18650 Ли-ионды батареялар соңғы уақытта көбірек танымал болды. Техникалық сипаттамалары бойынша олар белгілі саусақ типті батареялардан алда. Батареялардың белгілі өлшемдері үшін қолданылатын «саусақ» және «кішкентай саусақ» ұғымдары дұрыс терминология тұрғысынан дұрыс емес. Барлық батареялардың өлшеміне қарамастан, олардың мөлшерін көрсететін өз кодтары бар. Сонымен, 18650 - бұл код. Бүкіл құпия осында.
Батарея мөлшері 18650
Бұл бес таңбалы код батареяның ені мен ұзындығын білдіреді, мұндағы алғашқы екі сан ені (диаметрі) мм, ал соңғы үш саны ондықпен мм ұзындығы. Бұл кодтың соңындағы нөл батареяның цилиндрлік пішінін көрсетеді деген қате пікір бар (әртүрлі пішіндегі батареялар бар). Батареяның ұзындығын мұндай нақты белгілеу қажет емес. Оның өлшемін көрсету кезінде ол көбінесе алғашқы төрт цифрмен шектеледі (1865). Айтпақшы, саусақ және кішкентай саусақ батареяларының да өз коды бар - 14500 және 10440. Сандық кодтан басқа,өлшемін әріптермен де көрсетуге болады. Мысалы, жоғарыда аталған екі батарея өлшемінде балама әріп кодтары бар - AA (саусақ) және AAA (кішкентай саусақ). Әртүрлі батареялардың өлшемін көрсететін көптеген алфавиттік және сандық кодтар бар: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670), т.б.
18650 батареялары үшін бұл өлшемді белгілеу дұрыс емес. Басқа параметрлерді де ескеру қажет. 18650 батареясының өлшеміне, мысалы, кірістірілген арнайы тақтаның (зарядтау контроллері) болуы әсер етуі мүмкін. Бұл жағдайда кейбір батареялардың ұзындығы сәл ұзағырақ болуы мүмкін. Бұл құрылғы (мысалы, электронды темекі аккумуляторы жинағы) аккумулятордың осы түрімен жұмыс істеуге арналғанына қарамастан, батареяның құрылғының оны пайдаланғысы келетін бөлігіне жай ғана сәйкес келмеуі сирек емес.
Li-ion 18650 батареясының қызмет ету мерзімі
Белгілі батареяның жұмыс істеу уақыты «сағатына миллиампер» (мАч) тұжырымдамасына байланысты. Автокөліктер сияқты үлкен аккумуляторлар үшін «сағатына ампер» термині қолданылады. 18650 мАч батарея үшін бұл алынған мән. Бір ампер 1000 миллиамперге тең. Миллиампер сағатына - бұл әдеттегі пайдалану сағатында батарея шығара алатын ток. Басқаша айтқанда, бұл мәнді белгілі бір сағат санына бөлсеңіз, батареяның қызмет ету мерзімін білуге болады. Мысалы, аккумулятордың сыйымдылығы 3000 мАч. Бұл екі сағатқа дегенді білдіредіжұмыс істесе, ол 1500 миллиампер береді. Төрт - 750. Жоғарыдағы мысалдағы аккумулятор 10 сағат жұмыс істегеннен кейін оның сыйымдылығы 300 миллиамперге (терең разряд шегі) жеткенде толығымен зарядсызданады.
Бұл есептеулер батареяның қызмет ету мерзімі туралы тек шамалы түсінік береді. Оның нақты жұмыс уақыты оның қандай жүктемені көтеретініне, яғни қуат беруі керек құрылғыға байланысты.
Ток, кернеу және қуат
18650 литий-иондық аккумуляторлардың техникалық сипаттамаларының жалпы сипаттамасына және олармен жұмыс істеу кезіндегі сақтық шараларына тоқталмас бұрын, біз жоғарыда келтірілген ұғымдарға қысқаша анықтама береміз. Ток күші (максималды разряд тогы, ток шығысы) ампермен көрсетіледі және аккумуляторда «А» әрпімен белгіленеді. Кернеу вольтпен көрсетіледі және «V» әрпімен белгіленеді. Көптеген батареяларда сіз осындай белгілерді таба аласыз. Литий-ионды аккумулятор үшін кернеу әрқашан 3,7 вольтты құрайды, ал ток әртүрлі болуы мүмкін. Батарея қуаты оның күшінің басым параметрі ретінде кернеу мен токтың көбейтіндісі ретінде көрсетіледі (вольтты амперге көбейту керек).
Литий-ионды батареяның артықшылықтары мен кемшіліктерінің сипаттамасы
18650 Li-Ion батареяларының негізгі кемшілігі - олардың жұмыс температурасының шағын диапазоны болуы. Литий-ионды аккумулятордың қалыпты жұмысы -20-дан +20 градус Цельсий аралығында ғана мүмкін болады. Ол төмен немесе жоғары температурада пайдаланылса немесе зарядталсабелгіленсе, оны бұзады. Салыстыру үшін, никель-кадмий және никель-металл гидридті батареялар кеңірек температура диапазонына ие - -40-тан +40-қа дейін. Бірақ, соңғысынан айырмашылығы, литий-ионды аккумуляторлардың номиналды кернеуі никельді батареялар үшін 1,2 вольтке қарсы 3,7 вольт.
Сонымен қатар, литий-ионды батареяларға батареялардың көптеген түрлерінде жиі кездесетін өздігінен разрядтау және жад әсерлері іс жүзінде әсер етпейді. Өздігінен разряд - бұл бос жұмыс кезінде зарядталған энергияның жоғалуы. Жад әсері батареялардың кейбір түрлерінде толық зарядсызданғаннан кейін жүйелі зарядтау нәтижесінде пайда болады. Яғни, ол толығымен заряды бітпеген батареяларда дамиды.
Жад эффектісімен батарея зарядтала бастағаннан кейін зарядсыздану дәрежесін «есте сақтайды» және келесі циклде осы шекке жеткенде зарядсызданады. Оның сол кездегі шынайы сыйымдылығы шын мәнінде үлкенірек. Батарея деңгейін көрсететін тақта болса, ол зарядты да көрсетеді. Бұл әсер бірден емес, бірте-бірте дамиды. Ол сондай-ақ батарея үздіксіз қуат көзінен жұмыс істейтін, яғни үздіксіз зарядталып жатқан жағдайларда да дамуы мүмкін.
Литий-ионды батареяларда өздігінен зарядсыздану және жад әсері өте төмен.
Тағы бір назар аударатын нәрсе бар: мұндай батареяларды заряды таусылған күйде сақтауға болмайды, әйтпесе олар тез істен шығады.
Li-ion батареясына қатысты сақтық шаралары
Батареялардың көптеген түрлері жанғыш жәнежарылыстар. Бұл аккумулятордың ішкі құрылымының химиялық құрамына байланысты. 18650 литий-иондық батареялар үшін бұл мәселе өте өткір. Электрондық темекіні пайдаланушылардың қолдары мен бетінің қатты күйіп қалуы немесе одан да ауыр жарақат алуы сирек емес. Литий-ионды батареялар ноутбуктерде, планшеттерде және ұялы телефондарда болатындықтан, олардың тұтануы сирек емес.
Мұндай оқиғалардың себептері арасында бірінші орында, әрине, батареяның сапасы төмен (арзан) жинағы. Дегенмен, электронды темекі жағдайында, аккумулятор арзан болмаса да, литий-ионды аккумулятордың жарылуын өз бетімен қоздыру оңай. Ол үшін электр кедергісі деген не екенін аздап түсіну керек.
Егер бұл ұғымды қарапайым тілмен түсіндіретін болсақ, онда бұл өткізгіштің аккумуляторға қойылатын талаптарын анықтайтын параметр. Өткізгіштің кедергісі неғұрлым төмен болса, батарея соғұрлым көп ток (ампер) беруі керек. Егер қарсылық өте төмен болса, онда батарея мұндай өткізгішпен үлкен жүктемеге дейін жұмыс істейді. Қарсылық соншалықты төмен болуы мүмкін, ол аккумуляторға шамадан тыс жүктемені және оның кейінгі жарылыс немесе тұтануын тудырады. Басқаша айтқанда, бұл қысқа тұйықталу болады. Электрондық темекі булану принципі бойынша жұмыс істейтіндіктен, қыздыру элементін (жіпті катушка) қажет ететіндіктен, сауатсыз пайдаланушылар қателесіп батареяны қыздырғыш элементпен жұмыс істеуге мәжбүр етуі мүмкін.өте төмен қарсылық. Белгілі бір аккумулятордың ток шығысын және өткізгіштің кедергісін біле отырып, Ом заңының формуласын пайдаланып қарапайым есептеулерді қолдана отырып, сіз бұл аккумулятордың белгілі бір өткізгішпен жұмыс істей алатындығын анықтауға болады.
Бұл қауіптер барлық жағдайда әрқашан бола бермейді. Батареяны қорғау технологиялары үнемі дамып келеді. Көптеген аккумуляторлардың ішінде қысқа тұйықталу орын алған кезде батареяны зарядсыздандыратын арнайы заряд реттегіші бар. Бұл қорғалған батареялар.
Li-ion батарея құрылғысы
18650 батареясының негізінде электролит, химиялық реакциялар жүретін арнайы сұйықтық бар.
Бұл химиялық реакциялар қайтымды. Бұл кез келген аккумулятордың жұмыс принципі. Қарапайым тілмен айтқанда, мұндай реакциялардың формуласы солдан оңға (разряд) және оңнан солға (заряд) жүруі мүмкін. Мұндай реакциялар жасушаның катоды мен анодының арасында жүреді. Катод - теріс электрод (минус), анод - қуат көзінің оң электроды (плюс). Реакция кезінде олардың арасында электр тогы пайда болады. Катод пен анод арасындағы разряд пен зарядтың химиялық реакциялары тотығу және тотықсыздану процестері болып табылады, бірақ бұл басқа әңгіме. Біз электролиз процесіне тереңірек үңілмейміз. Ток катод пен анод өзара әрекеттесе бастаған сәтте пайда болады, яғни батареяның плюс және минусына бір нәрсе қосылған. Катод пен анод электр өткізгіш болуы керек.
Шарттарды бұзу кезіндеЖұмыс кезінде электролитте химиялық элементтердің молекулалары пайда болады, олар катод пен анодты жабады, бұл ішкі қысқа тұйықталуларға әкеледі. Осының нәтижесінде аккумулятордың температурасы артып, плюс пен минусты жабатын көп молекулалар пайда болады. Бұл бүкіл процесс, қар кесегі сияқты, жылдамдықты экспоненциалды түрде алады. Электролитті шығару мүмкіндігінсіз (батарея корпусы тығыздалған), ішкі қысымды арттыратын термиялық кеңею орын алады. Бұдан әрі не болатынын түсініктемесіз түсінуге болады.
Литий-ионды батареяны зарядтау
18650 батареясына арналған зарядтағыш ретінде осы пішімдегі батареяларға арналған кез келген құрылғы қолайлы. Ең бастысы - зарядтау кезінде дұрыс полярлықты өзгертпеу. Батареяларды зарядтағыш ұяшықтарына плюс және минус белгілеріне сәйкес дәл орналастырыңыз. 18650 батарея зарядтағышын пайдаланудың басқа сақтық шараларын оқып шыққаныңыз жөн, олар әрқашан батарея қорабында көрсетілген.
Литий-ионды батареяларды зарядтаудың ең жақсы нұсқасы - дәл реттелген зарядтау процесі бар қымбатырақ зарядтағыштарды пайдалану. Олардың көпшілігінде тұрақты ток, тұрақты кернеуді білдіретін CC / CV әдісін пайдаланып батареяларды зарядтау функциясы бар. Бұл әдіс жақсы, себебі ол кәдімгі зарядтағыштарға қарағанда аккумуляторды көбірек зарядтай алады. Бұл шамадан тыс зарядтау сияқты тұжырымдамаға байланысты.
Батареяны зарядтау немесе зарядсыздандыру кезінде оның кернеуіөзгеріп жатыр. Зарядтау кезінде артады, зарядтау кезінде азаяды. Номиналды 3,7 вольт – орташа мән.
Батареяға зиянды әсер ететін екі әсер бар - шамадан тыс зарядтау және артық зарядтау. Батареяны зарядтау және зарядсыздандыру үшін шектер бар. Егер аккумулятордың кернеуі осы шектен асып кетсе, оның зарядталып жатқанына немесе азайып жатқанына байланысты батарея шамадан тыс зарядталады немесе шамадан тыс зарядталады. 18650 Li-ion үшін қалыпты зарядтау режимінде батареяның ішіндегі зарядтау құрылғысы мен заряд контроллері (бар болса) батареяның кернеуін оқиды және шамадан тыс зарядталуды болдырмау үшін шекті мәнге жеткенде зарядты өшіреді. Бұл жағдайда батарея шынымен толық зарядталмаған. Оның сыйымдылығы оны көбірек зарядтауға мүмкіндік беруі мүмкін, бірақ шекті мән бұған жол бермейді.
CC/CV әдісімен зарядтау принципі зарядқа берілетін ток үзілмейтіндей етіп жасалған, бірақ батареяның ішкі кернеуінің шекті мәннен асып кетуіне жол бермей, күрт төмендейді. Осылайша, батарея қайта зарядталмай толық зарядталған.
Литий-ионды батареялардың түрлері
18650 литий-ионды батареялардың түрлері:
- литий темір фосфаты (LFP);
- литий-марганец (IMR);
- литий-кобальт (ICR);
- литий полимері (LiPo).
Соңғысынан басқа барлық түрлері цилиндрлік және 18650 пішімінде жасалуы мүмкін. Литий-полимерлі батареялардың ерекше пішіні жоқтығымен ерекшеленеді. Бұл олардың қатты болуымен байланыстыэлектролит (полимер). Электролиттің ерекше қасиетіне байланысты бұл батареялар көбінесе планшеттер мен ұялы телефондарда қолданылады.
Литий-ионды батареяларды қолдану
Жоғарыда айтылғандай, 18650 өлшемді литий-ионды батареялар электронды темекіде кеңінен қолданылады. Оларды батарея жинағына салуға немесе алынбалы, яғни оған бөлек орнатуға болады. Бірнеше параллель немесе тізбектей жалғанған болуы мүмкін.
Литий-ионды батареялар ноутбук батареялары сияқты әртүрлі батареяларды жасауда бұрыннан қолданылған. Мұндай аккумуляторлар бір корпустың ішіндегі бірнеше өзара байланысқан 18650 батареялардың тізбегі болып табылады. Мұндай батареяларды сыйымды қуат банктері – портативті зарядтағыштар ретінде де табуға болады.
Батареялардың қолданылу аясы өте кең: аталған зарядтағыштардан қазіргі заманғы ірі механизмдердің құрамдас элементтеріне дейін (автомобиль немесе авиация). Сонымен қатар, бір аккумуляторды құрайтын 18650 литий-иондық аккумуляторлардың саны бірнешеден жүздегенге дейін өзгеруі мүмкін. Литий-полимерлі батареяларды атап өткен жөн. Олар 18650 Li-ion пішімінде қол жетімді болмаса да, олар планшеттер мен ұялы телефондарда қолданылатындықтан, ең көп таралған болып табылады.
