18650 أصبحت بطاريات Li-ion أكثر شيوعًا مؤخرًا. وفقًا لخصائصها التقنية ، فهي متقدمة على بطاريات الأصابع المعروفة. مفاهيم "الإصبع" و "الإصبع الصغير" ، المستخدمة للأحجام المعروفة للبطاريات ، غير صحيحة من وجهة نظر المصطلحات الصحيحة. جميع البطاريات ، بغض النظر عن الحجم ، لها رموز خاصة بها تشير إلى حجمها. إذن ، 18650 هو أيضًا رمز. هذا هو السر كله
حجم البطارية 18650
هذا الرمز المكون من خمسة أرقام يعبر عن عرض وطول البطارية ، حيث يكون أول رقمين هما العرض (القطر) بالملم ، والأخر ثلاثة أرقام هي الطول بالملم مع أعشار. هناك رأي خاطئ مفاده أن الصفر الموجود في نهاية هذا الرمز يشير إلى الشكل الأسطواني للبطارية (توجد بطاريات بأشكال مختلفة). هذا التحديد الدقيق لطول البطارية ليس ضروريًا. عند تحديد حجمه ، غالبًا ما يقتصر على الأرقام الأربعة الأولى (1865). بالمناسبة ، بطاريات الأصابع والأصابع الصغيرة لها أيضًا رمز خاص بها - 14500 و 10440. بالإضافة إلى الرمز الرقمي ،يمكن أيضًا الإشارة إلى الحجم بالحروف. على سبيل المثال ، يحتوي الحجمان أعلاه للبطارية على رموز أحرف بديلة - AA (الإصبع) و AAA (الإصبع الصغير). هناك العديد من الرموز الأبجدية والرقمية التي تشير إلى حجم البطاريات المختلفة: CR123 (16340) ، A (17500) ، Fat A (18500) ، 4/3 A (17670) ، إلخ.
بالنسبة لبطاريات 18650 ، فإن تعيين الحجم هذا غير دقيق. يجب أيضًا مراعاة المعلمات الأخرى. يمكن أن يتأثر حجم بطارية 18650 ، على سبيل المثال ، بوجود لوحة خاصة مدمجة (جهاز التحكم في الشحن). قد يكون طول بعض البطاريات أطول قليلاً في هذه الحالة. ليس من غير المألوف أن لا تتلاءم البطارية ببساطة مع مقصورة الجهاز حيث يريدون استخدامها ، على الرغم من حقيقة أن هذا الجهاز (على سبيل المثال ، حزمة بطارية السجائر الإلكترونية) مصمم للعمل مع هذا النوع من البطاريات.
بطارية ليثيوم أيون 18650
يعتمد مقدار الوقت الذي يمكن أن تدوم فيه بطارية معينة على مفهوم "مللي أمبير في الساعة" (مللي أمبير في الساعة). بالنسبة للبطاريات الكبيرة ، مثل السيارات ، يتم استخدام مصطلح "أمبير لكل ساعة". لبطارية 18650 مللي أمبير ، هذه قيمة مشتقة. أمبير واحد يساوي 1000 مللي أمبير. الملي أمبير في الساعة هو التيار الذي يمكن أن تنتجه البطارية خلال ساعة الاستخدام التقليدية. بمعنى آخر ، إذا قسمت هذه القيمة على عدد معين من الساعات ، يمكنك معرفة عمر البطارية. على سبيل المثال ، تبلغ سعة البطارية 3000 مللي أمبير. هذا يعني ذلك لمدة ساعتينستنتج 1500 ملي أمبير. أربعة - 750. البطارية من المثال أعلاه سيتم تفريغها بالكامل بعد 10 ساعات من التشغيل ، عندما تصل سعتها إلى 300 ملي أمبير (حد التفريغ العميق).
هذه الحسابات تعطي فقط فكرة تقريبية عن عمر البطارية. يعتمد وقت التشغيل الفعلي على الحمولة التي يجب أن تتعامل معها ، أي على الجهاز الذي يجب أن يوفر الطاقة.
التيار والجهد والطاقة
قبل الخوض في الوصف العام للخصائص التقنية لبطاريات الليثيوم أيون 18650 والاحتياطات في التعامل معها ، سنقوم بتعريف المفاهيم المذكورة أعلاه بإيجاز. يتم التعبير عن التيار (الحد الأقصى لتيار التفريغ ، الإخراج الحالي) بالأمبير ويتم تمييزه على البطارية بالحرف "A". يُعبر عن الجهد بالفولت ويُشار إليه بالحرف "V". في العديد من البطاريات ، يمكنك العثور على مثل هذه التعيينات. بالنسبة لبطارية ليثيوم أيون ، يكون الجهد دائمًا 3.7 فولت ، ويمكن أن يكون التيار مختلفًا. يتم التعبير عن طاقة البطارية كمعامل مهيمن لقوتها على أنها ناتج الجهد والتيار (يجب ضرب الفولت بالأمبير).
وصف إيجابيات وسلبيات بطارية ليثيوم أيون
العيب الرئيسي لبطاريات Li-Ion 18650 هو أن لديها نطاق درجة حرارة تشغيل صغير. لا يمكن التشغيل العادي لبطارية ليثيوم أيون إلا في النطاق من -20 إلى +20 درجة مئوية. إذا تم استخدامه أو شحنه في درجات حرارة أقل أو أعلىملحوظ ، فإنه يفسدها. للمقارنة ، تتمتع بطاريات النيكل والكادميوم وهيدريد معدن النيكل بنطاق درجة حرارة أوسع - من -40 إلى +40. ولكن ، على عكس الأخير ، فإن بطاريات الليثيوم أيون لها جهد اسمي أعلى - 3.7 فولت مقابل 1.2 فولت لبطاريات النيكل.
أيضًا ، لا تتأثر بطاريات الليثيوم أيون عمليًا بالتأثيرات على التفريغ الذاتي والذاكرة الشائعة بين العديد من أنواع البطاريات. التفريغ الذاتي هو فقدان الطاقة المشحونة عند الخمول. يحدث تأثير الذاكرة في بعض أنواع البطاريات نتيجة الشحن المنتظم بعد التفريغ غير الكامل. أي أنه يتطور على البطاريات التي لم يتم تفريغها بالكامل.
مع تأثير الذاكرة ، "تتذكر" البطارية درجة التفريغ التي تم بعدها شحنها ، وتفريغها ، بعد أن وصلت إلى هذا الحد في الدورة التالية. قدرتها الحقيقية في ذلك الوقت أكبر في الواقع. إذا كانت هناك لوحة تعرض مستوى البطارية ، فستظهر أيضًا التفريغ. هذا التأثير لا يتطور على الفور ، ولكن بشكل تدريجي. يمكن أن تتطور أيضًا في الظروف التي تعمل فيها البطارية باستمرار من التيار الكهربائي ، أي أنها تشحن باستمرار.
التفريغ الذاتي وتأثير الذاكرة منخفضان للغاية في بطاريات الليثيوم أيون.
هناك شيء آخر يجب الانتباه إليه: لا يمكن تخزين هذه البطاريات في حالة تفريغ الشحن ، وإلا فإنها ستفشل بسرعة.
احتياطات بطارية Li-ion
العديد من أنواع البطاريات قابلة للاشتعال وانفجارات. يعتمد ذلك على التركيب الكيميائي للهيكل الداخلي للبطارية. بالنسبة لبطاريات الليثيوم أيون 18650 ، فإن هذه المشكلة حادة للغاية. ليس من غير المألوف أن يعاني مستخدمو السجائر الإلكترونية من حروق شديدة في أيديهم ووجههم ، أو حتى إصابات أكثر خطورة. نظرًا لوجود بطاريات الليثيوم أيون في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والهواتف المحمولة ، فليس من غير المألوف أن تشتعل.
في المقام الأول من بين أسباب مثل هذه الحوادث ، بالطبع ، تجميع بطاريات منخفضة الجودة (رخيصة). ومع ذلك ، في حالة السجائر الإلكترونية ، من السهل إثارة انفجار بطارية ليثيوم أيون بنفسك ، حتى لو لم تكن البطارية رخيصة. للقيام بذلك ، عليك أن تفهم قليلاً ما هي المقاومة الكهربائية.
إذا شرحنا هذا المفهوم بأبسط لغة ، فهذه معلمة تحدد متطلبات الموصل للبطارية. كلما انخفضت مقاومة الموصل ، كلما زادت التيار (الأمبيرات) التي يجب أن تعطيها البطارية. إذا كانت المقاومة منخفضة جدًا ، فستعمل البطارية مع هذا الموصل بحمل كبير. يمكن أن تكون المقاومة منخفضة جدًا لدرجة أنها ستثير حملًا باهظًا على البطارية وانفجارها أو اشتعالها اللاحق. بمعنى آخر ، ستكون دائرة كهربائية قصيرة. نظرًا لأن السجائر الإلكترونية تعمل على مبدأ التبخر ، الذي يتطلب عنصر تسخين (ملف خيطي) ، فقد يجبر المستخدمون غير الأكفاء البطارية عن طريق الخطأ على العمل مع عنصر تسخين باستخداممقاومة منخفضة للغاية. بمعرفة الإخراج الحالي لبطارية معينة ومقاومة الموصل ، باستخدام حسابات بسيطة باستخدام صيغة قانون أوم ، يمكنك تحديد ما إذا كانت هذه البطارية يمكنها التعامل مع موصل معين.
لا تحدث هذه المخاطر دائمًا في جميع الحالات. تتطور تقنيات حماية البطارية باستمرار. تحتوي العديد من البطاريات على وحدة تحكم شحن خاصة بداخلها يمكنها إلغاء تنشيط البطارية في الوقت المناسب عند حدوث ماس كهربائي. هذه بطاريات محمية
جهاز بطارية ليثيوم أيون
يوجد في قلب بطارية 18650 إلكتروليت ، وهو سائل خاص تحدث فيه التفاعلات الكيميائية.
هذه التفاعلات الكيميائية قابلة للعكس. هذا هو مبدأ تشغيل أي بطارية. بعبارات بسيطة ، يمكن أن تنتقل صيغة مثل هذه التفاعلات من اليسار إلى اليمين (التفريغ) ومن اليمين إلى اليسار (الشحنة). تحدث مثل هذه التفاعلات بين الكاثود والأنود في الخلية. الكاثود هو القطب السالب (ناقص) ، القطب الموجب هو القطب الموجب (زائد) لمصدر الطاقة. أثناء التفاعل ، يتم تكوين تيار كهربائي بينهما. التفاعلات الكيميائية للتفريغ والشحنة بين الكاثود والأنود هي عمليات أكسدة واختزال ، لكن هذه قصة أخرى. لن نتعمق في عملية التحليل الكهربائي. يتشكل التيار في اللحظة التي يبدأ فيها القطب السالب والأنود في التفاعل ، أي أن شيئًا ما متصل بقطر زائد وناقص من البطارية. يجب أن يكون الكاثود والأنود موصلين كهربائياً.
أثناء خرق الشروطأثناء التشغيل ، تظهر جزيئات العناصر الكيميائية في الإلكتروليت ، مما يؤدي إلى إغلاق الكاثود والأنود ، مما يؤدي إلى قصر الدوائر الداخلية. نتيجة لذلك ، تزداد درجة حرارة البطارية ويظهر المزيد من الجزيئات ، مما يؤدي إلى إغلاق الموجب والناقص. هذه العملية برمتها ، مثل كرة الثلج ، تكتسب السرعة بشكل كبير. بدون إمكانية إخراج المنحل بالكهرباء (حالة البطارية مغلقة) يحدث تمدد حراري مما يزيد الضغط الداخلي. ما سيحدث بعد ذلك يمكن فهمه بدون تعليق.
شحن بطارية ليثيوم أيون
كشاحن لبطارية 18650 ، أي جهاز مصمم لبطاريات من هذا الشكل مناسب. الشيء الرئيسي هو عدم تغيير القطبية الصحيحة عند الشحن. ضع البطاريات في فتحات الشاحن تمامًا وفقًا لإشارات الجمع والطرح. إنها لفكرة جيدة قراءة الاحتياطات الأخرى لاستخدام شاحن بطارية 18650 ، والتي يتم سردها دائمًا في علبة البطارية.
الخيار الأفضل لشحن بطاريات الليثيوم أيون هو استخدام شواحن أغلى ثمناً مع عملية شحن دقيقة. العديد منهم لديه وظيفة شحن البطاريات باستخدام طريقة CC / CV ، والتي تعني التيار المستمر والجهد الثابت. هذه الطريقة جيدة لأنها يمكن أن تشحن البطارية أكثر من أجهزة الشحن التقليدية. هذا بسبب مفهوم مثل الشحن الزائد.
أثناء شحن البطارية أو تفريغها جهدهايتغير. يزداد عند الشحن وينخفض عند التفريغ. المقدرة 3.7 فولت هي قيمة متوسطة.
هناك تأثيران يؤثران سلبًا على البطارية - الشحن الزائد والتفريغ الزائد. هناك حدود لشحن البطارية وتفريغها. إذا تجاوز الجهد الكهربي للبطارية هذه الحدود ، فسيتم شحن البطارية بشكل زائد أو مفرط ، اعتمادًا على ما إذا كانت قيد الشحن أو التفريغ. في وضع الشحن العادي لـ 18650 Li-ion ، يقوم الشاحن ووحدة التحكم في الشحن داخل البطارية نفسها (إن وجدت) بقراءة جهد البطارية وقطع الشحن عندما تصل إلى الحد الأدنى لتجنب الشحن الزائد. في هذه الحالة ، لا تكون البطارية مشحونة بالكامل. قد تسمح لها سعتها بشحن المزيد ، لكن العتبة تمنعها من القيام بذلك.
تم تصميم مبدأ الشحن بطريقة CC / CV بحيث لا يتم قطع التيار الموفر للشحنة ، ولكن يتم تقليله بشكل حاد ، مما يمنع الجهد الداخلي للبطارية من تجاوز قيمة العتبة. وبذلك تكون البطارية مشحونة بالكامل بدون اعادة شحنها.
أنواع بطاريات الليثيوم أيون
أنواع بطاريات Li-ion 18650:
- فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) ؛
- الليثيوم والمنغنيز (IMR) ؛
- الكوبالت الليثيوم (ICR) ؛
- ليثيوم بوليمر (ليبو).
جميع الأنواع ما عدا النوع الأخير أسطوانية ويمكن تصنيعها بتنسيق 18650. تختلف بطاريات الليثيوم بوليمر من حيث أنها لا تحتوي على شكل محدد. هذا يرجع إلى حقيقة أن لديهم مادة صلبةالمنحل بالكهرباء (بوليمر). بسبب هذه الخاصية غير العادية للإلكتروليت ، غالبًا ما تستخدم هذه البطاريات في الأجهزة اللوحية والهواتف المحمولة.
تطبيق بطاريات الليثيوم أيون
كما ذكرنا سابقًا ، تُستخدم بطاريات Li-ion بحجم 18650 على نطاق واسع في السجائر الإلكترونية. يمكن أن تكون مدمجة في حزمة البطارية أو قابلة للإزالة ، أي مثبتة بشكل منفصل فيها. قد يكون هناك أيضًا العديد من التوصيلات المتوازية أو المتسلسلة.
تستخدم بطاريات الليثيوم أيون منذ فترة طويلة في بناء بطاريات مختلفة ، مثل بطاريات الكمبيوتر المحمول. هذه البطاريات عبارة عن سلسلة من عدة بطاريات مترابطة داخل علبة واحدة. يمكن أيضًا العثور على مثل هذه البطاريات كبنوك طاقة كبيرة - أجهزة شحن محمولة.
نطاق البطاريات نفسها واسع جدًا: من أجهزة الشحن المسماة إلى العناصر المكونة للآليات الكبيرة الحديثة (السيارات أو الطيران). في الوقت نفسه ، يمكن أن يختلف عدد بطاريات الليثيوم أيون 18650 التي تشكل بطارية واحدة من بضع إلى مئات. والجدير بالذكر أن بطاريات الليثيوم بوليمر. على الرغم من عدم توفرها بتنسيق 18650 Li-ion ، إلا أنها الأكثر شيوعًا ، حيث يتم استخدامها في الأجهزة اللوحية والهواتف المحمولة.
