18650 Li-ion ბატარეები ბოლო დროს სულ უფრო პოპულარული ხდება. ტექნიკური მახასიათებლების მიხედვით ისინი უსწრებენ ცნობილ თითის ტიპის ბატარეებს. "თითის" და "პატარა თითის" ცნებები, რომლებიც გამოიყენება ბატარეების ცნობილი ზომებისთვის, არასწორია სწორი ტერმინოლოგიის თვალსაზრისით. ყველა ბატარეას, განურჩევლად ზომისა, აქვს საკუთარი კოდი, რომელიც მიუთითებს მათ ზომაზე. ასე რომ, 18650 ასევე არის კოდი. ეს არის მთელი საიდუმლო.
ბატარეის ზომა 18650
ეს ხუთნიშნა კოდი გამოხატავს ბატარეის სიგანეს და სიგრძეს, სადაც პირველი ორი ციფრი არის სიგანე (დიამეტრი) მმ-ში, ხოლო ბოლო სამი არის სიგრძე მმ-ში მეათედებით. არსებობს მცდარი მოსაზრება, რომ ამ კოდის ბოლოს ნული მიუთითებს ბატარეის ცილინდრულ ფორმაზე (არსებობს სხვადასხვა ფორმის ბატარეები). ბატარეის სიგრძის ასეთი ზუსტი აღნიშვნა საჭირო არ არის. მისი ზომის დაზუსტებისას ის ხშირად შემოიფარგლება პირველი ოთხი ციფრით (1865). სხვათა შორის, თითის და პატარა თითის ბატარეებსაც აქვთ საკუთარი კოდი - 14500 და 10440. გარდა ციფრული კოდისა,ზომა ასევე შეიძლება ასოებით იყოს მითითებული. მაგალითად, ბატარეის ზემოთ მოცემულ ორ ზომას აქვს ალტერნატიული ასო კოდები - AA (თითი) და AAA (პატარა თითი). არსებობს მრავალი ანბანური და რიცხვითი კოდი, რომელიც მიუთითებს სხვადასხვა ბატარეების ზომაზე: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670) და ა.შ.
18650 ბატარეებისთვის ეს ზომის აღნიშვნა არასწორია. გასათვალისწინებელია სხვა პარამეტრებიც. 18650 ბატარეის ზომაზე შეიძლება გავლენა იქონიოს, მაგალითად, ჩაშენებული სპეციალური დაფის (დამუხტვის კონტროლერის) არსებობა. ზოგიერთ ბატარეას ამ შემთხვევაში შეიძლება ჰქონდეს ოდნავ გრძელი სიგრძე. არ არის იშვიათი შემთხვევა, როდესაც ბატარეა უბრალოდ არ ჯდება მოწყობილობის განყოფილებაში, სადაც მათ სურთ მისი გამოყენება, მიუხედავად იმისა, რომ ეს მოწყობილობა (მაგალითად, ელექტრონული სიგარეტის ბატარეის პაკეტი) შექმნილია ამ ტიპის ბატარეასთან მუშაობისთვის.
Li-ion 18650 ბატარეის ხანგრძლივობა
მოცემული ბატარეის ხანგრძლივობა დამოკიდებულია "მილიამპერ საათში" კონცეფციაზე (mAh). დიდი ბატარეებისთვის, როგორიცაა მანქანები, გამოიყენება ტერმინი "ამპერები საათში". 18650 mAh ბატარეისთვის ეს არის მიღებული მნიშვნელობა. ერთი ამპერი უდრის 1000 მილიამპერს. მილიამპერი საათში არის დენი, რომელიც ბატარეას შეუძლია გამოიმუშაოს ჩვეულებრივი გამოყენების საათის განმავლობაში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ ამ მნიშვნელობას გაყოფთ საათების გარკვეულ რაოდენობაზე, შეგიძლიათ გაარკვიოთ ბატარეის ხანგრძლივობა. მაგალითად, ბატარეას აქვს 3000 mAh სიმძლავრე. ეს ნიშნავს, რომ ორი საათის განმავლობაშიმუშაობს, გამოსცემს 1500 მილიამპერს. ოთხი - 750. ზემოაღნიშნული მაგალითიდან ბატარეა მთლიანად დაიმუხტება მუშაობის 10 საათის შემდეგ, როდესაც მისი სიმძლავრე მიაღწევს 300 მილიამპერს (ღრმა გამონადენის ლიმიტი).
ეს გამოთვლები იძლევა მხოლოდ უხეში წარმოდგენას ბატარეის მუშაობის შესახებ. მისი ფაქტობრივი მუშაობის დრო დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა დატვირთვასთან აქვს მას გამკლავება, ანუ მოწყობილობაზე, რომელსაც მან უნდა უზრუნველყოს ენერგია.
დენი, ძაბვა და სიმძლავრე
18650 ლითიუმ-იონური ბატარეების ტექნიკური მახასიათებლების ზოგად აღწერაზე და მათთან მუშაობისას სიფრთხილის ზომებზე შეხებამდე, მოკლედ განვსაზღვრავთ ზემოხსენებულ ცნებებს. დენი (მაქსიმალური გამონადენი, დენის გამომავალი) გამოიხატება ამპერებში და ბატარეაზე აღინიშნება ასო "A"-ით. ძაბვა გამოიხატება ვოლტებში და აღინიშნება ასო "V". ბევრ ბატარეაზე შეგიძლიათ იპოვოთ ასეთი აღნიშვნები. ლითიუმ-იონური ბატარეისთვის ძაბვა ყოველთვის არის 3.7 ვოლტი, ხოლო დენი შეიძლება იყოს განსხვავებული. ბატარეის სიმძლავრე, როგორც მისი სიმტკიცის დომინანტური პარამეტრი, გამოიხატება ძაბვისა და დენის ნამრავლით (ვოლტი უნდა გამრავლდეს ამპერებზე).
ლითიუმ-იონური ბატარეის დადებითი და უარყოფითი მხარეების აღწერა
18650 Li-Ion ბატარეების მთავარი მინუსი არის ის, რომ მათ აქვთ მცირე სამუშაო ტემპერატურის დიაპაზონი. ლითიუმ-იონური ბატარეის ნორმალური მუშაობა შესაძლებელია მხოლოდ -20-დან +20 გრადუს ცელსიუსამდე დიაპაზონში. თუ ის გამოიყენება ან დამუხტულია დაბალ ან მაღალ ტემპერატურაზემონიშნულია, აფუჭებს. შედარებისთვის, ნიკელ-კადმიუმის და ნიკელ-მეტალის ჰიდრიდის ბატარეებს აქვთ უფრო ფართო ტემპერატურის დიაპაზონი - -40-დან +40-მდე. მაგრამ, ამ უკანასკნელისგან განსხვავებით, ლითიუმ-იონურ ბატარეებს აქვთ უფრო მაღალი ნომინალური ძაბვა - 3.7 ვოლტი ნიკელის ბატარეების 1.2 ვოლტთან შედარებით.
ასევე, ლითიუმ-იონურ ბატარეებზე პრაქტიკულად არ მოქმედებს თვითგანმუხტვა და მეხსიერების ეფექტები, რომლებიც გავრცელებულია მრავალი ტიპის ბატარეებში. თვითგამორთვა არის დამუხტული ენერგიის დაკარგვა უმოქმედობის დროს. მეხსიერების ეფექტი ჩნდება ზოგიერთ ტიპის ბატარეებში სისტემატური დატენვის შედეგად არასრული განმუხტვის შემდეგ. ანუ ის ვითარდება ბატარეებზე, რომლებიც ბოლომდე არ არის დაცლილი.
მეხსიერების ეფექტით, ბატარეა „იმახსოვრებს“განმუხტვის ხარისხს, რის შემდეგაც იწყება მისი დამუხტვა და დაცლილია, შემდეგ ციკლში მიაღწია ამ ზღვარს. მისი ნამდვილი სიმძლავრე იმ დროს რეალურად უფრო დიდია. თუ არის დაფა, რომელიც აჩვენებს ბატარეის დონეს, ის ასევე აჩვენებს გამონადენს. ეს ეფექტი არ ვითარდება დაუყოვნებლივ, მაგრამ თანდათანობით. ის ასევე შეიძლება განვითარდეს იმ პირობებში, როდესაც ბატარეა მუდმივად მუშაობს ქსელიდან, ანუ ის მუდმივად იტენება.
თვითგანმუხტვა და მეხსიერების ეფექტი უკიდურესად დაბალია ლითიუმ-იონურ ბატარეებში.
არის კიდევ ერთი რამ, რასაც ყურადღება უნდა მიაქციოთ: ასეთი ბატარეების შენახვა შეუძლებელია დაცლილ მდგომარეობაში, წინააღმდეგ შემთხვევაში ისინი სწრაფად გაფუჭდებიან.
Li-ion ბატარეის სიფრთხილის ზომები
ბევრი ტიპის ბატარეა არის აალებადი დააფეთქებები. ეს დამოკიდებულია ბატარეის შიდა სტრუქტურის ქიმიურ შემადგენლობაზე. 18650 ლითიუმ-იონური ბატარეებისთვის ეს პრობლემა საკმაოდ მწვავეა. არცთუ იშვიათია ელექტრონული სიგარეტის მომხმარებელთათვის ხელების და სახის ძლიერი დამწვრობა ან კიდევ უფრო სერიოზული დაზიანებები. ვინაიდან ლითიუმ-იონური ბატარეები გვხვდება ლეპტოპებში, ტაბლეტებსა და მობილურ ტელეფონებში, არცთუ იშვიათია მათი ანთება.
ასეთი ინციდენტების გამომწვევ მიზეზთა შორის პირველ ადგილზეა, რა თქმა უნდა, დაბალი ხარისხის (იაფი) ბატარეის აწყობა. თუმცა ელექტრონული სიგარეტის შემთხვევაში ადვილია საკუთარი ძალებით ლითიუმ-იონური ბატარეის აფეთქების პროვოცირება, თუნდაც ბატარეა არ იყოს იაფი. ამისათვის თქვენ უნდა გაიგოთ ცოტა რა არის ელექტრული წინააღმდეგობა.
თუ ამ კონცეფციას ავხსნით უმარტივეს ენაზე, მაშინ ეს არის პარამეტრი, რომელიც განსაზღვრავს გამტარის მოთხოვნებს ბატარეის მიმართ. რაც უფრო დაბალია გამტარის წინააღმდეგობა, მით მეტი დენი (ამპერი) უნდა მისცეს ბატარეას. თუ წინააღმდეგობა ძალიან დაბალია, მაშინ ბატარეა იმუშავებს ასეთ გამტართან დიდი დატვირთვით. წინააღმდეგობა შეიძლება იყოს იმდენად დაბალი, რომ გამოიწვიოს ბატარეის გადაჭარბებული დატვირთვის პროვოცირება და მისი შემდგომი აფეთქება ან ანთება. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს იქნება მოკლე ჩართვა. ვინაიდან ელექტრონული სიგარეტი მუშაობს აორთქლების პრინციპზე, რომელიც საჭიროებს გამათბობელ ელემენტს (ძაფიანი კოჭა), უუნარო მომხმარებლებმა შეიძლება შეცდომით აიძულონ ბატარეა იმუშაოს გამათბობელ ელემენტთან.უკიდურესად დაბალი წინააღმდეგობა. კონკრეტული ბატარეის დენის გამომუშავების და გამტარის წინააღმდეგობის გაცნობით, მარტივი გამოთვლების გამოყენებით Ohm-ის კანონის ფორმულის გამოყენებით, შეგიძლიათ განსაზღვროთ, შეუძლია თუ არა ამ ბატარეას კონკრეტული გამტარი.
ეს საფრთხეები ყოველთვის არ გვხვდება ყველა შემთხვევაში. ბატარეის დაცვის ტექნოლოგიები მუდმივად ვითარდება. ბევრ ბატარეას აქვს სპეციალური დამუხტვის კონტროლერი შიგნით, რომელსაც შეუძლია გააუქმოს ბატარეა დროულად, როდესაც მოხდება მოკლე ჩართვა. ეს არის დაცული ბატარეები.
Li-ion ბატარეის მოწყობილობა
18650 ბატარეის გულში არის ელექტროლიტი, სპეციალური სითხე, რომელშიც მიმდინარეობს ქიმიური რეაქციები.
ეს ქიმიური რეაქციები შექცევადია. ეს არის ნებისმიერი ბატარეის მუშაობის პრინციპი. მარტივი სიტყვებით, ასეთი რეაქციების ფორმულა შეიძლება გაგრძელდეს როგორც მარცხნიდან მარჯვნივ (გამონადენი), ასევე მარჯვნიდან მარცხნივ (დამუხტვა). ასეთი რეაქციები ხდება უჯრედის კათოდსა და ანოდს შორის. კათოდი არის უარყოფითი ელექტროდი (მინუს), ანოდი არის ენერგიის წყაროს დადებითი ელექტროდი (პლუს). რეაქციის დროს მათ შორის წარმოიქმნება ელექტრული დენი. კათოდსა და ანოდს შორის გამონადენისა და მუხტის ქიმიური რეაქციები არის ჟანგვის და შემცირების პროცესები, მაგრამ ეს სხვა ამბავია. ჩვენ არ ჩავუღრმავდებით ელექტროლიზის პროცესს. დენი იქმნება იმ მომენტში, როდესაც კათოდი და ანოდი ურთიერთქმედებას იწყებენ, ანუ რაღაც უკავშირდება ბატარეის პლიუს და მინუსს. კათოდი და ანოდი უნდა იყოს ელექტროგამტარი.
პირობების დარღვევის დროსექსპლუატაციის დროს ელექტროლიტში ჩნდება ქიმიური ელემენტების მოლეკულები, რომლებიც ხურავს კათოდს და ანოდს, რაც იწვევს შიდა მოკლე ჩართვას. ამის შედეგად ბატარეის ტემპერატურა მატულობს და ჩნდება მეტი მოლეკულა, პლიუს და მინუსს ხურავს. მთელი ეს პროცესი, როგორც თოვლის ბურთი, იძენს სიჩქარეს ექსპონენტურად. ელექტროლიტის ამოღების შესაძლებლობის გარეშე (ბატარეის ყუთი დალუქულია), ხდება თერმული გაფართოება, რაც ზრდის შიდა წნევას. რა მოხდება შემდეგ, გასაგებია კომენტარის გარეშე.
ლითიუმ-იონური ბატარეის დამუხტვა
როგორც დამტენი 18650 ბატარეისთვის, შესაფერისია ამ ფორმატის ბატარეებისთვის განკუთვნილი ნებისმიერი მოწყობილობა. მთავარია დატენვისას სწორი პოლარობა არ შეიცვალოს. მოათავსეთ ბატარეები დამტენის ჭრილებში ზუსტად პლიუს და მინუს ნიშნების მიხედვით. კარგი იდეაა წაიკითხოთ 18650 ბატარეის დამტენის გამოყენების სხვა სიფრთხილის ზომები, რომლებიც ყოველთვის მითითებულია ბატარეის ყუთზე.
ლითიუმ-იონური ბატარეების დატენვის საუკეთესო ვარიანტია უფრო ძვირადღირებული დამტენების გამოყენება დატენვის სწორად მორგებული პროცესით. ბევრ მათგანს აქვს ბატარეების დამუხტვის ფუნქცია CC/CV მეთოდით, რაც ნიშნავს მუდმივ დენს, მუდმივ ძაბვას. ეს მეთოდი კარგია, რადგან მას შეუძლია ბატარეის დატენვა უფრო მეტად, ვიდრე ჩვეულებრივი დამტენები. ეს გამოწვეულია ისეთი კონცეფციით, როგორიცაა გადატვირთვა.
ბატარეის დატენვის ან დაცლისას, მისი ძაბვაიცვლება. იზრდება დატენვისას, მცირდება დატენვისას. რეიტინგული 3.7 ვოლტი არის საშუალო მნიშვნელობა.
არსებობს ორი ეფექტი, რომელიც საზიანოა ბატარეაზე - გადატვირთვა და გადატვირთვა. არსებობს ბატარეის დატენვისა და განმუხტვის ზღურბლები. თუ ბატარეის ძაბვა სცილდება ამ ლიმიტებს, მაშინ ბატარეა გადატვირთულია ან ზედმეტად დატვირთული, ეს დამოკიდებულია იმაზე, იტენება თუ იხსნება. 18650 Li-ion-ის ნორმალურ დატენვის რეჟიმში, დამტენი და დამტენი კონტროლერი ბატარეის შიგნით (ასეთის არსებობის შემთხვევაში) კითხულობს ბატარეის ძაბვას და წყვეტს დამუხტვას, როდესაც ის მიაღწევს ზღვარს, რათა თავიდან აიცილოს ზედმეტი დატენვა. ამ შემთხვევაში, ბატარეა რეალურად არ არის სრულად დატენილი. მისმა სიმძლავრემ შეიძლება მეტი დატენვის საშუალება მისცეს, მაგრამ ბარიერი ხელს უშლის მას ამის გაკეთებაში.
CC/CV მეთოდით დატენვის პრინციპი შექმნილია ისე, რომ დამუხტვაზე მიწოდებული დენი არ იყოს შეწყვეტილი, არამედ მკვეთრად შემცირდეს, რაც ხელს უშლის ბატარეის შიდა ძაბვას ზღვრულ მნიშვნელობას. ამრიგად, ბატარეა სრულად იტენება დატენვის გარეშე.
ლითიუმ-იონური ბატარეების ტიპები
18650 Li-ion ბატარეების ტიპები:
- ლითიუმის რკინის ფოსფატი (LFP);
- ლითიუმ-მანგანუმი (IMR);
- ლითიუმ-კობალტი (ICR);
- ლითიუმის პოლიმერი (LiPo).
ყველა ტიპი უკანასკნელის გარდა არის ცილინდრული და შეიძლება დამზადდეს 18650 ფორმატში.ლითიუმპოლიმერული ბატარეები განსხვავდება იმით, რომ მათ არ აქვთ სპეციფიკური ფორმა. ეს არის იმის გამო, რომ მათ აქვთ მყარიელექტროლიტი (პოლიმერი). ელექტროლიტის ამ უჩვეულო თვისების გამო ეს ბატარეები ხშირად გამოიყენება ტაბლეტებსა და მობილურ ტელეფონებში.
ლითიუმ-იონური ბატარეების გამოყენება
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, 18650 ზომის Li-ion ბატარეები ფართოდ გამოიყენება ელექტრონულ სიგარეტში. ისინი შეიძლება ჩამონტაჟდეს ბატარეის პაკეტში ან მოსახსნელი, ანუ ცალკე დაყენებული მასში. ასევე შეიძლება რამდენიმე იყოს დაკავშირებული პარალელურად ან სერიულად.
ლითიუმ-იონური ბატარეები დიდი ხანია გამოიყენება სხვადასხვა ბატარეების, როგორიცაა ლეპტოპის ბატარეების მშენებლობაში. ასეთი ბატარეები არის რამდენიმე ურთიერთდაკავშირებული 18650 ბატარეის ჯაჭვი ერთი ყუთის შიგნით. ასეთი ბატარეები ასევე შეიძლება მოიძებნოს, როგორც ტევადი კვების ბანკები - პორტატული დამტენები.
თავად ბატარეების ფარგლები ძალიან ფართოა: დასახელებული დამტენებიდან დაწყებული თანამედროვე დიდი მექანიზმების შემადგენელ ელემენტებამდე (საავტომობილო ან ავიაცია). ამავდროულად, 18650 ლითიუმ-იონური ბატარეების რაოდენობა, რომლებიც ქმნიან ერთ ბატარეას, შეიძლება განსხვავდებოდეს რამდენიმედან ასამდე. აღსანიშნავია ლითიუმ-პოლიმერული ბატარეები. მიუხედავად იმისა, რომ ისინი არ არის ხელმისაწვდომი 18650 Li-ion ფორმატში, ისინი ყველაზე გავრცელებულია, რადგან ისინი გამოიყენება ტაბლეტებსა და მობილურ ტელეფონებში.
