Baterias de lítio ou fontes de energia de longa duração

Fontes de energia de lítio são necessárias para muitos dispositivos eletrônicos. Este artigo abordará as baterias de íon-lítio mais comuns.

Composição de uma bateria de lítio

Uma bateria de lítio funciona por meio de uma reação de oxidação irreversível. O lítio metálico serve como ânodo, enquanto o óxido de manganês, o dissulfeto de ferro ou o óxido de cobre podem ser usados ​​como cátodo sólido. Os óxidos líquidos incluem o óxido de enxofre e o cloreto de tionila. O lítio ativo, que remove elétrons de forma eficaz, é o agente oxidante utilizado.

Tipos de baterias de lítio

Um dos critérios de classificação para dispositivos de armazenamento é o tipo de substância ativa principal:

• Baterias de lítio-níquel-cobalto-óxido de alumínio (NCA)
• Baterias de lítio-manganês
• Baterias de lítio-cobalto.
• Baterias de fosfato de ferro-lítio
• Fontes de titanato de lítio
• Baterias de polímero de lítio
• Bateria de cloreto de lítio-tionila

Um dos indicadores importantes na escolha de uma bateria é a tensão de operação.

Vejamos apenas alguns deles.

As baterias de lítio de 3V são usadas apenas em dispositivos especialmente projetados; elas não podem ser usadas em controles remotos ou relógios de pulso comuns.

Uma bateria de lítio de 6V pode ser usada em sistemas de alimentação ininterrupta (UPS), carrinhos de brinquedo movidos a bateria e muitas outras aplicações.

A bateria de lítio de 12 volts é usada em conjunto com a instalação em UPSem ferramentas independentes, como chave de fenda.

Marcação

Que marcações devem ter as baterias de íon-lítio? De acordo com as normas da IEC, os seguintes indicadores devem estar marcados na caixa da bateria:

1. Capacidade bateria de lítio
2. Tamanhos de baterias de lítio
3. Composto
4. Aula
5. Tensão

As baterias de lítio são designadas pelas letras "CR". O número seguinte indica o tamanho da bateria. A tabela abaixo mostra sua calibração.

Nome	Marcação	Tensão, V
Grande, redondo, D	20	1,5
Pequeno redondo, C	14	1,5
Dedo, AA	6	1,5
Micro-dedo, AAA	03	1,5
«Coroa», RR3	22/06	9.0

Carregando dispositivos de armazenamento de energia

Muitas pessoas se perguntam se as baterias de íon-lítio podem ser recarregadas. Obviamente, apenas baterias especialmente projetadas, conhecidas como baterias recarregáveis, podem ser recarregadas.

Tipos típicos de fontes de bateria eQuais baterias são melhores?

Os tipos de baterias incluem baterias de íon-lítio (Li-ion) e baterias de polímero (Li-polímero). Uma tabela comparativa das características das baterias de lítio ajudará você a analisá-las com mais detalhes.

Características	Baterias de íon-lítio	Baterias de polímero de lítio
Características de design	A produtividade depende da disposição dos elementos dentro do bloco.	A presença de eletrólito líquido está excluída.
Tamanhos de baterias de lítio	Um pequeno conjunto de opções	Ampla variedade, independentemente do formato da célula.
Intensidade energética	Alto	Baixo, o número de recargas é menor
Peso	Ligeiramente mais alto	Curto
Capacidade	Não é grande	O dobro com o mesmo volume
Vida útil	Não apresenta desvios significativos.	Não apresenta desvios significativos.
Tempo de carregamento	Longo prazo	Visivelmente menos
Vestir	Comparativamente mais alto	Abaixo
Segurança (risco de incêndio)	Baixo (risco de explosão)	Acima (possui proteção integrada)
Preço	Abaixo	Mais alto

Atualmente, o desenvolvimento de novas células de lítio-metal (Li-metal) com maior segurança e vida útil prolongada está a todo vapor.

As baterias de lítio-metal são bastante promissoras para substituir as fontes de íon-lítio e lítio-polímero.

Características do carregamento de uma bateria de polímero de lítio

Para manter a capacidade total da fonte de alimentação sempre ativa, é necessário recarregá-la conforme o cronograma, ou seja, após descarregá-la a cada 500 horas de operação do equipamento.

Uma bateria de polímero é sensível a danos mecânicos, hipotermia, bem como a flutuações de tensão e sobrecargas, portanto, deve ser conectada apenas a uma fonte de alimentação estável.

Como recuperar uma bateria de íon-lítio

A vida útil de uma bateria de lítio é bastante longa, mas, mais cedo ou mais tarde, ela perde sua capacidade original. capacidadePor isso, muitas pessoas se preocupam com a restauração da bateria.

Vamos analisar duas maneiras de restaurar uma unidade.

O primeiro método parece duvidoso, mas é o mais simples e, segundo especialistas, costuma funcionar. Você precisa de:

1. Coloque a fonte de alimentação no congelador por 30 a 40 minutos.
2. Após removê-lo, carregue-o imediatamente por alguns minutos.
3. Em seguida, deixe atingir a temperatura ambiente.
4. e só então continue carregando.

O controlador frequentemente para de bloquear o funcionamento do elemento.

O segundo método vale a pena tentar se os procedimentos padrão de carregamento e congelamento não resolverem o problema. Este método envolve desconectar a placa de proteção seguindo os passos abaixo:

1. Use um multímetro para medir a voltagem da bateria (se a leitura for zero, você pode continuar).
2. Desconecte cuidadosamente a placa de proteção.
3. Meça novamente a tensão (ela deve aumentar para um máximo de 2,5V).
4. Conecte a um carregador (com corrente ajustável) e defina a corrente para 100 mA e a tensão para 4,2 V por 10 a 15 minutos.
5. Monitore a voltagem (ela não deve ultrapassar 3,2 V). Se o elemento aquecer, interrompa o carregamento imediatamente.
6. Após atingir os valores de corrente e tensão necessários, retorne a placa ao seu local original e carregue-a no modo normal.

Quanto tempo leva para carregar baterias de lítio?

Carregadores com indicadores de nível de carga são amplamente utilizados hoje em dia, mas se você não tiver um, pode calcular o tempo necessário usando a seguinte fórmula:

T (tempo) = 1,4*Y(mAh)/X (mA), onde 1,4 é o coeficiente de transferência de calor.

Como verificar a fonte de alimentação?

A maneira mais fácil e rápida de verificar a carga de uma fonte de energia é com um multímetro.

Existem duas maneiras de verificar:

1. Teste sem carga. Leituras de 1,35 V ou superiores indicam que o elemento está totalmente funcional.
2. O teste de carga permite uma rejeição mais precisa de acionamentos de baixa tensão. Isso requer a realização da medição enquanto a bateria está em funcionamento.

Como substituir a bateria?

A substituição de pilhas descartáveis ​​desgastadas representa um custo financeiro significativo. Por isso, muitas pessoas estão considerando a compra de baterias recarregáveis. As baterias de lítio são, sem dúvida, as mais adequadas para essa finalidade.

As buscas em mecanismos de busca na internet são particularmente populares para converter modelos antigos de parafusadeiras para baterias de lítio. Para isso, basta encontrar as adequadas. chave de fendaAnálogos de lítio do mesmo tamanho e voltagem.

Quanto custa uma bateria de lítio?

As baterias de lítio tipo botão estão entre as baterias mais baratas. Popularmente conhecidas como baterias de lítio tipo moeda, elas são usadas para alimentar relógios, balanças, processadores e outros dispositivos de baixo consumo. Os preços dessas baterias começam em 10 rublos e são limitados apenas pela demanda dos fabricantes e distribuidores.

É difícil determinar o limite máximo devido à grande variedade. No entanto, é evidente que, como acontece com todas as inovações tecnológicas, os custos estão caindo devido ao aumento da eficiência da produção e ao crescente número de fabricantes.

Produção de baterias

Baterias de lítio de alta capacidade são utilizadas na produção de veículos elétricos. Devido à crescente popularidade dos veículos elétricos, espera-se a abertura de inúmeras fábricas para a produção dessas baterias. De acordo com diversas empresas de consultoria, aproximadamente 26 grandes fábricas desse tipo entrarão em operação em breve. Algumas já estão em funcionamento, enquanto as demais têm previsão de inauguração até 2021.

Informações adicionais sobre baterias de lítio

Essas baterias são as mais eficientes e suportam cargas pesadas. Os usuários destacam diversas vantagens: maior capacidade energética, tensão estável e alta capacidade de armazenamento. Assim como outras baterias, as baterias de lítio são compostas por um ânodo, um cátodo, um separador e um diafragma. Os dois últimos elementos atuam como dielétrico. Essa fonte de energia utiliza uma impregnação especial para o diafragma.

A principal diferença entre as baterias de íon-lítio e as baterias alcalinas é a sua longa vida útil. Isso é possível graças a uma tecnologia especial que elimina a dependência da corrente de carga nas baterias de íon-lítio. Portanto, elas podem ser armazenadas por até 12 anos. Apesar da complexidade do processo de fabricação, os fabricantes aprenderam a produzir diferentes tipos de baterias de íon-lítio. Essas baterias suportam facilmente flutuações de temperatura e podem operar por longos períodos sob cargas contínuas.

Eletrólito usado em baterias de lítio

1. cloreto de tionila.
2. dióxido de manganês;
3. compostos polifluorocarbonados;
4. dióxido de enxofre;
5. iodo;
6. óxido de cobre;
7. dissulfeto de ferro;

A tensão nominal de uma bateria desse tipo é de 3,7 volts. O lítio produz células leves e muito finas. Essencialmente, é um metal macio e dúctil.

Essas fontes de energia começaram a ser fabricadas no início da década de 1970. Os experimentos iniciais com essas baterias não foram bem-sucedidos e frequentemente terminavam em explosões. No entanto, após algum tempo, todos os defeitos foram eliminados. Apesar disso, as baterias de lítio devem ser usadas de acordo com as instruções de operação.

Para criar uma fonte de energia segura a partir do lítio, foi necessário combiná-lo com eletrólitos orgânicos sólidos. O resultado foi uma célula de bateria mais potente e compacta. Duas baterias de lítio de 3 volts podem facilmente substituir baterias alcalinas de 4 a 5 volts.

Proteção

Para garantir o funcionamento estável e confiável das baterias de lítio, um circuito de proteção especial foi incorporado ao seu projeto. Ele protege contra:

1. Aquecimento intenso.
2. Recarregar.
3. Curto-circuito.
4. Descarga excessiva.

Ele é soldado aos terminais. Possui um controlador integrado que monitora a carga da bateria. Se a bateria sobrecarregar acima de 4,25 V, ele a desconectará do carregador.

Como carregar baterias de lítio?

Basicamente, as baterias não podem ser recarregadas, especialmente se estiverem etiquetadas com a indicação "não recarregar". Se a sua bateria for recarregável, o processo de recarga segue este padrão.

O carregamento ocorre em 2 etapas.

1. Corrente contínua com parâmetros de 0,2 a 0,5 C. A letra "C" indica a capacidade. Como a bateria possui um circuito de proteção integrado, a tensão em circuito aberto não deve exceder 7 volts. Quando a tensão atingir 4,2 V, significa que a bateria está 80% carregada.
2. O recarregamento é realizado com tensão constante. O nível de corrente deve diminuir. O carregador deve manter uma tensão de 4,1 a 4,2 V. Ele também regula a corrente, que diminui gradualmente. Quando a corrente cai para 0,05 a 0,01 C, o processo de carregamento está completo. Nessa etapa, a bateria recarrega totalmente, atingindo 100%.

É recomendável usar um carregador com especificações de voltagem adequadas.

As baterias de lítio não toleram bem a sobrecarga, por isso devem ser desconectadas a tempo.

Onde são utilizadas as baterias de lítio?

As aplicações dessas fontes de energia são diversas. Por exemplo, podem ser instaladas em despertadores, controles remotos e balanças eletrônicas. Mas são particularmente úteis em dispositivos com alto consumo de energia, como câmeras, flashes, brinquedos, equipamentos médicos, equipamentos militares e equipamentos de informática.

Prós e contras das baterias de lítio

Sua principal vantagem é que podem ter grande capacidade em um tamanho pequeno.

Lista de vantagens

1. Fácil manutenção.
2. A estabilidade dos parâmetros é garantida com diferentes dados de corrente de descarga.
3. Resistente a variações de temperatura devido à falta de água.
4. Tensão constante.
5. Leve.
6. Alta capacidade e densidade energética.
7. A capacidade não depende da corrente de carga, sendo adequada para dispositivos de alta potência.
8. Longa vida útil.

A principal desvantagem desse tipo de dispositivo de armazenamento de energia é o seu custo. No entanto, ele não precisará ser substituído por um longo período.

Tipos e tamanhos de baterias de lítio

As seguintes opções podem ser encontradas em promoção:

• FR
• Li-FeS2.
• CR

Elas diferem entre si na forma e podem ser cilíndricas, quadradas ou em forma de disco.

Classificação dos Estados Unidos da América

• FR6 (AA).CR. Células planas em formato de comprimido.
• FR03 (AAA).
• CR-V9 (Lítio PP3). Bateria de nove volts coroa.
• CR2 e CR123. Fabricados em formato de canos cilíndricos.

Alguns parâmetros podem ser encontrados no corpo do dispositivo. Por exemplo, podem incluir voltagem, capacidade, classe e ano de fabricação.

Qual a diferença entre baterias de lítio e baterias salinas e alcalinas?

• As pilhas alcalinas duram de 3 a 5 anos. Entre esses três tipos, são as mais resistentes. Também são conhecidas como pilhas alcalinas. Elas provaram ser excelentes em controles remotos, brinquedos, lanternas, rádios e outros dispositivos de baixa potência.
• As baterias de lítio duram mais do que as baterias salinas e alcalinas. São ideais para equipamentos fotográficos e dispositivos médicos.
• As baterias de sal são as mais baratas, mas também as mais fracas. Podem ser armazenadas por cerca de três anos. São ideais para controles remotos, lanternas, brinquedos, calculadoras, cronômetros e balanças.

Basicamente, as baterias listadas acima diferem entre si em termos de vida útil e capacidade.

Regras de segurança

• Não solde o fio aos contatos.
• As baterias de lítio são transportadas em um recipiente/caixa especial.
• Não há necessidade de deixá-lo ao sol.
• Não guarde a bateria em um bolso com objetos metálicos.

Dispositivo de bateria de lítio

Existem duas opções de design:

1. Espiral.
2. Bobina.

As pilhas espirais possuem uma grande área de superfície de lítio. Elas fornecem até 4 A com corrente pulsada e até 0,1-1,8 A com corrente contínua. Essas baterias perdem 10% da sua capacidade inicial por ano. Pilhas prismáticas, tipo botão ou similares estão disponíveis em lojas.

Principais fabricantes:

1. Varta,
2. Minamoto,
3. Tekcell
4. Robiton,
5. SAFT,
6. VÉSPERA,

As fontes de alimentação tipo bobina podem durar até 20 anos e são utilizadas em dispositivos com consumo de corrente de no máximo 150 mA.