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Uso Y Mantenimiento De Baterías De Ión De Litio
- Sep 05, 2018 -

Una batería de iones de litio es una batería secundaria (batería recargable) que se basa principalmente en los iones de litio que se mueven entre un electrodo positivo y un electrodo negativo para operar. Durante la carga y la descarga, Li + se intercala y desintercala entre los dos electrodos: cuando se carga, Li + se desintercala del electrodo positivo, el electrolito está incrustado en el electrodo negativo y el electrodo negativo está en un estado rico en litio; La batería generalmente está hecha de un material que contiene litio como electrodo y es un representante de las baterías modernas de alto rendimiento. Las baterías de litio se clasifican en baterías de litio y baterías de ion litio. Tanto los teléfonos móviles como las computadoras portátiles utilizan baterías de iones de litio, que comúnmente se conocen como baterías de litio. Las baterías de litio verdaderas rara vez se usan en la electrónica diaria debido a su alto riesgo.

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Batería de iones de litio (Li-ion, batería de iones de litio): las baterías de iones de litio se usan ampliamente debido a su peso ligero, gran capacidad y sin efecto memoria. Muchos dispositivos digitales ahora usan baterías de iones de litio como fuentes de energía. Aunque su precio es relativamente caro. Las baterías de iones de litio tienen una alta densidad de energía, y su capacidad es de 1,5 a 2 veces la de las baterías de níquel-hidrógeno del mismo peso, y tiene una tasa de autodescarga muy baja. Además, la batería de iones de litio casi no tiene "efecto memoria" y no contiene sustancias tóxicas, lo que también es una razón importante para su amplia aplicación.

Uso y mantenimiento de baterías de ion litio:

Carga de la batería de ion litio

En el uso de baterías de litio, se debe tener en cuenta que después de colocar la batería durante un período de tiempo, entra en estado de reposo. En este momento, la capacidad es menor que el valor normal y el tiempo de uso también se acorta. Sin embargo, la batería de litio es fácil de activar, siempre y cuando la batería se active después de 3 a 5 ciclos normales de carga y descarga, y se restaure la capacidad normal. Debido a las características de la propia batería de litio, se determina que casi no tiene efecto memoria. Por lo tanto, la nueva batería de litio en el teléfono móvil del usuario no requiere métodos ni equipos especiales durante el proceso de activación. Para cargar una batería Li-Ion, use un cargador de batería Li-Ion dedicado. La carga de la batería de iones de litio adopta el modo de "corriente constante / tensión constante", la primera carga de corriente constante, y cambia a la carga de tensión constante cuando está cerca de la tensión de terminación. Por ejemplo, una batería de 800 mA.h tiene una tensión de carga de terminación de 4.2V. La batería se carga a 800 mA (tasa de carga 1C) con corriente constante. Al principio, el voltaje de la batería aumenta con una gran pendiente. Cuando el voltaje de la batería está cerca de 4.2V, se cambia a 4.2V de carga de voltaje constante. La corriente de la batería de litio disminuye gradualmente y el voltaje no cambia mucho. Cuando la corriente de carga se reduce a 1 / 10C (aproximadamente 80 mA), se considera que está casi llena y la carga se puede terminar (algunos cargadores inician el temporizador después de 10C y finalizan la carga después de un cierto tiempo). No es posible cargar una batería de iones de litio con un cargador lleno de baterías de níquel-cadmio (baterías de tres celdas de níquel-cadmio) (aunque la tensión nominal es de 3,6 V), es fácil causar una sobrecarga debido a los diferentes métodos de carga. .

(1) Voltaje de carga: el voltaje de carga en el momento de la carga completa está relacionado con el material del electrodo negativo de la batería. El coque es 4.1V, y el grafito es 4.2V. Generalmente se llama batería de iones de litio de 4.1V y batería de iones de litio de 4.2V. Al cargar, tenga en cuenta que la batería de 4.1V no puede cargarse con el cargador de 4.2V, de lo contrario, existe el peligro de una sobrecarga (4.1V es diferente del IC del cargador utilizado por el cargador de 4.2V). Las baterías de iones de litio tienen altos requisitos para la carga y requieren sofisticados circuitos de carga para garantizar una carga segura. La tolerancia de precisión de la tensión de carga de terminación es de ± 1% del valor nominal (por ejemplo, una batería de iones de litio de 4.2 V con una tolerancia de ± 0.042 V), y la carga de sobretensión puede causar daños permanentes a la batería de iones de litio.

(2) Corriente de carga: la corriente de carga de la batería de ión litio debe basarse en las recomendaciones del fabricante de la batería y requiere un circuito de corriente limitada para evitar la sobrecorriente (sobrecalentamiento). La tasa de carga utilizada comúnmente es de 0.25 ~ 1C, y la corriente de carga recomendada es de 0.5C (C es la capacidad de la batería, como la batería con una capacidad nominal de 1500mA.h, la corriente de carga es de 0.5 * 1500 = 750mA) . A menudo es necesario detectar la temperatura de la batería durante la carga de alta corriente para evitar daños a la batería o una explosión debido al sobrecalentamiento.

(3) Temperatura de carga: al cargar la batería, su temperatura ambiente no debe exceder el rango de temperatura listado en la tabla de características del producto. La batería debe cargarse dentro del rango de temperatura de 0 a 45 ° C, lejos del entorno de alta temperatura (por encima de 60 ° C) y baja temperatura (-20 ° C).

Si la batería de iones de litio se sobrecarga, descarga o sobrecarga durante la carga o descarga, puede dañar la batería o reducir la vida útil. Con este fin, se han desarrollado varios componentes de protección y circuitos de protección que consisten en circuitos integrados de protección, que se instalan en la batería o en el paquete de baterías para proporcionar una protección completa de la batería. Sin embargo, la sobrecarga y el exceso de carga deben evitarse tanto como sea posible durante el uso. Por ejemplo, cuando la batería del teléfono móvil se está cargando, debe estar separada del cargador a tiempo cuando esté completamente cargada. Cuando la profundidad de descarga es poco profunda, la vida útil del ciclo mejorará significativamente. Por lo tanto, cuando lo utilice, no espere hasta que la batería esté baja en el teléfono para cargarse, y no continúe usando esta señal, aunque hay cierta capacidad residual disponible cuando aparece esta señal.

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Descarga de la batería de ion litio

Voltaje de terminación de descarga: El voltaje nominal de la batería de iones de litio es de 3.6 V (algunos productos son de 3.7 V), y el voltaje de descarga de terminación es de 2.5-2.75 V (la fábrica de baterías proporciona el rango de voltaje de funcionamiento o el voltaje de descarga de terminación, y Los parámetros son ligeramente diferentes. El voltaje de terminación de descarga de la batería no debe ser inferior a 2.5 (n es el número de baterías en serie). La descarga por debajo del voltaje de descarga de terminación se denomina sobrecarga. Una descarga excesiva acortará la vida útil de la batería y causará la falla de la batería en casos severos. Cuando la batería no está en uso, la batería debe cargarse al 20% de la capacidad y luego almacenarse en un paquete a prueba de humedad. El voltaje se detecta una vez cada 3 a 6 meses, y la batería se carga para garantizar que el voltaje de la batería esté dentro del voltaje seguro (3 V o más).

Corriente de descarga: las baterías de iones de litio no son adecuadas para descargas de alta corriente. Cuando se descarga una corriente excesiva, se generará una alta temperatura interna para perder energía, lo que reducirá el tiempo de descarga. Si no hay ningún elemento de protección en la batería, se sobrecalentará y dañará la batería. Por lo tanto, la planta de producción de baterías proporciona la corriente de descarga máxima y no puede exceder la corriente de descarga máxima dada en la tabla de características del producto durante el uso.

Temperatura de descarga: Las curvas de descarga a diferentes temperaturas son diferentes. A diferentes temperaturas, la tensión de descarga y el tiempo de descarga de la batería de iones de litio también son diferentes. La batería debe estar descargada (funcionando) dentro del rango de temperatura de -20 ° C a +60 ° C.

Almacenamiento y transporte

Las baterías de iones de litio se pueden almacenar en un ambiente limpio, seco y ventilado con una temperatura de -5 a 35 ° C y una humedad relativa de no más del 75%. Evite el contacto con sustancias corrosivas, manténgalo alejado de fuentes de calor y fuego, y no lo exponga a la luz solar directa. Lugar, no puedes desmontar la batería a voluntad. Si la batería se almacena durante mucho tiempo, la batería debe mantener entre el 30% y el 50% de la capacidad nominal. La batería recomendada debe cargarse cada 6 meses.

La batería debe embalarse en cajas para su transporte. Durante el transporte, debe estar protegido contra vibraciones severas, impactos o extrusiones para evitar el sol y la lluvia. Puede ser transportado por medio de vehículos, trenes, barcos, aviones y otros medios de transporte.

Cortocircuito

Con respecto a la seguridad de las baterías de iones de litio, preste atención a sus amigos. Las baterías de iones de litio son propensas a cortocircuitos durante la carga. Aunque la mayoría de las baterías de iones de litio tienen circuitos de protección a prueba de cortocircuitos, también hay líneas a prueba de explosiones. Pero en muchos casos, este circuito no necesariamente funciona en varias situaciones. Las líneas a prueba de explosiones también pueden jugar un papel limitado.

Sobrecargar

Todas las baterías de iones de litio, incluidas las baterías de polímero de iones de litio, las de litio y hierro, etc., temen una sobrecarga. Si la batería de iones de litio se carga durante demasiado tiempo, aumentará la posibilidad de una explosión. Las propiedades químicas del litio son muy activas y fáciles de quemar. Cuando la batería está cargada y descargada, el interior de la batería continúa calentándose y el gas generado durante el proceso de activación se expande, lo que aumenta la presión interna de la batería. Si la presión alcanza un cierto nivel, si la cubierta exterior está rayada, se romperá y causará una fuga de líquido, un incendio e incluso una explosión. Por lo tanto, todos deben prestar mucha atención a la seguridad al usar baterías de iones de litio.

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Precauciones de carga

La carga y descarga excesiva de las baterías de iones de litio puede causar daños permanentes a los electrodos positivos y negativos. La descarga excesiva provoca el colapso de la estructura de la lámina de carbono negativa, y el colapso puede provocar la inserción de iones de litio durante la carga; la carga excesiva hace que los iones de litio en exceso se incrusten en la estructura de carbono negativa, y algunos de los iones de litio ya no se pueden liberar. La cantidad de carga es igual a la corriente de carga multiplicada por el tiempo de carga. Cuando la tensión de control de carga es constante, la corriente de carga es mayor (la velocidad de carga es más rápida) y la cantidad de carga es menor. Si la velocidad de carga de la batería es demasiado rápida y el punto de control de voltaje de terminación es incorrecto, la capacidad de la batería será insuficiente. En realidad, algunos de los materiales activos del electrodo de la batería no reaccionan completamente y la carga se detiene. Este fenómeno de carga insuficiente se agrava a medida que aumenta el número de ciclos.

Características de seguridad de las baterías de iones de litio:

Para los indicadores de evaluación de desempeño de seguridad de las baterías de iones de litio, se han establecido estándares muy estrictos a nivel internacional. Una batería de iones de litio calificada debe cumplir las siguientes condiciones en términos de rendimiento de seguridad:

(1) Cortocircuito: sin incendio, sin explosión.

(2) Sobrecarga: no hay incendio, no hay explosión

(3) Prueba de caja caliente: sin incendio, sin explosión (temperatura constante de 150 ° C 10 min)

(4) Acupuntura: sin explosión (penetre en la batería con un clavo de mm3mm)

(5) Impacto plano: sin incendio, sin explosión (10 kg de peso desde 1 M de alto hasta batería)

Ventajas de las baterías de iones de litio:

(1) El voltaje de operación de una celda única de alto voltaje es tan alto como 3.7-3.8V (3.2V para fosfato de litio y hierro), que es tres veces mayor que el de las baterías de Ni-Cd y Ni-MH.

(2) La energía específica real alcanzada por la energía específica es aproximadamente 555Wh / kg, es decir, el material puede alcanzar una capacidad específica de 150 mAh / go más (3–4 veces Ni-Cd, 2--3 veces). Ni-MH), se acerca al 88% de su valor teórico.

(3) El ciclo de vida generalmente puede alcanzar más de 500 veces, o incluso más de 1000 veces, y el fosfato de litio y hierro puede alcanzar más de 2000 veces. Para pequeños dispositivos de descarga de corriente, la vida útil de la batería duplicará la competitividad del dispositivo.

(4) Buen rendimiento de seguridad, sin contaminación, sin efecto memoria. Como una batería de iones de litio de la predecesora de Li-ion, un nuevo tipo de batería de iones de litio, el metal litio puede formar un cortocircuito de dendritas, lo que reduce su aplicación: el ion de litio no contiene cadmio, plomo, mercurio y otros elementos que contaminan el medio ambiente: parte del proceso Un gran inconveniente de las baterías de Ni-Cd (como las sinterizadas) es el "efecto memoria", que restringe severamente el uso de las baterías, pero el Li-ion no tiene este problema en absoluto.

(5) Autodescarga La tasa de autodescarga de Li-ion cargada completamente a temperatura ambiente durante 1 mes es aproximadamente 2%, que es mucho más baja que 25-30% de Ni-Cd y 30-35% de Ni-MH .

(6) Carga rápida 1C La carga de 30 minutos puede alcanzar más del 80% de la capacidad nominal, y la batería de ferrofósforo puede alcanzar el 10% de la capacidad nominal en 10 minutos.

(7) Temperatura de trabajo La temperatura de trabajo es de -25 ~ 45 ° C. Con la mejora del electrolito y el electrodo positivo, se espera que se amplíe a -40 ~ 70 ° C.

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Desventajas de las baterías de iones de litio:

Envejecimiento: a diferencia de otras baterías recargables, la capacidad de las baterías de iones de litio disminuirá lentamente, según el número de usos y la temperatura. Este fenómeno de descomposición se puede expresar como una disminución de la capacidad o como un aumento de la resistencia interna. Debido a la temperatura, los productos electrónicos con altas corrientes de funcionamiento son más fáciles de incorporar. Reemplazar el grafito con titanato de litio parece prolongar la vida útil. La relación entre la temperatura de almacenamiento y la tasa de pérdida permanente de capacidad:

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(2) Tasa de recuperación: alrededor del 1% de los nuevos productos deben ser reciclados por varias razones.

(3) Sobrecarga por intolerancia: cuando está sobrecargada, los iones de litio incrustados excesivamente se fijan permanentemente en la red cristalina y no pueden liberarse nuevamente, lo que puede resultar en una vida útil corta de la batería.

(4) Sobrecarga de intolerancia: cuando se descarga en exceso, el electrodo desintercala los iones de litio en exceso, lo que puede ocasionar que la red se colapse y acorte la vida útil.


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