18650 Li-ion baterije su u posljednje vrijeme sve popularnije. Po svojim tehničkim karakteristikama su ispred poznatih baterija tipa prstiju. Koncepti "prst" i "mali prst", koji se koriste za dobro poznate veličine baterija, su netačni sa stanovišta ispravne terminologije. Sve baterije, bez obzira na veličinu, imaju svoje šifre koje označavaju njihovu veličinu. Dakle, 18650 je također šifra. To je cela tajna.
Veličina baterije 18650
Ovaj petocifreni kod izražava širinu i dužinu baterije, gde su prve dve cifre širina (prečnik) u mm, a poslednje tri su dužina u mm sa desetinama. Postoji pogrešno mišljenje da nula na kraju ovog koda označava cilindrični oblik baterije (postoje baterije različitih oblika). Ovako tačna oznaka dužine baterije nije neophodna. Kada se specificira njegova veličina, često je ograničena na prve četiri cifre (1865). Inače, baterije za prste i male prste imaju i svoju šifru - 14500 i 10440. Pored digitalnog koda,veličina se može označiti i slovima. Na primjer, gornje dvije veličine baterija imaju alternativne slovne kodove - AA (prst) i AAA (mali prst). Postoji mnogo alfabetskih i numeričkih kodova koji označavaju veličinu različitih baterija: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670), itd.
Za 18650 baterije, ova oznaka veličine je netačna. 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 dužinu. Nije neuobičajeno da baterija jednostavno ne stane u pretinac uređaja gdje je žele koristiti, uprkos činjenici da je ovaj uređaj (na primjer, baterija za elektronsku cigaretu) dizajniran za rad s ovom vrstom baterije.
Li-ion 18650 trajanje baterije
Vreme koje određena baterija može da traje zavisi od koncepta "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 tokom uobičajenog sata upotrebe. Drugim riječima, ako ovu vrijednost podijelite sa određenim brojem sati, možete saznati vijek trajanja baterije. Na primjer, baterija ima kapacitet od 3000 mAh. To znači dva satarada, dat će 1500 miliampera. Četiri - 750. Baterija iz gornjeg primjera će se potpuno isprazniti nakon 10 sati rada, kada njen kapacitet dostigne 300 miliampera (granica dubokog pražnjenja).
Ovi proračuni daju samo grubu predstavu o trajanju baterije. Njegovo stvarno vrijeme rada ovisi o tome s kojim opterećenjem mora da se nosi, odnosno od uređaja koji mora osigurati napajanje.
Struja, napon i snaga
Pre nego što se zadržimo na opštem opisu tehničkih karakteristika 18650 litijum-jonskih baterija i merama opreza pri radu sa njima, ukratko ćemo definisati gornje koncepte. Struja (maksimalna struja pražnjenja, strujni izlaz) je izražena 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 litijum-jonsku bateriju napon je uvijek 3,7 volti, a struja može biti različita. Snaga baterije kao dominantan parametar njene snage izražava se kao proizvod napona i struje (volti se moraju pomnožiti sa amperima).
Opis prednosti i mana litijum-jonske baterije
Glavni nedostatak 18650 Li-Ion baterija je što imaju mali raspon radne temperature. Normalan rad litijum-jonske baterije moguć je samo u rasponu od -20 do +20 stepeni Celzijusa. Ako se koristi ili puni na temperaturama ispod ili iznadobeleženo, to kvari. Poređenja radi, nikl-kadmijum i nikl-metal hidridne baterije imaju širi temperaturni raspon - od -40 do +40. Ali, za razliku od potonjeg, litijum-jonske baterije imaju veći nazivni napon - 3,7 volti u odnosu na 1,2 volta za niklove baterije.
Također, na litijum-jonske baterije praktično ne utiču samopražnjenje i efekti memorije uobičajeni među mnogim tipovima baterija. Samopražnjenje je gubitak napunjene energije u stanju mirovanja. Memorijski efekat se javlja kod nekih vrsta baterija kao rezultat sistematskog punjenja nakon nepotpunog pražnjenja. Odnosno, razvija se na baterijama koje nisu potpuno ispražnjene.
Sa memorijskim efektom, baterija "pamti" stepen pražnjenja nakon kojeg počinje da se puni, te se prazni, dostigavši ovu granicu u sledećem ciklusu. Njegov pravi kapacitet u tom trenutku je zapravo veći. Ako postoji ploča koja prikazuje nivo baterije, ona će također pokazati pražnjenje. Ovaj efekat se ne razvija odmah, već postepeno. Može se razviti iu uslovima kada baterija stalno radi iz mreže, odnosno neprekidno se puni.
Samopražnjenje i memorijski efekat su izuzetno mali u litijum-jonskim baterijama.
Postoji još jedna stvar na koju treba obratiti pažnju: takve baterije se ne mogu čuvati u ispražnjenom stanju, inače će brzo otkazati.
Mjere opreza za Li-ion baterije
Mnoge vrste baterija su zapaljive ieksplozije. Zavisi od hemijskog sastava unutrašnje strukture baterije. Za 18650 litijum-jonske baterije ovaj problem je prilično akutan. Nije neuobičajeno da korisnici e-cigareta zadobiju teške opekotine na rukama i licu, ili čak i teže povrede. Budući da se litijum-jonske baterije nalaze u laptopima, tabletima i mobilnim telefonima, nije neuobičajeno da se zapale.
Na prvom mjestu među uzrocima ovakvih incidenata je, naravno, nekvalitetan (jeftin) sklop baterija. Međutim, u slučaju elektronskih cigareta, lako je sami izazvati eksploziju litijum-jonske baterije, čak i ako baterija nije jeftina. Da biste to učinili, morate malo razumjeti šta je električni otpor.
Ako ovaj koncept objasnimo najjednostavnijim jezikom, onda je ovo parametar koji određuje zahtjeve provodnika prema bateriji. Što je otpor vodiča manji, to više struje (ampera) baterija mora dati. Ako je otpor vrlo nizak, tada će baterija raditi s takvim vodičem do velikog opterećenja. Otpor može biti toliko nizak da će izazvati preveliko opterećenje baterije i njenu naknadnu eksploziju ili paljenje. Drugim riječima, to će biti kratak spoj. Budući da elektronske cigarete rade na principu isparavanja, što zahtijeva grijaći element (filamentni namotaj), nevješti korisnici mogu greškom natjerati bateriju da radi s grijaćim elementom saizuzetno mali otpor. Poznavajući izlaznu struju određene baterije i otpor provodnika, koristeći jednostavne proračune koristeći formulu Ohmovog zakona, možete odrediti da li ova baterija može podnijeti određeni provodnik.
Ove opasnosti se ne javljaju uvijek u svim slučajevima. Tehnologije zaštite baterija neprestano se razvijaju. Mnoge baterije imaju u sebi poseban kontroler punjenja koji može na vrijeme degenerirati bateriju kada dođe do kratkog spoja. Ovo su zaštićene baterije.
Li-ion baterija
U srcu baterije 18650 je elektrolit, posebna tečnost u kojoj se odvijaju hemijske reakcije.
Ove hemijske reakcije su reverzibilne. Ovo je princip rada bilo koje baterije. Jednostavno rečeno, formula za takve reakcije može se odvijati i s lijeva na desno (pražnjenje) i s desna na lijevo (punjenje). Takve reakcije se javljaju između katode i anode ćelije. Katoda je negativna elektroda (minus), anoda je pozitivna elektroda (plus) izvora napajanja. Tokom reakcije između njih nastaje električna struja. Hemijske reakcije pražnjenja i naelektrisanja između katode i anode su procesi oksidacije i redukcije, ali to je druga priča. Nećemo ulaziti u proces elektrolize. Struja se formira u trenutku kada katoda i anoda počnu da interaguju, odnosno da se nešto spoji na plus i minus baterije. Katoda i anoda moraju biti električno provodljive.
Tokom kršenja uslovaU toku rada u elektrolitu se pojavljuju molekuli hemijskih elemenata koji zatvaraju katodu i anodu, što dovodi do unutrašnjih 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 dobija brzinu. Bez mogućnosti vađenja elektrolita (kućište baterije je zapečaćeno), dolazi do termičkog širenja, što povećava unutrašnji pritisak. Šta se dalje događa može se razumjeti bez komentara.
Punjenje litijum-jonske baterije
Kao punjač za 18650 bateriju, prikladan je svaki uređaj dizajniran za baterije ovog formata. Glavna stvar je da ne mijenjate ispravan polaritet prilikom punjenja. Stavite baterije u otvore punjača tačno 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 litijum-jonskih baterija je upotreba skupljih punjača sa fino podešenim procesom punjenja. Mnogi od njih imaju funkciju punjenja baterija pomoću CC/CV metode, što znači konstantnu struju, konstantan napon. Ova metoda je dobra jer može napuniti bateriju više od konvencionalnih punjača. Ovo je zbog koncepta kao što je prekomjerno punjenje.
Tokom punjenja ili pražnjenja baterije, njen naponse mijenja. Povećava se pri punjenju, smanjuje pri pražnjenju. Napon od 3,7 volti je prosječna vrijednost.
Postoje dva efekta koja štetno utiču na bateriju - prekomerno punjenje i prekomerno pražnjenje. Postoje pragovi za punjenje i pražnjenje baterije. Ako napon baterije prelazi ove granice, tada se baterija puni ili previše prazni, ovisno o tome da li se puni 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 dostigne prag kako bi se izbjeglo prekomjerno punjenje. U ovom slučaju, baterija zapravo nije potpuno napunjena. Njegov kapacitet može mu omogućiti da puni više, ali prag ga sprečava u tome.
Princip punjenja CC/CV metodom je dizajniran tako da se struja koja se dovodi do punjenja ne prekida, već se naglo smanjuje, sprečavajući da unutrašnji napon baterije pređe graničnu vrijednost. Dakle, baterija je potpuno napunjena bez ponovnog punjenja.
Vrste litijum-jonskih baterija
Vrste 18650 Li-ion baterija:
- litijum gvožđe fosfat (LFP);
- litijum-mangan (IMR);
- litijum-kob alt (ICR);
- litijum polimer (LiPo).
Svi tipovi osim zadnjeg su cilindrični i mogu se napraviti u formatu 18650. Litijum-polimerske baterije se razlikuju po tome što nemaju određeni oblik. To je zbog činjenice da imaju čvrstuelektrolit (polimer). Zbog ovog neobičnog svojstva elektrolita ove baterije se često koriste u tabletima i mobilnim telefonima.
Primjena litijum-jonskih baterija
Kao što je već spomenuto, Li-ion baterije veličine 18650 se široko koriste u elektronskim cigaretama. Mogu se ugraditi u bateriju ili ukloniti, odnosno ugraditi odvojeno u nju. Takođe može biti nekoliko povezanih paralelno ili serijski.
Litijum-jonske baterije se dugo koriste u konstrukciji raznih baterija, kao što su baterije za laptop. Takve baterije su lanac od nekoliko međusobno povezanih 18650 baterija unutar jednog kućišta. Takve baterije se mogu naći i kao veliki power bankovi - prenosivi punjači.
Opseg samih baterija je vrlo širok: od imenovanih punjača do sastavnih elemenata modernih velikih mehanizama (automobilskih ili avijacijskih). Istovremeno, broj 18650 litijum-jonskih baterija koje čine jednu bateriju može varirati od nekoliko do stotina. Vrijedi spomenuti i litijum-polimerske baterije. Iako nisu dostupni u 18650 Li-ion formatu, oni su najčešći, jer se koriste u tabletima i mobilnim telefonima.
