Tüketicilerin mobil cihazlara ve teknolojik açıdan gelişmiş taşınabilir ekipmanlara olan ilgisinin artması, üreticileri ürünlerini çeşitli yönlerde geliştirmeye zorluyor. Aynı zamanda bir dizi var genel parametreler, üzerinde aynı yönde yürütülen çalışmalar. Bunlar enerji tedarik yöntemini içerir. Sadece birkaç yıl önce aktif piyasa katılımcıları, nikel-metal hidrit kökenli (NiMH) daha gelişmiş elementlerin yer değiştirme sürecini gözlemleyebiliyordu. Günümüzde yeni nesil piller birbirleriyle yarışıyor. Bazı segmentlerde lityum iyon teknolojisinin yaygın kullanımı, başarıyla yerini lityum polimer pillere bırakıyor. Yeni ünitedeki iyonik olandan fark, ortalama kullanıcı için o kadar belirgin değil, ancak bazı yönlerden önemli. Aynı zamanda, NiCd ve NiMH elemanları arasındaki rekabette olduğu gibi, değiştirme teknolojisi kusursuz olmaktan uzaktır ve bazı açılardan analoglarından daha düşüktür.

Li-ion pil cihazı

Seri lityum bazlı pillerin ilk modelleri 1990'ların başında ortaya çıkmaya başladı. Ancak daha sonra aktif elektrolit olarak kobalt ve manganez kullanıldı. Modern olanlarda önemli olan madde değil, bloğa yerleştirilmesinin konfigürasyonudur. Bu tür piller, gözenekli bir ayırıcıyla ayrılan elektrotlardan oluşur. Ayırıcının kütlesi ise elektrolit ile emprenye edilir. Elektrotlara gelince, bunlar alüminyum folyo üzerinde bir katot tabanı ve bir bakır anot ile temsil edilir. Bloğun içinde birbirlerine akım kolektör terminalleri ile bağlanırlar. Şarj bakımı, lityum iyonunun pozitif yükü ile gerçekleştirilir. Bu malzeme, diğer maddelerin kristal kafeslerine kolayca nüfuz ederek kimyasal bağlar oluşturma kabiliyetine sahip olması açısından avantajlıdır. Ancak bu tür pillerin olumlu özelliklerinin giderek modern görevler için yetersiz kalması, birçok özelliğe sahip Li-pol hücrelerinin ortaya çıkmasına neden oldu. Genel olarak, lityum iyon güç kaynaklarının otomobiller için tam boyutlu helyum pillerle benzerliğine dikkat etmek önemlidir. Her iki durumda da piller fiziksel olarak kullanıma uygun olacak şekilde tasarlanmıştır. Kısmen bu gelişme yönü polimer elementler tarafından sürdürüldü.

Lityum polimer pil tasarımı

Lityum pillerin geliştirilmesine yönelik itici güç, mevcut Li-ion pillerin iki eksikliğiyle mücadele etme ihtiyacıydı. Birincisi, kullanımları güvensizdir ve ikincisi oldukça pahalıdırlar. Teknoloji uzmanları elektroliti değiştirerek bu dezavantajlardan kurtulmaya karar verdiler. Sonuç olarak, emprenye edilmiş gözenekli ayırıcının yerini bir polimer elektrolit aldı. Polimerin daha önce elektrik ihtiyaçları için akımı ileten plastik bir film olarak kullanıldığı belirtilmelidir. Modern bir bataryada, Li-pol elemanının kalınlığı 1 mm'ye ulaşır ve bu da geliştiricilerin çeşitli şekil ve boyutlardaki kullanımına ilişkin kısıtlamaları da ortadan kaldırır. Ancak asıl önemli olan, tutuşma riskini ortadan kaldıran sıvı elektrolitin bulunmamasıdır. Şimdi lityum iyon hücrelerden farklarına daha yakından bakmaya değer.

İyon pilinden temel farkı nedir?

Temel fark helyum ve sıvı elektrolitlerin terk edilmesidir. Bu farkı daha iyi anlamak için şuraya başvurmaya değer: modern modeller araba aküleri. Sıvı elektrolitin değiştirilmesi ihtiyacı yine güvenlik nedeniyleydi. Ancak araba akülerinin ilerlemesi aynı gözenekli elektrolitlerde emprenye ile durdurulursa, lityum modelleri tam teşekküllü bir katı baz aldı. Katı hal lityum polimer pilin nesi bu kadar iyi? İyonik olandan farkı, lityum ile temas bölgesindeki plaka formundaki aktif maddenin, döngü sırasında dendrit oluşumunu engellemesidir. Bu faktör, bu tür pillerin patlama ve yangın olasılığını ortadan kaldırır. Bu sadece avantajlarla ilgilidir, ancak aynı zamanda Zayıf noktalar yeni pillerle.

Lityum polimer pil ömrü

Ortalama olarak, bu tür piller yaklaşık 800-900 şarj döngüsüne dayanabilir. Bu gösterge, modern analoglarla karşılaştırıldığında mütevazıdır, ancak bu faktör bile bir elementin kaynağını belirleyen bir faktör olarak kabul edilemez. Gerçek şu ki, bu tür piller, kullanım niteliğinden bağımsız olarak yoğun yaşlanmaya maruz kalmaktadır. Yani pil hiç kullanılmasa bile ömrü azalacaktır. Lityum iyon pil mi yoksa lityum polimer hücre mi olduğu önemli değil. Tüm lityum bazlı güç kaynakları bu süreçle karakterize edilir. Satın almanın ardından bir yıl içinde hacimde önemli bir kayıp fark edilebilir. 2-3 yıl sonra bazı piller tamamen arızalanır. Ancak çoğu şey üreticiye bağlıdır, çünkü segment içinde pilin kalitesinde de farklılıklar vardır. Ani sıcaklık dalgalanmaları nedeniyle yaşlanmaya maruz kalan NiMH hücrelerinde de benzer sorunlar ortaya çıkar.

Kusurlar

Hızlı eskime sorunlarının yanı sıra bu tür piller ek bir koruma sistemi gerektirir. Bunun nedeni, farklı alanlardaki iç gerilimin tükenmişliğe yol açabilmesidir. Bu nedenle aşırı ısınmayı ve aşırı şarjı önlemek için özel bir stabilizasyon devresi kullanılır. Aynı sistem başka dezavantajları da beraberinde getiriyor. Bunlardan en önemlisi akım sınırlamasıdır. Ancak öte yandan ek koruyucu devreler lityum polimer pili daha güvenli hale getiriyor. Maliyet açısından da iyonikten farkı vardır. Polimer piller daha ucuzdur, ancak çok fazla değil. Elektronik koruma devrelerinin devreye girmesi nedeniyle fiyat etiketleri de artıyor.

Jel benzeri modifikasyonların operasyonel özellikleri

Elektrik iletkenliğini arttırmak için teknoloji uzmanları hala polimer elementlere jel benzeri bir elektrolit ekliyor. Bu teknolojinin konseptiyle çeliştiği için bu tür maddelere tam bir geçişten söz edilmiyor. Ancak taşınabilir teknolojide hibrit piller sıklıkla kullanılıyor. Onların özelliği sıcaklığa duyarlılıktır. Üreticiler bu pil modellerinin 60 °C ila 100 °C arasındaki koşullarda kullanılmasını önermektedir. Bu gereklilik aynı zamanda özel bir uygulama alanını da belirledi. Jel tipi modeller yalnızca sıcak iklime sahip yerlerde kullanılabilir, ısı yalıtımlı bir kasaya daldırılma ihtiyacından bahsetmeye bile gerek yok. Bununla birlikte, işletmelerde hangi pilin (Li-pol veya Li-ion) seçileceği sorusu o kadar da acil değil. Sıcaklığın belirli bir etkiye sahip olduğu durumlarda genellikle kombine çözümler kullanılır. Bu gibi durumlarda genellikle yedek element olarak polimer elementler kullanılır.

Optimum şarj yöntemi

Lityum pillerin normal şarj süresi ortalama 3 saattir. Üstelik şarj işlemi sırasında ünite soğuk kalır. Doldurma iki aşamada gerçekleşir. İlk başta voltaj tepe değerlerine ulaşır ve bu mod %70'e ulaşana kadar korunur. Geriye kalan %30'luk kesim zaten şartlara uygun olarak işe alınmış durumda. normal voltaj. Bir başka ilginç soru da, sürekli olarak tam kapasitesini korumanız gerekiyorsa, lityum polimer pilin nasıl şarj edileceğidir? Bu durumda şarj programını takip etmelisiniz. Bu işlemin yaklaşık her 500 saatlik çalışmadan sonra tam deşarjla yapılması tavsiye edilir.

İhtiyati önlemler

Çalışma sırasında yalnızca teknik özelliklere uygun bir şarj cihazı kullanmalı ve onu sabit voltajlı bir ağa bağlamalısınız. Pilin açılmaması için konektörlerin durumunu da kontrol etmek gerekir. Yüksek güvenlik derecesine rağmen bunun hala aşırı yüke duyarlı bir akü türü olduğunu dikkate almak önemlidir. Lityum-polimer hücre aşırı akımı, dış ortamın aşırı soğumasını ve mekanik şokları tolere etmez. Ancak tüm bu göstergelere göre polimer bloklar yine de lityum iyon bloklardan daha güvenilirdir. Yine de güvenliğin ana yönü katı hal güç kaynaklarının zararsızlığında yatmaktadır - tabii ki kapalı tutuldukları sürece.

Hangi pil daha iyi - Li-pol veya Li-ion?

Bu sorun büyük ölçüde çalışma koşulları ve hedef enerji tedarik tesisi tarafından belirlenir. Polimer cihazların temel faydalarının, yeni teknolojileri daha özgürce kullanabilen üreticiler tarafından hissedilme olasılığı daha yüksektir. Kullanıcı için fark neredeyse hiç fark edilmeyecektir. Örneğin, bir lityum polimer pilin nasıl şarj edileceği sorusunda, sahibinin güç kaynağının kalitesine daha fazla dikkat etmesi gerekecektir. Şarj süresi açısından bunlar aynı unsurlardır. Dayanıklılığa gelince, bu parametrede de durum belirsizdir. Yaşlanma etkisi polimer elementlerini daha büyük ölçüde karakterize eder, ancak pratikte göstermektedir farklı örnekler. Örneğin, bir yıllık kullanımdan sonra kullanılamaz hale gelen lityum iyon pillerle ilgili incelemeler var. Bazı cihazlardaki polimer olanlar ise 6-7 yıl kullanılıyor.

Çözüm

Piller hakkında, çeşitli çalışma nüanslarıyla ilgili hala birçok efsane ve yanlış görüş var. Aksine bazı pil özellikleri üreticiler tarafından gizleniyor. Efsanelere gelince, bunlardan biri lityum polimer pille yalanlanıyor. İyonik analogdan farkı, polimer modellerin daha az iç gerilime maruz kalmasıdır. Bu nedenle henüz tükenmemiş pillerin şarj edilmesinin elektrotların özelliklerine zararlı bir etkisi yoktur. Üreticilerin gizlediği gerçeklerden bahsedersek, bunlardan biri dayanıklılıkla ilgilidir. Daha önce de belirtildiği gibi, pil ömrü yalnızca mütevazı bir şarj döngüsü hızıyla değil, aynı zamanda pilin faydalı hacminin kaçınılmaz kaybıyla da karakterize edilir.

Hemen hemen tüm modern elektronik aletler lityum polimer pillerle donatılmıştır. Radyo kontrollü uçan modellerde, quadcopter'larda, helikopterlerde ve uçaklarda yaygın olarak kullanılırlar. Lityum-polimer piller, yüksek enerji yoğunluğu, düşük kendi kendine deşarj ve sözde "hafıza etkisinin" olmaması gibi birçok avantaja sahiptir.

Sonuç olarak, Li Pol güç üniteli modeller için pratikte bataryaya layık bir alternatif yoktur. Özellikle insansız hava araçları gibi alanlarda giderek daha yaygın kullanılması bekleniyor. uçaklar, elektrikli arabalar vb.

Tüm avantajlarına rağmen LiPol piller kaprisli, tehlikeli ve kısa ömürlü güç kaynakları olarak biliniyor. Aslında bu eksiklikler biraz abartılı. Doğru kullanıldığında sorunlar minimumda tutulacaktır.

Ücretlendirme kuralları

Güç kaynağının çalışmasında herhangi bir sorun yaşanmamasını sağlamak için LiPo pillerin uygun şekilde şarj edilmesi gerekir. Aksi takdirde, yüksek hasar riski ve hatta kendiliğinden yanma riski vardır. Olası sorunları önlemek için lityum polimer pilin nasıl düzgün şekilde şarj edileceğine bakalım:

• LiPo pili herhangi bir şarj cihazıyla şarj etmek mümkün değildir; bunun için özel şarj cihazları gerekir. Bunun nedeni iki fazlı şarj işleminin özelliklerinden kaynaklanmaktadır.

• Li Pol pillerin şarjı iki aşamada gerçekleşir (CC-CV yöntemi). İlk aşamada tüm akü bankalarındaki voltaj artar. Fazın sonunda 4,2 Volt'a ulaşır. Hatta bu noktada Li Pol pillerin şarjı %95’e ulaşıyor. Daha sonra ikinci aşama başlıyor. Lityum polimer bataryaya zarar veren aşırı şarjı önlemek için akım azaltılır. Gerilim 4,25 Volt'u aşarsa kendiliğinden yanma riski artar.
• Güç kaynağının tamamen boşalmasına izin verilmesi önerilmez; yeniden şarj etmeden önce içinde yaklaşık% 10-20 kalması gerekir, aksi takdirde hızlı bir şekilde arızalanır.
• Her bir bankta voltajın 3 Volt'un altına düşmemesini sağlamak önemlidir. Voltajdaki bu tür bir düşüşle pilin şişmesi riski yüksektir. Bu durumda şişmiş bir LiPo pil, kapasitesinin %50'sinden fazlasını kaybedecektir. LiPo pil şişmişse tek yapmanız gereken onu atmaktır; kapasite kaybı geri döndürülemez.

Lityum polimer güç kaynaklarının şişmesi, çalışmalarındaki ciddi sorunlardan biridir. Tüm bankalardan eşit şekilde ücret alınmalı ve boşaltılmalıdır. burada Şarj cihazı lityum polimer piller için yalnızca toplam voltajı izler, ancak çok sayıda gösterge dağılımıyla LiPo pilin şişmesi olasılığı önemli ölçüde artar. Bu aynı zamanda bireysel kutuların aşırı şarj edilmesine yol açarak kendiliğinden yanma riskini artırır.

Bu sorunu çözmek için Li Pol pillerin şarj edilmesi, her bir gruptaki voltajı izleyebilen bir dengeleyici veya yerleşik dengeleyiciye sahip bir şarj cihazı kullanılarak yapılmalıdır. Zamanlayıcılı şarj cihazının güç kaynağını şarj etmeyin. Akım yetersizse şarj cihazı tam olarak şarj edilmeden kapanacaktır. Şarj akımı 1C'yi geçmemeli ve 0,5C'den az olmamalıdır. Ayrıca LiPo pilin kapasitesi ne kadar büyükse şarjının da o kadar uzun süreceğini unutmamanız gerekir.

Sömürü

Li Pol cihazlarının kullanım ömrünü uzatmak veya en azından kısaltmamak için pillerin doğru kullanımı da önemlidir. Güç kaynağını şarj ettiğimizde 60 derecenin üzerine ısınmasına izin vermemeliyiz. Isınma meydana gelirse, kullanmadan önce pilin soğumasına izin verilmelidir. Ayrıca aşırı ısınmış bir sürücüyü şarj etmemelisiniz.

Tamamen boşalmış bir pil depolama için bırakılmamalıdır. Mutlaka şarj edin. En uygun göstergeler% 60'tır. Genel olarak bu basit kurallara uyulursa lityum polimer pillerin kullanımında herhangi bir sorun yaşanmaz.

Teknik ilerleme durmadan dönen bir makinedir! Bu makinenin yakıtı giderek daha fazla yeni sorunumuzdur. modern dünya. Unutmayın, çok uzun zaman önce nikel-kadmiyum (NiCd) piller kullanımdaydı, bunların yerini nikel-metal hidrit (NiMH) aldı. Ancak günümüzde lityum-iyon (Li-ion) piller, lityum-iyon (Li-pol) pillerin yerini almaya çalışıyor. Li-pol ve Li-ion arasındaki fark nedir? Lityum polimerin lityum iyon pillere göre avantajları nelerdir? Hadi anlamaya çalışalım.

Bir telefon veya tablet satın aldığımızda, çok az kişi kendilerine şu soruyu soruyor: İçinde ne tür bir pil var? Ancak daha sonra, gadget'ın hızlı bir şekilde boşaltılması sorunuyla karşılaştığımızda, cihazımızın "iç kısmına" daha ayrıntılı bir şekilde bakmaya başlarız.

Lityum piller ilk deneylerin başladığı 1912 yılında tanındı ancak yaygın olarak kullanılmadı. Ve ancak 70'lerde, altmış yıl sonra, bu şarj elemanları neredeyse tüm ev cihazlarında yerini aldı. Şimdilik şarj edilebilir pillerden değil, yalnızca pillerden bahsettiğimizi vurgulayalım.

Lityum en hafif metaldir, aynı zamanda en yüksek enerji yoğunluğunu sağlar ve önemli bir elektrokimyasal potansiyele sahiptir. Lityum metal elektrotlara dayanan piller büyük kapasiteye ve yüksek voltaja sahiptir. 80'li yıllarda yapılan çok sayıda araştırma sonucunda, lityum pillerin döngüsel çalışmasının (şarj/deşarj süreci) şarj cihazlarının ve onlardan sonra cihazların tutuşmasına yol açtığı ortaya çıktı. Böylece, 1991 yılında Japonya'da yangın tehlikesi nedeniyle birkaç bin telefon geri çağrıldı. Lityumun bu tehlikeli özellikleri nedeniyle bilim adamları tüm çabalarını lityum iyonlarına dayanan metalik olmayan lityum pillere yönelttiler. Ve bir süre sonra, şarj cihazının daha güvenli bir versiyonu oluşturuldu. lityum iyon (Li-iyon).

Günümüzde lityum iyon piller neredeyse tüm cihazlarda bulunmaktadır. mobil cihazlar, o sahip çok sayıdaÇeşitlerin pek çok olumlu özelliği var ama aynı zamanda daha detaylı konuşacağımız dezavantajları da var.

Avantajları lityum iyon piller:

Yüksek enerji yoğunluğu ve bunun sonucunda yüksek kapasite

Düşük kendi kendine deşarj

Tek bir elemanın yüksek voltajı. Bu, tasarımı basitleştirir; genellikle pil yalnızca tek bir elemandan oluşur. Bugün birçok üretici kullanıyor cep telefonları tam da böyle bir tek hücreli pil (Nokia'yı hatırlayın)

Düşük bakım maliyeti (işletme maliyetleri)

Kapasiteyi geri yüklemek için periyodik deşarj döngüleri gerektiren hafıza etkisi yoktur.

Kusurlar:

Pil, şarj sırasında her pil hücresindeki maksimum voltajı sınırlayan ve deşarj sırasında hücre voltajının çok düşmesini önleyen yerleşik bir koruma devresine (maliyetini daha da artırır) ihtiyaç duyar.

Pil, kullanılmasa ve rafta dursa bile eskimeye maruz kalır. Eskime süreci çoğu Li-ion pil için tipiktir. Belli nedenlerden dolayı üreticiler bu sorun konusunda sessiz kalıyor. Pilin kullanılıp kullanılmadığına bakılmaksızın, yalnızca bir yıl sonra kapasitede hafif bir azalma fark edilir hale gelir. İki veya üç yıl sonra genellikle kullanılamaz hale gelir

Daha yüksek fiyat NiCd pillerle karşılaştırıldığında.

Lityum iyon piller sürekli geliştiriliyor, teknoloji gelişiyor. Ve bu pil, kullanım sırasındaki güvenlik sorunları olmasaydı herkes için iyi olurdu. yüksek fiyat. Bütün bu nedenler yaratılışın temeli oldu lityum polimer piller (Li-pol veya Li-polimer). En bariz ve en temel Li-pol ve Li-iyon arasındaki fark kullanılan elektrolit türüdür. Katı polimer elektrolit kullanımı, pil oluşturma maliyetini önemli ölçüde azaltır ve onu daha güvenli hale getirir ve ayrıca daha ince şarj cihazları oluşturmanıza olanak tanır. Lityum-polimer pil neden selefinin yerini tamamen almadı? Biri olası versiyonlar Uzmanlar tarafından ifade edilen Li-ion pillerin geliştirilmesine ve kitlesel uygulanmasına büyük meblağlar yatıran yatırımcılar, yatırımın geri dönüşünü sağlamaya çalışıyor.

Özetleyelim. Genel olarak konuşursak, lityum polimer pil, lityum iyon pilin daha gelişmiş bir versiyonudur. Kendiniz karar verin:

Li-pol ve Li-ion pillerin avantajları

Özetlemek gerekirse şunu söyleyebiliriz: modern teknolojiler, iki tür güvenilir harici pilimiz var. Gelişim ile mobil teknolojiler Akıllı telefonların, tabletlerin ve diğer birçok dijital cihazın ortaya çıkmasıyla birlikte, enerji yoğun uygulamaların yaratılmasıyla birlikte kullanıcılar "bitmiş pil" sorunuyla karşı karşıya kalıyor. Elbette hem Li-ion hem de Li-Pol piller hemen harici şarj cihazlarında kullanım alanı buldu.

Bu, modern yaşam için mükemmel bir çözümdür. Bir powerbank seçerken en önemli şey dolandırıcılarla karşılaşmamaktır (sahte olanı orijinalinden nasıl ayırt edeceğimiz hakkında daha fazla yazdık) , ancak size sahte ürün satacaklarını %100 kesin olarak anlamak için bir mağazanın web sitesini nasıl kullanacağınız hakkında -

Lityum polimer pil ile iyon pil arasındaki fark nedir?

Gelişmiş ülkelerde yaşayanların büyük çoğunluğunun cep telefonu, tablet ve dizüstü bilgisayarı var. Bir mağazadan bir gadget satın aldığınızda, büyük olasılıkla içerdiği pil türünü bile düşünmüyorsunuz. Ve bu şaşırtıcı değil. Pil alanı da dahil olmak üzere teknolojiler hızla gelişiyor. Çok uzun zaman önce, mobil elektroniklerde Ni─Cd piller kullanılıyordu ve daha sonra bunların yerini Ni─MH aldı. Daha sonra taşınabilir cihazlar pazarını hızla fetheden lityum iyon ortaya çıktı. Ve şimdi lityum polimer piller tarafından sıkıştırılıyorlar. Bir noktada kullanıcı ne olduğunu düşünmeye başlar. akümülatör pili o. Avantajları ve dezavantajları nelerdir? Bu yazıda lityum polimer pil ile lityum iyon pil arasındaki farkın ne olduğunu anlamaya çalışacağız.

Lityum kullanarak pil üretmeye yönelik çalışmalar bir süredir devam ediyor. Ancak ev aletleri için ilk uygulanabilir kopyalar yalnızca geçen yüzyılın 70'lerinde ortaya çıktı. Ancak bunlar lityum metal elektrotlu kusurlu modellerdi. Ve bu tür pillerin çalışması güvenlik açısından sorunludur. Bu tür pillerin şarj edilmesi ve boşaltılması sürecinde çözülmemiş birçok sorun vardı.

Gerçek şu ki, lityum metali çok aktif ve yüksek bir elektrokimyasal potansiyele sahip. Pillerde kullanımı enerji yoğunluğunu önemli ölçüde artırabilir. İlk geliştirilen Li metal elektrotlu piller yüksek gerilime ve büyük kapasiteye sahiptir. Bununla birlikte, böyle bir pilin şarj ve deşarj modunda sürekli çalışması, lityum elektrotun değişmesine neden olur.

Bu durum aküdeki kontrolsüz reaksiyon nedeniyle çalışma stabilitesinin bozulmasına ve tutuşma riskinin oluşmasına yol açmaktadır. Pil hücresi hızla ısınır ve sıcaklık, lityumun eridiği noktaya yükseldiğinde, ateşlemeyle birlikte şiddetli bir reaksiyon meydana gelir. Bu, 90'lı yılların başında tüketici elektroniğindeki ilk lityum pillerin geri çağrılmasıyla ilişkilendirildi.

Sonuç olarak bilim insanları Li iyonlarına dayalı piller geliştirmeye başladı. Lityum metali kullanımından vazgeçmek zorunda kaldığımız için enerji yoğunluğu bir miktar azaldı. Ancak diğer yandan pille çalışma sırasındaki güvenlik sorunları da çözüldü. Bu yeni pillere lityum iyon piller adı veriliyor.

Lityum iyon pillerin enerji yoğunluğu, kullanılan malzemeye bağlı olarak 2-3 kat daha fazladır. Li─İyon piller deşarj olduklarında Ni─Cd'ye benzer özellikler gösterirler. Kendilerinden daha düşük oldukları tek şey, ultra yüksek deşarj akımlarında (10C'den fazla) çalışmadır. Bugüne kadar, lityum iyon pillerin birçok farklı modifikasyonu zaten piyasaya sürüldü.

Katot olarak kullanılan malzeme, form faktörü ve diğer bazı parametreler bakımından farklılık gösterirler. Lityum iyonları içeren bir sıvı elektrolite daldırılmış elektrotları içeren bir tasarımla benzersiz bir şekilde karakterize edilirler. Bu pil hücresi, yalıtılmış bir metal kabuk (çelik, alüminyum) içine yerleştirilmiştir. Lityum iyon pillerde şarj ve deşarj işlemlerini kontrol etmek için baskılı devre kartı, denetleyici olarak adlandırılır.

Li─Ion pillerin resmini tamamlamak için avantajlarını ve dezavantajlarını ele alalım.

Li─Ion'un Avantajları

• Hafif kendi kendine deşarj;
• Alkali olanlara göre yüksek enerji yoğunluğu ve kapasitesi;
• Bir pil hücresinin voltajı yaklaşık 3,7 volttur. Kadmiyum ve metal hidrit için bu değer 1,2 volttur. Bu, tasarımın önemli ölçüde basitleştirilmesine olanak tanır. Örneğin telefonlar yalnızca tek bir hücre içeren pilleri kullanır;
• Hafıza etkisi yoktur, bu da pil bakımının basitleştirildiği anlamına gelir.

Li─İyon'un Dezavantajları

• Bir denetleyici gereklidir. Bu, eğer birkaç tane varsa, pil hücresinin veya hücrelerinin voltajını kontrol eden baskılı bir devre kartıdır. Kart aynı zamanda maksimum deşarj akımını ve bazı durumlarda kutunun sıcaklığını da kontrol eder. Denetleyici olmadan lityum iyon pilin güvenli şekilde çalıştırılması mümkün değildir;
• Li─İyon sisteminin bozulması depolama sırasında bile meydana gelir. Yani bir yıl sonra kullanılmasa bile pil kapasitesi gözle görülür şekilde azalır. Diğer tipteki piller (alkalin, kurşun-asit) de depolama sırasında yavaş yavaş bozulur, ancak içlerinde bu daha az belirgindir;
• Lityum iyonunun fiyatı kadmiyumdan daha yüksektir.

Lityum iyon teknolojisinin yetenekleri tam olarak geliştirilmemiştir. Bu nedenle, bu tür pillerin belirli sorunlarının çözüldüğü yeni piller sürekli olarak ortaya çıkmaktadır. Ne olduğu hakkında daha fazla bilgi için verilen bağlantıdaki makaleyi okuyun.

Li-Pol pil

Li─Ion pillerin şarj edilmesi ve boşaltılması sırasında güvenliğin sağlanmasındaki sorunlar nedeniyle, bu pillerin modifikasyonlarının daha da geliştirilmesine başlandı. Bunun sonucunda lityum polimer piller geliştirildi. İyonik olanlardan farkı kullanılan elektrolittir. Bu yöndeki ilk gelişmelerin Li─Ion teknolojisiyle eş zamanlı olarak gerçekleştirildiğini söylemekte yarar var. Geçen yüzyılda ilk kez katı bir polimerden yapılan kuru bir elektrolit kullanıldı. İle dış görünüş plastik bir filme benziyor. Bu polimer akımı iletmez ancak yüklü atomların veya bunların gruplarının hareketini içeren iyon değişimine müdahale etmez. Polimer, elektrolit içermesinin yanı sıra elektrotlar arasında gözenekli bir ayırıcı görevi de görür.

Yeni tasarım güvenliği artırdı ve pil üretimini basitleştirdi. Ve daha da önemlisi, lityum polimer piller hemen hemen her şekilde ve çok küçük kalınlıkta (1 milimetreye kadar) üretilebiliyor. Bu şunları yapmanızı sağlar çeşitli cihazlar Li─Pol pillerle çalışır, ince, kompakt ve zariftir. Bazı lityum polimer piller giysilerin içine bile dikilebilir.

Doğal olarak dezavantajları da var. Özellikle kuru elektrolitli Li─Pol piller oda sıcaklığında düşük elektrik iletkenliğine sahiptir. Bunun nedeni, bu sıcaklıkta iç dirençlerinin yüksek olması ve bu durumun, taşınabilir elektronik cihazları çalıştırmak için gereken deşarj akımını sağlamalarını engellemesidir.

Bir lityum polimer pili 60 santigrat dereceye kadar ısıtırsanız iletkenlik artar. Açıkçası, bu telefonlarda veya tabletlerde kullanıma uygun değildir. Ancak kuru polimer piller pazarda kendine yer buldu. Yüksek sıcaklık koşullarında yedek güç kaynağı olarak kullanılırlar. Akünün normal çalışması için gerekli sıcaklığı sağlamak üzere ısıtma elemanlarının takıldığı seçenekler vardır.

Burada açıklamaya değer bir şey daha önemli nokta. Li─Pol etiketli pillerin uzun süredir akıllı telefonlarda, tabletlerde ve dizüstü bilgisayarlarda kullanıldığını elbette herkes görmüştür. Bunlar tabiri caizse lityum polimer hibrit pillerdir. Li-Ion ve kuru polimer piller arasında bir geçiştirler. Lityum polimer pil üreten üreticiler, elektrolit olarak lityum iyonları içeren jel benzeri bir madde kullanıyor.

Bu nedenle, modern mobil cihazlardaki hemen hemen tüm lityum polimer piller, jel benzeri bir elektrolit kullanır. Tasarım gereği iyon ve polimer pillerin bir melezidirler. Jel elektrolitli iyonik ve polimer piller arasındaki fark nedir? Temel elektrokimyasal parametreleri yaklaşık olarak aynıdır. Bu tür hibrit pillerin farkı, gözenekli ayırıcı yerine katı elektrolit kullanmalarıdır. Yukarıda belirtildiği gibi gözenekli bir ayırıcı görevi de görür. Ve jel halindeki elektrolit, iyonların elektriksel iletkenliğini arttırmak için kullanılır.

Lityum polimer piller piyasada giderek yaygınlaşıyor ve geleceği temsil ediyor. En azından ev aletleri ve tüketici elektroniği segmentinde. Ancak şu ana kadar uygulamaları pek aktif değil. Bazı pazar uzmanları bunu Li-Ion pillerin geliştirilmesine çok fazla para yatırıldığını söyleyerek açıklıyor. Ve yatırımcılar sadece yatırdıkları parayı “telafi etmek” isterler. bağlantıyı okuyun.

Günümüzde giderek daha fazla taşınabilir taşınabilir ekipman ortaya çıkıyor. Bunlar cep telefonları, Bluetooth hoparlörler ve çeşitli araçlar olabilir. Bu durumda en sık kullanılan enerji kaynağı lityum polimer pildir (Li-Po).

Bu piller mükemmel kilogram başına enerji yoğunluğu, sözde W × saat / kg (Wh/kg) veya İngilizce olarak gravimetrik enerji yoğunluğu. Bu parametre bir pilin veya kapasitörün kütlesine göre ne kadar enerji içerdiğini gösterir. Örneğin Tesla arabaları elektrikli arabalarında enerji yoğunluğu 254 W×saat/kg olan piller kullanıyor.

Kilogram başına en çılgın enerji yoğunluğu Uranyum-235 elementidir. Nükleer santrallerde olduğu gibi, parçalanması için gerekli tüm koşulları yaratırsanız, ondan 24.500.000.000 Wxsaat/kg'a kadar enerji elde edebilirsiniz! Bu, benzinden neredeyse 10.000.000 kat daha yüksektir. 1 kg uranyumun 1 kg benzinden 10.000.000 kat daha fazla enerji sağlayacağını söyleyebiliriz, tabi ki uranyum bir nükleer reaktörde "hızlandırılırsa".

Ayrıca şöyle bir seçenek de var hacme göre enerji yoğunluğu veya İngiliz tarzında hacimsel yoğunluk enerjisi. Bu parametre pilin veya kapasitörün hacmine göre ne kadar enerji içerdiğini gösterir. Bu parametre Wh/litre veya İngilizce'de Wh/L olarak ifade edilir. Hacmin litre cinsinden de ifade edilebileceğini unutmayın.

Performans tablosu çeşitli türler piller şöyle görünür:

Şu anda farklı şekil ve türde çok sayıda lityum polimer pil bulunmaktadır.

Öncelikle pillerimizi türlerine göre ayıralım. 3,7 Volt nominal voltaj üreten tek hücreli piller olduğu gibi, tek hücreli pillerden oluşan çok hücreli piller de vardır. Güç kaynaklarının seri ve paralel bağlanması kuralı burada işe yarar.

Tek hücreli LiPo pilleri seri olarak bağlarsanız toplam voltajlarını kat kat artırabileceğinizi gördük.

*hücre – öğe, hücre.

Tek hücreli piller en sık cihazınızda görülür. cep telefonları ve diğer gadget'lar.

Çok hücreli piller elektrikli bisikletlerde, elektrikli scooterlarda vb. kullanılır.

Akü izleme ve koruma devresi

Basit bir tek hücreli pilde pil temas noktalarını hangisinin kapattığını görebiliriz

Bazı ucuz tek hücreli pillerde aşırı şarj ve deşarj koruması ve kontrol devreleri yoktur. Bu durumda kablolar doğrudan aküden gelir.

Ancak çoğu pilde hala koruma ve şarj kontrol devresi bulunur.

Burada aynı anda birden fazla işlevi yerine getiren DW01x kontrol çipini görebiliyoruz.

Lityum-iyon/polimer piller için özel olarak tasarlanmıştır ve tek hücreli lityum-iyon/polimer piller için aşırı şarj, aşırı deşarj ve/veya aşırı akım nedeniyle pilleri hasara veya ömrünün azalmasına karşı korur. Onunla daha ayrıntılı olarak tanışabilirsiniz.

Ayrıca 8205 çipini de görebilirsiniz

Bu çip, DW01x'imiz tarafından kontrol edilen iki N-kanallı MOSFET transistöründen oluşan bir düzenektir.

Daha fazla ayrıntı veri sayfasında.

Monte edildiğinde, Li-Po tek hücreli pilin tüm şarj devresi şuna benzer:

Fark etmiş olabileceğiniz gibi 8205 yongası iki MOSFET biçiminde sunuluyor.

Aliexpress'de tek hücreli pilleri şarj etmek için hazır modüller bulabilirsiniz. Burada DW01A, 8205A yongalarının yanı sıra başka bir programlanabilir kontrolör olan tanıdık olmayan TC4056A'yı da açıkça görebilirsiniz. Şarj akımını, voltajı vb. ayarlar. güç kaynağından. Böyle bir modül ile akünüz koruma devresine ihtiyaç duymadan huzur içinde şarj edilebilir.

Bu bağlantıda böyle bir modül arayabilirsiniz.

Koruma ve kontrol düzenini tamamen kaldırırsak ne olur? Bunun için basit bir asit aküye ihtiyacımız var.

Hadi bu pili alalım

ve koruma ve şarj kontrol devresi olmadan LiPo pilimize yani doğrudan terminallerine bağlayın

Birkaç saniye içinde pil şişmeye başlar

Ve sonra patlıyor.

Bu nedenle LiPo piller için izleme ve koruma devresi çok önemlidir.

Koruma ve kontrol devresi parametreleri

DW01-P yongasını temel alan bir lityum polimer pil için koruma ve kontrol devresinin bazı parametrelerine bakalım

Elemanın kendisinin voltajı 3,9 V olan bir aküye hiçbir yük bağlı değilse, koruma ve kontrol devresinin 3 μA "yiyeceğini" hemen fark edebilirsiniz. Temelde kuruşlar. Elemanda 2 V varsa, devre sözde çok ekonomik moda girecek ve maksimum 0,1 μA tüketecektir, yani neredeyse hiçbir şey tüketmeyecektir.

Artık daha ilginç parametrelere geçebiliriz.

Aşırı Şarj Koruma Gerilimi

Rusça'da aşırı şarja karşı koruma. Bizim durumumuzda bu parametrenin tipik değeri 4,25 V'tur. Yani pilimiz 4,25 V'a şarj edildiğinde koruma çalışacak ve pil çalışacaktır. akım tüketmeyi bırakacaktır.

Bunu pratikte kontrol edelim. Güç kaynağını 4,2 Volt'a ayarlayın

ve pilimizi şarj etmeye başlıyoruz. Mevcut gösterge bize pilin şarj olmaya başladığını gösteriyor. İÇİNDE şu an 0,72 Amper'e eşittir.

Peki aküye daha fazla voltaj uygularsak ne olur? 4,5 V'a ayarlayıp pilin mevcut tüketimine bakıyoruz.

Fark etmiş olabileceğiniz gibi tüketim anında sıfıra düştü, bu da bize korumanın işe yaradığını gösteriyor. Li-ion/Po piller için 4,2 Volt'un üzerindeki voltajın öldürücü olduğu kabul edilir. Bu durumda şarj koruma ve kontrol devresi mükemmel bir iş çıkardı.

Aşırı Şarj Serbest Bırakma Gerilimi

Çok ilginç parametre. Böylece pilimiz 4,25 V'a kadar elektrik akımıyla "doldu". Koruma devresi onu daha fazla şarj etmekten ayırdı, aksi takdirde yukarıdaki deneyde olduğu gibi patlayacaktı. Ancak aküdeki voltaj örneğin 4,24 V'a düştükten sonra aküyü şarj etmeye devam etmek yanlış olur. Neden aküyü yeniden şarj edesiniz ki? Yine mosfetlerin üzerindeki tuşları tekrar “çekmek” mi? Ne için? Bu nedenle, sözde histerezis ortaya çıkar. Elemanın kendisindeki voltaj bu değere düştüğünde tekrar şarj olmaya başlayacaktır.

Bizim durumumuzda tipik değer 4,05 V'tur. Yani akü voltajı bu seviyeye düşerse izleme ve koruma devresi yine aküyü Aşırı Şarj Koruma Gerilimi seviyesine kadar şarj etmeye devam edecektir.

Aşırı Deşarj Koruma Gerilimi

Aşırı deşarj koruması.

Bu değere ulaşan pil derin kış uykusuna yatar. Peki neden ücret almak istemiyor? Mesele tam olarak Aşırı Deşarj parametresindedir Serbest bırakmak Gerilim (bununla ilgili daha fazla bilgiyi aşağıda bulabilirsiniz).

Aşırı Deşarj Serbest Bırakma Gerilimi

Boşalmış pil bu seviyeye ulaşana kadar, onu şarj etmeye yönelik tüm girişimler boşa çıkar. elektrik doğrudan akü terminallerine, bu modda hala şarj edilebilmesine rağmen, ancak çok çok uzun bir süre için. Yani bizim durumumuzda aküyü tekrar şarj edebilmek için eleman üzerindeki voltajın en az 3 V olması gerekir. Daha azsa şarj akmayacaktır.

PS. Ah, bu pillerden kaç tanesi insanlık tarafından çöplüklere atıldı! İnsanlar pilin tamamen bittiğini düşündüler ve şarj etmeyi reddettiler. Tek yapmanız gereken, hücreyi Aşırı Deşarj Serbest Bırakma Gerilimi şarj izin seviyesine kadar biraz şarj etmek ve ardından sakin bir şekilde pili şarj etmeye devam etmekti.

Aşırı Akım Koruması

Ayrıca aşırı akım gibi harika bir parametre de var Aşırı Akım Koruması. Normal modda, DW01x mikro devresi sürekli olarak CS pinindeki deşarj akımını izler. İşlerin gidebileceği iki yol var:

– CS bacağında 150 mV'luk bir voltaj varsa (aşırı akım), 10 ms sonra akü "uykuya" girecek ve yükü tamamen kapatacaktır.

– bu bacakta 1,35 V'luk bir voltaj varsa (terminallerin kısa devre modu), pil 500 μs'den daha kısa sürede "uykuya" geçecektir. Yani, kablolar kısa devre yaptığı anda akü yükü anında kapatır).

Pilin uyku modundan uyanması için yükün bağlantısını tamamen kesmeniz veya yükün 500 kOhm'u aştığından emin olmanız gerekir.

Koruma ve izleme devresi olmayan kısa devre

Peki ya düzenlersek kısa devre koruma ve kontrol devreleri olmayan piller mi? Bunu yapmak için bu kartı çıkarın ve akü terminallerine kısa devre yapın. Birkaç saniye sonra şiştiğini ve yırtıldığını görüyoruz.

Bu nedenle, geliştirmelerinizde kullanacaksanız bunlara olabildiğince dikkat etmeniz, terminallere kısa devre yaptırmamanız ve akımı aşırı yüklememeniz gerekir. Pil tamamen şarj olduğunda şarjı kapatan özel bir akıllı şarj cihazıyla birlikte gelirler.

veya bu tür pilleri şarj etmek için özel bir modül

Bu linkten görebilirsiniz.

Makalenin materyali videodan hazırlandı