Меню

Конечное напряжение разряда аккумуляторных батарей

Минимальное напряжение для Li-Ion аккумулятора на примере «18650»

Я часто вижу вопросы о том, на сколько низко можно разряжать Li-Ion аккумулятор, и возможно ли безопасно зарядить его при этом. На этот вопрос довольно трудно ответить точно, производители Li-Ion не публикуют много об этом, а Li-Ion — это не просто Li-Ion, это множество разных химикатов с похожими, но не равными спецификациями.

Некоторые люди не хотят разряжать аккумулятор ниже 3.6 вольт, но зачем останавливаться на этом, когда в даташите говориться о 3.0 и ниже вольт?
Для этого есть своего рода причина, и это связано с тем, как вы измеряете напряжение.
Вот пример:

Здесь я разряжаю аккумулятор до 2.5 вольт током в 2А, когда я отключаю нагрузку, напряжение начинает довольно быстро повышаться до 3.3 вольт.

Требуется 12 секунд для повышения напряжения от 2.5 до 3.1 вольт. Это означает, что если вы начнете измерять напряжение на аккумуляторе, вы никогда не увидите 2.5 вольта.

Давайте попробуем с другим аккумулятором.

Напряжение поднимается от 2.5 до 3.1 вольт за 3 секунды и через 7 секунд составляет около 3.2 вольт.

Как далеко скачки напряжения зависят от тока разряда, более низкий ток даст меньший скачок и по химическому составу аккумулятора, различные химикаты дают разные скачки напряжения. Это означает, что измерительные действия с аккумулятором вне оборудования не даст правильной информации о минимальном напряжении.

Из-за вышеперечисленного довольно сложно понять, какое фактическое напряжение аккумулятора находящийся внутри фонарика когда он включен. И можно предположить, что он разряжен, когда ненагруженное напряжение ниже «некоторого» значения. 3.6 вольт отлично подходит для некоторых батарей, но оказывается это не предел.

Первый ответ на этот вопрос прост, проверьте техническое описание:

Вот некоторые значения из 4 разных таблиц. Самые распространенные значения сегодня — 2,75 В и 2,5 В.

Эти значения являются самым низким напряжением, которое допускается на аккумуляторы, если необходимо достичь полного срока службы. Это означает, что для любого нормального использования это самое низкое значение для разрядки аккумулятора. Это напряжение не включает в себя ток. Предел не тот, который может быть разряжен только при высоких токах, он может разряжаться и очень низким током в соответствии этой спецификацией. Вот несколько иллюстраций из справочников про Li-Ion:

Вот некоторые данные от Samsung, защита от разрядки находиться вне нормального диапазона использования.

И если я расширю таблицу, то можно увидеть, что минимальное напряжение защиты зависит от устройства (нагрузки). При высоком токе защита может быть и при более низком напряжении.
Из этой таблицы видно, что допустимо разряжать аккумуляторы LCO / LMO ниже минимального значения.

Вот несколько иллюстраций из справочника про Li-Ion:

В обеих иллюстрациях есть:
Рабочий диапазон — то есть диапазон напряжения из таблицы данных.
Диапазон защиты (безопасности) — который охватывает более широкий диапазон напряжения, но может привести к дополнительному износу аккумулятора.
Непригодный диапазон — очень низкое или очень высокое напряжение.

В руководствах Samsung также указано минимальное напряжение.

Три последних иллюстраций показывают нам о допустимом минимальном напряжении на разных аккумуляторах от разных производителей в 1.5 вольта, где-то ниже 2.3 вольт или в 1 вольт.

Еще одна важная деталь — предварительная зарядка, когда напряжение низкое номинальному, батарею нельзя заряжать при номинальном токе. Необходимо использовать уменьшенный ток.
Когда аккумулятор разряжается до ниже допустимого напряжения, он может потерять некоторую мощность за очень короткое время.

Причиной не заряжать номинальным током сильно разряженный аккумулятор является то, что химия ломается при низких напряжениях. В зависимости от того, насколько химия ухудшилась, аккумулятор может очень сильно нагреться при зарядке!

С учетом вышеизложенного я порекомендую следующее:
1) Не используйте защиту от разряда в качестве сигнала о том, что аккумулятор полностью разряжен.
2) Не заряжайте номинальным током аккумуляторы под напряжением менее 2 вольт, за исключением случаев, когда у вас есть данные, говорящие, что они безопасны.
3) Только потому, что ячейка восстанавливает напряжение, не делайте целесообразным разрядку ниже пределов.

И помните, что если во время зарядки аккумулятор становится более горячим, чем обычно, или он не заряжаться полностью (то есть зарядное устройство не отключается), он будет мертвым, и возможно, опасным.

Источник



Нормальное напряжение разряженного и заряженного аккумулятора авто при разных режимах и состоянии АКБ

  1. Напряжение АКБ автомобиля
  2. Напряжение заряженной АКБ
  3. Сколько вольт должно быть на заряженном аккумуляторе
  4. Напряжение заряженного автомобильного аккумулятора без нагрузки
  5. Сколько ампер в заряженной АКБ
  6. Какое напряжение на аккумуляторе автомобиля вообще считается нормальным
  7. Минимальное напряжение
  8. Под нагрузкой
  9. При работающем двигателе
  10. Напряжение разряженной АКБ
  11. Как узнать уровень заряда аккумулятора автомобиля по его напряжению

Напряжение АКБ автомобиля

Речь идёт о важнейшем параметре аккумулятора. От него зависит старт силового агрегата, работа топливного насоса при пуске, функционирование габаритных, ходовых огней и многих иных узлов легковой машины. Поэтому важно регулярно контролировать нормальное напряжение аккумулятора автомобиля.

Напряжение заряженной АКБ

Зарядка (а точнее подзарядка) осуществляется генератором. Но здесь есть момент: обеспечить 100%-ю работоспособность аккумулятора таким способом можно, лишь проехав не менее 100 км. Поэтому рекомендуется хотя бы изредка проверять напряжение аккумулятора автомобиля, плотность и при необходимости подзаряжать от сетевого устройства.

Сколько вольт должно быть на заряженном аккумуляторе

В конструкцию изделия входит шесть электрически соединённых между собой банок. Какое напряжение должно быть на заряженном аккумуляторе автомобиля? О полной исправности АКБ и её готовности к работе говорит значение U = 12,6–12,9 В. Изделие с такими данными подключать к зарядному устройству не рекомендуется, так как возможно выкипание электролита, что приведёт к нарушению функционирования АКБ. Приобретая батарею в автомагазине, не забывайте, что напряжение полностью заряженного аккумулятора автомобиля соответствует 12,6 В. Отказываться от приобретения в ситуации, когда U = 12,5 В, не стоит: это штатное состояние для изделия, долгое время не используемого (находилось на складе). Все измерения осуществляются при температуре воздуха +18 градусов.

Напряжение заряженного автомобильного аккумулятора без нагрузки

Сколько вольт должно быть на заряженном автомобильном аккумуляторе? Среднее значение 12,6 В. Но некоторые модели, а также батареи по окончании подзарядки могут выдавать до 13,2 В. Если конструкция АКБ позволяет, определите вольтаж аккумулятора автомобиля на каждой банке. Есть нюанс: плотность электролита в секциях должна быть одной и той же, погрешность – не более 0,02 г/куб. см. Напряжение – примерно 1,9 В. Если оно не дотягивает до 1,7 В, секция изделия неисправна.

Читайте также:  Виды электроприемников по напряжению

Сколько ампер в заряженной АКБ

Чтобы разобраться с этим вопросом, необходимо ознакомиться с данными батареи, которые можно найти на этикетке. Имеется в виду нормальный заряд аккумулятора автомобиля и ёмкость изделия. Если она равна 60 А/ч, значит, батарея (при условии полной зарядки) способна отдавать в течение 11 часов ток в 5 А. Чтобы понять, сколько ампер в автомобильном аккумуляторе, его нужно подключить к зарядному устройству. Если это не сделано и клеммы изделия свободны, значение тока будет составлять ноль ампер.

Стоит заметить, что показания в плане тока у разных моделей АКБ будут сильно различаться. Сколько ампер выдаёт автомобильный аккумулятор? Это связано с нагрузкой. Чем она выше (до определённого предела), тем больше энергии отдаёт аккумулятор. Например, при пуске двигателя сила отдачи АКБ будет составлять 125 А, если в среднем мощность стартера 2000 Вт. Также существует зависимость от температуры окружающего воздуха. В мороз работоспособность батареи начинает снижаться из-за снижения скорости химических реакций, напряжение на клеммах аккумулятора уменьшается, а нагрузка возрастает и значение I вырастает до 500, а иногда даже и 800 ампер. Уровень на выходе зависит от внутреннего сопротивления: чем оно меньше, тем лучше. Чтобы достичь нормального напряжения автомобильного аккумулятора, конструкторы применяют специальные материалы для изготовления пластин, принимают меры для лучшего соприкосновения их с раствором.

Какое напряжение на аккумуляторе автомобиля вообще считается нормальным

Здесь также имеется в виду напряжение заряженного аккумулятора автомобиля без нагрузки. Это 12,5–13,2 В. Последний вольтаж получается по окончании подзарядки. Какое напряжение должен показывать заряженный аккумулятор автомобиля после 12-часовой выдержки с заглушенным двигателем? Это 12,6–12,8 В. Чтобы получить точные данные, измерения осуществляются где-то через 12 часов после того, как двигатель перестал работать. Это может быть, например, утро, когда машина ночь провела на стоянке или в гараже. Перед измерением одну клемму («массу») снимите с аккумулятора. Удержать свой заряд без изменений новая и заряженная батарея ёмкостью, например, 50 А/ч сможет 141 сутки (при плюсовой температуре воздуха), если она отсоединена от бортовой сети автомобиля. При подключении к ней время сохранения заряда уменьшается в 2 раза. Почему? Даже при заглушенном силовом агрегате и выключенном зажигании потребление тока продолжается: например, из-за подключённой сигнализации утечка составляет от 0,02 до 0,05 А/ч.

Минимальное напряжение

Чтобы избежать глубокого разряда батареи, что чревато необратимыми химическими процессами (сульфатацией), и выхода АКБ из строя, необходимо постоянно контролировать напряжение. Минимальное напряжение автомобильного аккумулятора – 10,5 В (воспользуйтесь ЗУ для восстановления работоспособности изделия). Иное дело U = 9 В. При таком значении нормально зарядить изделие можно только качественным ЗУ. Но даже восстановленная АКБ вряд ли будет полноценно работать. Есть, конечно, специальные схемы по десульфатации батареи, но, стоит повториться, 100%-го эффекта это не даст. Подобная ситуация может говорить о возможном замыкании между пластинами.

Под нагрузкой

Измерение напряжения на клеммах аккумулятора под нагрузкой подразумевает использование специального прибора – нагрузочной вилки. Но не забывайте: посредством устройства определяется всего лишь общая работоспособность батареи и степень её заряженности либо, наоборот, разрядки. Данный аппарат не определит ёмкость АКБ и начавшуюся сульфатацию (если она идёт, конечно). Исходя из этого, очевидно, что показания прибора не позволяют сделать вывод о сроке эксплуатации АКБ. Аппарат состоит:

  • из корпуса с мультиметром;
  • спирали, выполняющей функцию сопротивления;
  • проводов, оканчивающихся зажимами типа «крокодил»;
  • включателя.

Всего встречается два типа приборов: аналоговые (со стрелкой) и цифровые. Последние пользуются большей популярностью, так как выдают более точные показания. Практически все вилки предназначены для работы при положительной температуре от +1 до +35 градусов. Но есть и дорогие модели, способные исправно функционировать и в тридцатиградусный мороз. Создаваемый прибором ток колеблется в пределах 100–200 А. В некоторых моделях это значение можно регулировать. Время проверки аккумулятора под нагрузкой – не более 10 сек. Интересно, что по стандартам Евросоюза оно доходит до 20 сек. Нормальное напряжение аккумулятора автомобиля без нагрузки – 12,6–12,7 В.

При работающем двигателе

При заведённом моторе напряжение на аккумуляторе автомобиля из-за генератора будет несколько выше – 13,6–14,2 В. Оговорка: в течение десяти минут после пуска оно выше. Проверку напряжения на аккумуляторе автомобиля при работающем двигателе следует производить после того, как мотор проработает хотя бы 15 минут. Далее включите все потребители энергии в авто:

  • стеклоочистители;
  • обогреватель заднего стекла;
  • отопитель (на максимальном режиме);
  • дальний свет;
  • магнитолу.

Показания вольтметра должны измениться незначительно – на 0,2–0,3 В. Если напряжение аккумулятора автомобиля при работающем двигателе падает на большее значение, возможны проблемы с генератором. Здесь имеет смысл сделать небольшое отступление. В некоторых машинах (например, ВАЗ2108–2115) на конвейере ставят стандартный родной генератор, выдающий 80 А. Если задействовать потребители, а многие ещё пользуются такими штуками, как сабвуфер, усилитель к магнитоле (особенно если громкость вывернуть на полную мощность), то генератор просто не справляется с нагрузкой, и напряжение на АКБ становится меньше нормы. Решить проблему можно только одним способом: приобрести генератор на 100 А (он подходит по креплениям).

Напряжение разряженной АКБ

Полностью неработоспособной (разряженной) считается батарея, напряжение на клеммах которой менее 11,6 вольт. В такой ситуации эксплуатация автомобильного источника энергии невозможна: электрооборудование авто перестанет функционировать. То есть требуется зарядка батареи.

Полный разряд серьёзно влияет на состояние свинцовых батарей, которые особенно чувствительны к этой неприятности. Чтобы такая АКБ потеряла более половины своей ёмкости, достаточно всего лишь одного глубокого разряда. Батареи, в составе которых имеется сурьма, более стойко переносят сильный разряд. То же самое можно сказать о гелевых и AGM-изделиях. Рекомендуется не допускать полного разряда АКБ, что отрицательно сказывается на её эксплуатационном ресурсе.

Зимний период стоит упомянуть отдельно. В это время из-за замедления химических реакций активность электролита падает, что чревато его замерзанием. Для недопущения подобного казуса рекомендуется поддерживать напряжение заряженного автомобильного аккумулятора и не допускать его падения ниже 12,5 В.

Читайте также:  При головной боли напряжения какие таблетки принимать

Как узнать уровень заряда аккумулятора автомобиля по его напряжению

Наиболее простой метод – визуальный. Сегодня степень заряженности АКБ можно узнать, взглянув на гидрометрический индикатор (как его называют, «глазок»). Благодаря ему определяется степень зарядки изделия без подручных средств:

зелёный цвет индикатора указывает, что АКБ заряжена более чем на 60 %;
тёмный цвет говорит о необходимости зарядки батареи;
светлый цвет сообщает о потребности аккумулятора в дистиллированной воде.
Также примерно определить работоспособность батареи можно при помощи мультиметра, измерив напряжение при заглушенном двигателе, после выдержки его примерно в течение 12 часов, как говорилось выше. Измерения проводятся при температуре +18 С.

Приводим таблицу заряда аккумулятора автомобиля по напряжению:

Уровень работоспособности (%) Напряжение (В)
100 От 12,6
90 12,5
80 12,4
70 12,3
60 12,2
50 12,05
40 11,9
30 11,7
20 11,55
10 11,3
10,5

Аккумулятор средней ценовой категории служит примерно 3 года. Если всё это время соблюдать правила эксплуатации, батарея не доставит вам хлопот. Здесь один из главных моментов – не допускать глубокого разряда. По истечении трёхлетнего срока следует усилить контроль над АКБ: хотя бы раз в пару недель измерять напряжение полностью заряженного аккумулятора, если возможно, то и плотность. Через 4–5 лет АКБ рекомендуется заменить на новую.

Источник

Процесс заряда аккумуляторов различных типов

Заряд и разряд аккумулятора являются основными процессами, которые идут при его эксплуатации. Во время заряда аккумуляторная батарея восполняет потерянную ёмкость и по окончании процесса вновь может эксплуатироваться. В этом материале речь пойдёт о заряде аккумуляторов основных типов: свинцово-кислотных, щелочных и литиевых. Будут рассмотрены процессы происходящие при зарядке и режимы.

Заряд аккумуляторов различных типов

Свинцово-кислотные АКБ

Самой распространённой сферой применения свинцово-кислотных аккумуляторов, являются стартерные батареи в транспортных средствах. Они применяются для запуска двигателя, а также поддержки генератора при сильной нагрузке на бортовую сеть автомобиля. В штатном режиме работы свинцово-кислотные АКБ не испытывают глубокого разряда. Заряд батареи после пуска осуществляется током, вырабатываемым генератором. Кроме того, рекомендуется периодически выполнять зарядку стартерного аккумулятора от зарядного устройства. Какие реакции при этом происходят?

Происходящие процессы

В электрохимической реакции внутри свинцово-кислотного аккумулятора участвуют материалы положительного и отрицательного электрода, а также электролит. Активная масса положительного электрода представляет собой диоксид свинца (PbO 2). В случае с отрицательным электродом – это порошок свинца (Pb). При заряде свинцово-кислотной аккумуляторной батареи на электродах протекают следующие реакции. Положительный электрод PbSO 4 + H 2O -> PbO 2 + SO 4 2- + 4H + + 2e — Отрицательный электрод PbSO 4 -> Pb + SO 4 2- — 2e — Общий процесс в электрохимической системе описывается уравнением. 2PbSO 4 + 2H 2O -> Pb + 2H 2SO 4 + PbO 2 В процессе заряда из электролита расходуется вода и постепенно увеличивается его плотность. Плотность электролита полностью заряженного аккумулятора находится около 1,27 гр/см 3 . Ниже можно посмотреть таблицу степени заряженности АКБ. [table Сульфат свинца растворяется до определённого значения, а потом начинается электролиз воды. Он представляет собой разложение воды на водород и кислород. В результате наблюдается газовыделение, которое часто называют кипением электролита при перезаряде. Основной проблемой в процессе заряда свинцово-кислотного аккумулятора является неполное растворение сульфата свинца (PbSO 4). Это вещество забивает поры активной массы, в результате чего снижается площадь взаимодействия электролита с материалом электрода. Из-за этого происходит постепенная потеря ёмкости.

Режимы заряда

Если не считать ускоренной зарядки, то есть две основные схемы заряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. При постоянном напряжении и постоянном токе. Сегодня в продаже можно найти много зарядных устройств (ЗУ), имеющих возможность использования этих режимов, а также их комбинаций. Наиболее распространённой является схема заряда при постоянном напряжении. Смысл здесь в том, что на терминалы аккумулятора подаётся постоянное напряжение. Заряд обеспечивается благодаря выравниванию напряжений на выводах ЗУ. Полнота заряда в этом случае зависит от напряжения, подаваемого на только выводы АКБ. То есть если заряжать аккумуляторную батарею одинаковое время напряжением 14,4, 15 и 16 вольт, то наиболее полный заряд достигается при 16 В.

В зарядных устройствах подобный режим чаще всего подразумевает подачу напряжения около 16 вольт на токовыводы, а ток уменьшается в процессе зарядки. Изначально величина тока не должна превышать 10% от номинальной ёмкости аккумулятора. По мере роста внутреннего сопротивления АКБ ток снижается до значений, соизмеримых с током саморазряда. Зарядное устройство фиксирует это и отключает процесс. К плюсам этого варианта следует отнести полную автоматизацию. Поставили аккумулятор на заряд и забыли.

Такая схема зарядки требует постоянного контроля и корректировки подаваемого тока. Этапы разделяются по уровню напряжения на выводах аккумулятора. Обычно процесс выглядит следующим образом.

  • На первом этапе сила тока устанавливается в размере 10% от номинальной ёмкости АКБ. После этого проводится зарядка до постоянного напряжения 14,4 вольта.
  • Второй этап начинается с напряжения 14,4 вольта. Это значение является тем уровнем, на котором начинается разложение воды из электролита на кислород и водород. У аккумуляторов, выпускаемых по технологии Ca-Ca, это значение напряжения выше. Чтобы минимизировать выделение газов, сила тока снижается в два раза. То есть если на первом этапе она была 5 ампер, то здесь нужно уменьшить до 2,5 А.
  • Третий этап стартует с напряжения 15 вольт. Сила тока уменьшается два раза по сравнению со вторым этапом. Далее через определённые промежутки времени (1─2 часа) проверяется напряжение на терминалах. Как только оно перестаёт меняться, так можно считать процесс оконченным. На последнем этапе будет идти активное выделение газов. По этой причине аккумуляторная батарея должна находиться в хорошо проветриваемом помещении, а рядом не должно быть искр и открытого пламени.

[soc2] Варианты постоянным током неудобен тем, что требует контроля со стороны человека на протяжении всего процесса. Поэтому он используется в тех случаях, когда аккумулятор испытал глубокий разряд. При этом на начальной стадии (до того, как напряжение АКБ не достигнет 12 вольт) ток подаётся импульсами. То есть, несколько секунд он подаётся на выводы аккумулятора, а затем отключается. Более подробно о разных режимах заряда свинцово-кислотных аккумуляторов можно прочитать в этом материале. Выше был упомянут метод ускоренной зарядки аккумуляторной батареи. Подобный режим есть во многих зарядных устройствах. Он отличается лишь тем, что на аккумулятор подаётся увеличенный до 30% (по сравнению со штатным значением 0,1*С) ток. Это используется в тех случаях, когда аккумулятору нужно быстро отдать заряд, который необходим для запуска двигателя. Увеличенная сила тока при зарядке отрицательно сказывается на состоянии электродов и активной массы. Поэтому без необходимости этот режим лучше не использовать. [banner1]

Щелочные аккумуляторные батареи

Щелочные аккумуляторы используются в качестве тяговых. Их можно встретить в различной складской технике, железнодорожном транспорте, электроинструменте и других сферах применения, где они работают в режиме циклирования.

Происходящие процессы

Наиболее распространёнными электрохимическими системами щелочных аккумуляторов являются никель─кадмиевые и никель─металлогидридные. Рассмотрим процесс заряда на их примере. Оба типа батарей имеют положительный электрод с активной массой из гидроокиси никеля (NiOOH). В ней присутствует графит и окись бария. Окись бария продлевает срок службы АКБ, а графит увеличивает электропроводность активной массы.

[banner2] Электролитом чаще всего является 20%-й водный раствор едкого калия (КОН). Для увеличения срока службы в него является небольшое количество моногидрата лития (LiOH). Ниже представлены реакции, происходящие в щелочном аккумуляторе при заряде. Система Ni-MH 2Ni(OH) 2 + 2KOH + Fe(OH) 2 -> 2Ni(OOH) + 2KOH + Fe Система Ni-Cd 2Ni(OH) 2 + 2KOH + Cd(OH) 2 -> 2Ni(OOH) + 2KOH + Cd В процессе разряда активная масса на положительном электроде окисляется и 2Ni(OH) 2 превращается в гидроокись никеля. Одновременно с этим в активной массе отрицательного электрода происходит восстановление, в результате которого образуется железо и кадмий. [soc3]

Режимы заряда

Если рассматривать заряд стандартного аккумуляторного элемента Ni-Cd, то рекомендуемый ток составляет 10─20% от номинальной ёмкости. Во время зарядки может доходить до 16 часов. Допустимый диапазон температур для зарядки щелочных аккумуляторов составляет от 0 до 50 по Цельсию. Наиболее эффективно процесс заряда происходит в диапазоне температур от 10 до 40 градусов Цельсия. На практике конструкция щелочных аккумуляторов позволяет заряжать их током не менее 30% от номинальной ёмкости. Процесс заряда в этом случае занимает несколько часов. При заряде щелочных аккумуляторов есть один важный момент. Особенно это актуально для никель─кадмиевых батарей. Они имеют такую проблему, как «эффект памяти». Поэтому перед зарядом эти АКБ требуется разрядить. Подобным функционалом располагают многие зарядные устройства, предназначенные для работы со щелочными аккумуляторами.

Различных схем заряда для щелочных батарей значительно больше, чем для свинцово-кислотных. Некоторые из них приведены на изображении ниже.

Существуют также различные механизмы определения окончания заряда щелочного элемента. В некоторых случаях может использоваться сразу несколько способов для фиксации окончания процесса. Более подробно о процессе заряда щелочных батарей можно узнать из этого материала. В процессе заряда напряжение на выводах щелочного аккумулятора постепенно увеличивается до 1,6─1,75 вольта. На заключительном этапе напряжение может подниматься до 1,8 вольта. В случае с герметичными щелочными АКБ бывает так, что окончание заряда определяется переданными ампер-часами. Чтобы зарядить батарею целиком иногда расходуется количество энергии, соответствующее 150 процентам от номинальной ёмкости. Напряжение полностью заряженного щелочного аккумулятора в разомкнутой цепи составляет 1,45 вольта.

Литиевые

Процесс заряда будет рассмотрен на примере литий─ионных аккумуляторных батарей. В последнее время они получили широкое распространение в качестве источников питания для бытовой техники, потребительской электроники, электроинструмента, электромобилей, электровелосипедов, скутеров и т. п. По сравнению с вышеописанными свинцово-кислотными и щелочными АКБ литий─ионные модели имеют более высокую энергоёмкость.

Происходящие процессы

В литиевый электрохимической системе сейчас используются различные химические соединения и периодически разрабатываются новые. Мы рассмотрим реакции, происходящие при заряде в большинстве распространённых коммерческих Li─Ion батареях. Отрицательный электрод выполняется из материала, содержащего углерод. Благодаря его природе и составу электролита происходит процесс интеркаляции ионов лития в углерод. Углеродная матрица обладает слоистой структурой, которая может быть упорядоченной или частично упорядоченной. Это уже зависит от конкретного углеродосодержащего материала.

[banner3] Поиски новых материалов для положительного электрода ведутся постоянно и периодически выпускаются новые модели с усовершенствованными характеристиками. При заряде литий─ионного аккумулятора на электродах протекают следующие реакции. Положительный электрод LiCoO 2 -> Li 1-xCoO 2 + xLi + +xe — Отрицательный электрод C + xLi + + xe — -> CLi x В процессе интеркаляция ионы лития из электролита внедряются между слоями углерода. При этом объём углеродной матрицы меняется незначительно. Этими качествами был обусловлен выбор углерода в качестве материала анода. Помимо материала, содержащего углерод, в отрицательном электроде могут быть такие добавки, как олово, серебро и их сплавы. В некоторых моделях встречаются композитные материалы.

Режимы заряда

Процесс заряда литий─ионных аккумуляторов комбинированный и проходит в два этапа. На первой стадии ведётся зарядка током, величина которого составляет от 20 до 100% от номинальной емкости батареи. Этот этап продолжается до того, пока напряжение АКБ не достигнет 4,1 вольта. После этого начинается второй этап, во время которого заряд ведётся при постоянном напряжении. По времени вся зарядка продолжается около 3 часов (при максимально допустимом токе), из которых на первый этап отводится один час. Более подробно о процессе заряда литиевых аккумуляторов можно прочитать в этой статье. Окончание заряда фиксируется в тот момент, когда напряжение достигло максимального (4,1─4,2 В), а ток уменьшился до 3% от своей величины в начале процесса. В некоторых случаях возможен третий этап, который представляет собой хранение. Этот этап представляет собой периодическую подзарядку для компенсации ёмкости, потерянной в результате саморазряда.

Бывают зарядные устройства, которые обеспечивают только первый этап зарядки. При таком варианте степень заряженности батареи составляет около 70─80%.

Опрос

Примите участие в опросе! [poll ] Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Исправления и дополнения к материалу, а также ваше мнение о заряде свинцово-кислотных, щелочных, литиевых аккумуляторов, оставляйте в комментариях ниже. Голосуйте в опросе и оценивайте статью.

Источник