18650 Li-ion-akut ovat tulleet viime aikoina yhä suositummiksi. Teknisiltä ominaisuuksiltaan ne ovat tunnettuja sormityyppisiä akkuja edellä. Tunnetuista paristokooista käytetyt käsitteet "sormi" ja "pikkusormi" ovat virheellisiä oikean terminologian kann alta. Kaikilla akuilla koosta riippumatta on omat koodinsa, jotka osoittavat niiden koon. Joten 18650 on myös koodi. Siinä koko salaisuus.
Akun koko 18650
Tämä viisinumeroinen koodi ilmaisee akun leveyden ja pituuden, jossa kaksi ensimmäistä numeroa ovat leveys (halkaisija) millimetreinä ja viimeiset kolme ovat pituutta millimetreinä kymmenesosina. On olemassa virheellinen mielipide, että tämän koodin lopussa oleva nolla osoittaa akun sylinterimäisen muodon (akkuja on eri muotoisia). Tällainen tarkka akun pituuden merkintä ei ole tarpeen. Sen kokoa määritettäessä se rajoitetaan usein neljään ensimmäiseen numeroon (1865). Sormi- ja pikkusormiparistoilla on muuten myös oma koodinsa - 14500 ja 10440. Digitaalisen koodin lisäksikoko voidaan ilmoittaa myös kirjaimilla. Esimerkiksi yllä olevissa kahdessa paristokoossa on vaihtoehtoiset kirjainkoodit - AA (sormi) ja AAA (pieni sormi). On olemassa monia aakkos- ja numerokoodeja, jotka osoittavat eri paristojen koon: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670) jne.
18650-akuille tämä kokomerkintä on epätarkka. Myös muut parametrit on otettava huomioon. 18650 akun kokoon voi vaikuttaa esimerkiksi sisäänrakennetun erikoiskortin (latausohjaimen) läsnäolo. Jotkin akut voivat tässä tapauksessa olla hieman pidempiä. Ei ole harvinaista, että akku ei yksinkertaisesti mahdu laitteen lokeroon, jossa sitä halutaan käyttää, huolimatta siitä, että tämä laite (esimerkiksi sähkösavukkeen akkupakkaus) on suunniteltu toimimaan tämän tyyppisten akkujen kanssa.
Li-ion 18650 akunkesto
Akun käyttöaika riippuu "milliampeeria tunnissa" (mAh) käsitteestä. Suurille akuille, kuten autoille, käytetään termiä "ampeeria tunnissa". 18650 mAh:n akulle tämä on johdettu arvo. Yksi ampeeri on 1000 milliampeeria. Milliampeeri tunnissa on virta, jonka akku voi tuottaa tavanomaisen käyttötunnin aikana. Toisin sanoen, jos jaat tämän arvon tietyllä tuntimäärällä, voit selvittää akun keston. Esimerkiksi akun kapasiteetti on 3000 mAh. Tämä tarkoittaa, että kaksi tuntiatoimii, se antaa 1500 milliampeeria. Neljä - 750. Yllä olevan esimerkin akku tyhjenee täysin 10 käyttötunnin jälkeen, kun sen kapasiteetti saavuttaa 300 milliampeeria (syväpurkausraja).
Nämä laskelmat antavat vain karkean kuvan akun kestosta. Sen todellinen käyttöaika riippuu siitä, minkä kuorman kanssa se joutuu käsittelemään, eli laitteesta, jolle sen on annettava virtaa.
Virta, jännite ja teho
Ennen kuin käsittelemme 18650-litiumioniakkujen teknisten ominaisuuksien yleistä kuvausta ja niiden kanssa työskentelyä koskevia varotoimia, määrittelemme lyhyesti yllä olevat käsitteet. Virta (maksimipurkausvirta, virtalähtö) ilmaistaan ampeereina ja on merkitty akkuun kirjaimella "A". Jännite ilmaistaan voltteina ja on merkitty kirjaimella "V". Monissa akuissa on tällaisia merkintöjä. Litiumioniakun jännite on aina 3,7 volttia ja virta voi olla erilainen. Akun teho sen vahvuuden hallitsevana parametrina ilmaistaan jännitteen ja virran tulona (voltit on kerrottava ampeereilla).
Kuvaus litiumioniakun eduista ja haitoista
18650 Li-Ion -akkujen suurin haittapuoli on niiden pieni käyttölämpötila-alue. Litiumioniakun normaali toiminta on mahdollista vain -20 - +20 celsiusastetta. Jos sitä käytetään tai ladataan alle tai korkeammissa lämpötiloissamerkitty, se pilaa sen. Vertailun vuoksi nikkeli-kadmium- ja nikkeli-metallihydridiakuilla on laajempi lämpötila-alue - -40 - +40. Mutta toisin kuin jälkimmäisessä, litiumioniakuilla on korkeampi nimellisjännite - 3,7 volttia verrattuna 1,2 volttiin nikkeliakuilla.
Lithium-ion-akkuihin ei käytännössä vaikuta useiden erityyppisten akkujen itsepurkautuminen ja muistivaikutukset. Itsepurkautuminen on ladatun energian menetystä tyhjäkäynnillä. Muistivaikutus ilmenee joissakin akkutyypeissä järjestelmällisen latauksen seurauksena epätäydellisen purkauksen jälkeen. Eli se kehittyy akuille, jotka eivät ole täysin tyhjentyneet.
Muistiefektin avulla akku "muistaa" purkausasteen, jonka jälkeen se alkaa latautua ja purkautuu saavutettuaan tämän rajan seuraavassa jaksossa. Sen todellinen kapasiteetti tuolloin on itse asiassa suurempi. Jos on taulu, joka näyttää akun varaustason, se näyttää myös purkauksen. Tämä vaikutus ei kehity välittömästi, vaan vähitellen. Se voi kehittyä myös olosuhteissa, joissa akku toimii jatkuvasti verkkovirralla, eli se latautuu jatkuvasti.
Itsepurkautuminen ja muistiefekti ovat erittäin vähäisiä litiumioniakuissa.
On vielä yksi asia, johon on kiinnitettävä huomiota: tällaisia akkuja ei voi säilyttää tyhjinä, muuten ne hajoavat nopeasti.
Li-ion-akun varotoimet
Monet akut ovat syttyviä jaräjähdyksiä. Se riippuu akun sisäisen rakenteen kemiallisesta koostumuksesta. 18650 litiumioniakkujen kohdalla tämä ongelma on melko akuutti. Ei ole harvinaista, että e-savukkeen käyttäjät saavat vakavia palovammoja käsiinsä ja kasvoihinsa tai jopa vakavampia vammoja. Koska litiumioniakkuja löytyy kannettavissa tietokoneista, tableteista ja matkapuhelimista, ei ole harvinaista, että ne syttyvät palamaan.
Tällaisten tapausten syynä on tietysti huonolaatuinen (halpa) akkukokoonpano. Sähkösavukkeiden tapauksessa on kuitenkin helppo aiheuttaa litiumioniakun räjähdys itse, vaikka akku ei olisikaan halpa. Tätä varten sinun on ymmärrettävä hieman sähkövastus.
Jos selitämme tämän käsitteen yksinkertaisimmalla kielellä, tämä on parametri, joka määrittää akun johtimen vaatimukset. Mitä pienempi johtimen vastus, sitä enemmän virtaa (ampeeria) akun tulee antaa. Jos vastus on erittäin alhainen, akku toimii tällaisella johtimella suurella kuormalla. Vastus voi olla niin alhainen, että se aiheuttaa akun kohtuuttoman kuormituksen ja sen myöhemmän räjähdyksen tai syttymisen. Toisin sanoen siitä tulee oikosulku. Koska sähkösavukkeet toimivat haihdutusperiaatteella, mikä vaatii lämmityselementin (filamenttikelan), taitamattomat käyttäjät voivat vahingossa pakottaa akun toimimaan lämmityselementin kanssaerittäin alhainen vastus. Tietäen tietyn akun virransyötön ja johtimen resistanssin käyttämällä yksinkertaisia laskelmia Ohmin lain kaavaa käyttäen, voit määrittää, kestääkö tämä akku tiettyä johtimia.
Näitä vaaroja ei aina esiinny kaikissa tapauksissa. Akun suojausteknologiat kehittyvät jatkuvasti. Monissa akuissa on sisällä erityinen latausohjain, joka voi katkaista akun virran ajoissa oikosulun sattuessa. Nämä ovat suojattuja paristoja.
Li-ion-akkulaite
18650-akun ytimessä on elektrolyytti, erityinen neste, jossa tapahtuu kemiallisia reaktioita.
Nämä kemialliset reaktiot ovat palautuvia. Tämä on minkä tahansa akun toimintaperiaate. Yksinkertaisesti sanottuna tällaisten reaktioiden kaava voi edetä sekä vasemm alta oikealle (purkaus) että oike alta vasemmalle (lataus). Tällaisia reaktioita tapahtuu kennon katodin ja anodin välillä. Katodi on virtalähteen negatiivinen elektrodi (miinus), anodi on positiivinen elektrodi (plus). Reaktion aikana niiden väliin muodostuu sähkövirta. Katodin ja anodin väliset purkauksen ja varauksen kemialliset reaktiot ovat hapetus- ja pelkistysprosesseja, mutta se on toinen tarina. Emme puutu elektrolyysiprosessiin. Virta muodostuu sillä hetkellä, kun katodi ja anodi alkavat olla vuorovaikutuksessa, eli jotain on kytketty akun plus- ja miinuskohtaan. Katodin ja anodin on oltava sähköä johtavia.
Ehtojen rikkomisen aikanaKäytön aikana elektrolyyttiin ilmaantuu kemiallisten alkuaineiden molekyylejä, jotka sulkevat katodin ja anodin, mikä johtaa sisäisiin oikosulkuihin. Tämän seurauksena akun lämpötila nousee ja molekyylejä ilmaantuu enemmän, mikä sulkee plus- ja miinuskohdat. Tämä koko prosessi lumipallon tavoin kiihtyy eksponentiaalisesti. Ilman mahdollisuutta poistaa elektrolyyttiä (akkukotelo on sinetöity) tapahtuu lämpölaajenemista, mikä lisää sisäistä painetta. Mitä seuraavaksi tapahtuu, voidaan ymmärtää ilman kommentteja.
Litiumioniakun lataaminen
18650-akun laturiksi mikä tahansa tämän koon akuille suunniteltu laite sopii. Tärkeintä ei ole muuttaa oikeaa napaisuutta latauksen aikana. Aseta akut laturipaikkoihin tarkalleen plus- ja miinusmerkkien mukaan. On hyvä idea lukea muut 18650-akkulaturin käyttöä koskevat varotoimet, jotka on aina lueteltu akkukotelossa.
Paras vaihtoehto litiumioniakkujen lataamiseen on käyttää kalliimpia latureita hienosäädetyllä latausprosessilla. Monilla niistä on akkujen lataustoiminto CC / CV-menetelmällä, joka tarkoittaa vakiovirtaa, vakiojännitettä. Tämä menetelmä on hyvä, koska se voi ladata akkua enemmän kuin perinteiset laturit. Tämä johtuu sellaisesta käsitteestä kuin ylilataus.
Akun latauksen tai purkamisen aikana sen jänniteon muuttumassa. Lisääntyy latauksen aikana, pienenee latauksen aikana. Nimellisjännite 3,7 volttia on keskiarvo.
On kaksi vaikutusta, jotka vaikuttavat haitallisesti akkuun - ylilataus ja ylipurkaus. Akun lataamiselle ja purkamiselle on rajat. Jos akun jännite ylittää nämä rajat, akku latautuu tai purkautuu liikaa riippuen siitä, latautuuko vai purkautuuko se. 18650 Li-ionin normaalissa lataustilassa itse akun sisällä oleva laturi ja latausohjain (jos sellainen on) lukevat akun jännitteen ja katkaisevat latauksen, kun se saavuttaa kynnyksen ylilatauksen välttämiseksi. Tässä tapauksessa akku ei ole todellisuudessa ladattu täyteen. Sen kapasiteetin ansiosta se voi ladata enemmän, mutta kynnys estää sitä tekemästä niin.
Latauksen periaate CC / CV-menetelmällä on suunniteltu siten, että lataukseen syötetty virta ei katkea, vaan vähenee jyrkästi, mikä estää akun sisäistä jännitettä ylittämästä kynnysarvoa. Näin akku latautuu täyteen lataamatta sitä uudelleen.
Litiumioniakkutyypit
18650 Li-ion -akkutyypit:
- litiumrautafosfaatti (LFP);
- litiummangaani (IMR);
- litiumkoboltti (ICR);
- litiumpolymeeri (LiPo).
Kaikki tyypit viimeistä lukuun ottamatta ovat sylinterimäisiä ja niitä voidaan valmistaa muodossa 18650. Litiumpolymeeriakut eroavat toisistaan siinä, että niillä ei ole tiettyä muotoa. Tämä johtuu siitä, että niissä on kiinteä aineelektrolyytti (polymeeri). Tämän elektrolyytin epätavallisen ominaisuuden vuoksi näitä paristoja käytetään usein tableteissa ja matkapuhelimissa.
Litiumioniakkujen käyttö
Kuten jo mainittiin, 18650-koon Li-ion-akkuja käytetään laaj alti sähkösavukkeissa. Ne voidaan rakentaa akkupakkaukseen tai irrottaa, eli asentaa siihen erikseen. Niitä voi myös olla useita kytkettyjä rinnan tai sarjaan.
Litiumioniakkuja on pitkään käytetty erilaisten akkujen, kuten kannettavien akkujen, valmistuksessa. Tällaiset akut ovat useiden toisiinsa kytkettyjen 18650 akkujen ketju yhdessä kotelossa. Tällaisia akkuja voi löytää myös tilavina virtapankkeina - kannettavina latureina.
Itse akkujen kattavuus on erittäin laaja: nimetyistä latureista nykyaikaisten suurten mekanismien (auto tai lento) rakenneosiin. Samanaikaisesti yhden akun muodostavien 18650 litiumioniakun määrä voi vaihdella muutamasta satoihin. On syytä mainita litiumpolymeeriakut. Vaikka niitä ei ole saatavana 18650 Li-ion -muodossa, ne ovat yleisimpiä, koska niitä käytetään tableteissa ja matkapuhelimissa.
