje skupljih punjača s fino podešenim procesom punjenja. Mnogi od njih imaju funkciju punjenja baterija CC/CV metodom, što znači konstantna struja, konstantni napon. Ova metoda je dobra jer može napuniti bateriju više od konvencionalnih punjača. To je zbog koncepta kao što je prekomjerno punjenje.
Tijekom punjenja ili pražnjenja baterije, njen naponmijenja se. Povećava se pri punjenju, smanjuje pri pražnjenju. Nazivni napon od 3,7 volti je prosječna vrijednost.
Postoje dva efekta koja štetno utječu na bateriju - prekomjerno punjenje i prekomjerno pražnjenje. Postoje pragovi za punjenje i pražnjenje baterije. Ako napon baterije prijeđe ove granice, tada se baterija prepuni ili preprazni, ovisno o tome puni li se ili prazni. U normalnom načinu punjenja za 18650 Li-ion, punjač i kontroler punjenja unutar same baterije (ako postoji) očitavaju napon baterije i prekidaju punjenje kada dosegne prag kako bi se izbjeglo prekomjerno punjenje. U tom slučaju baterija zapravo nije potpuno napunjena. Kapacitet mu može omogućiti više punjenje, ali ga prag sprječava u tome.
Princip punjenja CC/CV metodom je dizajniran tako da se struja koja se dovodi do punjenja ne prekida, već se naglo smanjuje, sprječavajući unutarnji napon baterije da prijeđe graničnu vrijednost. Dakle, baterija je potpuno napunjena bez ponovnog punjenja.
Vrste litij-ionskih baterija
Vrste 18650 Li-ion baterija:
- litij željezo fosfat (LFP);
- litij-mangan (IMR);
- litij-kob alt (ICR);
- litijev polimer (LiPo).
Sve vrste osim zadnjeg su cilindrične i mogu se izraditi u formatu 18650. Litij-polimerske baterije razlikuju se po tome što nemaju određeni oblik. To je zbog činjenice da imaju čvrstuelektrolit (polimer). Zbog ovog neobičnog svojstva elektrolita ove se baterije često koriste u tabletima i mobitelima.
Primjena litij-ionskih baterija
Kao što je već spomenuto, Li-ion baterije veličine 18650 se široko koriste u elektroničkim cigaretama. Mogu se ugraditi u bateriju ili ukloniti, odnosno ugraditi odvojeno u nju. Također može biti nekoliko povezanih paralelno ili serijski.
Litij-ionske baterije dugo se koriste u izradi raznih baterija, kao što su baterije za prijenosna računala. Takve baterije su lanac od nekoliko međusobno povezanih 18650 baterija unutar jednog kućišta. Takve se baterije mogu naći i kao velike baterije - prijenosni punjači.
Opseg samih baterija je vrlo širok: od imenovanih punjača do sastavnih elemenata modernih velikih mehanizama (automobilskih ili zrakoplovnih). Istodobno, broj 18650 litij-ionskih baterija koje čine jednu bateriju može varirati od nekoliko do stotina. Vrijedno je spomenuti litij-polimerske baterije. Iako nisu dostupni u 18650 Li-ion formatu, najčešći su jer se koriste u tabletima i mobitelima.
