Tension d'une batterie lithium-ion chargée. Comment prolonger le cycle de vie des batteries lithium-ion (Li-ion). Où sont utilisées les batteries Li-ion ?

Qui est largement utilisé dans l’électronique grand public moderne et trouve son application comme source d’énergie dans les véhicules électriques et comme dispositifs de stockage d’énergie dans les systèmes énergétiques. Il s’agit du type de batterie le plus populaire dans les appareils tels que les téléphones portables, les ordinateurs portables, les véhicules électriques, les appareils photo numériques et les caméscopes. La première batterie lithium-ion a été lancée par Sony en 1991.

Caractéristiques

Selon le circuit électrochimique, les batteries lithium-ion présentent les caractéristiques suivantes :

• La tension d'un seul élément est de 3,6 V.
• Tension maximale 4,2 V, minimum 2,5-3,0 V. Les appareils de charge prennent en charge une tension comprise entre 4,05 et 4,2 V.
• Densité énergétique : 110 … 230 W*h/kg
• Résistance interne : 5 ... 15 mOhm/1Ah
• Nombre de cycles de charge/décharge jusqu'à perte de 20 % de la capacité : 1 000-5 000
• Temps de charge rapide : 15 min - 1 heure
• Autodécharge à température ambiante : 3% par mois
• Courant de charge par rapport à la capacité (C) :
  • constant - jusqu'à 65C, pulsé - jusqu'à 500C
  • le plus acceptable : jusqu'à 1C
• Plage de température de fonctionnement : −0 ... +60 °C (à des températures inférieures à zéro, le chargement des batteries n'est pas possible)

Appareil

Une batterie lithium-ion est constituée d'électrodes (matériau de cathode sur feuille d'aluminium et matériau d'anode sur feuille de cuivre) séparées par des séparateurs poreux imprégnés d'électrolyte. Le paquet d'électrodes est placé dans un boîtier scellé, les cathodes et les anodes sont connectées aux bornes du collecteur de courant. Le boîtier dispose d'une soupape de sécurité qui soulage la pression interne en cas d'urgence et de violation des conditions de fonctionnement. Les batteries lithium-ion varient selon le type de matériau cathodique utilisé. Le porteur de courant dans une batterie lithium-ion est un lithium-ion chargé positivement, qui a la capacité de pénétrer (s'intercaler) dans le réseau cristallin d'autres matériaux (par exemple, dans le graphite, les oxydes métalliques et les sels) pour former une liaison chimique, par exemple : en graphite avec formation de LiC6, d'oxydes (LiMO 2) et de sels (LiM R O N) de métaux. Initialement, le lithium métallique était utilisé comme plaques négatives, puis le coke de charbon. Plus tard, le graphite a commencé à être utilisé. Jusqu'à récemment, les oxydes de lithium avec du cobalt ou du manganèse étaient utilisés comme plaques positives, mais ils sont de plus en plus remplacés par du ferrophosphate de lithium, qui s'est avéré sûr, bon marché et non toxique et peut être recyclé en toute sécurité pour environnement. Les batteries lithium-ion sont utilisées conjointement avec un système de surveillance et de contrôle - SKU ou BMS (système de gestion de batterie) et un dispositif de charge/décharge spécial. Actuellement, dans la production de masse de batteries lithium-ion, trois classes de matériaux cathodiques sont utilisées : - le cobaltate de lithium LiCoO 2 et des solutions solides à base de son nickelate de lithium isostructural - le spinelle de lithium et de manganèse LiMn 2 O 4 - le ferrophosphate de lithium LiFePO 4. Circuits électrochimiques des batteries lithium-ion : lithium-cobalt LiCoO2 + 6xC → Li1-xCoO2 + xLi+C6 lithium-ferrophosphate LiFePO4 + 6xC → Li1-xFePO4 + xLi+C6

En raison de leur faible autodécharge et du grand nombre de cycles de charge-décharge, les batteries Li-ion sont préférables pour une utilisation dans les énergies alternatives. De plus, en plus du système BMS (SKU), ils sont équipés d'onduleurs (convertisseurs de tension).

Avantages

• Haute densité énergétique.
• Faible autodécharge.
• Aucun effet mémoire.
• Aucun entretien requis.

Défauts

Les batteries Li-ion de première génération étaient soumises à des effets explosifs. Cela s'explique par le fait qu'ils ont utilisé une anode en lithium métallique sur laquelle, au cours de plusieurs cycles de charge/décharge, des formations spatiales (dendrites) sont apparues, entraînant un court-circuit des électrodes et, par conséquent, un incendie ou une explosion. Ce problème a finalement été résolu en remplaçant le matériau de l'anode par du graphite. Des processus similaires se sont produits sur les cathodes des batteries lithium-ion à base d'oxyde de cobalt lorsque les conditions de fonctionnement étaient violées (surcharge). Les batteries au lithium ferrophosphate sont totalement exemptes de ces inconvénients. De plus, toutes les batteries lithium-ion modernes disposent d'un circuit électrique, ce qui évite la surcharge et la surchauffe dues à une charge trop intense.

Les batteries Li-ion avec décharge incontrôlée peuvent avoir une durée de vie plus courte cycle de vie par rapport aux autres types de batteries. Lorsqu'elles sont complètement déchargées, les batteries lithium-ion perdent leur capacité à se charger lorsque la tension de charge est connectée. Ce problème peut être résolu en appliquant une impulsion de tension plus élevée, mais cela affecte négativement les performances des batteries lithium-ion. La « durée de vie » maximale d'une batterie Li-ion est atteinte lorsque la charge est limitée par le haut à 95 % et la décharge à 15-20 %. Ce mode de fonctionnement est pris en charge par le système de surveillance et de contrôle (SKU) BMS, inclus avec toute batterie lithium-ion.

Les conditions de stockage optimales pour les batteries Li-ion sont obtenues lorsqu'elles sont chargées à un niveau de 40 à 70 % de la capacité de la batterie et à une température d'environ 5 °C. Dans le même temps, les basses températures constituent un facteur plus important de petites pertes de capacité lors du stockage à long terme. La durée de conservation (service) moyenne d’une batterie lithium-ion est en moyenne de 36 mois, même si elle peut aller de 24 à 60 mois.

Perte de capacité lors du stockage :

Conformément à toutes les réglementations en vigueur concernant le stockage et le fonctionnement des batteries lithium-ion, pour garantir un stockage à long terme, il est nécessaire de les recharger à 70 % de leur capacité une fois tous les 6 à 9 mois.

voir également

Remarques

Littérature

• Khrustalev D.A. Piles. M : Izumrud, 2003.
• Youri Filippovsky Nourriture mobile. Partie 2. (RU). Laboratoire informatique (26 mai 2009). - Article détaillé sur les batteries Li-ion Récupéré le 26 mai 2009.

Liens

• GOST 15596-82 Termes et définitions.
• GOST 61960-2007 Piles rechargeables et piles au lithium
• Batteries lithium-ion et lithium-polymère. iXBT (2001)
• Batteries lithium-ion domestiques

Il est installé sur tous les ordinateurs portables, tablettes, téléphones portables et autres équipements. La tension nominale d'une telle batterie est de 3,7 à 3,8 V, le maximum peut aller jusqu'à 4,4 V et le minimum est de 2,5 à 3,0 V.

De l'histoire de la création

Les batteries Li-ion sont apparues pour la première fois au début des années 90. Leur principal fabricant était initialement Sony. Cette batterie contient deux électrodes. La cathode est placée sur une feuille d'aluminium et l'anode est placée sur une feuille de cuivre. Des séparateurs contenant de l'électrolyte liquide ou gel sont placés entre les électrodes. Les ions lithium avec une charge « + » sont des porteurs de courant, des ions qui peuvent pénétrer dans d'autres éléments chimiques, donnant ainsi lieu à une réaction électrochimique qui alimente un appareil particulier.

Les batteries au lithium de la génération précédente étaient « célèbres » pour leur risque d'explosion accru dû à l'utilisation d'une anode au lithium métallique et à la présence de composés chimiques gazeux à l'intérieur de la batterie. Avec plusieurs cycles de charge-décharge, un court-circuit pourrait se produire, puis une explosion de la batterie au lithium. Des explosions se sont également produites parce que les ions lithium ont réagi dangereusement avec d'autres substances présentes dans les batteries.

Quand Substance chimique pour l'anode ils l'ont finalement remplacée par du graphite, cela a été complètement corrigé. À propos, tous les chargeurs modernes, par lesquels les batteries sont alimentées, les protègent de la surchauffe et du courant « excessif ». Dans les batteries au lithium ferrum phosphate, ce grave inconvénient est complètement éliminé. Cependant, il a fallu environ 20 ans pour développer des dispositifs à batterie sûrs.

Pour éviter la combustion spontanée d'une batterie au lithium lors de son chargement, les fabricants ont commencé à intégrer un contrôleur de charge de batterie dans le boîtier. Le contrôleur régule la température à l'intérieur de la batterie, la profondeur de décharge et la quantité de courant consommée. Mais toutes les batteries au lithium ne sont pas équipées d'un contrôleur. Souvent, le fabricant ne l'installe pas afin d'économiser de l'argent et d'augmenter la capacité. C'est pour cette raison que certaines batteries explosent encore.

Cependant, contrairement à leurs prédécesseurs sous forme de batteries, les batteries ioniques ont beaucoup meilleures caractéristiques. Niveau faible L'autodécharge de ces batteries garantit leur durée de conservation plus longue et leur capacité élevée leur permet de fonctionner beaucoup plus longtemps. De plus, pas une seule pile au lithium ne nécessite d'entretien supplémentaire, et si elle tombe finalement en panne, il vaut mieux ne pas la restaurer, mais la remplacer.

Comment utiliser et stocker correctement une batterie lithium-ion

Il est important de veiller à ce que la batterie soit toujours chargée au minimum. Toute batterie ionique ne peut pas se décharger complètement. S'il n'est pas utilisé et est complètement déchargé, la batterie sera court-circuitée. Le facteur de température affecte grandement la sécurité de la batterie.Ne chargez pas et ne stockez pasbatteries à lithiumà un niveau excessivement élevé et basses températures ah, puisque leur indicateur de capacité va rapidement commencer à baisser.

Le Li-ion est sensible aux changements de tension. Si U dans le chargeur augmente, même légèrement (par exemple, de seulement 4 %), la batterie perdra de sa capacité à chaque cycle de charge-décharge.

Les meilleures conditions de stockage du Li-ion : la charge doit être d'au moins 40 % de la capacité de la cellule ionique, et la température doit être de 0 à +10°C.

Malgré toutes les caractéristiques positives, cela n'a aucun sens d'acheter du Li-ion pour une utilisation future : la batterie perd environ 4 % de sa capacité en 2 ans. Lors de l'achat, veillez à faire attention à la date de fabrication. Si plus de temps s'est écoulé depuis la production, il n'est pas recommandé d'acheter une telle batterie.

La durée habituelle est de 2 ans, mais les entreprises manufacturières ont désormais inventé une méthode qui permet de les stocker plus longtemps. Un conservateur spécial est ajouté à la batterie, lui permettant d'être stockée pendant plus de deux ans. S'il y a un conservateur dans l'électrolyte, avant de l'utiliser pour la première fois, il faut décharger complètement la batterie en lui donnant une sorte d'entraînement sous forme de deux ou trois cycles de charge-décharge. Avec cette réactivation, l'électrolyte de la batterie se désintègre progressivement et la batterie revient à son niveau de capacité normal.

Si cela n'est pas fait avec des piles au lithium, la batterie acquerra un « effet mémoire », puis, comme le conservateur est toujours à l'intérieur, lorsqu'une charge est appliquée et que le courant de la batterie augmente, elle commencera à se désintégrer rapidement et la batterie peut gonfler.

Si les batteries ioniques sont manipulées avec soin et précaution, en respectant toutes les conditions de stockage, si elles sont utilisées correctement, elles dureront longtemps et le niveau de capacité de ces batteries restera longtemps à un niveau élevé.

Batterie lithium polymère comme alternative au Li-ion

Les batteries polymères sont une version améliorée des batteries lithium-ion. Les progrès techniques ne s'arrêtent pas et elles sont désormais déjà considérées comme une alternative sérieuse aux précédentes batteries au lithium. L'objectif de créer des batteries à base de matériaux polymères était avant tout élimination possible inconvénients du Li-ion sous la forme d'un coût élevé et d'un risque accru de combustion spontanée.

La principale différence entre une batterie polymère et une batterie Li-ion réside dans le fait que des polymères solides, plutôt que des liquides ou des gels, sont utilisés comme électrolyte dans sa fabrication. Changer l'électrolyte est une grande réussite car ces batteries sont plus sûres et vous pouvez désormais vous soucier beaucoup moins des explosions potentielles lors de leur utilisation.

Les matériaux solides ont déjà joué un rôle majeur dans la conduction du courant - par exemple, l'utilisation d'un film de plastique, et leur utilisation à l'intérieur d'une batterie Li-pol, au lieu d'un séparateur poreux imprégné de liquide entre ses deux pôles, a constitué un pas en avant significatif.

Les batteries Li-pol présentent également des caractéristiques améliorées en termes de forme pratique, puisque les polymères permettent d'obtenir différentes tailles et types de telles batteries. L'épaisseur minimale des batteries polymères ne peut être que de 1 mm.

Outre les différences, il existe également des similitudes entre le Li-ion et le Li-pol. Pour l'essentiel, cela signifie que toutes les lacunes n'ont pas été éliminées et que les possibilités de travail ultérieur des fabricants n'ont pas encore été complètement épuisées. Par exemple, il n'y a pas beaucoup de différence entre eux en termes de durée de vie et de problème de « vieillissement » s'ils ne sont pas utilisés.

Les batteries polymères, comme le Li-ion, sont utilisées dans les téléphones portables, les équipements radiocommandés et les outils électriques portables, tels que les perceuses électriques et les tournevis.

Certains fabricants de batteries polymères affirment qu'elles n'ont pas d'effet mémoire et qu'elles pourraient fonctionner dans une plage de températures plus large : de -20 à +40-60°C, ce qui permet de les utiliser dans des climats tropicaux chauds. Le risque de combustion spontanée n'étant pas encore complètement éliminé, les batteries polymères sont généralement équipées d'un circuit électrique intégré qui empêche la surcharge et la surchauffe.

Comment restaurer une batterie Li-ion

Malgré le fait que la durée de vie de nombreuses batteries modernes soit assez longue, il arrive un moment où la charge de toute source de courant chimique s'épuise. La capacité diminue et la batterie ne peut plus fonctionner longtemps et correctement. Surtout si la source d'énergie déchargée a été stockée pendant une longue période sans être rechargée. Il existe plusieurs façons courantes de lui redonner vie. La batterie reconditionnée ne durera pas longtemps, mais cela vous fera gagner du temps avant de devoir la remplacer.

Les méthodes les plus inattendues et parfois totalement illogiques sont décrites sur Internet. Par exemple, il existe des articles qui vous permettent d'étirer efficacement une batterie si vous la chargez et la déchargez plusieurs fois de suite. Bien sûr, c’est un mythe et cette « méthode » ne doit pas être utilisée. Également sur l'un des forums populaires, un exemple réel est décrit de la façon dont une personne a secoué une batterie en la mettant au réfrigérateur. Il a gonflé jusqu'à atteindre des tailles énormes et a éclaté après avoir été sorti du congélateur - naturellement, en raison du changement de température.

À la question sérieuse de savoir comment recharger réellement une batterie de téléphone portable, vous pouvez donner une réponse simple et claire : prenez n'importe quel chargeur de batterie avec une tension de 5-12 V et une résistance d'une résistance de 330 Ohms à 1 kiloOhm. Le schéma de connexion est extrêmement simple : le « moins » de l'alimentation est connecté au « moins » de la batterie, et le « plus » au « plus », via une résistance. Vous devez maintenant brancher le chargeur et vérifier régulièrement l'augmentation de tension à l'aide d'un multimètre pendant 10 à 15 minutes. La tension augmente progressivement, et lorsqu'elle atteint environ 3,31 V, le téléphone « trouve » la batterie et l'accepte.

Il est également possible de faire pivoter le Li-ion, désactivé par le contrôleur, en mettant rapidement la batterie en état de fonctionnement. . Dans ce cas, lors de la mesure de la tension actuelle, sa valeur sera d'environ 2,5 V. La batterie est « vivante » et peut encore fonctionner pendant un certain temps, même si, à première vue, elle semble presque déchargée. Nous le restaurons ainsi : pour cela vous aurez besoin d'un « chargeur populaire » Imax B6 et d'un multimètre. Le circuit de protection de la batterie est dessoudé et connecté à Imax. Et comment vérifier la tension est déjà clair : elle est toujours surveillée avec un multimètre.

Nous balançons la batterie aussi soigneusement que possible. Le programme de charge est réglé sur Li-Po, le mode de charge est sélectionné en fonction du type de batterie : pour Li-ion - 3,6 V, ou 3,7 V pour Li-pol. Important : pendant le processus de récupération, définissez le paramètre Auto - sans cela, le démarrage ne démarrera pas en raison d'une faible charge de la batterie. La valeur actuelle est sélectionnée à l'aide des boutons « + » et « – ». 1 A est le courant le plus sûr et optimal pour le boost.

Lorsque la tension atteint 3,2-3,3 V, la batterie commencera à fonctionner pleinement.

Est-il possible de réparer une batterie gonflée ?

Il existe des informations sur ce sujet sur Internet un grand nombre de des articles populaires et même des vidéos comme « Je restaure des batteries gonflées d'une manière simple" Ce qui suit est une description ou un tournage du processus consistant à démonter la batterie, à la percer avec une aiguille ou un poinçon afin de « libérer des gaz », puis à réinsérer la batterie dans le téléphone.

Malheureusement, les auteurs malchanceux de telles vidéos et publications n'expliquent pas aux gens pourquoi la batterie est gonflée, mais se lancent hardiment dans des actions très douteuses qui peuvent être dangereuses tant pour la personne que pour l'appareil dans lequel une telle batterie est placée.

« Former l’intellect » et s’engager dans une telle restauration est fortement déconseillé. Il faut comprendre que toute batterie lithium-ion est avant tout une source de réactions chimiques qui peuvent être à la fois toxiques et explosives.

Le gonflement de la batterie peut survenir soit à la suite d'une perturbation des processus chimiques à l'intérieur en raison d'un défaut de fabrication, soit à cause de la faute du propriétaire du gadget si l'opération a été incorrecte.

Si, par exemple, une batterie bon marché est gonflée en raison d'un défaut de fabrication, vous devez vous demander si le fabricant a fait confiance et la prochaine fois, il sera préférable d'acheter une batterie à un prix plus élevé, mais avec une garantie de qualité.

Les batteries gonflent également lorsque de l'humidité pénètre à l'intérieur, ce qui se produit le plus souvent en raison de la négligence du propriétaire du téléphone ou de la tablette. Si vous utilisez le mauvais appareil pour charger votre téléphone, la batterie va tôt ou tard gonfler à cause de haut niveau courant, à cause duquel la vitesse des processus chimiques à l'intérieur est perturbée. Si le téléphone est conçu pour un courant de 1A, la recharge avec un courant de 2A ne peut plus être utilisée. Comme alternative, vous pouvez prendre un appareil avec un courant nominal inférieur, mais pas supérieur. - en cas de perte ou de panne du chargeur « d'origine ».

L’utilisation de la batterie dans des climats chauds peut également la faire gonfler. Vous ne devez pas laisser un téléphone complètement chargé dans la chaleur, et si la batterie est gonflée pour une raison quelconque, elle ne doit pas être démontée et percée, mais remplacée par une neuve.

La durée de fonctionnement des smartphones modernes sans recharge est déterminée par leur batterie et ses caractéristiques.

Quels types de piles existe-t-il ?

Les batteries au nickel-cadmium (Ni-Cd) et au nickel-hydrure métallique (Ni-MH) ne sont plus d'actualité - elles fonctionnaient correctement pendant longtemps, mais présentait un certain nombre d'inconvénients. Nos gadgets utilisent dans la plupart des cas des batteries à base de lithium - lithium-ion (Li-Ion) et lithium polymère (Li-Pol).

L’une des principales caractéristiques d’une batterie est sa capacité. Il détermine la quantité d’électricité que la batterie peut stocker et la durée pendant laquelle l’appareil peut fonctionner de manière autonome. Les batteries les plus courantes sont celles d'une capacité de 2 000 à 3 000 mAh (milliampères/heure). Les dimensions des sources lithium-ion restent très compactes, contrairement à leurs prédécesseurs.

Les batteries lithium-polymère diffèrent des batteries lithium-ion par une variété de formes géométriques et, ce qui est particulièrement important maintenant, par leur épaisseur minimale, qui commence à partir de 1 mm. Cela leur permet d'être utilisés dans des smartphones très fins.

Batteries à lithium ont une longue durée de vie à condition d'être utilisés correctement. Les fabricants de nombreux smartphones bien connus prévoient le remplacement de la batterie uniquement dans centre de services, rendant le corps de l'appareil monolithique, et le capot arrière et la batterie non amovibles. Sans équipement et connaissances particulières, l'utilisateur ne pourra pas réaliser lui-même cette opération.

Température pendant le fonctionnement. La capacité de la batterie est directement affectée. Les températures élevées favorisent un stockage d'énergie plus rapide ; à basses températures, la capacité diminue considérablement. Si vous en utilisez un insuffisamment chargé, il s’épuisera rapidement. De plus, il existe un risque que la charge tombe à zéro, ce qui est extrêmement indésirable : les batteries au lithium souffrent d'une décharge complète.

Et la situation inverse. Un smartphone chargé à 100% est utilisé en direct rayons de soleil. Au sens figuré, dans ce cas, 100 % de la charge se transforme en 110 %, et il y a un excès d'électricité accumulée, ce qui peut entraîner une diminution de la capacité.

Sur cette base, il convient d’observer les conditions de température de fonctionnement du gadget. De plus, nous ne parlons pas d'échauffement naturel lors d'une utilisation active - une telle augmentation de température ne présente pas de danger pour la batterie

Temps de charge et chargeur. Chaque source de lithium est équipée d'un contrôleur spécial qui doit la protéger des excès de courant. Lorsqu'une charge complète est atteinte, le courant entrant est coupé.

Des erreurs et des erreurs sont possibles dans le fonctionnement du contrôleur, ce qui entraîne une surcharge. Parfois, cela est dû à l'utilisation de matériaux non originaux chargeurs pour smartphone. Il n'est pas recommandé de laisser un smartphone en charge dans la prise pendant une longue période après qu'il ait atteint une charge complète. Il faut également utiliser des chargeurs d'origine ou ceux dont les paramètres sont .

Les batteries au lithium doivent être chargées sans attendre que l'appareil s'éteigne complètement, par exemple jusqu'à 10 à 15 % de la charge restante. Ils peuvent être rechargés autant que possible pendant la journée, par exemple depuis le port USB d'un ordinateur de travail ou dans une voiture. Il n’est pas nécessaire d’obtenir une charge complète.

Stockage. Si le propriétaire d'un smartphone envisage de ne pas utiliser l'appareil pendant une longue période, le niveau de charge de la batterie recommandé dans ce cas devrait être d'environ 50 %.

Le nombre de cycles de charge des batteries au lithium est d'environ 1 200 fois. Une simple arithmétique suggère que la durée de vie de la batterie durera au moins 3 ans. En suivant les recommandations ci-dessus, vous pouvez augmenter la durée de vie de la batterie.

Le 18650 est devenu de plus en plus populaire ces derniers temps. En termes de caractéristiques techniques, elles sont en avance sur les piles AA bien connues. Les concepts de « doigt » et de « petit doigt », utilisés pour les plus connus, du point de vue de la terminologie correcte, sont incorrects. Toutes les batteries, quelle que soit leur taille, ont leurs propres codes indiquant leur taille. Ainsi, 18650 est aussi un code. C'est tout le secret.

Taille de la batterie 18650

Ce code à cinq chiffres exprime la largeur et la longueur de la batterie, les deux premiers chiffres étant la largeur (diamètre) en mm et les trois derniers la longueur en mm avec les dixièmes. Existe avis erroné que le zéro à la fin de ce code indique la forme cylindrique de la pile (il existe des piles formes différentes). Une désignation aussi précise de la longueur de la batterie n’est pas nécessaire. Lors de la spécification de sa taille, elle est souvent limitée aux quatre premiers chiffres (1865). À propos, les piles pour doigt et auriculaire ont également leur propre code - 14500 et 10440. En plus du code numérique, la taille peut également être indiquée par des lettres. Par exemple, les deux tailles de piles mentionnées ci-dessus ont des codes de lettres alternatifs : AA (doigt) et AAA (auriculaire). Il existe de nombreux codes de lettres et de chiffres indiquant les tailles des différentes piles : CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670), etc.

Pour les accus 18650, cette désignation de taille n’est pas exacte. D'autres paramètres doivent être pris en compte. La taille de l'accu 18650 peut être influencée, par exemple, par la présence d'une carte spéciale intégrée (contrôleur de charge). Certaines batteries peuvent dans ce cas avoir une longueur légèrement plus longue. Il arrive souvent que la batterie ne rentre tout simplement pas dans le compartiment de l'appareil où l'on souhaite l'utiliser, malgré le fait que cet appareil (par exemple, la batterie d'une cigarette électronique) est conçu pour fonctionner spécifiquement avec des batteries de ce type.

Durée de vie de la batterie Li-ion 18650

La durée de fonctionnement d'une batterie donnée dépend d'un concept tel que les « milliampères par heure » ​​(mAh). Pour les grosses batteries, telles que les batteries de voiture, le terme « ampères par heure » ​​est utilisé. Pour une batterie de 18 650 mAh, il s’agit d’une valeur dérivée. Un ampère équivaut à 1000 milliampères. Les milliampères par heure sont le courant qu'une batterie peut produire pendant une heure d'utilisation conventionnelle. Autrement dit, si vous divisez cette valeur par un certain nombre d'heures, vous pourrez connaître la durée de fonctionnement de la batterie. Par exemple, la batterie a une capacité de 3000 mAh. Cela signifie que pendant deux heures de fonctionnement, il produira 1 500 milliampères. Pour quatre - 750. La batterie de l'exemple ci-dessus sera complètement déchargée après 10 heures de fonctionnement, lorsque sa capacité atteindra 300 milliampères (limite de décharge profonde).

De tels calculs ne donnent qu’une idée approximative de la durée de vie de la batterie. Sa durée de fonctionnement réelle dépend de la charge à laquelle il doit faire face, c'est-à-dire de l'appareil qu'il doit alimenter.

Courant, tension et puissance

Avant de s'arrêter à description générale caractéristiques techniques Batteries lithium-ion 18650 et précautions à prendre lors de leur utilisation, définissons brièvement les concepts ci-dessus. Le courant (courant de décharge maximum, courant de sortie) est exprimé en ampères et est marqué sur la batterie par la lettre « A ». La tension est exprimée en volts et est symbolisée par la lettre « V ». Vous pouvez trouver de telles désignations sur de nombreuses batteries. Pour une batterie lithium-ion, la tension est toujours de 3,7 volts, mais le courant peut varier. La puissance d'une batterie, en tant que paramètre principal de sa résistance, est exprimée par le produit de la tension et du courant (les volts doivent être multipliés par les ampères).

Description des avantages et des inconvénients d'une batterie lithium-ion

Le principal inconvénient des batteries de taille 18650 produites à l’aide de la technologie lithium-ion est qu’elles ont une petite plage de températures de fonctionnement. Le fonctionnement normal d'une batterie lithium-ion n'est possible que dans la plage de -20 à +20 degrés Celsius. S'il est utilisé ou chargé à des températures inférieures ou supérieures à celles indiquées, cela l'endommagera. En comparaison, les batteries nickel-cadmium et nickel-hydrure métallique ont une plage de température plus large - de -40 à +40. Mais contrairement à ces dernières, les batteries lithium-ion ont une tension nominale plus élevée - 3,7 volts contre 1,2 volts pour les batteries au nickel.

De plus, les batteries lithium-ion ne sont pratiquement pas sensibles aux effets d’autodécharge et de mémoire courants parmi de nombreux types de batteries. L'autodécharge est la perte d'énergie chargée pendant les temps d'inactivité. L'effet mémoire se produit dans certains types de batteries suite à une charge systématique après une décharge incomplète. Autrement dit, il se développe sur des batteries qui ne sont pas complètement déchargées.

Grâce à l'effet mémoire, la batterie « se souvient » du degré de décharge après lequel elle commence à se charger et se décharge, atteignant cette limite au cycle suivant. Sa véritable capacité à cette époque est en réalité plus grande. S'il y a un panneau d'affichage, il indiquera également le débit. Cet effet ne se développe pas immédiatement, mais progressivement. Il peut également se développer dans des conditions où la batterie fonctionne constamment réseau électrique, c'est-à-dire qu'il est chargé en permanence.

L’autodécharge et l’effet mémoire sont extrêmement insignifiants dans les batteries lithium-ion.

Il y a encore un point auquel vous devez prêter attention : ces batteries ne peuvent pas être stockées dans un état déchargé, sinon elles tomberont rapidement en panne.

Précautions à prendre lorsque vous travaillez avec une batterie lithium-ion

Beaucoup sont vulnérables aux incendies et aux explosions. Cela dépend de la composition chimique de la structure interne de la batterie. Pour les batteries lithium-ion de taille 18650, ce problème est assez aigu. Il n’est pas rare que les utilisateurs d’e-cigarettes subissent de graves brûlures aux mains et au visage, voire des blessures plus graves. Puisque les batteries lithium-ion se trouvent dans les ordinateurs portables, les tablettes et les téléphones portables, il n’est pas rare qu’elles prennent feu.

Parmi les raisons de tels incidents, il y a bien entendu en premier lieu un assemblage de batterie de mauvaise qualité (bon marché). Cependant, dans le cas des cigarettes électroniques, il est facile de provoquer soi-même une explosion d’une batterie lithium-ion, même si la batterie n’est pas bon marché. Pour ce faire, vous devez comprendre un peu ce qu'est la résistance électrique.

Si nous expliquons ce concept de la manière la plus dans un langage simple, alors c'est un paramètre qui détermine les exigences du conducteur pour la batterie. Plus la résistance du conducteur est faible, plus la batterie doit fournir de courant (ampères). Si la résistance est très faible, la batterie fonctionnera avec un tel conducteur sous une charge importante. La résistance peut être si faible qu'elle provoquera une charge excessive sur la batterie et son explosion ou son allumage ultérieur. Autrement dit, ce sera un court-circuit. Étant donné que les cigarettes électroniques fonctionnent sur le principe de l'évaporation, qui nécessite un élément chauffant (bobine à incandescence), les utilisateurs inexpérimentés peuvent forcer par erreur la batterie à fonctionner avec élément chauffant avec une résistance extrêmement faible. Connaissant le courant de sortie d'une batterie particulière et la résistance du conducteur, à l'aide de calculs simples utilisant la formule de la loi d'Ohm, vous pouvez déterminer si une batterie donnée peut gérer un conducteur particulier.

Ces phénomènes dangereux ne se produisent pas toujours et pas dans tous les cas. Les technologies de protection des batteries sont constamment améliorées. De nombreuses batteries ont un contrôleur de charge spécial à l'intérieur qui peut couper l'alimentation de la batterie à temps en cas de court-circuit. Ce sont des batteries protégées.

Appareil à batterie lithium-ion

L'accu 18650 est basé sur un électrolyte - un liquide spécial dans lequel se produisent des réactions chimiques.

Ces réactions chimiques sont réversibles. Le principe de fonctionnement de toute batterie est basé sur cela. En termes simples, la formule de telles réactions peut se dérouler à la fois de gauche à droite (décharge) et de droite à gauche (charge). De telles réactions se produisent entre la cathode et l'anode de la cellule. La cathode est l'électrode négative (moins), l'anode est l'électrode positive (plus) de la source d'alimentation. Entre eux au moment de la réaction un électricité. Réactions chimiques la décharge et la charge entre la cathode et l'anode sont des processus d'oxydation et de réduction, mais c'est une toute autre histoire. Nous n'entrerons pas dans le processus d'électrolyse. Le courant est généré au moment où la cathode et l'anode commencent à interagir, c'est-à-dire que quelque chose est connecté au plus et au moins de la batterie. La cathode et l'anode doivent être électriquement conductrices.

Lorsque les conditions de fonctionnement ne sont pas respectées, des molécules apparaissent dans l'électrolyte éléments chimiques, qui court-circuitent la cathode et l'anode, entraînant des courts-circuits internes. En conséquence, la température de la batterie augmente et davantage de molécules apparaissent qui ferment le plus et le moins. Tout ce processus, comme une boule de neige, prend une vitesse exponentielle. Sans possibilité d'évacuer l'électrolyte vers l'extérieur (le boîtier de la batterie est scellé), une augmentation de la pression interne se produit. Ce qui se passe ensuite peut être compris sans commentaire.

Charger la batterie lithium-ion

Tout appareil conçu pour les accus de ce format convient comme chargeur pour l’accu 18650. L'essentiel est de ne pas changer la bonne polarité lors du chargement. Les piles doivent être placées dans les emplacements exactement en conformité avec les symboles plus et moins. Il serait bon de se familiariser avec d'autres précautions lors de l'utilisation d'un chargeur pour accu 18650, qui sont toujours indiquées sur son boîtier.

La meilleure option pour charger les batteries lithium-ion consiste à utiliser des chargeurs plus chers avec un réglage précis du processus de charge. Beaucoup d'entre eux disposent d'une fonction de chargement de la batterie selon la méthode CC/CV, qui signifie D.C., pression constante. Cette méthode est intéressante car elle peut charger la batterie plus que les chargeurs conventionnels. Ceci est lié à un concept tel que la recharge.

Au fur et à mesure que la batterie se charge ou se décharge, sa tension change. Lors de la charge, il augmente, lors de la décharge, il diminue. La valeur nominale de 3,7 volts est la valeur moyenne.

Il existe deux effets néfastes sur la batterie : la surcharge et la décharge excessive. Il existe des seuils de charge et de décharge de la batterie. Si la tension de la batterie dépasse ces limites, la batterie est surchargée ou déchargée, selon qu'elle est chargée ou déchargée. En mode de charge normal pour 18650 Li-ion, le chargeur et le contrôleur de charge à l'intérieur de la batterie elle-même (s'il y en a un) lit la tension de la batterie et coupe la charge lorsqu'un seuil est atteint pour éviter une surcharge. Cependant, la batterie n’est pas complètement chargée. Sa capacité lui permet peut-être de charger davantage, mais la valeur seuil l’en empêche.

Le principe de charge par la méthode CC/CV est conçu de telle sorte que le courant fourni à la charge n'est pas coupé, mais est fortement réduit, empêchant la tension interne de la batterie de dépasser la valeur seuil. Ainsi, la batterie est complètement chargée sans surcharge.

Types de batteries lithium-ion

Types de batteries Li-ion 18650 :

• phosphate de fer et de lithium (LFP) ;
• lithium-manganèse (IMR);
• lithium-cobalt (ICR);
• lithium polymère (LiPo).

Tous les types, sauf le dernier, sont de forme cylindrique et peuvent être fabriqués au format 18650. Les batteries Lithium polymère sont différentes dans le sens où elles n'ont pas de forme spécifique. Cela est dû au fait qu’ils contiennent un électrolyte solide (polymère). C’est en raison de cette propriété inhabituelle de l’électrolyte que ces batteries sont souvent utilisées dans les tablettes et les téléphones portables.

Applications des batteries lithium-ion

Comme déjà mentionné, les batteries lithium-ion de taille 18650 sont largement utilisées dans les cigarettes électroniques. Ils peuvent être intégrés à la batterie ou amovibles, c'est-à-dire installés séparément. Il peut également y en avoir plusieurs, connectés en parallèle ou en série.

Les batteries lithium-ion sont utilisées depuis longtemps dans diverses batteries, telles que les batteries d'ordinateurs portables. Ces batteries sont une chaîne de plusieurs batteries 18650 interconnectées dans un seul boîtier. De telles batteries peuvent également être trouvées sous forme de banques d'alimentation de grande capacité - des chargeurs portables.

Le champ d'application des batteries elles-mêmes est très large : des chargeurs nommés aux éléments constitutifs des gros mécanismes modernes (automobile ou avion). De plus, le nombre de batteries lithium-ion 18650 qui composent une seule batterie peut varier de quelques pièces à des centaines. Il convient de mentionner les batteries au lithium polymère. Bien qu'ils ne soient pas disponibles au format Li-ion 18650, ils sont les plus courants, car ils sont utilisés dans les tablettes et les téléphones portables.