18650 Li-ion baterie jsou v poslední době stále populárnější. Podle svých technických vlastností předčí známé prstové baterie. Pojmy „prst“a „malíček“, používané pro známé velikosti baterií, jsou nesprávné z hlediska správné terminologie. Všechny baterie, bez ohledu na velikost, mají své vlastní kódy označující jejich velikost. 18650 je tedy také kód. To je celé tajemství.
Velikost baterie 18650
Tento pětimístný kód vyjadřuje šířku a délku baterie, kde první dvě číslice jsou šířka (průměr) v mm a poslední tři jsou délka v mm s desetiny. Existuje mylný názor, že nula na konci tohoto kódu označuje válcový tvar baterie (existují baterie různých tvarů). Takto přesné označení délky baterie není nutné. Při specifikaci jeho velikosti se často omezuje na první čtyři číslice (1865). Mimochodem, prstové a malíčkové baterie mají také svůj kód - 14500 a 10440. Kromě digitálního kódu jevelikost může být také označena písmeny. Například dvě výše uvedené velikosti baterií mají alternativní písmenné kódy - AA (prst) a AAA (malíček). Existuje mnoho abecedních a číselných kódů označujících velikost různých baterií: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670) atd.
U baterií 18650 je toto označení velikosti nepřesné. Je třeba vzít v úvahu i další parametry. Velikost baterie 18650 může být ovlivněna například přítomností vestavěné speciální desky (regulátoru nabíjení). Některé baterie mohou mít v tomto případě o něco delší délku. Není neobvyklé, že se baterie jednoduše nevejde do přihrádky zařízení, kde ji chtějí používat, a to i přesto, že toto zařízení (například baterie pro elektronickou cigaretu) je navrženo pro práci s tímto typem baterie.
Výdrž baterie Li-ion 18650
Doba, po kterou může daná baterie vydržet, závisí na koncepci „miliampérů za hodinu“(mAh). Pro velké baterie, jako jsou automobily, se používá termín "ampéry za hodinu". U 18650 mAh baterie jde o odvozenou hodnotu. Jeden ampér se rovná 1000 miliampérům. Miliampér za hodinu je proud, který může baterie produkovat během běžné hodiny používání. Jinými slovy, pokud tuto hodnotu vydělíte určitým počtem hodin, můžete zjistit výdrž baterie. Baterie má například kapacitu 3000 mAh. To znamená, že na dvě hodinypráce, vydá 1500 miliampérů. Čtyři - 750. Baterie z výše uvedeného příkladu se zcela vybije po 10 hodinách provozu, když její kapacita dosáhne 300 miliampérů (limit hlubokého vybití).
Tyto výpočty poskytují pouze hrubou představu o výdrži baterie. Jeho skutečná provozní doba závisí na tom, s jakou zátěží se musí vypořádat, tedy na zařízení, kterému musí dodávat energii.
Proud, napětí a výkon
Než se budeme zabývat obecným popisem technických charakteristik lithium-iontových baterií 18650 a opatřeními při práci s nimi, stručně definujeme výše uvedené pojmy. Proud (maximální vybíjecí proud, proudový výstup) je vyjádřen v ampérech a je na baterii označen písmenem „A“. Napětí se vyjadřuje ve voltech a označuje se písmenem „V“. Na mnoha bateriích najdete taková označení. U lithium-iontové baterie je napětí vždy 3,7 voltu a proud může být různý. Výkon baterie jako dominantní parametr její síly je vyjádřen jako součin napětí a proudu (volty je nutné vynásobit ampéry).
Popis výhod a nevýhod lithium-iontové baterie
Hlavní nevýhodou Li-Ion baterií 18650 je malý rozsah provozních teplot. Běžný provoz lithium-iontové baterie je možný pouze v rozsahu od -20 do +20 stupňů Celsia. Pokud se používá nebo nabíjí při teplotách nižších nebo vyššíchoznačeno, kazí to. Pro srovnání, nikl-kadmiové a nikl-metal hydridové baterie mají širší teplotní rozsah – od -40 do +40. Ale na rozdíl od posledně jmenovaných mají lithium-iontové baterie vyšší jmenovité napětí – 3,7 voltu oproti 1,2 voltu u niklových baterií.
Lithium-iontové baterie také prakticky nejsou ovlivněny samovybíjením a paměťovými efekty, které jsou běžné u mnoha typů baterií. Samovybíjení je ztráta nabité energie při nečinnosti. K paměťovému efektu dochází u některých typů baterií v důsledku systematického nabíjení po neúplném vybití. To znamená, že se vyvíjí na baterie, které nejsou zcela vybité.
S paměťovým efektem si baterie „pamatuje“stupeň vybití, po kterém se začne nabíjet, a po dosažení této hranice v dalším cyklu se vybije. Jeho skutečná kapacita v té době je ve skutečnosti větší. Pokud existuje deska, která zobrazuje úroveň baterie, pak bude ukazovat i vybití. Tento efekt se nevyvíjí okamžitě, ale postupně. Může se také vyvinout v podmínkách, kdy baterie neustále pracuje ze sítě, to znamená, že se nepřetržitě nabíjí.
Samovybíjení a paměťový efekt jsou u lithium-iontových baterií extrémně nízké.
Ještě je třeba věnovat pozornost jedné věci: takové baterie nelze skladovat ve vybitém stavu, jinak rychle selžou.
Opatření na lithium-iontové baterie
Mnoho typů baterií je hořlavých avýbuchy. Záleží na chemickém složení vnitřní struktury baterie. U lithium-iontových baterií 18650 je tento problém poměrně akutní. Není neobvyklé, že uživatelé e-cigaret utrpí těžké popáleniny rukou a obličeje nebo dokonce vážnější zranění. Vzhledem k tomu, že lithium-iontové baterie se nacházejí v noteboocích, tabletech a mobilních telefonech, není neobvyklé, že se vznítí.
Na prvním místě mezi příčinami takových incidentů je samozřejmě nekvalitní (levná) montáž baterie. V případě elektronických cigaret je však snadné vyvolat explozi lithium-iontové baterie svépomocí, i když baterie není levná. Chcete-li to provést, musíte trochu porozumět tomu, co je elektrický odpor.
Pokud tento pojem vysvětlíme co nejjednodušším jazykem, pak se jedná o parametr, který určuje požadavky vodiče na baterii. Čím nižší je odpor vodiče, tím větší proud (ampéry) musí baterie dávat. Pokud je odpor velmi nízký, bude baterie pracovat s takovým vodičem na velké zatížení. Odpor může být tak nízký, že vyvolá přehnané zatížení baterie a její následnou explozi nebo vznícení. Jinými slovy, bude to zkrat. Vzhledem k tomu, že elektronické cigarety fungují na principu odpařování, který vyžaduje topné těleso (vláknovou spirálku), mohou nešikovní uživatelé omylem přinutit baterii, aby pracovala s topným tělesem sextrémně nízký odpor. Když znáte proudový výstup konkrétní baterie a odpor vodiče, pomocí jednoduchých výpočtů pomocí vzorce Ohmova zákona můžete určit, zda tato baterie zvládne konkrétní vodič.
Tato nebezpečí se nevyskytují vždy ve všech případech. Technologie ochrany baterií se neustále vyvíjejí. Mnoho baterií má uvnitř speciální regulátor nabíjení, který dokáže baterii včas odpojit, když dojde ke zkratu. Toto jsou chráněné baterie.
Zařízení s Li-ion baterií
Srdcem baterie 18650 je elektrolyt, speciální kapalina, ve které probíhají chemické reakce.
Tyto chemické reakce jsou vratné. To je princip fungování každé baterie. Zjednodušeně řečeno, vzorec pro takové reakce může probíhat jak zleva doprava (výboj), tak zprava doleva (náboj). K takovým reakcím dochází mezi katodou a anodou článku. Katoda je záporná elektroda (mínus), anoda je kladná elektroda (plus) zdroje energie. Při reakci mezi nimi vzniká elektrický proud. Chemické reakce výboje a náboje mezi katodou a anodou jsou oxidační a redukční procesy, ale to je jiný příběh. Nebudeme se pouštět do procesu elektrolýzy. Proud se tvoří v okamžiku, kdy katoda a anoda začnou interagovat, to znamená, že je něco spojeno s plusem a mínusem baterie. Katoda a anoda musí být elektricky vodivé.
Při porušení podmínekBěhem provozu se v elektrolytu objevují molekuly chemických prvků, které uzavírají katodu a anodu, což vede k vnitřním zkratům. V důsledku toho se teplota baterie zvyšuje a objevuje se více molekul, čímž se uzavírá plus a mínus. Celý tento proces jako sněhová koule nabírá rychlost exponenciálně. Bez možnosti vyjmutí elektrolytu (pouzdro baterie je utěsněno) dochází k tepelné roztažnosti, která zvyšuje vnitřní tlak. Co se stane potom, lze pochopit bez komentáře.
Nabíjení lithium-iontové baterie
Jako nabíječka pro baterii 18650 je vhodné jakékoli zařízení určené pro baterie tohoto formátu. Hlavní je neměnit správnou polaritu při nabíjení. Vložte baterie do slotů nabíječky přesně podle znamének plus a mínus. Je dobré si přečíst další upozornění pro používání nabíječky baterií 18650, která jsou vždy uvedena na obalu baterie.
Nejlepší možností pro nabíjení lithium-iontových baterií je použití dražších nabíječek s vyladěným procesem nabíjení. Mnoho z nich má funkci nabíjení baterií metodou CC / CV, což znamená konstantní proud, konstantní napětí. Tato metoda je dobrá, protože dokáže nabít baterii více než běžné nabíječky. To je způsobeno takovou koncepcí, jako je přebíjení.
Při nabíjení nebo vybíjení baterie její napětímění se. Při nabíjení se zvyšuje, při vybíjení klesá. Jmenovité 3,7 voltu je průměrná hodnota.
Existují dva efekty, které mají škodlivý vliv na baterii – přebíjení a nadměrné vybíjení. Existují prahové hodnoty pro nabíjení a vybíjení baterie. Pokud napětí baterie překročí tyto limity, dojde k přebití nebo nadměrnému vybití baterie v závislosti na tom, zda se nabíjí nebo vybíjí. V normálním režimu nabíjení pro 18650 Li-ion nabíječka a regulátor nabíjení uvnitř samotné baterie (pokud existuje) čte napětí baterie a přeruší nabíjení, když dosáhne prahové hodnoty, aby se zabránilo přebíjení. V tomto případě není baterie ve skutečnosti plně nabitá. Jeho kapacita mu umožňuje nabíjet více, ale limit mu v tom brání.
Princip nabíjení metodou CC / CV je navržen tak, aby proud dodávaný do nabíjení nebyl přerušen, ale prudce snížen, čímž se zabrání tomu, aby vnitřní napětí baterie překročilo prahovou hodnotu. Baterie je tak plně nabitá bez dobíjení.
Typy lithium-iontových baterií
Typy 18650 Li-ion baterií:
- fosforečnan lithný (LFP);
- lithium-mangan (IMR);
- lithium-kob alt (ICR);
- lithium polymer (LiPo).
Všechny typy kromě posledního jsou válcové a lze je vyrobit ve formátu 18650. Lithium-polymerové baterie se liší tím, že nemají specifický tvar. To je způsobeno tím, že mají pevnouelektrolyt (polymer). Právě díky této neobvyklé vlastnosti elektrolytu se tyto baterie často používají v tabletech a mobilních telefonech.
Použití lithium-iontových baterií
Jak již bylo zmíněno, Li-ion baterie velikosti 18650 jsou široce používány v elektronických cigaretách. Mohou být zabudovány do bateriového bloku nebo odnímatelné, tj. instalovány samostatně. Může jich být také několik zapojených paralelně nebo sériově.
Lithium-iontové baterie se již dlouho používají při konstrukci různých baterií, jako jsou baterie do notebooků. Takové baterie jsou řetězcem několika vzájemně propojených baterií 18650 uvnitř jediného pouzdra. Takové baterie lze nalézt také jako prostorné powerbanky – přenosné nabíječky.
Rozsah samotných baterií je velmi široký: od jmenovaných nabíječek až po základní prvky moderních velkých mechanismů (automobily nebo letectví). Zároveň se počet 18650 lithium-iontových baterií, které tvoří jednu baterii, může lišit od několika až po stovky. Za zmínku stojí lithium-polymerové baterie. Ačkoli nejsou k dispozici ve formátu 18650 Li-ion, jsou nejběžnější, protože se používají v tabletech a mobilních telefonech.
