18650 Li-ion-batterijen zijn de laatste tijd steeds populairder geworden. Volgens hun technische kenmerken lopen ze voor op de bekende vingerbatterijen. De begrippen "vinger" en "pink", die worden gebruikt voor de bekende afmetingen van batterijen, zijn onjuist vanuit het oogpunt van de juiste terminologie. Alle batterijen, ongeacht de grootte, hebben hun eigen codes die hun grootte aangeven. Dus 18650 is ook een code. Dat is het hele geheim.
Batterijformaat 18650
Deze vijfcijferige code drukt de breedte en lengte van de batterij uit, waarbij de eerste twee cijfers de breedte (diameter) in mm zijn en de laatste drie de lengte in mm met tienden. Er is een onjuiste mening dat de nul aan het einde van deze code de cilindrische vorm van de batterij aangeeft (er zijn batterijen met verschillende vormen). Een dergelijke exacte aanduiding van de lengte van de batterij is niet nodig. Bij het specificeren van de grootte is deze vaak beperkt tot de eerste vier cijfers (1865). Vinger- en pinkbatterijen hebben trouwens ook hun eigen code - 14500 en 10440. Naast de digitale code,maat kan ook met letters worden aangegeven. De twee bovenstaande batterijformaten hebben bijvoorbeeld alternatieve lettercodes - AA (vinger) en AAA (pink). Er zijn veel alfabetische en numerieke codes die de grootte van verschillende batterijen aangeven: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670), enz.
Voor 18650-batterijen is deze maataanduiding onnauwkeurig. Er moet ook rekening worden gehouden met andere parameters. De grootte van een 18650-batterij kan bijvoorbeeld worden beïnvloed door de aanwezigheid van een ingebouwd speciaal bord (laadregelaar). Sommige batterijen hebben in dit geval een iets langere lengte. Het is niet ongebruikelijk dat een batterij gewoon niet in het compartiment van het apparaat past waar ze het willen gebruiken, ondanks het feit dat dit apparaat (bijvoorbeeld een batterijpakket voor een elektronische sigaret) is ontworpen om met dit type batterij te werken.
Li-ion 18650 batterijduur
Hoe lang een bepaalde batterij meegaat, hangt af van het concept van "milliampère per uur" (mAh). Voor grote batterijen, zoals auto's, wordt de term "ampère per uur" gebruikt. Voor een 18650 mAh accu is dit een afgeleide waarde. Eén ampère is gelijk aan 1000 milliampère. Een milliampère per uur is de stroom die een batterij kan produceren tijdens een conventioneel gebruiksuur. Met andere woorden, als u deze waarde deelt door een bepaald aantal uren, kunt u de levensduur van de batterij achterhalen. Zo heeft de batterij een capaciteit van 3000 mAh. Dit betekent dat gedurende twee uurwerk, zal het 1500 milliampère geven. Vier - 750. De batterij uit het bovenstaande voorbeeld zal volledig ontladen zijn na 10 uur gebruik, wanneer de capaciteit 300 milliampère bereikt (limiet voor diepe ontlading).
Deze berekeningen geven slechts een globaal beeld van de batterijduur. De werkelijke bedrijfstijd hangt af van de belasting waarmee het te maken heeft, dat wil zeggen van het apparaat dat het van stroom moet voorzien.
Stroom, spanning en vermogen
Voordat we stilstaan bij de algemene beschrijving van de technische kenmerken van 18650 lithium-ionbatterijen en voorzorgsmaatregelen bij het werken ermee, zullen we de bovenstaande concepten kort definiëren. De stroom (maximale ontlaadstroom, stroomuitgang) wordt uitgedrukt in ampère en is op de batterij gemarkeerd met de letter "A". Spanning wordt uitgedrukt in volt en wordt aangegeven met de letter "V". Op veel batterijen vindt u dergelijke aanduidingen. Voor een lithium-ion-accu is de spanning altijd 3,7 volt en kan de stroom verschillen. Batterijvermogen als de dominante parameter van zijn sterkte wordt uitgedrukt als het product van spanning en stroom (volt moet worden vermenigvuldigd met ampère).
Beschrijving van de voor- en nadelen van een lithium-ionbatterij
Het belangrijkste nadeel van 18650 Li-Ion-batterijen is dat ze een klein bedrijfstemperatuurbereik hebben. Normale werking van een lithium-ionbatterij is alleen mogelijk in het bereik van -20 tot +20 graden Celsius. Als het wordt gebruikt of opgeladen bij temperaturen onder of bovengemarkeerd, het bederft het. Ter vergelijking: nikkel-cadmium- en nikkel-metaalhydridebatterijen hebben een groter temperatuurbereik - van -40 tot +40. Maar in tegenstelling tot de laatste hebben lithium-ionbatterijen een hogere nominale spanning - 3,7 volt versus 1,2 volt voor nikkelbatterijen.
Lithium-ionbatterijen worden ook praktisch niet beïnvloed door zelfontlading en geheugeneffecten die veel voorkomen bij veel soorten batterijen. Zelfontlading is het verlies van geladen energie bij inactiviteit. Het geheugeneffect treedt bij sommige soorten batterijen op als gevolg van systematisch opladen na onvolledige ontlading. Dat wil zeggen, het ontwikkelt zich op batterijen die niet volledig ontladen zijn.
Met het geheugeneffect "onthoudt" de batterij de mate van ontlading waarna het opladen is gestart en wordt ontladen, nadat deze limiet in de volgende cyclus is bereikt. Zijn werkelijke capaciteit is op dat moment eigenlijk groter. Als er een bord is dat het batterijniveau weergeeft, wordt ook de ontlading weergegeven. Dit effect ontwikkelt zich niet onmiddellijk, maar geleidelijk. Het kan zich ook ontwikkelen in omstandigheden waarin de batterij constant op het lichtnet werkt, dat wil zeggen, hij wordt continu opgeladen.
Zelfontlading en geheugeneffect zijn extreem laag in lithium-ionbatterijen.
Er is nog iets om op te letten: dergelijke batterijen kunnen niet in ontladen toestand worden bewaard, anders zullen ze snel defect raken.
Voorzorgsmaatregelen voor lithium-ionbatterijen
Veel soorten batterijen zijn ontvlambaar enexplosies. Het hangt af van de chemische samenstelling van de interne structuur van de batterij. Voor 18650 lithium-ionbatterijen is dit probleem behoorlijk acuut. Het is niet ongebruikelijk dat gebruikers van e-sigaretten ernstige brandwonden op hun handen en gezicht oplopen, of zelfs ernstiger verwondingen. Aangezien lithium-ionbatterijen worden aangetroffen in laptops, tablets en mobiele telefoons, is het niet ongebruikelijk dat ze ontbranden.
Een van de oorzaken van dergelijke incidenten is natuurlijk de (goedkope) batterijmontage van lage kwaliteit. In het geval van elektronische sigaretten is het echter gemakkelijk om zelf een lithium-ionbatterij te ontploffen, zelfs als de batterij niet goedkoop is. Om dit te doen, moet je een beetje begrijpen wat elektrische weerstand is.
Als we dit concept in de eenvoudigste taal uitleggen, dan is dit een parameter die de vereisten van de geleider aan de batterij bepa alt. Hoe lager de weerstand van de geleider, hoe meer stroom (ampère) de batterij moet geven. Als de weerstand erg laag is, dan werkt de batterij met zo'n geleider tot een grote belasting. De weerstand kan zo laag zijn dat het een exorbitante belasting van de batterij veroorzaakt en de daaropvolgende explosie of ontsteking. Met andere woorden, het zal een kortsluiting zijn. Aangezien elektronische sigaretten werken volgens het verdampingsprincipe, waarvoor een verwarmingselement (gloeidraad) nodig is, kunnen onbekwame gebruikers de batterij per ongeluk dwingen om te werken met een verwarmingselement metextreem lage weerstand. Als u de stroomuitvoer van een bepaalde batterij en de weerstand van de geleider kent, kunt u met behulp van eenvoudige berekeningen met de formule van de wet van Ohm bepalen of deze batterij een bepaalde geleider aankan.
Deze gevaren doen zich niet altijd in alle gevallen voor. Batterijbeveiligingstechnologieën evolueren voortdurend. Veel accu's hebben een speciale laadregelaar aan de binnenkant die de accu op tijd kan ontladen als er kortsluiting optreedt. Dit zijn beschermde batterijen.
Li-ion batterij apparaat
In het hart van de 18650-batterij bevindt zich een elektrolyt, een speciale vloeistof waarin chemische reacties plaatsvinden.
Deze chemische reacties zijn omkeerbaar. Dit is het werkingsprincipe van elke batterij. In eenvoudige bewoordingen kan de formule voor dergelijke reacties zowel van links naar rechts (ontlading) als van rechts naar links (lading) verlopen. Dergelijke reacties vinden plaats tussen de kathode en de anode van de cel. De kathode is de negatieve elektrode (min), de anode is de positieve elektrode (plus) van de stroombron. Tijdens de reactie wordt er een elektrische stroom tussen gevormd. De chemische reacties van ontlading en lading tussen kathode en anode zijn oxidatie- en reductieprocessen, maar dat is een ander verhaal. We zullen niet ingaan op het proces van elektrolyse. De stroom wordt gevormd op het moment dat de kathode en anode beginnen te interageren, dat wil zeggen dat er iets is verbonden met de plus en min van de batterij. De kathode en anode moeten elektrisch geleidend zijn.
Tijdens schending van voorwaardenTijdens bedrijf verschijnen moleculen van chemische elementen in de elektrolyt, die de kathode en anode sluiten, wat leidt tot interne kortsluitingen. Als gevolg hiervan stijgt de temperatuur van de batterij en verschijnen er meer moleculen, waardoor de plus en min worden gesloten. Dit hele proces verkrijgt, als een sneeuwbal, exponentieel snelheid. Zonder de mogelijkheid om de elektrolyt eruit te halen (de batterijbehuizing is verzegeld), treedt thermische uitzetting op, waardoor de interne druk toeneemt. Wat er daarna gebeurt, kan zonder commentaar worden begrepen.
De lithium-ionbatterij opladen
Als oplader voor een 18650-batterij is elk apparaat dat is ontworpen voor batterijen van dit formaat geschikt. Het belangrijkste is om de juiste polariteit niet te veranderen tijdens het opladen. Plaats de batterijen precies volgens de plus- en mintekens in de opladersleuven. Het is een goed idee om de andere voorzorgsmaatregelen voor het gebruik van de 18650-batterijlader te lezen, die altijd op de batterijhouder worden vermeld.
De beste optie voor het opladen van lithium-ionbatterijen is om duurdere opladers te gebruiken met een nauwkeurig afgestemd laadproces. Velen van hen hebben de functie om batterijen op te laden met behulp van de CC / CV-methode, wat staat voor constante stroom, constante spanning. Deze methode is goed omdat het de batterij meer kan opladen dan conventionele opladers. Dit komt door een concept als overladen.
Tijdens het opladen of ontladen van de batterij, de spanningverandert. Verhoogt bij opladen, neemt af bij ontladen. Nominaal 3,7 volt is een gemiddelde waarde.
Er zijn twee effecten die de batterij nadelig beïnvloeden: overladen en overladen. Er zijn drempels voor het opladen en ontladen van de batterij. Als de batterijspanning deze limieten overschrijdt, wordt de batterij overladen of ontladen, afhankelijk van of deze wordt opgeladen of ontladen. In de normale oplaadmodus voor 18650 Li-ion lezen de oplader en laadregelaar in de batterij zelf (indien aanwezig) de spanning van de batterij en onderbreken de lading wanneer deze de drempel bereikt om overladen te voorkomen. In dit geval is de batterij niet echt volledig opgeladen. Door zijn capaciteit kan hij misschien meer opladen, maar de drempel verhindert dit.
Het principe van opladen door de CC / CV-methode is zo ontworpen dat de stroom die aan de lading wordt geleverd niet wordt afgesneden, maar sterk wordt verminderd, waardoor wordt voorkomen dat de interne spanning van de batterij de drempelwaarde overschrijdt. De batterij is dus volledig opgeladen zonder te worden opgeladen.
Soorten lithium-ionbatterijen
Soorten 18650 Li-ion batterijen:
- lithiumijzerfosfaat (LFP);
- lithium-mangaan (IMR);
- lithium-kob alt (ICR);
- lithiumpolymeer (LiPo).
Alle typen behalve de laatste zijn cilindrisch en kunnen worden gemaakt in het formaat 18650. Lithium-polymeerbatterijen verschillen doordat ze geen specifieke vorm hebben. Dit komt door het feit dat ze een solideelektrolyt (polymeer). Het is vanwege deze ongebruikelijke eigenschap van de elektrolyt dat deze batterijen vaak worden gebruikt in tablets en mobiele telefoons.
Toepassing van lithium-ionbatterijen
Zoals reeds vermeld, worden 18650-formaat Li-ion-batterijen veel gebruikt in elektronische sigaretten. Ze kunnen in het batterijpakket worden ingebouwd of verwijderbaar, d.w.z. afzonderlijk erin worden geïnstalleerd. Er kunnen er ook meerdere parallel of in serie geschakeld zijn.
Lithium-ionbatterijen worden al lang gebruikt bij de constructie van verschillende batterijen, zoals laptopbatterijen. Dergelijke batterijen zijn een keten van verschillende onderling verbonden 18650-batterijen in een enkele behuizing. Dergelijke batterijen zijn ook te vinden als ruime powerbanks - draagbare opladers.
De reikwijdte van de batterijen zelf is zeer breed: van de genoemde opladers tot de samenstellende elementen van moderne grote mechanismen (auto of luchtvaart). Tegelijkertijd kan het aantal 18650 lithium-ionbatterijen waaruit een enkele batterij bestaat, variëren van enkele tot honderden. Vermeldenswaard zijn de lithium-polymeerbatterijen. Hoewel ze niet beschikbaar zijn in 18650 Li-ion-formaat, zijn ze de meest voorkomende, omdat ze worden gebruikt in tablets en mobiele telefoons.
