Литиевые аккумуляторы появились относительно недавно, но уже стали востребованы и вытеснили другие виды аккумуляторов.
В большинстве современной технике установлены литий-полимерные аккумуляторы, которые устанавливаются в смартфоны, ноутбуки, планшеты и строительные инструменты.
Детские игрушки также оснащают литий-полимерными батарейками. Чтобы увеличить срок эксплуатации данного вида аккумуляторов следует правильно их использовать и соблюдать определенные правила зарядки.
- Как правильно заряжать литий-полимерные аккумуляторы чтобы продлить их срок службы
- Конструкция литий-полимерных аккумуляторов
- Принцип работы литий-полимерных аккумуляторов
- В чем особенность литий-полимерных аккумуляторов?
- Как правильно заряжать литий-полимерные аккумуляторы?
- Как правильно заряжать литий-полимерный аккумулятор сразу после покупки?
- Опасные ситуации и рекомендации как их избежать
Как правильно заряжать литий-полимерные аккумуляторы чтобы продлить их срок службы
Конструкция литий-полимерных аккумуляторов
Литий-полимерные аккумуляторы являются одним из видов литий-ионных аккумуляторов. Они имеют схожесть в конструктивном оснащении и принципе работы, а отличаются только типом электролита и конструктивно-эксплуатационными характеристиками.
Конструкция литий-полимерных аккумуляторов представляет собой катод и анод. Катод выполняется из алюминиевой фольги с напылением соединения лития, а анод – из меди с напылением графита. Между ними располагается специальная полимерная ионопроводящая пленка. Именно она является характерной особенностью литий-полимерный и литий-ионных аккумуляторов. Поскольку в литий-ионных батареях вместо пленки установлен пористый сепаратор, который пропитан электролитом.
Поскольку непосредственно пленка не пропускает ионы, сопротивление внутри литий-ионных аккумуляторов высокое, и он не может отдавать большой ток. Чтобы снизить показатель сопротивления, в элемент добавляют безводный электролит в виде геля, что дает возможность увеличить разрядный ток до 1 – 3С, где С – это емкость аккумулятора.
Катоды и аноды, полимерный сепаратор и гель упакованы в изолированный изнутри корпус из фольги или полимерной пленки, что дает возможность увеличить соотношение электроемкости и масса-габариты по сравнению с литий-ионными представителями. В современных смартфонах можно найти аккумуляторы данного типа толщиной до одного миллиметра самого причудливого исполнения.
Элементы литий-полимерных аккумуляторов не обладают терпимостью к перезаряду и глубокому разряду. Поэтому почти все литий-полимерные аккумуляторы производятся с контроллерами цикла «заряд-разряд», которые способны отключать его в критических моментах.
На заметку: некоторые элементы литий-полимерных аккумуляторов могут не оснащаться собственным контроллером. Они встраиваются в смартфоны, которые самостоятельно отслеживают режим работы аккумуляторов. Как правило, это аккумуляторы в гибком корпусе, впаивающиеся прямо в смартфон с несъемной крышкой.
Принцип работы литий-полимерных аккумуляторов
После схода литий-полимерных аккумуляторов с конвейера, в них нет энергии, в отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов. Для того, чтобы применять такой аккумулятор, его желательно подзарядить. Выполняют зарядку на заводе-производителе. Во время зарядки положительно заряженные ионы лития отсоединяются от катода и через сепаратор переходят к аноду, где интегрируются в кристаллическую решетку графита. Когда место для ионов на аноде заканчивается, то зарядка прекращается.
Когда устройство получает нагрузку, то происходит процесс, в котором ионы с анода перемещаются на катод, восстанавливая первоначальное соединение лития (обратный процесс зарядки). Первая зарядка и формовка элемента осуществляется заводом-изготовителем. Пользователю остается лишь поддерживать оптимальный уровень заряда аккумулятора.
На заметку: все процессы, которые происходят внутри литий-полимерных аккумуляторов аналогичный процессам в литий-ионных.
В чем особенность литий-полимерных аккумуляторов?
Литий – это самый легкий металл с высоким электрохимическим потенциалом и плотностью энергии.
Литий-полимерные аккумуляторы превосходят по эффективности никель-кадмиевые и никель-металлогидридные представителей. Литиевые аккумуляторы изготавливаются с небольшими размерами в отличие от других, обладают высокой энергоемкостью и рассчитан на большее количество циклов «заряд-разряд».
Литий-полимерные аккумуляторы произведены на основе тонкой пластины, которая пропитана электролитом. Толщина источника питания равна одному миллиметру и позволяет создавать легкие и тонкие устройства с продолжительным временем автономной эксплуатации.
Главные особенности литий-полимерный аккумуляторов – это продолжительный срок эксплуатации и замедленный процесс выхода из строя и самозаряда.
Как и любое устройство без грамотного использования и зарядки аккумулятор теряет свою емкость и перестает функционировать. Главное правило эксплуатации аккумуляторов – это защита от сильных перепадов температур. Перегрев аккумулятора может привести к возгоранию, а при переохлаждении – перестает функционировать.
Литий-полимерные аккумуляторы обладают высокой чувствительностью к разрядке, поэтому очень важно контролировать уровень его зарядки. В современных смартфонах и планшетах устанавливается контроллер, которые защищает устройство от перезарядки и полной разрядки.
Принцип действия литий-полимерного аккумулятора основано на сохранении баланса энергии внутри него. При 100% зарядке контроллер прекращает питание смартфона, даже если кабель зарядного устройства подключен к самому смартфону.
Однако, специалисты рекомендуют один раз в шесть месяцев выполнять калибровку аккумулятора, то есть разряжать его до отключения, а после заряжать до 100%.
Как правильно заряжать литий-полимерные аккумуляторы?
Эксплуатация литий-полимерных аккумуляторов включает в себя несколько правил, соблюдение которых даст возможность продлить срок их эксплуатации и сохранить их в работоспособном состоянии.
Итак, правила:
- Как говорилось выше, зарядку аккумуляторов требуется производить как только поступил сигнал о низком уровне заряда, каждое отключение при полном разряде уменьшает его работоспособность и сокращает энергоемкость;
- Выполнять подзарядку аккумулятора. Если вблизи есть электропитание – прикуриватель автомобиля, стандартная розетка или компьютере, то смартфон необходимо регулярно подзаряжать, даже когда процент зарядки находится в диапазоне от 10% до 90%. Главное, не допускать максимального уровня зарядки при коротких подзарядках;
- Поддерживать оптимальный уровень зарядки аккумуляторов. Оптимальный уровень зарядки литий-полимерных аккумуляторов составляет 50%. Специалисты рекомендуют обеспечить диапазон уровня зарядки от 30% до 80%, что позволит поддерживать аккумулятор в работоспособном состоянии на протяжении долгого времени;
- Отключение электропитания вовремя. При продолжительной зарядке аккумулятора, он защищается контроллером, который предотвращает перезарядку. Однако, он не сможет защитить устройство от перегрева, поскольку химические реакции внутри него продолжают протекать. Перегрев аккумулятор значительно сокращает срок его эксплуатации, а в некоторых случаях приводит к взрыву и возгоранию;
- Использование оригинального зарядного устройства. В комплекте с любым устройством идет зарядное устройство, которое включает в себя кабель и блок питания. Благодаря использованию оригинального зарядного устройства позволяет уменьшить время зарядки аккумулятора и увеличить продолжительность его эксплуатации. Если зарядное устройство перестало работать или по каким-либо причинам оно не может быть использовано с гаджетом, следует приобрести другое, которое сертифицировано заводом-изготовителем;
- Хранение аккумулятора со определенным уровнем заряда. Если устройство продолжительное время не планируется использовать, то следует его хранить в выключенном состоянии, предварительно зарядив до 60 – 80%. Особенностью липо-аккумулятором является эксплуатация в неактивном состоянии, поэтому уровень заряда аккумулятора после включения будет несколько ниже, чем при включенном;
- Исключение зарядки при нагреве аккумулятора. Активная эксплуатация смартфона может привести к повышению температуры аккумулятора сверх нормы, если крышка смартфона стала горячей и его некомфортно держать в руках, то зарядка его категорически запрещена. Поскольку при контакте с током температура только увеличиваться, это может привести к возгоранию или взрыву;
- Ограничение работы устройства в процессе зарядки. Оптимальным вариантом для зарядки гаджета является выключенное состояние. Аккумулятор при этом находится в безопасности и заряжается, нагреваясь до разрешенных температур. Если устройство нет возможности выключить, то следует максимально оптимизировать его эксплуатацию – отключение соединений с интернетом, модуля GPS и Bluetooth, ограничение эксплуатации гаджета для звонков, сообщений и прочий операций.
Как правильно заряжать литий-полимерный аккумулятор сразу после покупки?
Как правило, после покупки мобильного устройства или планшета, при включении уровень зарядка показывает около 30 – 40%, что считается результатом консервации аккумулятора на этапе производства – специальный состав замедляет действие электролита. Данный способ дает возможность сохранить энергоемкость аккумулятора и его свойства пока дойдет до пользователя.
Консервирующий состав после приобретения устройства необходимо деактивировать, разморозив аккумулятор и подготовив его к работе. Данная процедура подучила название «раскачка». Чтобы ее выполнить «раскачку» необходимо разрядить устройство до 10 – 15%, а после подключить к питанию и выполнить полную зарядку. Данную процедуру следует выполнить несколько раз, после чего выполнять короткие подзарядки, не допуская крайних состояний.
На заметку: если деактивация аккумулятора перед первой эксплуатаций не произведена, то емкость и срок эксплуатации аккумулятора сокращается с каждой зарядкой.
Опасные ситуации и рекомендации как их избежать
Главными рисками при применение литий-полимерных аккумуляторов являются:
- Перезаряд до напряжения свыше 4,2В на одной ячейке;
- Нагрев аккумулятора более 60 градусов Цельсия;
- Разрядный ток, который выше нагрузочной способности составляющих аккумулятора;
- Глубокая разрядка до напряжения менее 3В на одну составляющую;
- Хранение аккумулятора в разряженном состоянии;
- Разгерметизация аккумулятора. Данный процесс представляет собой попадание внутрь аккумулятора воздуха вследствие механического повреждения, перегрева или по иным причинам.
Данные риски приводят к снижению энергоемкости аккумулятора и могут привести к возгоранию элементов, поэтому эксплуатация высокотехнологичных моделей аккумуляторов должна производиться корректно, придерживаясь рекомендаций производителей.
Для предотвращения возгорания следует придерживаться использования оригинальных компонентов и правильного выставления на зарядном устройстве количества заряжаемых ячеек. Также стоит проверять, не повышается ли температура аккумулятора выше номинальной вовремя зарядка и вовремя заряжать разряженные элементы.