18650 סוללות Li-ion הפכו פופולריות יותר ויותר לאחרונה. לפי המאפיינים הטכניים שלהם, הם מקדימים את הסוללות הידועות מסוג האצבע. המושגים "אצבע" ו"אצבע קטנה", המשמשים לגדלים הידועים של סוללות, אינם נכונים מנקודת המבט של הטרמינולוגיה הנכונה. לכל הסוללות, ללא קשר לגודלן, יש קודים משלהן המציינים את הגודל שלהן. אז, 18650 הוא גם קוד. זה כל הסוד.
גודל סוללה 18650
קוד בן חמש ספרות זה מבטא את הרוחב והאורך של הסוללה, כאשר שתי הספרות הראשונות הן הרוחב (קוטר) במ"מ, ושלוש האחרונות הן האורך במ"מ עם עשיריות. ישנה דעה מוטעית שהאפס בסוף קוד זה מציין את הצורה הגלילית של הסוללה (יש סוללות בצורות שונות). ייעוד מדויק כזה של אורך הסוללה אינו הכרחי. כאשר מציינים את גודלו, הוא מוגבל לרוב לארבע הספרות הראשונות (1865). אגב, גם לסוללות האצבע והזרת יש קוד משלהם - 14500 ו- 10440. בנוסף לקוד הדיגיטלי,ניתן לציין את הגודל גם באותיות. לדוגמה, לשני גדלי הסוללות לעיל יש קודי אותיות חלופיים - AA (אצבע) ו-AAA (אצבע קטנה). ישנם קודים אלפביתיים ומספריים רבים המציינים את הגודל של סוללות שונות: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670) וכו'.
עבור 18650 סוללות, ייעוד גודל זה אינו מדויק. יש לקחת בחשבון גם פרמטרים אחרים. גודל סוללת 18650 יכול להיות מושפע, למשל, מנוכחות של לוח מיוחד מובנה (בקר טעינה). סוללות מסוימות עשויות להיות בעלות אורך מעט ארוך יותר במקרה זה. זה לא נדיר שסוללה פשוט לא נכנסת לתא של המכשיר שבו הם רוצים להשתמש בה, למרות העובדה שהמכשיר הזה (למשל, מארז סוללות סיגריות אלקטרוניות) נועד לעבוד עם סוללות מסוג זה.
Li-ion 18650 חיי סוללה
משך הזמן שבו סוללה נתונה יכולה להחזיק תלוי במושג "מיליאמפר לשעה" (mAh). עבור סוללות גדולות, כגון מכוניות, משתמשים במונח "אמפר לשעה". עבור סוללת 18650 mAh, זהו ערך נגזר. אמפר אחד שווה ל-1000 מיליאמפר. מיליאמפר לשעה הוא הזרם שסוללה יכולה לייצר במהלך שעת שימוש רגילה. במילים אחרות, אם תחלק את הערך הזה במספר מסוים של שעות, תוכל לגלות את חיי הסוללה. לדוגמה, לסוללה קיבולת של 3000 מיליאמפר/שעה. זה אומר שבמשך שעתייםעבודה, זה יוציא 1500 מיליאמפר. ארבע - 750. הסוללה מהדוגמה לעיל תתרוקן לחלוטין לאחר 10 שעות פעולה, כאשר הקיבולת שלה מגיעה ל-300 מיליאמפר (מגבלה של פריקה עמוקה).
חישובים אלה נותנים רק מושג גס על חיי הסוללה. זמן הפעולה בפועל תלוי באיזה עומס הוא צריך להתמודד, כלומר במכשיר שעליו לספק חשמל.
זרם, מתח והספק
לפני שמתעכב על התיאור הכללי של המאפיינים הטכניים של סוללות ליתיום-יון 18650 ואמצעי זהירות בעבודה איתן, נגדיר בקצרה את המושגים לעיל. הזרם (זרם פריקה מרבי, פלט זרם) מבוטא באמפר ומסומן על הסוללה באות "A". המתח מבוטא בוולט ומסומן באות "V". על סוללות רבות אתה יכול למצוא ייעודים כאלה. עבור סוללת ליתיום-יון, המתח הוא תמיד 3.7 וולט, והזרם יכול להיות שונה. הספק הסוללה כפרמטר הדומיננטי של החוזק שלה מתבטא כמכפלת המתח והזרם (יש להכפיל את הוולטים באמפר).
תיאור היתרונות והחסרונות של סוללת ליתיום-יון
החיסרון העיקרי של סוללות Li-Ion 18650 הוא שיש להן טווח טמפרטורות עבודה קטן. פעולה רגילה של סוללת ליתיום-יון אפשרית רק בטווח שבין -20 ל-+20 מעלות צלזיוס. אם הוא משמש או נטען בטמפרטורות מתחת או מעלמסומן, זה מקלקל את זה. לשם השוואה, לסוללות ניקל-קדמיום וניקל-מתכת הידריד יש טווח טמפרטורות רחב יותר - מ-40 עד +40. אבל, שלא כמו האחרונים, לסוללות ליתיום-יון יש מתח נומינלי גבוה יותר - 3.7 וולט לעומת 1.2 וולט לסוללות ניקל.
כמו כן, סוללות ליתיום-יון כמעט אינן מושפעות מפריקה עצמית והשפעות זיכרון הנפוצות בקרב סוגים רבים של סוללות. פריקה עצמית היא אובדן אנרגיה טעונה בעת סרק. אפקט הזיכרון מתרחש בחלק מסוגי הסוללות כתוצאה מטעינה שיטתית לאחר פריקה לא מלאה. כלומר, הוא מתפתח על סוללות שאינן פרוקות לחלוטין.
עם אפקט הזיכרון, הסוללה "זוכרת" את מידת הפריקה שלאחריה היא מתחילה להיטען, ומתרוקנת, לאחר שהגיעה לגבול זה במחזור הבא. הקיבולת האמיתית שלו באותה תקופה למעשה גדולה יותר. אם יש לוח שמציג את רמת הסוללה, אז הוא יראה גם את הפריקה. השפעה זו אינה מתפתחת מיד, אלא בהדרגה. זה יכול להתפתח גם בתנאים שבהם הסוללה פועלת כל הזמן מהרשת, כלומר, היא בטעינה רציפה.
הפריקה העצמית ואפקט הזיכרון נמוכים ביותר בסוללות ליתיום-יון.
יש עוד דבר שצריך לשים לב אליו: לא ניתן לאחסן סוללות כאלה במצב ריק, אחרת הן ייכשלו במהירות.
אמצעי זהירות של סוללת Li-ion
סוגים רבים של סוללות דליקות ופיצוצים. זה תלוי בהרכב הכימי של המבנה הפנימי של הסוללה. עבור סוללות ליתיום-יון 18650, בעיה זו היא די חריפה. זה לא נדיר שמשתמשי סיגריות אלקטרוניות סובלים מכוויות קשות בידיים ובפנים, או אפילו מפציעות חמורות יותר. מכיוון שסוללות ליתיום-יון נמצאות במחשבים ניידים, טאבלטים וטלפונים סלולריים, אין זה נדיר שהן נדלקות.
במקום הראשון בין הגורמים לתקריות כאלה היא, כמובן, הרכבת סוללות באיכות נמוכה (זולה). עם זאת, במקרה של סיגריות אלקטרוניות, קל לעורר פיצוץ של סוללת ליתיום-יון לבד, גם אם הסוללה אינה זולה. כדי לעשות זאת, עליך להבין מעט מהי התנגדות חשמלית.
אם נסביר את המושג הזה בשפה הכי פשוטה, אז זה פרמטר שקובע את הדרישות של המוליך לסוללה. ככל שההתנגדות של המוליך נמוכה יותר, כך הסוללה חייבת לתת יותר זרם (אמפר). אם ההתנגדות נמוכה מאוד, הסוללה תעבוד עם מנצח כזה לעומס גדול. ההתנגדות יכולה להיות כל כך נמוכה שהיא תעורר עומס מוגזם על המצבר ובעקבותיו פיצוץ או התלקחות שלה. במילים אחרות, זה יהיה קצר חשמלי. מכיוון שסיגריות אלקטרוניות עובדות על עיקרון האידוי, הדורש גוף חימום (סליל נימה), משתמשים לא מיומנים עלולים בטעות לאלץ את הסוללה לעבוד עם גוף חימום עם גוף חימום.התנגדות נמוכה במיוחד. הכרת תפוקת הזרם של סוללה מסוימת והתנגדות המוליך, באמצעות חישובים פשוטים באמצעות נוסחת חוק אוהם, תוכל לקבוע אם סוללה זו יכולה להתמודד עם מוליך מסוים.
סכנות אלו לא תמיד מתרחשות בכל המקרים. טכנולוגיות הגנת הסוללה מתפתחות כל הזמן. לסוללות רבות יש בקר טעינה מיוחד בפנים שיכול לנטרל את הסוללה בזמן כאשר מתרחש קצר חשמלי. אלו הן סוללות מוגנות.
מכשיר סוללת Li-ion
בליבה של סוללת 18650 נמצא אלקטרוליט, נוזל מיוחד שבו מתרחשות תגובות כימיות.
התגובות הכימיות האלה הפיכות. זהו עקרון הפעולה של כל סוללה. במילים פשוטות, הנוסחה לתגובות כאלה יכולה להתקדם הן משמאל לימין (פריקה) ומימין לשמאל (מטען). תגובות כאלה מתרחשות בין הקתודה לאנודה של התא. הקתודה היא האלקטרודה השלילית (מינוס), האנודה היא האלקטרודה החיובית (פלוס) של מקור הכוח. במהלך התגובה נוצר זרם חשמלי ביניהם. התגובות הכימיות של פריקה ומטען בין קתודה לאנודה הן תהליכי חמצון והפחתה, אבל זה כבר סיפור אחר. לא נעמיק בתהליך האלקטרוליזה. הזרם נוצר ברגע שבו הקתודה והאנודה מתחילים לתקשר, כלומר, משהו מחובר לפלוס ומינוס של הסוללה. הקתודה והאנודה חייבים להיות מוליכים חשמלית.
בעת הפרת תנאיםבמהלך הפעולה מופיעות באלקטרוליט מולקולות של יסודות כימיים, הסוגרות את הקתודה והאנודה, מה שמוביל לקצרים פנימיים. כתוצאה מכך, הטמפרטורה של הסוללה עולה ומופיעות מולקולות נוספות שסוגרות את הפלוס והמינוס. כל התהליך הזה, כמו כדור שלג, מקבל מהירות אקספוננציאלית. ללא אפשרות להוציא את האלקטרוליט החוצה (מארז הסוללה אטום), מתרחשת התפשטות תרמית, מה שמגביר את הלחץ הפנימי. מה יקרה אחר כך ניתן להבין ללא הערות.
טעינת סוללת הליתיום-יון
כמטען לסוללת 18650, כל מכשיר המיועד לסוללות בפורמט זה מתאים. העיקר לא לשנות את הקוטביות הנכונה בעת הטעינה. הנח את הסוללות בחריצי המטען בדיוק לפי סימני הפלוס והמינוס. מומלץ לקרוא את אמצעי הזהירות האחרים לשימוש במטען הסוללה 18650, הרשומים תמיד על מארז הסוללה.
האפשרות הטובה ביותר לטעינת סוללות ליתיום-יון היא להשתמש במטענים יקרים יותר עם תהליך טעינה מכוון. לרבים מהם יש את הפונקציה של טעינת סוללות בשיטת CC / CV, המייצגת זרם קבוע, מתח קבוע. שיטה זו טובה מכיוון שהיא יכולה לטעון את הסוללה יותר ממטענים רגילים. זה נובע ממושג כמו טעינת יתר.
במהלך טעינה או פריקה של הסוללה, המתח שלהמשתנה. גדל בעת טעינה, יורד בעת פריקה. מדורג 3.7 וולט הוא ערך ממוצע.
ישנן שתי השפעות שמשפיעות לרעה על הסוללה - טעינת יתר ופריקת יתר. ישנם ספים לטעינה ופריקה של הסוללה. אם מתח הסוללה חורג מהמגבלות הללו, הסוללה נטענת יתר על המידה או פריקת יתר, תלוי אם היא נטענת או נפרקת. במצב הטעינה הרגיל עבור 18650 Li-ion, המטען ובקר הטעינה בתוך הסוללה עצמה (אם יש) קוראים את מתח הסוללה ומנתקים את הטעינה כשהיא מגיעה לסף כדי למנוע טעינת יתר. במקרה זה, הסוללה למעשה אינה טעונה במלואה. הקיבולת שלו עשויה לאפשר לו להטעין יותר, אבל הסף מונע ממנו לעשות זאת.
עקרון הטעינה בשיטת CC / CV תוכנן כך שהזרם המסופק למטען אינו מנותק, אלא מופחת בחדות, ומונע מהמתח הפנימי של הסוללה לעבור את ערך הסף. לפיכך, הסוללה טעונה במלואה מבלי להיטען מחדש.
סוגי סוללות ליתיום-יון
סוגים של 18650 סוללות Li-ion:
- ליתיום ברזל פוספט (LFP);
- ליתיום-מנגן (IMR);
- ליתיום-קובלט (ICR);
- ליתיום פולימר (LiPo).
כל הסוגים למעט האחרון הם גליליים וניתן לייצר אותם בפורמט 18650. סוללות ליתיום פולימר נבדלות בכך שאין להן צורה ספציפית. זה נובע מהעובדה שיש להם מוצקאלקטרוליט (פולימר). זה בגלל התכונה יוצאת הדופן של האלקטרוליט שסוללות אלה משמשות לעתים קרובות בטאבלטים ובטלפונים סלולריים.
יישום סוללות ליתיום-יון
כפי שכבר הוזכר, סוללות Li-ion בגודל 18650 נמצאות בשימוש נרחב בסיגריות אלקטרוניות. הם יכולים להיות מובנים בחבילת הסוללות או נשלפים, כלומר להתקין בה בנפרד. ייתכנו גם כמה מחוברים במקביל או בסדרה.
סוללות ליתיום-יון שימשו זה מכבר בבניית סוללות שונות, כמו סוללות למחשב נייד. סוללות כאלה הן שרשרת של מספר סוללות 18650 מחוברות בתוך מארז בודד. ניתן למצוא סוללות כאלה גם כבנקי כוח מרווחים - מטענים ניידים.
היקף הסוללות עצמן רחב מאוד: מהמטענים הנקובים בשמות ועד למרכיבים המרכיבים של מנגנונים גדולים מודרניים (רכב או תעופה). יחד עם זאת, מספר 18650 סוללות ליתיום-יון המרכיבות סוללה בודדת יכול להשתנות בין כמה למאות. ראוי להזכיר את סוללות הליתיום-פולימר. למרות שהם אינם זמינים בפורמט 18650 Li-ion, הם הנפוצים ביותר, מכיוון שהם נמצאים בשימוש בטאבלטים ובטלפונים סלולריים.
