18650 Li-ion-batterier har blivit mer och mer populära på sistone. Enligt deras tekniska egenskaper ligger de före de välkända batterierna av fingertyp. Begreppen "finger" och "lillfinger", som används för de välkända storlekarna på batterier, är felaktiga med tanke på korrekt terminologi. Alla batterier, oavsett storlek, har sina egna koder som anger deras storlek. Så, 18650 är också en kod. Det är hela hemligheten.
Batteristorlek 18650
Denna femsiffriga kod uttrycker batteriets bredd och längd, där de två första siffrorna är bredden (diametern) i mm, och de tre sista är längden i mm med tiondelar. Det finns en felaktig åsikt att nollan i slutet av denna kod indikerar batteriets cylindriska form (det finns batterier av olika former). En sådan exakt beteckning av batteriets längd är inte nödvändig. När man anger dess storlek är den ofta begränsad till de fyra första siffrorna (1865). Finger- och lillfingerbatterier har förresten också en egen kod - 14500 och 10440. Utöver den digitala koden,storlek kan också anges med bokstäver. Till exempel har de två batteristorlekarna ovan alternativa bokstavskoder - AA (finger) och AAA (lillfinger). Det finns många alfabetiska och numeriska koder som anger storleken på olika batterier: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670), etc.
För 18650-batterier är denna storleksbeteckning felaktig. Andra parametrar måste också beaktas. Storleken på ett 18650-batteri kan påverkas till exempel av närvaron av ett inbyggt specialkort (laddningsregulator). Vissa batterier kan ha en något längre längd i detta fall. Det är inte ovanligt att ett batteri helt enkelt inte får plats i enhetens fack där de vill använda det, trots att denna enhet (till exempel ett elektroniskt cigarettbatteri) är designat för att fungera med denna typ av batteri.
Li-ion 18650 batteritid
Mängden tid ett givet batteri kan hålla beror på konceptet "milliampere per timme" (mAh). För stora batterier, såsom bilar, används termen "ampere per timme". För ett 18650 mAh batteri är detta ett härlett värde. En ampere är lika med 1000 milliampere. En milliamp per timme är den ström som ett batteri kan producera under en konventionell timmes användning. Med andra ord, om du delar detta värde med ett visst antal timmar kan du ta reda på batteritiden. Batteriet har till exempel en kapacitet på 3000 mAh. Det betyder att i två timmarfungerar, kommer den att ge ut 1500 milliampere. Fyra - 750. Batteriet från exemplet ovan kommer att vara helt urladdat efter 10 timmars drift, när dess kapacitet når 300 milliampere (djupurladdningsgräns).
Dessa beräkningar ger bara en grov uppfattning om batteritiden. Dess faktiska drifttid beror på vilken belastning den måste hantera, det vill säga på enheten som den måste ge ström.
Ström, spänning och effekt
Innan vi uppehåller oss vid den allmänna beskrivningen av de tekniska egenskaperna hos 18650 litiumjonbatterier och försiktighetsåtgärder vid arbete med dem, kommer vi kort att definiera ovanstående begrepp. Strömmen (maximal urladdningsström, strömutgång) uttrycks i ampere och är märkt på batteriet med bokstaven "A". Spänning uttrycks i volt och betecknas med bokstaven "V". På många batterier kan du hitta sådana beteckningar. För ett litiumjonbatteri är spänningen alltid 3,7 volt, och strömmen kan vara annorlunda. Batterieffekt som den dominerande parametern för dess styrka uttrycks som produkten av spänning och ström (volt måste multipliceras med ampere).
Beskrivning av för- och nackdelar med ett litiumjonbatteri
Den största nackdelen med 18650 Li-Ion-batterier är att de har ett litet driftstemperaturintervall. Normal drift av ett litiumjonbatteri är endast möjlig i intervallet från -20 till +20 grader Celsius. Om den används eller laddas vid temperaturer under eller övermärkt, det förstör det. Som jämförelse har nickel-kadmium- och nickel-metallhydridbatterier ett bredare temperaturområde - från -40 till +40. Men till skillnad från de senare har litiumjonbatterier en högre nominell spänning - 3,7 volt mot 1,2 volt för nickelbatterier.
Litiumjonbatterier påverkas praktiskt taget inte av självurladdning och minneseffekter som är vanliga bland många typer av batterier. Självurladdning är förlusten av laddad energi när den är inaktiv. Minneseffekten uppstår i vissa typer av batterier som ett resultat av systematisk laddning efter ofullständig urladdning. Det vill säga att den utvecklas på batterier som inte är helt urladdade.
Med minneseffekten "minns" batteriet graden av urladdning efter vilken det börjar laddas, och laddas ur efter att ha nått denna gräns i nästa cykel. Dess verkliga kapacitet vid den tiden är faktiskt större. Om det finns en tavla som visar batterinivån visar den också urladdningen. Denna effekt utvecklas inte omedelbart, utan gradvis. Det kan också utvecklas under förhållanden där batteriet ständigt arbetar från elnätet, det vill säga det laddas kontinuerligt.
Självurladdning och minneseffekt är extremt låga i litiumjonbatterier.
Det finns en sak till att vara uppmärksam på: sådana batterier kan inte förvaras i urladdat tillstånd, annars kommer de snabbt att misslyckas.
Försiktighetsåtgärder för litiumjonbatteri
Många typer av batterier är brandfarliga ochexplosioner. Det beror på den kemiska sammansättningen av batteriets inre struktur. För 18650 litiumjonbatterier är detta problem ganska akut. Det är inte ovanligt att användare av e-cigaretter får allvarliga brännskador på händer och ansikte, eller till och med allvarligare skador. Eftersom litiumjonbatterier finns i bärbara datorer, surfplattor och mobiltelefoner är det inte ovanligt att de antänds.
I första hand bland orsakerna till sådana incidenter är naturligtvis lågkvalitets (billig) batterimontering. Men när det gäller elektroniska cigaretter är det lätt att provocera fram en litiumjonbatteriexplosion på egen hand, även om batteriet inte är billigt. För att göra detta måste du förstå lite om vad elektriskt motstånd är.
Om vi förklarar detta koncept på det enklaste språket, så är detta en parameter som bestämmer kraven för ledaren till batteriet. Ju lägre resistans ledaren har, desto mer ström (ampere) måste batteriet ge. Om motståndet är mycket lågt, kommer batteriet att arbeta med en sådan ledare till en stor belastning. Motståndet kan vara så lågt att det kommer att framkalla en orimlig belastning på batteriet och dess efterföljande explosion eller antändning. Det blir med andra ord en kortslutning. Eftersom elektroniska cigaretter fungerar enligt principen om förångning, vilket kräver ett värmeelement (filamentspole), kan odugliga användare av misstag tvinga batteriet att fungera med ett värmeelement medextremt lågt motstånd. Genom att känna till strömutgången från ett visst batteri och ledarens resistans, med enkla beräkningar med Ohms lagformel, kan du avgöra om detta batteri kan hantera en viss ledare.
Dessa faror uppstår inte alltid i alla fall. Batteriskyddstekniker utvecklas ständigt. Många batterier har en speciell laddningsregulator inuti som kan göra batteriet strömlöst i tid när en kortslutning uppstår. Dessa är skyddade batterier.
Li-ion batterienhet
I hjärtat av 18650-batteriet finns en elektrolyt, en speciell vätska i vilken kemiska reaktioner äger rum.
Dessa kemiska reaktioner är reversibla. Detta är principen för drift av alla batterier. Enkelt uttryckt kan formeln för sådana reaktioner gå både från vänster till höger (urladdning) och från höger till vänster (laddning). Sådana reaktioner inträffar mellan cellens katod och anod. Katoden är den negativa elektroden (minus), anoden är den positiva elektroden (plus) för strömkällan. Under reaktionen bildas en elektrisk ström mellan dem. De kemiska reaktionerna av urladdning och laddning mellan katod och anod är oxidations- och reduktionsprocesser, men det är en annan historia. Vi kommer inte att fördjupa oss i elektrolysprocessen. Strömmen bildas i det ögonblick då katoden och anoden börjar samverka, det vill säga något är anslutet till batteriets plus och minus. Katoden och anoden måste vara elektriskt ledande.
Under brott mot villkorUnder drift uppträder molekyler av kemiska element i elektrolyten, som stänger katoden och anoden, vilket leder till interna kortslutningar. Som ett resultat av detta ökar temperaturen på batteriet och fler molekyler dyker upp, vilket stänger plus och minus. Hela denna process, som en snöboll, får fart exponentiellt. Utan möjlighet att ta ut elektrolyten (batterihöljet är förseglat) sker termisk expansion, vilket ökar det inre trycket. Vad som händer härnäst kan förstås utan kommentarer.
Ladda litiumjonbatteriet
Som laddare för ett 18650-batteri är alla enheter som är designade för batterier av detta format lämpliga. Det viktigaste är att inte ändra korrekt polaritet vid laddning. Placera batterierna i laddaröppningarna exakt enligt plus- och minustecknen. Det är en bra idé att läsa de andra försiktighetsåtgärderna för att använda batteriladdaren 18650, som alltid finns angivna på batterihöljet.
Det bästa alternativet för att ladda litiumjonbatterier är att använda dyrare laddare med finjusterad laddningsprocess. Många av dem har funktionen att ladda batterier med CC/CV-metoden, som står för konstant ström, konstant spänning. Denna metod är bra eftersom den kan ladda batteriet mer än konventionella laddare. Detta beror på ett sådant koncept som överladdning.
Under laddning eller urladdning av batteriet, dess spänninghåller på att förändras. Ökar vid laddning, minskar vid urladdning. Nominell 3,7 volt är ett medelvärde.
Det finns två effekter som skadligt påverkar batteriet - överladdning och överurladdning. Det finns trösklar för laddning och urladdning av batteriet. Om batterispänningen överskrider dessa gränser, blir batteriet över- eller överurladdat, beroende på om det laddas eller laddas ur. I det normala laddningsläget för 18650 Li-ion, läser laddaren och laddningsregulatorn inuti själva batteriet (om någon) av batteriets spänning och stänger av laddningen när den når tröskeln för att undvika överladdning. I det här fallet är batteriet faktiskt inte fulladdat. Dess kapacitet kan göra det möjligt för den att ladda mer, men tröskeln hindrar den från att göra det.
Principen för laddning med CC / CV-metoden är utformad så att strömmen som tillförs laddningen inte bryts, utan kraftigt reduceras, vilket förhindrar att batteriets interna spänning går över tröskelvärdet. Således är batteriet fulladdat utan att laddas om.
Typer av litiumjonbatterier
Typer av 18650 Li-ion-batterier:
- litiumjärnfosfat (LFP);
- litium-mangan (IMR);
- litium-kobolt (ICR);
- litiumpolymer (LiPo).
Alla typer utom den sista är cylindriska och kan tillverkas i formatet 18650. Litiumpolymerbatterier skiljer sig åt genom att de inte har en specifik form. Detta beror på att de har en solidelektrolyt (polymer). Det är på grund av denna ovanliga egenskap hos elektrolyten som dessa batterier ofta används i surfplattor och mobiltelefoner.
Användning av litiumjonbatterier
Som redan nämnts används Li-ion-batterier av storlek 18650 flitigt i elektroniska cigaretter. De kan vara inbyggda i batteripaketet eller avtagbara, d.v.s. installeras separat i det. Det kan också vara flera kopplade parallellt eller i serie.
Lithium-ion-batterier har länge använts i konstruktionen av olika batterier, till exempel batterier för bärbara datorer. Sådana batterier är en kedja av flera sammankopplade 18650-batterier inuti ett enda fodral. Sådana batterier kan också hittas som rymliga powerbanks - bärbara laddare.
Omfattningen av själva batterierna är mycket bred: från de namngivna laddarna till beståndsdelarna i moderna stora mekanismer (bil eller flyg). Samtidigt kan antalet 18650 litiumjonbatterier som utgör ett enda batteri variera från några till hundratals. Det är värt att nämna litium-polymerbatterierna. Även om de inte är tillgängliga i 18650 Li-ion-format, är de vanligast eftersom de används i surfplattor och mobiltelefoner.
