18650 Lithium-Ionen-Akkus sind in letzter Zeit immer beliebter geworden. Nach ihren technischen Eigenschaften sind sie den bekannten Fingerbatterien voraus. Die Begriffe „Finger“und „kleiner Finger“, die für die bekannten Batteriegrößen verwendet werden, sind aus Sicht der korrekten Terminologie falsch. Alle Batterien, unabhängig von ihrer Größe, haben ihre eigenen Codes, die ihre Größe angeben. 18650 ist also auch ein Code. Das ist das ganze Geheimnis.
Akkugröße 18650
Dieser fünfstellige Code drückt die Breite und Länge der Batterie aus, wobei die ersten beiden Ziffern die Breite (Durchmesser) in mm und die letzten drei die Länge in mm mit Zehnteln angeben. Es besteht die falsche Meinung, dass die Null am Ende dieses Codes die zylindrische Form der Batterie angibt (es gibt Batterien unterschiedlicher Form). Eine so genaue Angabe der Batterielänge ist nicht erforderlich. Bei der Angabe der Größe beschränkt man sich oft auf die ersten vier Ziffern (1865). Übrigens haben Finger- und Kleinfingerbatterien auch einen eigenen Code - 14500 und 10440. Zusätzlich zum digitalen CodeGröße kann auch durch Buchstaben angegeben werden. Beispielsweise haben die beiden oben genannten Batteriegrößen alternative Buchstabencodes – AA (Finger) und AAA (kleiner Finger). Es gibt viele alphabetische und numerische Codes, die die Größe verschiedener Batterien angeben: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670) usw.
Bei 18650er Akkus ist diese Größenbezeichnung ungenau. Auch andere Parameter müssen berücksichtigt werden. Die Größe eines 18650er Akkus kann beispielsweise durch das Vorhandensein einer eingebauten Spezialplatine (Laderegler) beeinflusst werden. Einige Batterien können in diesem Fall etwas länger sein. Es ist nicht ungewöhnlich, dass eine Batterie einfach nicht in das Fach des Geräts passt, in dem sie verwendet werden soll, obwohl dieses Gerät (z. B. ein Batteriepack für elektronische Zigaretten) für den Betrieb mit dieser Art von Batterie ausgelegt ist.
Li-Ion 18650 Akkulaufzeit
Die Lebensdauer einer bestimmten Batterie hängt vom Konzept der "Milliampere pro Stunde" (mAh) ab. Für große Batterien, wie z. B. Automobile, wird der Begriff "Ampere pro Stunde" verwendet. Bei einem 18650 mAh Akku ist dies ein abgeleiteter Wert. Ein Ampere entspricht 1000 Milliampere. Ein Milliampere pro Stunde ist der Strom, den eine Batterie während einer normalen Betriebsstunde erzeugen kann. Mit anderen Worten, wenn Sie diesen Wert durch eine bestimmte Anzahl von Stunden teilen, können Sie die Akkulaufzeit ermitteln. Der Akku hat beispielsweise eine Kapazität von 3000 mAh. Das heißt für zwei StundenArbeit, es wird 1500 Milliampere ausgeben. Vier - 750. Der Akku aus dem obigen Beispiel ist nach 10 Stunden Betrieb vollständig entladen, wenn seine Kapazität 300 Milliampere erreicht (Tiefentladungsgrenze).
Diese Berechnungen geben nur eine ungefähre Vorstellung von der Akkulaufzeit. Seine tatsächliche Betriebszeit hängt davon ab, mit welcher Last er fertig werden muss, d. h. von dem Gerät, das er mit Strom versorgen muss.
Strom, Spannung und Leistung
Bevor wir uns mit der allgemeinen Beschreibung der technischen Eigenschaften von 18650-Lithium-Ionen-Batterien und Vorsichtsmaßnahmen bei der Arbeit mit ihnen befassen, werden wir die oben genannten Konzepte kurz definieren. Der Strom (maximaler Entladestrom, Stromabgabe) wird in Ampere angegeben und ist auf dem Akku mit dem Buchstaben „A“gekennzeichnet. Die Spannung wird in Volt ausgedrückt und mit dem Buchstaben „V“bezeichnet. Auf vielen Batterien findet man solche Bezeichnungen. Bei einem Lithium-Ionen-Akku beträgt die Spannung immer 3,7 Volt, der Strom kann unterschiedlich sein. Die Batterieleistung als dominierender Parameter ihrer Stärke wird als Produkt aus Spannung und Strom ausgedrückt (Volt muss mit Ampere multipliziert werden).
Beschreibung der Vor- und Nachteile eines Lithium-Ionen-Akkus
Der Hauptnachteil von 18650 Li-Ion-Akkus ist, dass sie einen kleinen Betriebstemperaturbereich haben. Der normale Betrieb eines Lithium-Ionen-Akkus ist nur im Bereich von -20 bis +20 Grad Celsius möglich. Wenn es bei Temperaturen darunter oder darüber verwendet oder geladen wirdmarkiert, es verdirbt es. Zum Vergleich: Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Batterien haben einen größeren Temperaturbereich - von -40 bis +40. Aber im Gegensatz zu letzteren haben Lithium-Ionen-Akkus eine höhere Nennspannung – 3,7 Volt gegenüber 1,2 Volt bei Nickel-Akkus.
Lithium-Ionen-Akkus sind außerdem praktisch nicht von Selbstentladungs- und Memory-Effekten betroffen, die bei vielen Akkutypen üblich sind. Selbstentladung ist der Verlust geladener Energie im Leerlauf. Der Memory-Effekt tritt bei manchen Akkutypen durch systematisches Aufladen nach unvollständiger Entladung auf. Das heißt, es entwickelt sich auf Batterien, die nicht vollständig entladen sind.
Durch den Memory-Effekt „merkt“sich der Akku den Entladegrad, nach dem mit dem Laden begonnen wird, und entlädt sich bei Erreichen dieser Grenze im nächsten Zyklus. Seine wahre Kapazität zu dieser Zeit ist tatsächlich größer. Wenn es eine Tafel gibt, die den Batteriestand anzeigt, dann zeigt sie auch die Entladung an. Dieser Effekt entwickelt sich nicht sofort, sondern allmählich. Es kann sich auch unter Bedingungen entwickeln, in denen der Akku ständig am Netz betrieben wird, also ständig aufgeladen wird.
Selbstentladung und Memory-Effekt sind bei Lithium-Ionen-Akkus extrem gering.
Eines gilt es noch zu beachten: Solche Batterien können nicht im entladenen Zustand gelagert werden, da sie sonst schnell versagen.
Vorsichtsmaßnahmen für Lithium-Ionen-Akkus
Viele Arten von Batterien sind brennbar undExplosionen. Sie hängt von der chemischen Zusammensetzung der inneren Struktur der Batterie ab. Bei 18650-Lithium-Ionen-Batterien ist dieses Problem ziemlich akut. Nicht selten erleiden Nutzer von E-Zigaretten schwere Verbrennungen an Händen und Gesicht oder noch schlimmere Verletzungen. Da Lithium-Ionen-Akkus in Laptops, Tablets und Handys zu finden sind, ist es nicht ungewöhnlich, dass sie sich entzünden.
An erster Stelle der Ursachen für solche Vorfälle steht natürlich die minderwertige (billige) Batteriemontage. Bei elektronischen Zigaretten ist es jedoch leicht, selbst eine Lithium-Ionen-Akku-Explosion zu provozieren, auch wenn der Akku nicht billig ist. Dazu müssen Sie ein wenig verstehen, was elektrischer Widerstand ist.
Wenn wir dieses Konzept in der einfachsten Sprache erklären, dann ist dies ein Parameter, der die Anforderungen des Leiters an die Batterie bestimmt. Je niedriger der Widerstand des Leiters ist, desto mehr Strom (Ampere) muss die Batterie abgeben. Wenn der Widerstand sehr niedrig ist, arbeitet die Batterie mit einem solchen Leiter für eine große Last. Der Widerstand kann so niedrig sein, dass er eine exorbitante Belastung der Batterie und deren anschließende Explosion oder Entzündung hervorruft. Mit anderen Worten, es wird ein Kurzschluss sein. Da elektronische Zigaretten nach dem Verdunstungsprinzip arbeiten, das ein Heizelement (Filamentspule) erfordert, können ungeschickte Benutzer den Akku fälschlicherweise dazu zwingen, mit einem Heizelement zu arbeitenextrem niedriger Widerstand. Wenn Sie die Stromabgabe einer bestimmten Batterie und den Widerstand des Leiters kennen, können Sie anhand einfacher Berechnungen mit der Formel des Ohmschen Gesetzes bestimmen, ob diese Batterie mit einem bestimmten Leiter umgehen kann.
Diese Gefahren treten nicht immer in allen Fällen auf. Batterieschutztechnologien entwickeln sich ständig weiter. Viele Akkus haben einen speziellen Laderegler im Inneren, der den Akku rechtzeitig stromlos machen kann, wenn ein Kurzschluss auftritt. Dies sind geschützte Batterien.
Li-Ionen-Akkugerät
Das Herzstück der 18650-Batterie ist ein Elektrolyt, eine spezielle Flüssigkeit, in der chemische Reaktionen stattfinden.
Diese chemischen Reaktionen sind reversibel. Dies ist das Funktionsprinzip jeder Batterie. Die Formel für solche Reaktionen kann vereinfacht gesagt sowohl von links nach rechts (Entladen) als auch von rechts nach links (Laden) verlaufen. Solche Reaktionen finden zwischen der Kathode und der Anode der Zelle statt. Die Kathode ist die negative Elektrode (Minus), die Anode ist die positive Elektrode (Plus) der Stromquelle. Während der Reaktion bildet sich zwischen ihnen ein elektrischer Strom. Die chemischen Reaktionen von Entladung und Ladung zwischen Kathode und Anode sind Oxidations- und Reduktionsprozesse, aber das ist eine andere Geschichte. Wir werden nicht auf den Prozess der Elektrolyse eingehen. Der Strom entsteht in dem Moment, in dem Kathode und Anode zu interagieren beginnen, dh etwas mit Plus und Minus der Batterie verbunden wird. Kathode und Anode müssen elektrisch leitfähig sein.
Beim Verstoß gegen die BedingungenWährend des Betriebs treten im Elektrolyten Moleküle chemischer Elemente auf, die Kathode und Anode schließen, was zu internen Kurzschlüssen führt. Infolgedessen steigt die Temperatur der Batterie und es erscheinen mehr Moleküle, wodurch Plus und Minus geschlossen werden. Dieser ganze Prozess gewinnt wie ein Schneeball exponentiell an Geschwindigkeit. Ohne die Möglichkeit, den Elektrolyten zu entnehmen (das Batteriegehäuse ist verschlossen), kommt es zu einer Wärmeausdehnung, die den Innendruck erhöht. Was dann passiert, ist kommentarlos nachvollziehbar.
Lithium-Ionen-Akku aufladen
Als Ladegerät für einen 18650er Akku ist jedes für Akkus dieses Formats ausgelegte Gerät geeignet. Die Hauptsache ist, die richtige Polarität beim Laden nicht zu ändern. Setzen Sie die Akkus genau entsprechend den Plus- und Minuszeichen in die Ladeschächte ein. Es ist eine gute Idee, die anderen Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung des 18650-Akkuladegeräts zu lesen, die immer auf dem Akkugehäuse aufgeführt sind.
Lithium-Ionen-Akkus lassen sich am besten mit teureren Ladegeräten mit fein abgestimmtem Ladevorgang aufladen. Viele von ihnen haben die Funktion, Akkus nach dem CC/CV-Verfahren zu laden, was für Constant Current, Constant Voltage steht. Diese Methode ist gut, weil sie den Akku mehr laden kann als herkömmliche Ladegeräte. Dies liegt an einem Konzept wie Überladung.
Beim Laden oder Entladen des Akkus seine Spannungverändert sich. Steigt beim Laden, sinkt beim Entladen. Die Nennspannung von 3,7 Volt ist ein Durchschnittswert.
Es gibt zwei Effekte, die sich nachteilig auf die Batterie auswirken - Überladung und Tiefentladung. Es gibt Schwellenwerte für das Laden und Entladen der Batterie. Wenn die Batteriespannung diese Grenzen überschreitet, wird die Batterie überladen oder tiefentladen, je nachdem, ob sie geladen oder entladen wird. Im normalen Lademodus für 18650 Li-Ion liest das Ladegerät und der Laderegler im Akku selbst (falls vorhanden) die Spannung des Akkus und unterbricht den Ladevorgang, wenn er den Schwellenwert erreicht, um ein Überladen zu vermeiden. In diesem Fall wird der Akku nicht wirklich vollständig geladen. Seine Kapazität kann es ihm ermöglichen, mehr aufzuladen, aber der Schwellenwert verhindert dies.
Das Prinzip des Ladens nach der CC/CV-Methode ist so ausgelegt, dass der der Ladung zugeführte Strom nicht abgesch altet, sondern stark reduziert wird, wodurch verhindert wird, dass die interne Spannung der Batterie den Schwellenwert überschreitet. Somit wird der Akku vollständig geladen, ohne dass er nachgeladen werden muss.
Arten von Lithium-Ionen-Akkus
Typen von 18650 Li-Ionen-Akkus:
- Lithiumeisenphosphat (LFP);
- Lithium-Mangan (IMR);
- Lithium-Kob alt (ICR);
- Lithiumpolymer (LiPo).
Alle Typen außer dem letzten sind zylindrisch und können im Format 18650 hergestellt werden. Lithium-Polymer-Batterien unterscheiden sich darin, dass sie keine bestimmte Form haben. Dies liegt daran, dass sie einen Feststoff habenElektrolyt (Polymer). Aufgrund dieser ungewöhnlichen Eigenschaft des Elektrolyten werden diese Batterien häufig in Tablets und Handys verwendet.
Anwendung von Lithium-Ionen-Batterien
Wie bereits erwähnt, sind Li-Ionen-Akkus der Größe 18650 in elektronischen Zigaretten weit verbreitet. Sie können in den Akkupack eingebaut oder herausnehmbar, d.h. separat darin verbaut sein. Es können auch mehrere parallel oder in Reihe gesch altet sein.
Lithium-Ionen-Batterien werden seit langem für den Bau verschiedener Batterien, wie z. B. Laptop-Batterien, verwendet. Solche Batterien sind eine Kette aus mehreren miteinander verbundenen 18650-Batterien in einem einzigen Gehäuse. Solche Batterien sind auch als geräumige Powerbanks zu finden - tragbare Ladegeräte.
Der Anwendungsbereich der Batterien selbst ist sehr breit: von den genannten Ladegeräten bis zu den Bestandteilen moderner Großgeräte (Automobil oder Luftfahrt). Gleichzeitig kann die Anzahl der 18650-Lithium-Ionen-Batterien, aus denen eine einzelne Batterie besteht, von wenigen bis zu Hunderten variieren. Erwähnenswert sind die Lithium-Polymer-Akkus. Obwohl sie nicht im 18650-Li-Ion-Format erhältlich sind, sind sie am gebräuchlichsten, da sie in Tablets und Mobiltelefonen verwendet werden.
