Li-on-Batterien. So laden Sie Li-Ionen-Akkus richtig: Tipps. Funktionsprinzip der Batterie

Wenn sie über Lithiumbatterien oder -akkumulatoren sprechen, ist ihnen meist gar nicht bewusst, dass in den letzten Jahren fast ein Dutzend davon aufgetaucht sind, bei denen es sich jeweils um Lithium mit verschiedenen Zusätzen anderer chemischer Elemente handelt, die sich letztendlich deutlich von ihnen unterscheiden gegenseitig.

Schauen wir uns ihre Typen an und beginnen mit den Klassikern:

Lithium-Ionen-Batterien sind klassische wiederaufladbare Batterien, bei denen Lithium-Ionen beim Entladen von der negativen zur positiven Elektrode und beim Laden wieder zurück wandern. Lithium-Ionen-Batterien werden häufig in der Unterhaltungselektronik eingesetzt. Sie gehören zu den beliebtesten wiederaufladbaren Batterietypen für tragbare Elektronikgeräte, mit einer der besten Energiedichten, ohne Memory-Effekt und langsamem Ladungsverlust bei Nichtgebrauch (geringe Selbstentladung).

Diese Serie umfasst zylindrische und prismatische Batteriegrößen. Li-Ion hat die höchste Leistungsdichte aller alten Batterietypen. Das sehr geringe Gewicht und die lange Lebensdauer machen es zu einem idealen Produkt für viele Lösungen.

Lithiumtitanat (Lithiumtitanat) ist eine relativ neue Klasse von Lithium-Ionen-Batterien – (mehr Details). Es zeichnet sich durch einen sehr langen Lebenszyklus aus, gemessen in Tausenden von Zyklen. Auch Lithium-Blei-Titanat ist sehr sicher und in dieser Hinsicht mit Eisenphosphat vergleichbar. Die Energiedichte ist geringer als bei anderen Lithium-Ionen-Stromquellen und die Nennspannung beträgt 2,4 V.

Diese Technologie zeichnet sich durch sehr schnelles Laden, geringen Innenwiderstand, sehr hohe Lebensdauer und hervorragende Ausdauer (auch Sicherheit) aus. LTO hat seine Anwendung hauptsächlich in Elektrofahrzeugen gefunden Armbanduhr. Aufgrund seiner hohen Sicherheit findet es seit Kurzem auch in mobilen medizinischen Geräten Anwendung. Eines der Merkmale der Technologie besteht darin, dass anstelle von Kohlenstoff Nanokristalle auf der Anode verwendet werden, was eine wesentlich effizientere Oberfläche bietet. Leider hat diese Batterie niedrigere Spannungen als andere Arten von Lithiumbatterien.

Besonderheiten:

• Spezifische Energie: ca. 30–110 Wh/kg
• Energiedichte: 177 W * h/l
• Spezifische Leistung: 3.000–5.100 W/kg
• Entladungseffizienz: ca. 85 %; Ladeeffizienz über 95 %
• Energiepreis: 0,5 W/Dollar
• Haltbarkeit: >10 Jahre
• Selbstentladung: 2-5 %/Monat
• Haltbarkeit: 6000 Zyklen bis 90 % Kapazität
• Nennspannung: 1,9 bis 2,4 V
• Temperatur: -40 bis +55°C
• Lademethode: Verwendet einen stabilen Konstantstrom und dann eine konstante Spannung, bis der Schwellenwert erreicht ist.

Chemische Formel: Li4Ti5O12 + 6LiCoO2< >Li7Ti5O12 + 6Li0,5CoO2(E=2,1 V)

Lithium-Polymer hat gemessen am Gewicht eine höhere Energiedichte als Lithium-Ionen-Batterien. In sehr dünnen Zellen (bis zu 5 mm) sorgt Lithium-Polymer für eine hohe volumetrische Energiedichte. Hervorragende Stabilität bei Überspannung und hohen Temperaturen.

Diese Batterieserie kann im Bereich von 30 bis 23000 mAh, prismatischen und zylindrischen Gehäusetypen hergestellt werden. Lithium-Polymer-Batterien bieten eine Reihe von Vorteilen: höhere Energiedichte pro Volumen, Flexibilität bei den Zellgrößen und einen größeren Sicherheitsspielraum bei hervorragender Spannungsstabilität auch bei hohen Temperaturen. Hauptanwendungsgebiete: tragbare Player, Bluetooth, drahtlose Geräte, PDAs und Digitalkameras, Elektrofahrräder, GPS-Navigationsgeräte, Laptops, E-Reader.

Besonderheiten:

• Nennspannung: 3,7 V
• Ladespannung: 4,2 ± 0,05 V
• Ladestrom, Geschwindigkeit: 0,2–10 °C
• Entladespannungsgrenze: 2,5 V
• Entladegeschwindigkeit: bis zu 50 °C
• Zyklenfestigkeit: 400 Zyklen

Lithiumeisenphosphat hat gute Eigenschaften Sicherheit, lange Lebensdauer (bis zu 2000 Zyklen) und niedrige Produktionskosten. LiFePO4-Akkus eignen sich gut für hohe Entladeströme, z.B. militärische Ausrüstung, Elektrowerkzeuge, Elektrofahrräder, mobile Computer, USV- und Solarenergiesysteme.

Als neues Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien wurde Lifepo4 erstmals 1997 eingeführt und bis heute kontinuierlich verbessert. Aufgrund seiner zuverlässigen Sicherheit, Langlebigkeit, geringen Umweltbelastung bei der Entsorgung und praktischen Lade- und Entladeeigenschaften hat es die Aufmerksamkeit von Experten auf sich gezogen. Viele Experten behaupten, dass Lifepo4-Batterien bei weitem die beste Option für die autonome Stromversorgung von Elektronikgeräten seien.

Lithium-Schwefeldioxid (Li- und SO2-Batterie) – diese Batterien haben eine hohe Energiedichte und eine gute Beständigkeit gegen Entladungen mit hoher Leistung. Solche Elemente werden hauptsächlich in der Militärwissenschaft, Meteorologie und Raumfahrt eingesetzt.

Lithium-Schwefeldioxid-Batterien mit einer Lithium-Metallanode (dem leichtesten aller Metalle) und einer flüssigen Kathode, die einen mit Schwefeldioxid (SO2) gefüllten porösen Kohlenstoffstromkollektor enthält, erzeugen eine Spannung von 2,9 V und haben eine zylindrische Form.

Besonderheiten:

• Hohe Betriebsspannung, stabil während des größten Teils der Entladung
• Extrem geringe Selbstentladung
• Leistung unter extremen Bedingungen
• Großer Betriebstemperaturbereich (-55 °C bis +65 °C)

Lithium-Mangandioxid (Li-MnO2-Batterie) – diese Batterien verfügen über eine leichte Lithium-Metallanode und eine feste Mangandioxid-Kathode, eingetaucht in einen nicht korrosiven, ungiftigen organischen Elektrolyten. Dieser Batterietyp ist EU-RoHS-konform und zeichnet sich durch große Kapazität, hohe Entladekapazität und lange Lebensdauer aus.

Li-MnO2 wird häufig in Notstromversorgungen, Notsignalen, Feuermeldern usw. verwendet. elektronische Systeme Zugangskontrolle, Digitalkameras, medizinische Geräte.

Besonderheiten:

• Hohe Energiedichte
• Sehr stabile Entladespannung
• Mehr als 10 Jahre Haltbarkeit
• Betriebstemperatur: -40 bis +60°C

Lithium-Thionylchlorid-Batterien (Lithium-SOCl2) verfügen über eine leichte Lithiummetallanode und eine flüssige Kathode, die einen porösen Kohlenstoffstromkollektor enthält, der mit Thionylchlorid (SOCl2) gefüllt ist. Der Li-SOCL2-Akku ist ideal für Automobilgeräte, medizinische Ausrüstung sowie Militär- und Luft- und Raumfahrtgeräte. Sie verfügen über den größten Betriebstemperaturbereich von -60 bis + 150 °C.

Besonderheiten:

• Hohe Energiedichte
• Lange Haltbarkeit
• Großer Temperaturbereich
• Gute Abdichtung
• Stabile Entladespannung

Li-FeS2-Batterien

Li-FeS2-Akkus und Akkus stehen für Lithium-Eisen-Disulfid. Informationen dazu werden später hinzugefügt.

Das wachsende Interesse der Verbraucher an mobilen Geräten und technologisch fortschrittlichen tragbaren Geräten im Allgemeinen zwingt Hersteller dazu, ihre Produkte in verschiedene Richtungen zu verbessern. Gleichzeitig gibt es eine Reihe allgemeiner Parameter, an denen in die gleiche Richtung gearbeitet wird. Dazu gehört die Art der Energieversorgung. Noch vor wenigen Jahren konnten aktive Marktteilnehmer den Prozess der Verdrängung durch fortschrittlichere Elemente auf Nickel-Metallhydrid-Basis (NiMH) beobachten. Heutzutage konkurrieren neue Batteriegenerationen miteinander. Die in einigen Segmenten weit verbreitete Lithium-Ionen-Technologie löst erfolgreich ab Lithium-Polymer-Akku. Der Unterschied zum ionischen Gerät im neuen Gerät ist für den Durchschnittsbenutzer nicht so auffällig, in einigen Aspekten jedoch erheblich. Gleichzeitig ist die Ersatztechnologie, wie im Fall der Konkurrenz zwischen NiCd- und NiMH-Elementen, alles andere als fehlerfrei und in mancher Hinsicht ihrem Gegenstück unterlegen.

Gerät mit Li-Ionen-Akku

Die ersten Modelle serienmäßiger Lithiumbatterien kamen Anfang der 1990er Jahre auf den Markt. Allerdings wurden damals Kobalt und Mangan als aktive Elektrolyte verwendet. Bei modernen Modellen kommt es nicht so sehr auf die Substanz an, sondern auf die Konfiguration ihrer Platzierung im Block. Solche Batterien bestehen aus Elektroden, die durch einen Separator mit Poren getrennt sind. Die Masse des Separators wiederum ist mit Elektrolyt imprägniert. Die Elektroden bestehen aus einer Kathodenbasis auf Aluminiumfolie und einer Kupferanode. Innerhalb des Blocks sind sie über Stromabnehmerklemmen miteinander verbunden. Die Ladungserhaltung erfolgt durch die positive Ladung des Lithium-Ions. Der Vorteil dieses Materials besteht darin, dass es leicht in die Kristallgitter anderer Substanzen eindringen und chemische Bindungen bilden kann. Jedoch, positive Eigenschaften Solche Batterien erweisen sich für moderne Aufgaben zunehmend als unzureichend, was zur Entstehung von Li-Pol-Zellen führte, die über viele Eigenschaften verfügen. Generell ist die Ähnlichkeit von Lithium-Ionen-Netzteilen mit Heliumbatterien in Originalgröße für Autos hervorzuheben. In beiden Fällen sind die Batterien so konzipiert, dass sie praktisch zu verwenden sind. Teilweise wurde diese Entwicklungsrichtung durch Polymerelemente fortgeführt.

Lithium-Polymer-Batteriedesign

Der Anstoß zur Verbesserung von Lithiumbatterien war die Notwendigkeit, zwei Mängel bestehender Li-Ionen-Batterien zu bekämpfen. Erstens sind sie unsicher in der Anwendung und zweitens sind sie ziemlich teuer. Die Techniker beschlossen, diese Nachteile durch einen Elektrolytwechsel zu beseitigen. Infolgedessen wurde der imprägnierte poröse Separator durch einen Polymerelektrolyten ersetzt. Es ist zu beachten, dass das Polymer zuvor für elektrische Zwecke als stromleitende Kunststofffolie verwendet wurde. In einer modernen Batterie erreicht die Dicke des Li-Pol-Elements 1 mm, wodurch den Entwicklern auch Einschränkungen bei der Verwendung verschiedener Formen und Größen entzogen werden. Aber die Hauptsache ist das Fehlen von flüssigem Elektrolyt, wodurch die Entzündungsgefahr ausgeschlossen ist. Nun lohnt es sich, einen genaueren Blick auf die Unterschiede zu Lithium-Ionen-Zellen zu werfen.

Was ist der Hauptunterschied zu einer Ionenbatterie?

Der grundlegende Unterschied besteht im Verzicht auf Helium und flüssige Elektrolyte. Um diesen Unterschied besser zu verstehen, lohnt es sich, sich modernen Modellen zuzuwenden Autobatterien. Die Notwendigkeit, den flüssigen Elektrolyten zu ersetzen, war wiederum auf Sicherheitsinteressen zurückzuführen. Aber wenn im Fall von Autobatterien Der Fortschritt stoppte bei den gleichen porösen Elektrolyten mit Imprägnierung, dann erhielten Lithiummodelle eine vollwertige feste Basis. Was ist so gut an einem Festkörper-Lithium-Polymer-Akku? Der Unterschied zum ionischen besteht darin, dass der Wirkstoff in Form einer Platte in der Kontaktzone mit Lithium die Bildung von Dendriten beim Radfahren verhindert. Dieser Faktor eliminiert die Möglichkeit von Explosionen und Bränden solcher Batterien. Hier geht es nur um die Vorteile, es gibt aber auch Schwächen bei den neuen Akkus.

Lebensdauer des Lithium-Polymer-Akkus

Im Durchschnitt halten solche Akkus etwa 800–900 Ladezyklen aus. Dieser Indikator ist im Vergleich zu modernen Analoga bescheiden, aber nicht einmal dieser Faktor kann als Bestimmung der Ressource eines Elements angesehen werden. Tatsache ist, dass solche Batterien unabhängig von der Art der Nutzung einer starken Alterung unterliegen. Das heißt, selbst wenn der Akku überhaupt nicht verwendet wird, verringert sich seine Lebensdauer. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um einen Lithium-Ionen-Akku oder eine Lithium-Polymer-Zelle handelt. Alle Lithium-basierten Netzteile zeichnen sich durch dieses Verfahren aus. Bereits ein Jahr nach der Anschaffung ist ein deutlicher Volumenverlust festzustellen. Nach 2-3 Jahren versagen manche Batterien komplett. Allerdings hängt viel vom Hersteller ab, da es innerhalb des Segments auch Unterschiede in der Qualität des Akkus gibt. Ähnliche Probleme treten bei NiMH-Zellen auf, die aufgrund plötzlicher Temperaturschwankungen einer Alterung unterliegen.

Mängel

Neben Problemen mit schneller Alterung erfordern solche Batterien ein zusätzliches Schutzsystem. Dies liegt daran, dass innere Spannungen in unterschiedlichen Bereichen zu einem Burnout führen können. Daher wird eine spezielle Stabilisierungsschaltung verwendet, um Überhitzung und Überladung zu verhindern. Dieses gleiche System bringt auch andere Nachteile mit sich. Der wichtigste Grund ist die aktuelle Begrenzung. Andererseits machen zusätzliche Schutzschaltungen den Lithium-Polymer-Akku sicherer. Auch hinsichtlich der Kosten gibt es einen Unterschied zu ionischen. Polymerbatterien sind billiger, aber nicht viel. Auch ihr Preis steigt durch die Einführung elektronischer Schutzschaltungen.

Betriebsmerkmale gelartiger Modifikationen

Um die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen, fügen Technologen Polymerelementen immer noch einen gelartigen Elektrolyten hinzu. Von einer vollständigen Umstellung auf solche Stoffe ist keine Rede, da dies dem Konzept dieser Technologie widerspricht. Doch in der tragbaren Technik kommen häufig Hybridbatterien zum Einsatz. Ihre Besonderheit ist die Temperaturempfindlichkeit. Hersteller empfehlen den Einsatz dieser Batteriemodelle bei Temperaturen zwischen 60 °C und 100 °C. Diese Anforderung bestimmte auch eine spezielle Anwendungsnische. Gel-Modelle können nur an Orten mit heißem Klima verwendet werden, ganz zu schweigen von der Notwendigkeit, in ein wärmeisoliertes Gehäuse eingetaucht zu werden. Dennoch ist die Frage, welchen Akku man wählen soll – Li-Pol oder Li-Ion – in Unternehmen nicht so drängend. Wo die Temperatur einen besonderen Einfluss hat, kommen häufig kombinierte Lösungen zum Einsatz. In solchen Fällen werden üblicherweise Polymerelemente als Reserveelemente verwendet.

Optimale Lademethode

Die übliche Ladezeit für Lithiumbatterien beträgt durchschnittlich 3 Stunden. Außerdem bleibt das Gerät während des Ladevorgangs kalt. Die Befüllung erfolgt in zwei Schritten. Zunächst erreicht die Spannung Spitzenwerte und dieser Modus wird beibehalten, bis sie 70 % erreicht. Die restlichen 30 % werden unter normalen Stressbedingungen gewonnen. Eine weitere interessante Frage ist, wie man einen Lithium-Polymer-Akku auflädt, wenn man seine volle Kapazität ständig aufrechterhalten muss. In diesem Fall sollten Sie den Ladeplan befolgen. Es wird empfohlen, diesen Vorgang etwa alle 500 Betriebsstunden bei vollständiger Entladung durchzuführen.

Vorsichtsmaßnahmen

Während des Betriebs sollten Sie nur ein Ladegerät verwenden, das den Spezifikationen entspricht, und es an ein Netz mit stabiler Spannung anschließen. Es ist auch notwendig, den Zustand der Anschlüsse zu überprüfen, damit sich die Batterie nicht öffnet. Es ist zu beachten, dass es sich trotz der hohen Sicherheit immer noch um einen überlastempfindlichen Batterietyp handelt. Die Lithium-Polymer-Zelle verträgt keinen übermäßigen Strom, keine übermäßige Abkühlung der äußeren Umgebung und keine mechanischen Stöße. Nach all diesen Indikatoren sind Polymerblöcke jedoch immer noch zuverlässiger als Lithium-Ionen-Blöcke. Dennoch liegt der Hauptaspekt der Sicherheit in der Unbedenklichkeit von Halbleiterstromversorgungen – vorausgesetzt natürlich, dass sie versiegelt sind.

Welcher Akku ist besser – Li-Pol oder Li-Ion?

Diese Frage wird maßgeblich von den Betriebsbedingungen und der angestrebten Energieversorgungsanlage bestimmt. Die Hauptvorteile von Polymergeräten kommen eher den Herstellern selbst zugute, die neue Technologien freier nutzen können. Für den Nutzer wird der Unterschied kaum spürbar sein. Beispielsweise muss der Besitzer bei der Frage, wie man einen Lithium-Polymer-Akku lädt, verstärkt auf die Qualität der Stromversorgung achten. Bezüglich der Ladezeit handelt es sich um identische Elemente. Was die Haltbarkeit betrifft, ist die Situation bei diesem Parameter ebenfalls nicht eindeutig. Der Alterungseffekt charakterisiert Polymerelemente in stärkerem Maße, die Praxis zeigt jedoch andere Beispiele. So gibt es beispielsweise Erfahrungsberichte über Lithium-Ionen-Zellen, die bereits nach einem Jahr Nutzung unbrauchbar werden. Und Polymere werden in einigen Geräten 6-7 Jahre lang verwendet.

Abschluss

Es gibt immer noch viele Mythen und falsche Meinungen rund um Batterien, die sich auf verschiedene Betriebsnuancen beziehen. Im Gegenteil: Manche Akku-Features werden von den Herstellern verschwiegen. Was die Mythen betrifft, so wird einer davon durch die Lithium-Polymer-Batterie widerlegt. Der Unterschied zum ionischen Analogon besteht darin, dass Polymermodelle weniger inneren Spannungen ausgesetzt sind. Aus diesem Grund haben Ladevorgänge für noch nicht entladene Akkus keinen schädlichen Einfluss auf die Eigenschaften der Elektroden. Wenn wir über die von den Herstellern verschwiegenen Fakten sprechen, dann betrifft eine davon die Haltbarkeit. Wie bereits erwähnt, zeichnet sich die Akkulaufzeit nicht nur durch eine bescheidene Ladezyklenrate aus, sondern auch durch den unvermeidlichen Verlust des Nutzvolumens des Akkus.

Moderne Mobiltelefone, Laptops und Tablets verwenden Lithium-Ionen-Akkus. Sie ersetzten nach und nach Alkalibatterien vom Markt für tragbare Elektronikgeräte. Bisher verwendeten alle diese Geräte Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Batterien. Doch ihre Zeiten sind vorbei, da Li─Ion-Akkus bessere Eigenschaften haben. Allerdings können sie alkalische nicht in jeder Hinsicht ersetzen. Beispielsweise sind die Ströme, die Nickel-Cadmium-Batterien erzeugen können, für sie unerreichbar. Für die Stromversorgung von Smartphones und Tablets ist dies nicht kritisch. Im Bereich der tragbaren Elektrowerkzeuge, die viel Strom verbrauchen, sind jedoch immer noch Alkalibatterien das Mittel der Wahl. Allerdings wird weiterhin an der Entwicklung von Batterien mit hohen Entladeströmen ohne Cadmium gearbeitet. Heute werden wir über Lithium-Ionen-Batterien, deren Design, Betrieb und Entwicklungsperspektiven sprechen.

Die allerersten Batteriezellen mit einer Lithiumanode kamen in den siebziger Jahren des letzten Jahrhunderts auf den Markt. Sie hatten eine hohe spezifische Energieintensität, was sie sofort gefragt machte. Experten haben lange versucht, eine Quelle zu entwickeln, die auf einem Alkalimetall mit hoher Aktivität basiert. Dadurch wurden die hohe Spannung und Energiedichte dieses Batterietyps erreicht. Gleichzeitig wurde die Entwicklung des Designs solcher Elemente recht schnell abgeschlossen, ihre praktische Anwendung bereitete jedoch Schwierigkeiten.

Sie wurden erst in den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts behandelt. Im Laufe dieser 20 Jahre kamen Forscher zu dem Schluss, dass das Hauptproblem die Lithiumelektrode ist. Dieses Metall ist sehr aktiv und während des Betriebs kam es zu einer Reihe von Prozessen, die letztendlich zur Entzündung führten. Dies wurde als flammenerzeugende Belüftung bezeichnet. Aus diesem Grund waren die Hersteller Anfang der 90er Jahre gezwungen, die für hergestellten Batterien zurückzurufen.

Mobiltelefone

Dies geschah nach einer Reihe von Unfällen. Zum Zeitpunkt des Gesprächs erreichte die Stromaufnahme der Batterie ihr Maximum und die Belüftung begann mit Flammenaustritt. Infolgedessen kam es bei Anwendern häufig zu Verbrennungen im Gesicht. Daher mussten Wissenschaftler das Design von Lithium-Ionen-Batterien verfeinern. Lithiummetall ist äußerst instabil, insbesondere beim Laden und Entladen. Deshalb begannen Forscher zu schaffen Batterie

Lithiumtyp ohne Verwendung von Lithium. Man begann, Ionen dieses Alkalimetalls zu verwenden. Daher kommt ihr Name.

Lithium-Ionen-Batterien haben eine geringere Energiedichte als . Sie sind jedoch sicher, wenn die Lade- und Entladestandards eingehalten werden.

Reaktionen, die in einer Li─Ion-Batterie auftreten

Die Betriebsspannung der meisten Lithium-Ionen-Akkus beträgt 3 Volt oder mehr. Beim Entladevorgang an der negativen Elektrode wird Lithium aus Kohlenstoff deinterkaliert und in Kobaltoxid der positiven Elektrode eingelagert. Beim Ladevorgang laufen die Vorgänge umgekehrt ab. Es stellt sich heraus, dass sich im System kein metallisches Lithium befindet, sondern seine Ionen arbeiten, indem sie sich von einer Elektrode zur anderen bewegen und einen elektrischen Strom erzeugen.

Reaktionen an der negativen Elektrode

Alle modernen kommerziellen Modelle von Lithium-Ionen-Batterien verfügen über eine negative Elektrode aus kohlenstoffhaltigem Material. Der komplexe Prozess der Interkalation von Lithium in Kohlenstoff hängt weitgehend von der Beschaffenheit dieses Materials sowie der Substanz des Elektrolyten ab. Die Kohlenstoffmatrix auf der Anode weist eine Schichtstruktur auf. Die Struktur kann geordnet (natürlicher oder synthetischer Graphit) oder teilweise geordnet (Koks, Ruß usw.) sein.

Bei der Interkalation drücken Lithiumionen die Kohlenstoffschichten auseinander und fügen sich dazwischen ein. Es werden verschiedene Interkalate erhalten. Während der Interkalation und Deinterkalation ändert sich das spezifische Volumen der Kohlenstoffmatrix unwesentlich. Neben Kohlenstoffmaterial können in der negativen Elektrode auch Silber, Zinn und deren Legierungen verwendet werden. Sie versuchen auch, Verbundmaterialien mit Silizium, Zinnsulfiden, Kobaltverbindungen usw. zu verwenden.

Reaktionen an der positiven Elektrode

Primäre Lithiumzellen (Batterien) verwenden häufig verschiedene Materialien zur Herstellung der positiven Elektrode. Dies ist bei Batterien nicht möglich und die Materialauswahl ist begrenzt. Daher besteht die positive Elektrode einer Li-Ion-Batterie aus lithiiertem Nickel oder Kobaltoxid. Es können auch Lithium-Mangan-Spinelle verwendet werden.

Derzeit wird an gemischten Phosphat- oder Mischoxidmaterialien für die Kathode geforscht. Wie Experten bewiesen haben, verbessern solche Materialien die elektrischen Eigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien. Darüber hinaus werden Methoden zum Aufbringen von Oxiden auf die Kathodenoberfläche entwickelt.

Die Reaktionen, die in einer Lithium-Ionen-Batterie beim Laden ablaufen, können durch die folgenden Gleichungen beschrieben werden:

positive Elektrode

LiCoO 2 → Li 1-x CoO 2 + xLi + + xe -

negative Elektrode

С + xLi + + xe — → CLi x

Beim Entladevorgang laufen die Reaktionen in die entgegengesetzte Richtung.

Die folgende Abbildung zeigt schematisch die Vorgänge, die in einer Lithium-Ionen-Batterie beim Laden und Entladen ablaufen.

Lithium-Ionen-Batteriedesign

Je nach Bauform gibt es Li─Ion-Akkus in zylindrischer und prismatischer Bauform. Das zylindrische Design stellt eine Elektrodenrolle mit Separatormaterial zur Trennung der Elektroden dar. Diese Rolle ist in einem Gehäuse aus Aluminium oder Stahl untergebracht. Daran ist die negative Elektrode angeschlossen.

Der Pluskontakt wird in Form eines Kontaktpads am Ende der Batterie ausgegeben.

Li-Ion-Batterien mit prismatischem Design werden durch das Übereinanderstapeln rechteckiger Platten hergestellt. Solche Batterien ermöglichen eine dichtere Verpackung. Die Schwierigkeit besteht darin, die Druckkraft auf die Elektroden aufrechtzuerhalten. Es gibt prismatische Batterien mit einer Rollenanordnung aus spiralförmig verdrehten Elektroden.

Das Design jeder Lithium-Ionen-Batterie umfasst Maßnahmen, um ihren sicheren Betrieb zu gewährleisten. Dabei geht es in erster Linie um die Verhinderung von Erwärmung und Entzündung. Unter der Batterieabdeckung ist ein Mechanismus eingebaut, der mit zunehmendem Temperaturkoeffizienten den Widerstand der Batterie erhöht. Wenn der Druck im Inneren der Batterie über den zulässigen Grenzwert ansteigt, unterbricht der Mechanismus den Pluspol und die Kathode.

Darüber hinaus müssen Li-Ion-Akkus zur Erhöhung der Betriebssicherheit eine elektronische Platine verwenden. Sein Zweck besteht darin, die Lade- und Entladevorgänge zu steuern, um Überhitzung und Kurzschlüsse zu verhindern.

Derzeit werden viele prismatische Lithium-Ionen-Batterien hergestellt. Anwendung finden sie in Smartphones und Tablets. Das Design prismatischer Batterien kann von Hersteller zu Hersteller oft unterschiedlich sein, da es keine einheitliche Einheit gibt. Elektroden entgegengesetzter Polarität werden durch einen Separator getrennt. Für seine Herstellung wird poröses Polypropylen verwendet.

Das Design von Li-Ion- und anderen Arten von Lithiumbatterien ist immer versiegelt. Dies ist zwingend erforderlich, da ein Austreten von Elektrolyt nicht zulässig ist.

Bei Undichtigkeit wird die Elektronik beschädigt. Darüber hinaus verhindert das versiegelte Design, dass Wasser und Sauerstoff in die Batterie gelangen. Gelangen sie ins Innere, zerstören sie durch eine Reaktion mit Elektrolyt und Elektroden die Batterie. Die Herstellung von Komponenten für Lithiumbatterien und deren Montage erfolgt in speziellen Trockenboxen unter Argonatmosphäre. Dabei kommen aufwändige Techniken des Schweißens, Abdichtens etc. zum Einsatz.

Was die Menge der aktiven Masse eines Li-Ion-Akkus angeht, suchen Hersteller immer nach einem Kompromiss. Sie müssen maximale Kapazität erreichen und einen sicheren Betrieb gewährleisten. Dabei wird folgender Zusammenhang zugrunde gelegt:

A o – aktive Masse der negativen Elektrode;

Und n ist die aktive Masse der positiven Elektrode.

Dieses Gleichgewicht verhindert die Bildung von Lithium (reines Metall) und beugt Bränden vor.

Parameter von Li-Ion-Akkus

Heutzutage hergestellte Lithium-Ionen-Batterien verfügen über eine hohe spezifische Energiekapazität und Betriebsspannung. Letztere liegt in den meisten Fällen zwischen 3,5 und 3,7 Volt. Die Energieintensität reicht von 100 bis 180 Wattstunden pro Kilogramm oder 250 bis 400 pro Liter.

Vor einiger Zeit konnten Hersteller keine Batterien mit einer Kapazität von mehr als mehreren Amperestunden herstellen. Jetzt sind die Probleme, die eine Entwicklung in dieser Richtung behindern, beseitigt. So wurden erstmals Lithiumbatterien mit einer Kapazität von mehreren hundert Amperestunden zum Verkauf angeboten. Der Entladestrom moderner Li─Ion-Akkus liegt zwischen 2C und 20C. Sie arbeiten im Temperaturbereich Umfeld

von -20 bis +60 Grad Celsius. Es gibt Modelle, die bei -40 Grad Celsius betriebsbereit sind. Es ist jedoch gleich zu erwähnen, dass spezielle Batterieserien bei Minustemperaturen funktionieren. Herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus für Mobiltelefone werden bei Minustemperaturen funktionsunfähig.

Die Selbstentladung dieses Batterietyps beträgt im ersten Monat 4-6 Prozent. Dann nimmt sie ab und beträgt einen Prozentsatz pro Jahr. Dies ist deutlich weniger als bei Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Batterien. Die Lebensdauer beträgt ca. 400-500 Lade-Entlade-Zyklen.

Lassen Sie uns nun über die Betriebsmerkmale von Lithium-Ionen-Batterien sprechen.

Betrieb von Lithium-Ionen-Batterien

Laden von Li─Ion-Akkus Die Ladung von Lithium-Ionen-Akkus erfolgt in der Regel kombiniert. Sie werden zunächst aufgeladen Gleichstrom

mit einem Wert von 0,2─1C, bis die Spannung 4,1─4,2 Volt erreicht. Anschließend erfolgt der Ladevorgang bei konstanter Spannung. Die erste Etappe dauert etwa eine Stunde, die zweite etwa zwei. Um den Akku schneller aufzuladen, wird der Pulsmodus verwendet. Zunächst wurden Li-Ion-Akkus mit Graphit hergestellt und für diese eine Spannungsgrenze von 4,1 Volt pro Zelle festgelegt. Tatsache ist, dass bei einer höheren Spannung im Element Nebenreaktionen begannen, die die Lebensdauer dieser Batterien verkürzten. Nach und nach wurden diese Nachteile durch die Dotierung von Graphit mit verschiedenen Zusätzen beseitigt. Der Fehler beträgt 0,05 Volt pro Element. Es gibt Gruppen von Li─Ion-Batterien für den militärischen und industriellen Bereich, wo erhöhte Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer erforderlich sind. Solche Batterien können sie aushalten maximale Spannung pro Element 3,90 Volt. Sie haben eine etwas geringere Energiedichte, aber eine erhöhte Lebensdauer.

Wenn Sie einen Lithium-Ionen-Akku mit einem Strom von 1 °C laden, beträgt die Zeit bis zur vollständigen Kapazitätssteigerung 2-3 Stunden. Der Akku gilt als vollständig geladen, wenn die Spannung auf das Maximum ansteigt und der Strom auf 3 Prozent des Wertes zu Beginn des Ladevorgangs sinkt. Dies ist in der Grafik unten zu sehen.

Die folgende Grafik zeigt die Ladephasen eines Li─Ion-Akkus.

Der Ladevorgang besteht aus folgenden Schritten:

• Stufe 1. Zu diesem Zeitpunkt ist die Batterie undicht maximaler Strom Aufladung. Es dauert so lange, bis die Schwellenspannung erreicht ist;
• Stufe 2. Bei konstanter Spannung an der Batterie nimmt der Ladestrom allmählich ab. Diese Phase endet, wenn der Strom auf 3 Prozent des Anfangswerts absinkt;
• Stufe 3. Wenn der Akku gelagert wird, erfolgt in dieser Stufe eine periodische Ladung, um die Selbstentladung auszugleichen. Dies geschieht etwa alle 500 Stunden.
  Aus der Praxis ist bekannt, dass eine Erhöhung des Ladestroms nicht zu einer Verkürzung der Ladezeit des Akkus führt. Mit zunehmendem Strom steigt die Spannung schneller auf den Schwellenwert an. Dann dauert die zweite Ladestufe aber länger. Manche Ladegeräte(Ladegeräte) können einen Li─Ion-Akku in einer Stunde aufladen. Bei solchen Ladegeräten gibt es keine zweite Stufe, aber in Wirklichkeit ist der Akku zu diesem Zeitpunkt zu etwa 70 Prozent geladen.

Das Jet-Laden gilt nicht für Lithium-Ionen-Batterien. Dies liegt daran, dass dieser Batterietyp beim Aufladen keine überschüssige Energie aufnehmen kann. Beim Jet-Laden kann es zum Übergang einiger Lithium-Ionen in den metallischen Zustand (Wertigkeit 0) kommen.

Eine kurze Ladung gleicht Selbstentladung und Verlust elektrischer Energie gut aus. Der Ladevorgang in der dritten Stufe kann alle 500 Stunden erfolgen. Dies erfolgt in der Regel, wenn die Batteriespannung an einem Element auf 4,05 Volt reduziert wird. Der Ladevorgang erfolgt solange, bis die Spannung auf 4,2 Volt ansteigt.

Bemerkenswert ist die geringe Überladungsbeständigkeit von Lithium-Ionen-Akkus. Durch die Zufuhr überschüssiger Ladung auf der Kohlenstoffmatrix (negative Elektrode) kann die Ablagerung von metallischem Lithium beginnen. Es hat eine sehr hohe chemische Aktivität und interagiert mit dem Elektrolyten. Dadurch beginnt an der Kathode die Freisetzung von Sauerstoff, wodurch ein Druckanstieg im Gehäuse und ein Druckabfall drohen.

Wenn Sie ein Li─Ion-Element unter Umgehung des Controllers laden, dürfen Sie daher nicht zulassen, dass die Ladespannung höher ansteigt als vom Batteriehersteller empfohlen. Wenn Sie den Akku ständig aufladen, verkürzt sich seine Lebensdauer.

Hersteller legen großen Wert auf die Sicherheit von Li-Ion-Akkus. Der Ladevorgang stoppt, wenn die Spannung über den zulässigen Wert steigt. Außerdem ist ein Mechanismus eingebaut, der den Ladevorgang abschaltet, wenn die Batterietemperatur über 90 Grad Celsius steigt. Einige moderne Batteriemodelle verfügen konstruktionsbedingt über einen mechanischen Schalter. Es wird ausgelöst, wenn der Druck im Batteriegehäuse ansteigt. Der Spannungskontrollmechanismus der Elektronikplatine trennt die Dose anhand der minimalen und maximalen Spannung von der Außenwelt.

Es gibt Lithium-Ionen-Akkus ohne Schutz. Dabei handelt es sich um manganhaltige Modelle. Beim Wiederaufladen trägt dieses Element dazu bei, die Lithiummetallisierung und die Freisetzung von Sauerstoff zu hemmen. Daher ist bei solchen Batterien kein Schutz mehr erforderlich.

Lager- und Entladeeigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien

Lithiumbatterien lassen sich recht gut lagern und die Selbstentladung pro Jahr beträgt je nach Lagerbedingungen nur 10-20 %. Gleichzeitig kommt es jedoch auch dann zu einer Verschlechterung der Batteriezellen, wenn diese nicht verwendet werden. Im Allgemeinen können alle elektrischen Parameter einer Lithium-Ionen-Batterie von Fall zu Fall unterschiedlich sein. Beispielsweise ändert sich die Spannung beim Entladen je nach Ladegrad, Strom, Umgebungstemperatur usw. Die Lebensdauer der Batterie wird durch die Ströme und Modi des Entlade-Ladezyklus und die Temperatur beeinflusst. Einer der Hauptnachteile von Li-Ion-Akkus ist ihre Empfindlichkeit gegenüber dem Lade-Entlade-Modus, weshalb sie viel enthalten verschiedene Typen

Schutz

Wie Sie sehen, ist der Kapazitätsabfall mit zunehmendem Entladestrom unbedeutend. Gleichzeitig sinkt aber die Betriebsspannung merklich. Ein ähnliches Bild ergibt sich bei Temperaturen unter 10 Grad Celsius. Bemerkenswert ist auch der anfängliche Abfall der Batteriespannung.

Wenn man in Foren „Tipps zum Betrieb“ von Batterien liest, kommt man nicht umhin zu denken: Entweder haben die Leute in der Schule Physik und Chemie übersprungen, oder sie denken, dass die Regeln für den Betrieb von Blei-Säure- und Ionen-Batterien gleich sind.
Beginnen wir mit den Funktionsprinzipien eines Li-Ion-Akkus. An den Fingern ist alles ganz einfach – es gibt eine negative Elektrode (normalerweise aus Kupfer), eine positive (aus Aluminium), dazwischen befindet sich eine mit Elektrolyt imprägnierte poröse Substanz (Separator) (sie verhindert das „ „unerlaubte“ Übertragung von Lithiumionen zwischen den Elektroden):

Das Funktionsprinzip beruht auf der Fähigkeit von Lithiumionen, sich unter Bildung chemischer Bindungen in das Kristallgitter verschiedener Materialien – meist Graphit oder Siliziumoxid – einzubauen: Demnach werden die Ionen beim Laden in das Kristallgitter eingebaut, Dadurch sammeln sie eine Ladung an einer Elektrode an, und beim Entladen bewegen sie sich jeweils zurück zur anderen Elektrode und geben das von uns benötigte Elektron ab (wer ist an einer genaueren Erklärung der ablaufenden Prozesse interessiert - Google-Interkalation). Als Elektrolyte werden wasserhaltige Lösungen verwendet, die kein freies Proton enthalten und über einen weiten Spannungsbereich stabil sind. Wie Sie sehen, geschieht in modernen Batterien alles ganz sicher – es gibt kein Lithiummetall, es gibt nichts, was explodieren könnte, nur Ionen laufen durch den Separator.
Nachdem nun alles über das Funktionsprinzip mehr oder weniger klar ist, kommen wir zu den häufigsten Mythen über Li-Ion-Akkus:

1. Mythos eins. Der Li-Ion-Akku im Gerät kann nicht auf null Prozent entladen werden.
   Tatsächlich hört sich alles richtig an und steht im Einklang mit der Physik – wenn der Li-Ion-Akku auf ~2,5 V entladen wird, beginnt er sich sehr schnell zu verschlechtern, und selbst eine solche Entladung kann seine Kapazität erheblich (bis zu 10 %!) verringern. Wenn die Spannung außerdem mit einem Standardladegerät auf eine solche Spannung entladen wird, ist ein Laden nicht mehr möglich. Wenn die Spannung der Batteriezellen unter ~3 V fällt, schaltet der „intelligente“ Controller sie als beschädigt ab. Und wenn alle Zellen vorhanden sind, kann die Batterie in den Müll geworfen werden.
   Aber es gibt eine sehr wichtige Sache, die jeder vergisst: Bei Telefonen, Tablets und anderen mobilen Geräten beträgt der Betriebsspannungsbereich des Akkus 3,5–4,2 V. Wenn die Spannung unter 3,5 V sinkt, zeigt die Anzeige null Prozent Ladung und das Gerät an schaltet sich aus, aber vor „kritischen“ 2,5 V ist es noch sehr weit weg. Dies wird durch die Tatsache bestätigt, dass, wenn man eine LED an einen solchen „entladenen“ Akku anschließt, dieser lange an bleiben kann (vielleicht erinnert sich jemand daran, dass früher Telefone mit Taschenlampen verkauft wurden, die unabhängig von der Batterie per Knopfdruck eingeschaltet wurden). Das Licht dort brannte also auch nach dem Entladen weiter und das Telefon wurde ausgeschaltet. Das heißt, wie Sie sehen, kommt es bei normalem Gebrauch nicht zu einer Entladung auf 2,5 V, sodass eine Entladung des Akkus auf null Prozent durchaus möglich ist.
2. Mythos zwei. Wenn Li-Ion-Akkus beschädigt werden, explodieren sie.
   Wir alle erinnern uns an das „explosive“ Samsung Galaxy Note 7. Dies ist jedoch eher eine Ausnahme von der Regel – ja, Lithium ist ein sehr aktives Metall, und es ist nicht schwer, es in der Luft zur Explosion zu bringen (und es brennt sehr hell). Wasser). Allerdings nutzen moderne Batterien kein Lithium, sondern dessen Ionen, die deutlich weniger aktiv sind. Damit es zu einer Explosion kommt, müssen Sie sich also sehr anstrengen – entweder den Ladeakku physisch beschädigen (einen Kurzschluss verursachen) oder ihn mit einer sehr hohen Spannung aufladen (dann wird er beschädigt, aber höchstwahrscheinlich wird der Controller einfach durchbrennen). schaltet sich von selbst ab und ermöglicht kein Aufladen des Akkus). Wenn Sie also plötzlich eine beschädigte oder rauchende Batterie in Ihren Händen haben, werfen Sie sie nicht auf den Tisch und rennen Sie nicht mit dem Ruf „Wir werden alle sterben“ aus dem Raum – legen Sie sie einfach in einen Metallbehälter und nehmen Sie sie mit auf den Balkon (um die Chemikalien nicht einzuatmen) - die Batterie glimmt einige Zeit und geht dann aus. Die Hauptsache ist, es nicht mit Wasser zu füllen, die Ionen sind natürlich weniger aktiv als Lithium, aber dennoch wird bei der Reaktion mit Wasser auch eine gewisse Menge Wasserstoff freigesetzt (und es explodiert gerne).
3. Mythos drei. Wenn ein Li-Ion-Akku 300 (500/700/1000/100500) Zyklen erreicht, wird er unsicher und muss dringend ausgetauscht werden.
   Ein Mythos, der glücklicherweise immer seltener in Foren kursiert und für den es überhaupt keine physikalische oder chemische Erklärung gibt. Ja, während des Betriebs oxidieren und korrodieren die Elektroden, was die Batteriekapazität verringert, aber dies droht Ihnen nichts anderes als eine kürzere Batterielebensdauer und ein instabiles Verhalten bei 10–20 % Ladung.
4. Mythos vier. Li-Ion-Akkus können nicht bei Kälte verwendet werden.
   Dabei handelt es sich eher um eine Empfehlung als um ein Verbot. Viele Hersteller verbieten die Verwendung von Telefonen bei Minustemperaturen, und viele haben erlebt, dass sich Telefone bei Kälte schnell entladen und sogar abschalten. Die Erklärung dafür ist ganz einfach: Der Elektrolyt ist ein wasserhaltiges Gel, und jeder weiß, was mit Wasser bei Minustemperaturen passiert (ja, es gefriert, wenn überhaupt), und dadurch einen Teil der Batterie unbrauchbar macht. Dies führt zu einem Spannungsabfall und der Controller beginnt, dies als Entladung zu betrachten. Das ist nicht gut für den Akku, aber auch nicht fatal (nach dem Erhitzen stellt sich die Kapazität wieder ein). Wenn Sie das Telefon also unbedingt in der Kälte benutzen müssen (um es zu benutzen, nehmen Sie es aus einer warmen Tasche, überprüfen Sie es). die Zeit und das Zurücklegen zählt nicht), dann ist es besser, es zu 100 % aufzuladen und jeden Prozess einzuschalten, der den Prozessor belastet – dadurch kühlt er langsamer ab.
5. Mythos fünfter. Ein aufgeblähter Li-Ion-Akku ist gefährlich und sollte sofort entsorgt werden.
   Dabei handelt es sich nicht unbedingt um einen Mythos, sondern eher um eine Vorsichtsmaßnahme – eine geschwollene Batterie kann einfach platzen. Aus chemischer Sicht ist alles einfach: Beim Interkalationsprozess zersetzen sich die Elektroden und der Elektrolyt, wodurch Gas freigesetzt wird (es kann auch beim Wiederaufladen freigesetzt werden, aber dazu weiter unten mehr). Es wird jedoch nur sehr wenig davon freigesetzt, und damit der Akku aufgebläht erscheint, müssen mehrere hundert (wenn nicht tausende) Ladezyklen durchlaufen werden (es sei denn, er ist natürlich defekt). Es gibt keine Probleme, das Gas loszuwerden – einfach das Ventil durchstechen (bei manchen Batterien öffnet es sich bei Überdruck) und das Gas ablassen (ich empfehle nicht, damit zu atmen), danach kann man das Loch mit Epoxidharz abdecken Harz. Damit erreicht der Akku natürlich nicht wieder seine alte Kapazität, aber zumindest wird er jetzt definitiv nicht platzen.
6. Mythos sechs. Überladen ist schädlich für Li-Ion-Akkus.
   Aber das ist kein Mythos mehr, sondern eine harte Realität – beim Aufladen besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Batterie anschwillt, platzt und Feuer fängt – glauben Sie mir, es macht wenig Freude, mit kochendem Elektrolyt bespritzt zu werden. Daher verfügen alle Batterien über Controller, die einfach verhindern, dass die Batterie über eine bestimmte Spannung hinaus aufgeladen wird. Aber hier muss man bei der Auswahl eines Akkus äußerst vorsichtig sein – bei chinesischen Handwerkssteuerungen kann es oft zu Fehlfunktionen kommen, und ich glaube nicht, dass ein Feuerwerk von Ihrem Telefon um 3 Uhr morgens Sie glücklich machen wird. Das gleiche Problem besteht natürlich auch bei Markenakkus, aber erstens passiert das dort viel seltener und zweitens ersetzen sie im Rahmen der Garantie Ihr gesamtes Telefon. Dieser Mythos führt normalerweise zu Folgendem:
7. Mythos siebter. Wenn Sie 100 % erreicht haben, müssen Sie das Telefon vom Ladevorgang trennen.
   Aus dem sechsten Mythos geht hervor, dass dies vernünftig erscheint, aber in Wirklichkeit macht es keinen Sinn, mitten in der Nacht aufzustehen und das Gerät vom Stromnetz zu trennen: Erstens sind Controller-Ausfälle äußerst selten, und zweitens, selbst wenn der Indikator 100 % erreicht, kommt es zu Ausfällen Der Akku wird noch einige Zeit auf die sehr, sehr niedrigen Ströme aufgeladen, was die Kapazität um weitere 1-3 % erhöht. In Wirklichkeit sollten Sie also nicht auf Nummer sicher gehen.
8. Mythos acht. Sie können das Gerät nur mit dem Original-Ladegerät aufladen.
   Der Mythos existiert aufgrund der schlechten Qualität chinesischer Ladegeräte – bei einer normalen Spannung von 5 +- 5 % Volt können sie sowohl 6 als auch 7 erzeugen – der Controller wird diese Spannung natürlich für einige Zeit, aber in der Zukunft, glätten Dies führt im besten Fall zum Durchbrennen des Controllers, im schlimmsten Fall zu einer Explosion und (oder) zum Ausfall des Motherboards. Das Gegenteil passiert auch – unter Last erzeugt das chinesische Ladegerät 3-4 Volt: Dies führt dazu, dass der Akku nicht vollständig aufgeladen werden kann.

Wie aus einer ganzen Reihe von Missverständnissen hervorgeht, gibt es nicht für alle eine wissenschaftliche Erklärung und noch weniger verschlechtern tatsächlich die Leistung von Batterien. Dies bedeutet jedoch nicht, dass Sie nach der Lektüre meines Artikels Hals über Kopf davonlaufen und billige chinesische Batterien für ein paar Dollar kaufen müssen – dennoch ist es aus Gründen der Langlebigkeit besser, entweder die Originalbatterien oder hochwertige Kopien der Originalbatterien zu nehmen.

Allmählich erschöpft. Nach ein paar Jahren aktiver Nutzung lässt ihre Kapazität oft nach und die Geräte können Gadgets oder andere elektrische Geräte nicht mehr normal betreiben. Es versteht sich, dass es nicht mehr möglich ist, die ursprüngliche Kapazität des Akkus vollständig wiederherzustellen, es besteht jedoch die Möglichkeit, seine Lebensdauer zu verlängern. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf verschiedene Methoden, mit denen Sie Ihre Batterie vorübergehend wiederbeleben können.

Es gibt einen kleinen Vorbehalt: Alle hier beschriebenen Methoden sind für technisch fortgeschrittene Benutzer geeignet. Wenn Sie nicht dazu gehören, verschwenden Sie am besten keine Zeit. Sie können sich an eine Werkstatt oder ein Servicecenter wenden oder einfach eine neue Batterie kaufen.

Wie kann man die Kapazität von Li-Ionen-Akkus selbst überprüfen?

Bevor Sie eine Batterie wiederbeleben, müssen Sie herausfinden, wie hoch ihre aktuelle Kapazität ist. Für Profis ist das elementar – es gibt einen Pendant-Batterietester. Für Amateure können Sie zur Überprüfung der Batteriekapazität die folgende Methode verwenden: Schließen Sie einen Widerstand mit dem entsprechenden Wert an die zu testende (geladene) Batterie an und notieren Sie den Strom, der durch den Widerstand fließt, und die Spannung daran, um die Batterie zu bringen bis zur völligen Entladung. Basierend auf den von Ihnen erhaltenen Daten wird ein Entladungsdiagramm erstellt und die tatsächliche Kapazität ermittelt. Natürlich ist die Genauigkeit dieser Bestimmungsmethode nicht ideal, daher wird anstelle eines Widerstands häufig eine stabile Stromquelle mit einer zusätzlichen Spannungsquelle im Stromkreis verwendet.

Wiederherstellung der Kapazität eines Li-Ionen-Akkus

1. Manchmal schwillt der Akku bei längerem Gebrauch durch Gase an und hält die Ladung nicht lange. In diesem Fall können Sie das Gerät mit Epoxidharz und einem Lötkolben wieder zum Leben erwecken. Dazu müssen Sie das Batteriegehäuse und die obere Einheit mit dem Sensor trennen. Der Sensor ist abgetrennt und darunter befindet sich eine Kappe, die die gesteuerte Elektronik verbirgt. Stechen Sie vorsichtig mit einer dünnen Nadel in den Deckel, um die Füllung nicht zu beschädigen. Nehmen Sie dann einen flachen Gegenstand, der größer als die Größe Ihres Akkus ist, und drücken Sie ihn auf einem Tisch oder einer anderen Oberfläche auf den Akku. Es ist wichtig, die erforderliche Kraft richtig zu berechnen. Anschließend wird das Loch mit Epoxidharz verschlossen und der Sensor verlötet.

Eine weitere einfache Methode hilft, einen Lithium-Ionen-Akku für eine Weile wieder zum Leben zu erwecken. Sie müssen sich jedoch darüber im Klaren sein, dass dies nur eine kurzfristige Lösung des Problems darstellt, da es unmöglich ist, die Kapazität eines Li-Ionen-Akkus auf die vorherigen Parameter wiederherzustellen.

1. Sie benötigen: ein 5-12-V-Netzteil, ein Voltmeter, einen Widerstand mit einem Widerstand von 330-1000 Ohm und einer Leistung von mindestens 500 mW. Die Kontakte des Netzteils müssen wie folgt gelöst und mit der Batterie verbunden werden: Minus der Batterie mit dem Minus des Netzteils, zum Plus einen Widerstand hinzufügen. Mit einem Multimeter müssen Sie die richtige Polarität überprüfen. Das Netzteil ist für 2-3 Minuten mit dem Netzwerk verbunden.

Andere Möglichkeiten zur Wiederherstellung der Kapazität

Es gibt andere Möglichkeiten, die Leistung eines Li-Ionen-Akkus wiederherzustellen – in den Foren finden Sie viele der unerwartetsten und sogar zweifelhaftesten Optionen.

1. Einige Benutzer schlagen beispielsweise vor, einen Akku, der seine Kapazität verloren hat, 30 Minuten lang in den Gefrierschrank zu legen. Legen Sie es anschließend in das Gerät ein und laden Sie es 1 Minute lang auf. Nehmen Sie es dann heraus und lassen Sie es auf Raumtemperatur aufwärmen. Anschließend können Sie den Akku wie gewohnt verwenden. Eine andere, nicht weniger zweifelhafte Möglichkeit, die Kapazität von Li-Ionen-Akkus zu erhöhen, besteht darin, den Kunststoff des Akkus abzuschneiden, die Hauptkontakte zu finden und sie kurz mit einem Metallgegenstand kurzzuschließen. Setzen Sie den Deckel wieder auf und lassen Sie ihn trocknen.

Bitte beachten Sie, dass alle hier aufgeführten Methoden keine 100%ige Garantie bieten. gutes Ergebnis Es ist jedoch einen Versuch wert.

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