18650 Le batterie agli ioni di litio sono diventate sempre più popolari ultimamente. Per le loro caratteristiche tecniche sono in vantaggio rispetto alle note batterie a dito. I concetti di “dito” e “mignolo”, usati per le note dimensioni delle batterie, sono errati dal punto di vista della corretta terminologia. Tutte le batterie, indipendentemente dalle dimensioni, hanno i propri codici che ne indicano la dimensione. Quindi, 18650 è anche un codice. Questo è tutto il segreto.
Batteria 18650
Questo codice a cinque cifre esprime la larghezza e la lunghezza della batteria, dove le prime due cifre sono la larghezza (diametro) in mm e le ultime tre sono la lunghezza in mm con decimi. C'è un'opinione errata che lo zero alla fine di questo codice indichi la forma cilindrica della batteria (ci sono batterie di forme diverse). Non è necessaria una designazione così precisa della lunghezza della batteria. Quando si specifica la sua dimensione, è spesso limitato alle prime quattro cifre (1865). A proposito, anche le batterie del dito e del mignolo hanno il loro codice: 14500 e 10440. Oltre al codice digitale,la dimensione può essere indicata anche da lettere. Ad esempio, le due dimensioni della batteria precedenti hanno codici di lettere alternativi: AA (dito) e AAA (mignolo). Esistono molti codici alfabetici e numerici che indicano la dimensione delle varie batterie: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670), ecc.
Per le batterie 18650, questa designazione della dimensione è imprecisa. Devono essere presi in considerazione anche altri parametri. La dimensione di una batteria 18650 può risentire, ad esempio, della presenza di una apposita scheda incorporata (regolatore di carica). Alcune batterie potrebbero avere una lunghezza leggermente maggiore in questo caso. Non è raro che una batteria semplicemente non rientri nel vano del dispositivo in cui si desidera utilizzarla, nonostante il fatto che questo dispositivo (ad esempio un pacco batteria per sigaretta elettronica) sia progettato per funzionare con questo tipo di batteria.
Durata della batteria agli ioni di litio 18650
La durata di una determinata batteria dipende dal concetto di "milliamp per ora" (mAh). Per batterie di grandi dimensioni, come le automobili, viene utilizzato il termine "ampere all'ora". Per una batteria da 18650 mAh, questo è un valore derivato. Un ampere è pari a 1000 milliampere. Un milliampere all'ora è la corrente che una batteria può produrre durante un'ora di utilizzo convenzionale. In altre parole, se dividi questo valore per un certo numero di ore, puoi scoprire la durata della batteria. Ad esempio, la batteria ha una capacità di 3000 mAh. Ciò significa che per due orelavoro, emetterà 1500 milliampere. Quattro - 750. La batteria dell'esempio sopra si scaricherà completamente dopo 10 ore di funzionamento, quando la sua capacità raggiunge i 300 milliampere (limite di scarica profonda).
Questi calcoli danno solo un'idea approssimativa della durata della batteria. Il suo tempo di funzionamento effettivo dipende dal carico che deve affrontare, ovvero dal dispositivo che deve fornire alimentazione.
Corrente, voltaggio e potenza
Prima di soffermarci sulla descrizione generale delle caratteristiche tecniche delle batterie agli ioni di litio 18650 e sulle precauzioni nel lavorare con esse, definiremo brevemente i concetti di cui sopra. La corrente (corrente massima di scarica, uscita in corrente) è espressa in ampere ed è contrassegnata sulla batteria con la lettera "A". La tensione è espressa in volt ed è indicata dalla lettera "V". Su molte batterie puoi trovare tali designazioni. Per una batteria agli ioni di litio, la tensione è sempre di 3,7 volt e la corrente può essere diversa. La potenza della batteria come parametro dominante della sua potenza è espressa come il prodotto di tensione e corrente (i volt devono essere moltiplicati per ampere).
Descrizione dei pro e contro di una batteria agli ioni di litio
Lo svantaggio principale delle batterie agli ioni di litio 18650 è che hanno un piccolo intervallo di temperatura di esercizio. Il normale funzionamento di una batteria agli ioni di litio è possibile solo nell'intervallo da -20 a +20 gradi Celsius. Se viene utilizzato o caricato a temperature inferiori o superiorisegnato, lo rovina. Per fare un confronto, le batterie al nichel-cadmio e al nichel-metallo idruro hanno un intervallo di temperatura più ampio, da -40 a +40. Ma, a differenza di queste ultime, le batterie agli ioni di litio hanno una tensione nominale più alta - 3,7 volt contro 1,2 volt per le batterie al nichel.
Inoltre, le batterie agli ioni di litio non sono praticamente interessate dall'autoscarica e dagli effetti di memoria comuni a molti tipi di batterie. L'autoscarica è la perdita di energia caricata quando è inattivo. L'effetto memoria si verifica in alcuni tipi di batterie come risultato della carica sistematica dopo una scarica incompleta. Cioè, si sviluppa su batterie che non sono completamente scariche.
Con l'effetto memoria, la batteria “ricorda” il grado di scarica dopo il quale inizia a caricarsi, e si scarica, avendo raggiunto tale limite nel ciclo successivo. La sua vera capacità in quel momento è in re altà maggiore. Se c'è una scheda che mostra il livello della batteria, mostrerà anche la scarica. Questo effetto non si sviluppa immediatamente, ma gradualmente. Può anche svilupparsi in condizioni in cui la batteria funziona costantemente dalla rete, ovvero è in carica continua.
L'autoscarica e l'effetto memoria sono estremamente bassi nelle batterie agli ioni di litio.
C'è un' altra cosa a cui prestare attenzione: tali batterie non possono essere conservate scariche, altrimenti si guasteranno rapidamente.
Precauzioni per le batterie agli ioni di litio
Molti tipi di batterie sono infiammabili eesplosioni. Dipende dalla composizione chimica della struttura interna della batteria. Per 18650 batterie agli ioni di litio, questo problema è piuttosto acuto. Non è raro che gli utenti di sigarette elettroniche subiscano gravi ustioni alle mani e al viso o lesioni anche più gravi. Poiché le batterie agli ioni di litio si trovano in laptop, tablet e telefoni cellulari, non è raro che si accendano.
In primo luogo tra le cause di tali incidenti c'è, ovviamente, l'assemblaggio della batteria di bassa qualità (economico). Tuttavia, nel caso delle sigarette elettroniche, è facile provocare da soli l'esplosione della batteria agli ioni di litio, anche se la batteria non è economica. Per fare questo, devi capire un po' cosa sia la resistenza elettrica.
Se spieghiamo questo concetto nel linguaggio più semplice, allora questo è un parametro che determina i requisiti del conduttore della batteria. Minore è la resistenza del conduttore, maggiore è la corrente (ampere) che la batteria deve fornire. Se la resistenza è molto bassa, la batteria funzionerà con un tale conduttore a un carico elevato. La resistenza può essere così bassa da provocare un carico esorbitante sulla batteria e la sua successiva esplosione o accensione. In altre parole, sarà un cortocircuito. Poiché le sigarette elettroniche funzionano secondo il principio dell'evaporazione, che richiede un elemento riscaldante (bobina a filamento), gli utenti inetti possono erroneamente forzare la batteria a funzionare con un elemento riscaldante conresistenza estremamente bassa. Conoscendo l'uscita di corrente di una particolare batteria e la resistenza del conduttore, usando semplici calcoli usando la formula della legge di Ohm, puoi determinare se questa batteria può gestire un particolare conduttore.
Questi pericoli non si verificano sempre in tutti i casi. Le tecnologie di protezione della batteria sono in continua evoluzione. Molte batterie hanno uno speciale controller di carica all'interno che può diseccitare la batteria nel momento in cui si verifica un cortocircuito. Queste sono batterie protette.
Dispositivo con batteria agli ioni di litio
Al cuore della batteria 18650 c'è un elettrolita, un liquido speciale in cui avvengono le reazioni chimiche.
Queste reazioni chimiche sono reversibili. Questo è il principio di funzionamento di qualsiasi batteria. In parole povere, la formula per tali reazioni può procedere sia da sinistra a destra (scarica) che da destra a sinistra (carica). Tali reazioni si verificano tra il catodo e l'anodo della cella. Il catodo è l'elettrodo negativo (meno), l'anodo è l'elettrodo positivo (più) della fonte di alimentazione. Durante la reazione, si forma una corrente elettrica tra di loro. Le reazioni chimiche di scarica e carica tra catodo e anodo sono processi di ossidazione e riduzione, ma questa è un' altra storia. Non approfondiremo il processo di elettrolisi. La corrente si forma nel momento in cui il catodo e l'anodo iniziano a interagire, cioè qualcosa è collegato al più e al meno della batteria. Il catodo e l'anodo devono essere elettricamente conduttivi.
Durante la violazione delle condizioniDurante il funzionamento, nell'elettrolita compaiono molecole di elementi chimici, che chiudono il catodo e l'anodo, il che porta a cortocircuiti interni. Di conseguenza, la temperatura della batteria aumenta e compaiono più molecole, chiudendo il più e il meno. L'intero processo, come una palla di neve, acquisisce velocità in modo esponenziale. Senza la possibilità di estrarre l'elettrolito (l'alloggiamento della batteria è sigillato), si verifica l'espansione termica, che aumenta la pressione interna. Quello che succede dopo può essere compreso senza commenti.
Caricare la batteria agli ioni di litio
Come caricabatterie per una batteria 18650, qualsiasi dispositivo progettato per batterie di questo formato è adatto. La cosa principale è non cambiare la polarità corretta durante la ricarica. Posizionare le batterie negli alloggiamenti del caricabatteria esattamente secondo i segni più e meno. Si consiglia di leggere le altre precauzioni per l'utilizzo del caricabatteria 18650, che sono sempre elencate sulla custodia della batteria.
L'opzione migliore per caricare le batterie agli ioni di litio è utilizzare caricatori più costosi con un processo di ricarica ottimizzato. Molti di loro hanno la funzione di caricare le batterie utilizzando il metodo CC/CV, che sta per corrente costante, tensione costante. Questo metodo è buono perché può caricare la batteria più dei caricatori convenzionali. Ciò è dovuto a un concetto come il sovraccarico.
Durante la carica o la scarica della batteria, la sua tensionesta cambiando. Aumenta durante la carica, diminuisce durante la scarica. 3,7 volt nominali è un valore medio.
Ci sono due effetti che influiscono negativamente sulla batteria: sovraccarico e scaricamento eccessivo. Ci sono soglie per caricare e scaricare la batteria. Se la tensione della batteria supera questi limiti, la batteria viene sovraccaricata o scaricata eccessivamente, a seconda che si stia caricando o scaricando. Nella modalità di ricarica normale per 18650 agli ioni di litio, il caricabatterie e il controller di carica all'interno della batteria stessa (se presente) leggono la tensione della batteria e interrompono la carica quando raggiunge la soglia per evitare il sovraccarico. In questo caso, la batteria non è effettivamente completamente carica. La sua capacità potrebbe consentirgli di caricare di più, ma la soglia gli impedisce di farlo.
Il principio di carica con il metodo CC/CV è studiato in modo che la corrente fornita alla carica non venga interrotta, ma fortemente ridotta, impedendo che la tensione interna della batteria vada oltre il valore di soglia. Pertanto, la batteria è completamente carica senza essere ricaricata.
Tipi di batterie agli ioni di litio
Tipi di batterie agli ioni di litio 18650:
- fosfato di ferro e litio (LFP);
- litio-manganese (IMR);
- litio-cob alto (ICR);
- polimero di litio (LiPo).
Tutti i tipi tranne l'ultimo sono cilindrici e possono essere realizzati nel formato 18650. Le batterie ai polimeri di litio si differenziano per non avere una forma specifica. Ciò è dovuto al fatto che hanno un solidoelettrolita (polimero). È a causa di questa insolita proprietà dell'elettrolito che queste batterie sono spesso utilizzate in tablet e telefoni cellulari.
Applicazione di batterie agli ioni di litio
Come già accennato, le batterie agli ioni di litio di formato 18650 sono ampiamente utilizzate nelle sigarette elettroniche. Possono essere integrati nel pacco batteria o rimovibili, cioè installati separatamente al suo interno. Possono essercene anche diversi collegati in parallelo o in serie.
Le batterie agli ioni di litio sono state a lungo utilizzate nella costruzione di varie batterie, come le batterie dei laptop. Tali batterie sono una catena di più batterie 18650 interconnesse all'interno di una singola custodia. Tali batterie possono essere trovate anche come power bank capienti - caricatori portatili.
La portata delle batterie stesse è molto ampia: dai caricatori nominati agli elementi costitutivi dei moderni grandi meccanismi (automobile o aviazione). Allo stesso tempo, il numero di 18650 batterie agli ioni di litio che compongono una singola batteria può variare da poche a centinaia. Da segnalare le batterie ai polimeri di litio. Sebbene non siano disponibili nel formato agli ioni di litio 18650, sono i più comuni, poiché vengono utilizzati nei tablet e nei telefoni cellulari.
