18650 باتری های لیتیوم یون اخیراً محبوبیت بیشتری پیدا کرده اند. آنها با توجه به مشخصات فنی خود از باتری های انگشتی شناخته شده جلوتر هستند. مفاهیم "انگشت" و "انگشت کوچک" که برای اندازه های شناخته شده باتری ها استفاده می شود، از نظر اصطلاحات صحیح نادرست است. همه باتری ها، صرف نظر از اندازه، کدهای مخصوص به خود را دارند که اندازه آنها را نشان می دهد. بنابراین، 18650 نیز یک کد است. این کل راز است.
اندازه باتری 18650
این کد پنج رقمی عرض و طول باتری را بیان می کند که دو رقم اول عرض (قطر) بر حسب میلی متر و سه رقم آخر طول بر حسب میلی متر با دهم است. یک نظر اشتباه وجود دارد که صفر در انتهای این کد نشان دهنده شکل استوانه ای باتری است (باتری هایی با اشکال مختلف وجود دارد). چنین تعیین دقیق طول باتری ضروری نیست. هنگام تعیین اندازه آن، اغلب به چهار رقم اول محدود می شود (1865). به هر حال، باتری های انگشت و انگشت کوچک نیز کد خود را دارند - 14500 و 10440. علاوه بر کد دیجیتال،اندازه را می توان با حروف نیز نشان داد. به عنوان مثال، دو اندازه باتری بالا دارای کدهای حروف جایگزین هستند - AA (انگشت) و AAA (انگشت کوچک). کدهای الفبایی و عددی زیادی وجود دارد که اندازه باتری های مختلف را نشان می دهد: CR123 (16340)، A (17500)، Fat A (18500)، 4/3 A (17670)، و غیره.
برای باتری های 18650، این تعیین اندازه نادرست است. سایر پارامترها نیز باید در نظر گرفته شوند. اندازه یک باتری 18650 را می توان به عنوان مثال با وجود یک برد مخصوص داخلی (کنترل کننده شارژ) تحت تأثیر قرار داد. در این مورد ممکن است برخی از باتری ها کمی طول بیشتری داشته باشند. با وجود اینکه این دستگاه (مثلاً بسته باتری سیگار الکترونیکی) برای کار با این نوع باتری طراحی شده است، غیرمعمول نیست که یک باتری به سادگی در محفظه دستگاه جایی که می خواهند از آن استفاده کنند جا نمی شود.
دوام باتری Li-ion 18650
مدت زمانی که یک باتری معین می تواند دوام بیاورد به مفهوم "میلی آمپر در ساعت" (mAh) بستگی دارد. برای باتری های بزرگ مانند خودروها از عبارت "آمپر در ساعت" استفاده می شود. برای یک باتری 18650 میلی آمپر ساعتی، این مقدار مشتق شده است. یک آمپر برابر با 1000 میلی آمپر است. میلی آمپر در ساعت جریانی است که باتری می تواند در طول یک ساعت استفاده معمولی تولید کند. به عبارت دیگر، اگر این مقدار را بر تعداد ساعت مشخصی تقسیم کنید، می توانید به عمر باتری پی ببرید. به عنوان مثال، باتری دارای ظرفیت 3000 میلی آمپر ساعت است. یعنی برای دو ساعتکار، 1500 میلی آمپر می دهد. چهار - 750. باتری مثال بالا پس از 10 ساعت کارکرد، زمانی که ظرفیت آن به 300 میلی آمپر (محدودیت تخلیه عمیق) برسد، کاملاً تخلیه می شود.
این محاسبات تنها ایده ای تقریبی از عمر باتری به دست می دهد. زمان واقعی کارکرد آن بستگی به باری دارد که باید با آن مقابله کند، یعنی به دستگاهی که باید برق را تامین کند.
جریان، ولتاژ و توان
قبل از پرداختن به شرح کلی مشخصات فنی باتری های لیتیوم یونی 18650 و اقدامات احتیاطی در کار با آنها، به طور مختصر به تعریف مفاهیم فوق می پردازیم. جریان (حداکثر جریان تخلیه، جریان خروجی) بر حسب آمپر بیان می شود و روی باتری با حرف "A" مشخص می شود. ولتاژ بر حسب ولت بیان می شود و با حرف "V" نشان داده می شود. در بسیاری از باتری ها می توانید چنین نام هایی را پیدا کنید. برای باتری لیتیوم یون، ولتاژ همیشه 3.7 ولت است و جریان می تواند متفاوت باشد. توان باتری به عنوان پارامتر غالب قدرت آن به صورت حاصل ضرب ولتاژ و جریان بیان می شود (ولت باید در آمپر ضرب شود).
شرح مزایا و معایب باتری لیتیوم یون
عیب اصلی باتری های Li-Ion 18650 این است که محدوده دمای کاری کمی دارند. عملکرد عادی یک باتری لیتیوم یونی فقط در محدوده 20- تا 20+ درجه سانتیگراد امکان پذیر است. اگر در دماهای پایین یا بالاتر استفاده یا شارژ شودعلامت گذاری شده، آن را خراب می کند. برای مقایسه، باتری های نیکل-کادمیم و هیدرید نیکل-فلز دارای محدوده دمایی گسترده تری هستند - از -40 تا +40. اما برخلاف دومی، باتری‌های لیتیوم یون ولتاژ اسمی بالاتری دارند - 3.7 ولت در مقابل 1.2 ولت برای باتری‌های نیکل.
همچنین، باتری‌های لیتیوم یونی عملاً تحت تأثیر خود تخلیه و اثرات حافظه رایج در بسیاری از انواع باتری‌ها قرار نمی‌گیرند. خود تخلیه به از دست دادن انرژی شارژ شده در حالت بیکار گفته می شود. اثر حافظه در برخی از انواع باتری ها در نتیجه شارژ سیستماتیک پس از تخلیه ناقص رخ می دهد. یعنی روی باتری هایی که کاملاً خالی نشده اند ایجاد می شود.
با اثر حافظه، باتری درجه تخلیه را که پس از آن شروع به شارژ شدن می کند، "به یاد می آورد" و تخلیه می شود، با رسیدن به این حد در چرخه بعدی. ظرفیت واقعی آن در آن زمان در واقع بیشتر است. اگر بردی وجود داشته باشد که سطح باتری را نشان دهد، دشارژ را نیز نشان می دهد. این اثر بلافاصله ایجاد نمی شود، بلکه به تدریج ایجاد می شود. همچنین می تواند در شرایطی ایجاد شود که باتری دائماً از برق کار می کند، یعنی به طور مداوم در حال شارژ شدن است.
خود تخلیه و اثر حافظه در باتری های لیتیوم یون بسیار کم است.
یک نکته دیگر وجود دارد که باید به آن توجه کرد: چنین باتری‌هایی را نمی‌توان در حالت خالی نگهداری کرد، در غیر این صورت به سرعت از کار می‌افتند.
اقدامات احتیاطی باتری لیتیوم یون
بسیاری از انواع باتری ها قابل اشتعال هستند وانفجارها این بستگی به ترکیب شیمیایی ساختار داخلی باتری دارد. برای باتری های لیتیوم یون 18650، این مشکل کاملاً حاد است. غیر معمول نیست که مصرف کنندگان سیگار الکترونیکی دچار سوختگی شدید در دست ها و صورت خود یا حتی آسیب های جدی تر شوند. از آنجایی که باتری‌های لیتیوم یونی در لپ‌تاپ‌ها، تبلت‌ها و تلفن‌های همراه یافت می‌شوند، مشتعل شدن آنها غیرعادی نیست.
در وهله اول در میان علل چنین حوادثی، البته مونتاژ باتری بی کیفیت (ارزان) است. با این حال، در مورد سیگارهای الکترونیکی، تحریک انفجار باتری لیتیوم یون به تنهایی آسان است، حتی اگر باتری ارزان نباشد. برای انجام این کار، باید کمی در مورد مقاومت الکتریکی بدانید.
اگر این مفهوم را به ساده ترین زبان توضیح دهیم، آنگاه این پارامتری است که الزامات هادی به باتری را تعیین می کند. هر چه مقاومت هادی کمتر باشد، باتری باید جریان (آمپر) بیشتری بدهد. اگر مقاومت بسیار کم باشد، باتری با چنین رسانایی به یک بار بزرگ کار می کند. مقاومت می تواند آنقدر کم باشد که باعث ایجاد بار گزاف روی باتری و انفجار یا احتراق بعدی آن شود. به عبارت دیگر، اتصال کوتاه خواهد بود. از آنجایی که سیگارهای الکترونیکی بر اساس اصل تبخیر کار می کنند، که به عنصر گرمایش (کویل فیلامنتی) نیاز دارد، کاربران ناکارآمد ممکن است به اشتباه باتری را مجبور به کار با المنت گرمایشی کنند.مقاومت بسیار کم با دانستن جریان خروجی یک باتری خاص و مقاومت هادی، با استفاده از محاسبات ساده با استفاده از فرمول قانون اهم، می توانید تعیین کنید که آیا این باتری می تواند یک هادی خاص را تحمل کند یا خیر.
این خطرات همیشه در همه موارد رخ نمی دهند. فن آوری های حفاظت از باتری به طور مداوم در حال پیشرفت است. بسیاری از باتری ها دارای یک کنترل کننده شارژ ویژه در داخل خود هستند که می تواند در زمان وقوع اتصال کوتاه، باتری را خاموش کند. اینها باتری های محافظت شده هستند.
دستگاه باتری لیتیوم یون
در قلب باتری 18650 یک الکترولیت وجود دارد، مایع خاصی که در آن واکنش های شیمیایی انجام می شود.
این واکنش های شیمیایی برگشت پذیر هستند. این اصل عملکرد هر باتری است. به عبارت ساده، فرمول چنین واکنش هایی می تواند هم از چپ به راست (تخلیه) و هم از راست به چپ (شارژ) انجام شود. چنین واکنش هایی بین کاتد و آند سلول رخ می دهد. کاتد الکترود منفی (منهای) و آند الکترود مثبت (بعلاوه) منبع تغذیه است. در طی واکنش، جریان الکتریکی بین آنها ایجاد می شود. واکنش های شیمیایی تخلیه و بار بین کاتد و آند فرآیندهای اکسیداسیون و احیا هستند، اما این داستان دیگری است. ما به فرآیند الکترولیز نخواهیم پرداخت. جریان در لحظه ای تشکیل می شود که کاتد و آند شروع به تعامل می کنند، یعنی چیزی به مثبت و منفی باتری متصل می شود. کاتد و آند باید رسانای الکتریکی باشند.
در هنگام نقض شرایطدر حین کار، مولکول های عناصر شیمیایی در الکترولیت ظاهر می شوند که کاتد و آند را می بندند که منجر به اتصال کوتاه داخلی می شود. در نتیجه دمای باتری افزایش می‌یابد و مولکول‌های بیشتری ظاهر می‌شوند و مثبت و منفی را می‌بندند. کل این فرآیند، مانند یک گلوله برفی، به طور تصاعدی سرعت می گیرد. بدون امکان خارج کردن الکترولیت (قاب باتری مهر و موم شده است) انبساط حرارتی رخ می دهد که باعث افزایش فشار داخلی می شود. آنچه بعد اتفاق می افتد را می توان بدون نظر فهمید.
شارژ باتری لیتیوم یون
به عنوان یک شارژر برای باتری 18650، هر دستگاهی که برای باتری هایی با این فرمت طراحی شده باشد مناسب است. نکته اصلی این است که هنگام شارژ، قطبیت صحیح را تغییر ندهید. باتری ها را دقیقا مطابق علامت مثبت و منفی در شیارهای شارژر قرار دهید. بهتر است سایر اقدامات احتیاطی برای استفاده از شارژر باتری 18650 را که همیشه روی جعبه باتری ذکر شده است، بخوانید.
بهترین گزینه برای شارژ باتری‌های لیتیوم یونی استفاده از شارژرهای گران‌تر با فرآیند شارژ دقیق است. بسیاری از آنها عملکرد شارژ باتری ها را با استفاده از روش CC / CV دارند که مخفف جریان ثابت و ولتاژ ثابت است. این روش خوب است زیرا می تواند باتری را بیشتر از شارژرهای معمولی شارژ کند. این به دلیل مفهومی مانند شارژ بیش از حد است.
در هنگام شارژ یا تخلیه باتری، ولتاژ آندر حال تغییر است. هنگام شارژ افزایش می یابد، هنگام تخلیه کاهش می یابد. ولتاژ 3.7 ولت یک مقدار متوسط است.
دو اثر وجود دارد که روی باتری تأثیر مضری دارد - شارژ بیش از حد و شارژ بیش از حد. آستانه هایی برای شارژ و دشارژ باتری وجود دارد. اگر ولتاژ باتری از این محدودیت ها فراتر رود، بسته به اینکه در حال شارژ یا دشارژ شدن باشد، باتری بیش از حد شارژ یا دشارژ می شود. در حالت شارژ معمولی برای 18650 Li-ion، شارژر و کنترل کننده شارژ داخل خود باتری (در صورت وجود) ولتاژ باتری را می‌خواند و برای جلوگیری از شارژ بیش از حد، زمانی که باتری به آستانه رسید، شارژ را قطع می‌کند. در این حالت، باتری در واقع به طور کامل شارژ نمی شود. ظرفیت آن ممکن است به آن اجازه دهد تا شارژ بیشتری داشته باشد، اما آستانه مانع از انجام این کار می شود.
اصل شارژ با روش CC / CV طوری طراحی شده است که جریان عرضه شده به شارژ قطع نمی شود، بلکه به شدت کاهش می یابد و از فراتر رفتن ولتاژ داخلی باتری از مقدار آستانه جلوگیری می کند. بنابراین، باتری بدون شارژ مجدد به طور کامل شارژ می شود.
انواع باتری لیتیوم یون
انواع باتری‌های Li-ion 18650:
- لیتیوم فسفات آهن (LFP);
- لیتیوم منگنز (IMR);
- لیتیوم-کبالت (ICR);
- لیتیوم پلیمر (LiPo).
همه انواع به جز آخرین مورد استوانه ای هستند و می توان آنها را با فرمت 18650 ساخت. باتری های لیتیوم پلیمری از این جهت متفاوت هستند که شکل خاصی ندارند. این به دلیل این واقعیت است که آنها یک جامد دارندالکترولیت (پلیمر). به دلیل این خاصیت غیرعادی الکترولیت است که این باتری ها اغلب در تبلت ها و تلفن های همراه استفاده می شوند.
کاربرد باتری های لیتیوم یون
همانطور که قبلا ذکر شد، باتری‌های لیتیوم یونی سایز 18650 به طور گسترده در سیگارهای الکترونیکی استفاده می‌شوند. آنها می توانند در بسته باتری تعبیه شوند یا قابل جابجایی باشند، یعنی به طور جداگانه در آن نصب شوند. همچنین ممکن است چندین به صورت موازی یا سری به هم متصل باشند.
باتری‌های لیتیوم یونی از دیرباز در ساخت باتری‌های مختلف مانند باتری لپ‌تاپ استفاده می‌شوند. چنین باتری هایی زنجیره ای از چندین باتری 18650 به هم پیوسته در داخل یک کیس هستند. چنین باتری هایی را می توان به عنوان پاوربانک های بزرگ - شارژرهای قابل حمل نیز یافت.
دامنه خود باتری ها بسیار گسترده است: از شارژرهای نام برده گرفته تا عناصر تشکیل دهنده مکانیسم های بزرگ مدرن (خودرو یا هوانوردی). در عین حال، تعداد 18650 باتری لیتیوم یونی که یک باتری واحد را تشکیل می دهند می تواند از چند تا صدها متغیر باشد. قابل ذکر است باتری های لیتیوم پلیمری. اگرچه آنها در قالب 18650 Li-ion در دسترس نیستند، اما رایج ترین آنها هستند، زیرا در تبلت ها و تلفن های همراه استفاده می شوند.
