Struktura chemiczna 18650

Posted on

Dużo się mówi o bateriach Litowo-Jonowych ale rzadko wspomina się o tym że Li-Ion Li-Ion’owi nie równy. W zależności od zastosowań możemy wyróżnić kilka głównych rodzaji baterii Li-Ion. Postaram się w tym artykule soczyście je opisać.

LiCoCO2 (Litowo-Kobaltowe) ICR

Zatrzymajmy się tutaj na dłuższą chwile. Będzie niebezpiecznie – ale bez przesady. Mamy do czynienia z bestią wśród baterii. Największa pojemność ale ma to swoją cenę… Możemy sobie wyobrazić wielki TIR zapakowany po uszy (ICR) i lekką osobówkę (IMR) czekającą na światłach. Która szybciej dostarczy energię do naszego urządzenia? Z której otrzymamy więcej energii?

Odpowiedz nasuwa się sama. Baterie stworzone z akumulatorów ICR są najczęściej spotykane w laptopach. Można również wspomnieć o niskoprądowych urządzeniach takich jak:

UPS (Nie te na cały dom ale małych tych które podtrzymują aparaturę diagnostyczną w szpitalach). A jak już jesteśmy przy aparaturze medycznej powiedzmy może o sztucznych sercach. Tak , urządzenia które pompują krew za nasze serce również zasilane są ICR-ami.

Akumulatory te zazwyczaj są przeznaczone do zastosowań nisko-prądowych dla których długi czas pracy jest niesamowicie istotny. Mają one jednak dużą wadę. Są dość agresywne jeżeli przyłożymy zbyt duże obciążenie i zaczniemy drenować z nich zbyt dużo prądu.

Na wskutek takich działań zaczynamy zwiększać temperaturę baterii. Wewnątrz półpłynny lub płynny elektrolit zaczyna się zamieniać w gaz co prowadzi do zwiększenia ciśnienia w baterii. I teraz mamy kilka możliwych scenariuszy:

  • Bateria jest markowa, wysokiej jakości, została wyposażona w zabezpieczenia w postaci bezpieczników które w wypadku zbyt dużego ciśnienia rozszczelnią się i uwolnią gorący płyn i gazy.
  • Bateria jest budżetowa i ciśnienie będzie wzrastało tak długo aż w którymś miejscu bateria pęknie i stanie się granatem odłamkowym gorących kawałków aluminium lub materiału z którego jest zrobiona.

W swoim doświadczeniu z bateriami wielokrotnie zwierałem plus z minusem. Nie zdarzyło mi się nigdy aby markowa bateria wybuchła lub się rozszczelniła. Poddawałem je z ciekawości katuszom pt. 25A przy prądzie zwarcia – NIC oprócz olbrzymiej ilości ciepła. Może miałem szczęście, może ICRy nie są wcale takie złe jak je malują. Trzeba na pewno powiedzieć że torturowałem akumulatory markowe. Nie wiem jak sytuacja by wyglądała w wypadku tanich akumulatorów. Wolę nie próbować…

LiMnO (Litowo-Manganowe) IMR

Od razu wspomnę że struktur chemicznych LiMnO jest bardzo dużo i nie chciałbym się za bardzo wdawać w szczegóły i zawiłości chemiczne związane z strukturą powyższych katod.

Akumulatory tego typu są zdecydowanie bardziej przyjazne dla użytkowników jak i dla środowiska. Są bardzo popularne wśród urządzeń które potrzebują dużego prądu:

  • Mody e-papierosów.
  • Wysokiej klasy narzędzia akumulatorowe o dużej mocy.
  • Latarki powerledowe.
  • ect.

Niestety bez minusów się nie obejdzie. Baterie IMR posiadają jedną kluczową wadę – pojemność. Zdecydowanie lepsze, bardziej pojemne baterie LiHV czy też LiCoO2 wygrywają w starciu pojemnościowym natomiast nie są już tak bezpieczne.

Jak widać ciężko o idealną baterie która była by uniwersalna we wszystkich urządzeniach dlatego tak istotne jest aby zapoznać się z technikaliami związanymi z specyfikacją baterii aby w najgorszym wypadku uniknąć awarii systemu zasilania ze względu na rozszczelnienie ogniwa, lub w przypadku tanich akumulatorów wybuchu.

Najważniejsze z nich opisze w jednym z moich artykułów pt. “Jak dobrać baterie do własnych potrzeb.”

LiFePO4 (Litowo-żelazowo-fosforanowe) 3.2V

Lub w skrócie LFP lub Fosfooliwinowe . Są to akumulatory którym chciałbym poświęcić trochę czasu ze względu na ich nie byle jakie właściwości. Baterie te charakteryzują się dużą gęstością energii, znajdują zastosowanie w samochodach elektrycznych natomiast to o czym trzeba koniecznie powiedzieć to o ich napięciu.

Zauważmy że bardzo popularnym napięciem jest napięcie 12V. (Akumulator samochodowy, zasilacze sprzętu elektrycznego) Poprzez swoje napięcie 3.2V nominalne 3.0~3.3V napięcia pracy oraz 3.65V przy maksymalnym naładowaniu stają się idealną alternatywą dla ciężkich ołowiowych akumulatorów w naszych samochodach. Połączenie 4S xP daje nam 12.8V napięcia nominalnego oraz 12-13.2V napięcia pracy. Ponadto baterie te zasługują na miano najlepszych pod względem krzywej rozładowania. Rozładowują się równomiernie i do ostatniej chwili swojego naładowania oferują ok. 3V napięcia co daje im jedną z najlepszych efektywności energetycznych. Jak wiemy Moc=Prąd*Napięcie.

Gdyby napięcie było jedyną przyczyną dla której pojawiła się tutaj wzmianka o LFP akumulatory byłyby przeciętne. To co wyróżnia je spośród innych to liczba cykli. Pojedyncze ogniwo jest w stanie przetrwać do 2000 cykli przy rozładowaniach 0.2C !

Stawia je to wysoko ponad akumulatorami żelowymi, ołowiowymi a w niektórych zastosowaniach nawet ponad LiCoCO2.

LiHV (Lithium High Voltage)

To jest jedna z nowinek. Na rynku konsumenckim zawitały one nie dawno. Od długiego czasu stosowane w telefonach. Baterie Litowo-polimerowe z małą modyfikacją materiału katodowego sprawiają że jesteśmy w stanie naładować naszą baterię do 4.35V.

Od razu mówię że nie jest to zwykły przeładowany LiPo. Przeładowanie tych baterii może skutkować zagazowaniem i jest to proces nieodwracalny!

Warto jednak wspomnieć o energii którą niesie za sobą tego rodzaju bateria. Jak wyżej P=I x U zatem przy wyższym napięciu i tym samym prądzie zyskujemy na mocy tylko i wyłącznie dzięki napięciu operacyjnemu ww. akumulatora. To na pewno duży plus.

 

2 thoughts on “Struktura chemiczna 18650

  1. Od wielu lat potrzebowałem takiej wiedzy / t.zn ciekawość + ciągły brak czasu i okazji żeby ją zaspokoić/ …
    i Nareszcie wychodzę z ciemności. wielkie DZIĘKI !

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *