Lithiumbatterien oder langlebige Stromquellen

Für viele elektronische Geräte werden Lithium-Ionen-Akkus benötigt. Dieser Artikel behandelt die gängigen Lithium-Ionen-Batterien.

Zusammensetzung einer Lithiumbatterie

Eine Lithiumbatterie funktioniert durch eine irreversible Oxidationsreaktion. Metallisches Lithium dient als Anode, während Manganoxid, Eisendisulfid oder Kupferoxid als feste Kathode verwendet werden können. Flüssige Oxide sind beispielsweise Schwefeloxid und Thionylchlorid. Aktives Lithium, das effektiv Elektronen aufnimmt, dient als Oxidationsmittel.

Arten von Lithiumbatterien

Eines der Klassifizierungskriterien für Speichermedien ist die Art des Hauptwirkstoffs:

• Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (NCA)-Batterien
• Lithium-Mangan-Batterien
• Lithium-Kobalt-Batterien.
• Lithium-Eisenphosphat-Batterien
• Lithiumtitanatquellen
• Lithium-Polymer-Batterien
• Lithium-Thionylchlorid-Batterie

Eines der wichtigsten Kriterien bei der Auswahl einer Batterie ist die Betriebsspannung.

Schauen wir uns nur einige davon an.

3V-Lithiumbatterien werden nur in speziell dafür entwickelten Geräten verwendet; sie können nicht in Fernbedienungen oder normalen Heimuhren verwendet werden.

Eine 6-V-Lithiumbatterie kann in unterbrechungsfreien Stromversorgungen, batteriebetriebenen Spielzeugautos und vielen anderen Anwendungen eingesetzt werden.

Die 12-Volt-Lithiumbatterie wird zusätzlich zur Installation verwendet in UPSin eigenständigen Tools, wie zum Beispiel SchraubendreherDie

Markierung

Welche Kennzeichnungen müssen Lithium-Ionen-Batterien aufweisen? Gemäß den IEC-Anforderungen müssen die folgenden Kennzeichnungen auf dem Batteriegehäuse angebracht sein:

1. Kapazität Lithiumbatterie
2. Lithium-Batteriegrößen
3. Verbindung
4. Klasse
5. Stromspannung

Lithiumbatterien werden mit den Buchstaben „CR“ gekennzeichnet. Die nächste Zahl gibt die Batteriegröße an. Die folgende Tabelle zeigt ihre Kalibrierung.

Name	Markierung	Spannung, V
Groß rund, D	20	1,5
Klein rund, C	14	1,5
Finger, AA	6	1,5
Mikrofinger, AAA	03	1,5
«Krone», RR3	22.06.	9.0

Laden von Energiespeichergeräten

Viele fragen sich, ob Lithium-Ionen-Akkus wiederaufladbar sind. Die Antwort lautet: Nur speziell dafür entwickelte Akkus, sogenannte wiederaufladbare Akkus, können wiederaufgeladen werden.

Typische Arten von Batteriequellen undWelche Batterien sind besser?

Zu den Batterietypen gehören Lithium-Ionen- (Li-Ion) und Lithium-Polymer-Batterien (Li-Polymer). Eine Vergleichstabelle der Eigenschaften von Lithiumbatterien hilft Ihnen bei der detaillierteren Analyse.

Eigenschaften	Lithium-Ionen-Batterien	Lithium-Polymer-Batterien
Designmerkmale	Die Produktivität hängt von der Platzierung der Elemente innerhalb des Blocks ab.	Das Vorhandensein von flüssigem Elektrolyten ist ausgeschlossen.
Lithium-Batteriegrößen	Eine kleine Auswahl an Optionen	Große Auswahl unabhängig vom Zellformat
Energieintensität	Hoch	Niedrig, die Anzahl der Aufladungen ist geringer
Gewicht	Etwas höher	Kurz
Kapazität	Nicht groß	Doppelt so viel bei gleichem Volumen
Nutzungsdauer	Weist keine signifikanten Abweichungen auf	Weist keine signifikanten Abweichungen auf
Ladezeit	Langfristig	Deutlich weniger
Tragen	Vergleichsweise höher	Unten
Sicherheit (Brandgefahr)	Gering (Explosionsgefahr)	Oben (verfügt über einen eingebauten Schutz)
Preis	Unten	Höher

Heute läuft die Entwicklung neuer Lithium-Metall-Zellen (Li-Metall) mit erhöhter Sicherheit und verlängerter Lebensdauer auf Hochtouren.

Lithium-Metall-Batterien sind vielversprechend für den Ersatz von Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Akkumulatoren.

Merkmale des Ladens einer Lithium-Polymer-Batterie

Um eine konstant volle Kapazität der Stromquelle zu gewährleisten, ist es notwendig, sie gemäß dem Zeitplan aufzuladen, nämlich nach 500 Betriebsstunden des Geräts.

Ein Polymerakku reagiert empfindlich auf mechanische Beschädigungen, Unterkühlung sowie Spannungsschwankungen und Überlastungen und sollte daher nur an eine stabile Stromversorgung angeschlossen werden.

Wie man eine Lithium-Ionen-Batterie wiederverwertet

Die Lebensdauer einer Lithiumbatterie ist recht lang, aber früher oder später verliert sie ihre ursprüngliche Kapazität. KapazitätDeshalb sind viele Menschen besorgt über die Wiederherstellung von Batterien.

Schauen wir uns zwei Möglichkeiten zur Wiederherstellung eines Laufwerks an.

Die erste Methode mag zweifelhaft erscheinen, ist aber die einfachste und funktioniert laut Experten oft. Sie benötigen:

1. Legen Sie das Netzteil für 30-40 Minuten in den Gefrierschrank.
2. Nach dem Herausnehmen sofort einige Minuten aufladen.
3. Anschließend auf Raumtemperatur abkühlen lassen.
4. und erst dann mit dem Laden fortfahren.

Der Controller blockiert häufig den Betrieb des Elements.

Die zweite Methode ist einen Versuch wert, wenn die üblichen Lade- und Einfrierverfahren nicht helfen. Diese Methode beinhaltet das Abklemmen der Schutzplatine gemäß den folgenden Schritten:

1. Verwenden Sie ein Spannungsmessgerät, um die Batteriespannung zu messen (wenn der Messwert Null ist, können Sie fortfahren).
2. Trennen Sie die Schutzplatine vorsichtig.
3. Messen Sie die Spannung erneut (sie sollte auf maximal 2,5 V ansteigen).
4. Schließen Sie das Gerät an ein Ladegerät (mit einstellbarem Strom) an und stellen Sie den Strom auf 100 mA und die Spannung auf 4,2 V für 10-15 Minuten ein.
5. Achten Sie unbedingt auf die Spannung (sie sollte 3,2 V nicht überschreiten). Falls sich das Heizelement erhitzt, beenden Sie den Ladevorgang sofort.
6. Nachdem die erforderlichen Strom- und Spannungswerte erreicht sind, bringen Sie die Platine wieder an ihren ursprünglichen Platz und laden Sie sie im normalen Modus auf.

Wie lange dauert das Aufladen von Lithiumbatterien?

Ladegeräte mit Ladezustandsanzeige sind heutzutage weit verbreitet. Falls Sie kein solches Ladegerät besitzen, können Sie die benötigte Ladezeit anhand der folgenden Formel berechnen:

T (Zeit) = 1,4*Y(mAh)/X (mA), wobei 1,4 der Wärmeübergangskoeffizient ist.

Wie kann man die Stromversorgung überprüfen?

Die einfachste und schnellste Methode, den Ladezustand einer Stromquelle zu überprüfen, ist die Verwendung eines Multimeters.

Es gibt zwei Möglichkeiten, dies zu überprüfen:

1. Prüfung im Leerlauf. Messwerte von 1,35 V oder höher zeigen an, dass das Element voll funktionsfähig ist.
2. Durch Lasttests können Niederspannungsantriebe genauer aussortiert werden. Dazu muss die Messung bei laufendem Akku durchgeführt werden.

Wie tausche ich die Batterie aus?

Der Austausch schwacher Einwegbatterien stellt eine erhebliche finanzielle Belastung dar. Daher erwägen viele die Anschaffung von Akkus. Lithium-Ionen-Akkus sind hierfür zweifellos am besten geeignet.

Die Suche in Internet-Suchmaschinen ist besonders beliebt, wenn es darum geht, ältere Schraubendrehermodelle auf Lithiumbatterien umzurüsten. Dazu muss man lediglich die passenden Akkus finden. SchraubendreherLithium-Analoga gleicher Größe und Spannung.

Was kostet eine Lithiumbatterie?

Lithium-Knopfzellen gehören zu den günstigsten Batterien. Sie werden auch als Lithium-Knopfzellen bezeichnet und dienen zum Betrieb von Uhren, Waagen, Computern und anderen Geräten mit geringem Stromverbrauch. Die Preise für diese Batterien beginnen bei 10 Rubel und werden nur durch die Nachfrage der Hersteller und Händler bestimmt.

Aufgrund der großen Vielfalt lässt sich die Obergrenze nur schwer festlegen. Klar ist jedoch, dass – wie bei allen technologischen Innovationen – die Kosten aufgrund gesteigerter Produktionseffizienz und der wachsenden Anzahl von Herstellern sinken.

Batterieproduktion

Hochleistungs-Lithiumbatterien werden in der Produktion von Elektrofahrzeugen eingesetzt. Aufgrund der steigenden Beliebtheit von Elektrofahrzeugen wird mit der Eröffnung zahlreicher neuer Fabriken zur Herstellung dieser Batterien gerechnet. Laut verschiedenen Beratungsunternehmen werden in Kürze etwa 26 solcher Großfabriken in Betrieb gehen. Einige davon sind bereits in Betrieb, die übrigen sollen bis 2021 folgen.

Weitere Informationen zu Lithiumbatterien

Diese Batterien sind besonders effizient und halten hohen Belastungen stand. Anwender heben zahlreiche Vorteile hervor: erhöhte Energiedichte, stabile Spannung und hohe Kapazität. Wie andere Batterien bestehen auch Lithiumbatterien aus Anode, Kathode, Separator und Membran. Die beiden letztgenannten Elemente dienen als Dielektrikum. Diese Energiequelle verwendet eine spezielle Imprägnierung für die Membran.

Der Hauptunterschied zwischen Lithium-Ionen- und Alkalibatterien liegt in ihrer langen Lebensdauer. Diese wird durch eine spezielle Technologie erreicht, die die Abhängigkeit des Ladestroms von der Last bei Lithium-Ionen-Akkus aufhebt. Daher können sie bis zu 12 Jahre gelagert werden. Trotz des komplexen Herstellungsprozesses ist es den Herstellern gelungen, verschiedene Arten von Lithiumbatterien zu produzieren. Diese Akkus sind unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen und können unter Dauerlast über lange Zeiträume betrieben werden.

Elektrolyt, der in Lithiumbatterien verwendet wird

1. Thionylchlorid.
2. Mangandioxid;
3. Polyfluorkohlenstoffverbindungen;
4. Schwefeldioxid;
5. Jod;
6. Kupferoxid;
7. Eisendisulfid;

Die Nennspannung einer solchen Batterie beträgt 3,7 Volt. Lithiumzellen sind leicht und sehr dünn. Im Wesentlichen handelt es sich um ein weiches und duktiles Metall.

Die Herstellung dieser Energiequellen begann in den frühen 1970er Jahren. Anfängliche Versuche mit diesen Batterien verliefen erfolglos und endeten häufig in Explosionen. Nach einiger Zeit konnten jedoch alle Mängel behoben werden. Trotzdem müssen Lithiumbatterien gemäß der Bedienungsanleitung verwendet werden.

Um eine sichere Energiequelle aus Lithium zu schaffen, war es notwendig, dieses mit festen organischen Elektrolyten zu kombinieren. Das Ergebnis war eine leistungsstärkere und kompaktere Batteriezelle. Zwei 3-Volt-Lithiumbatterien können problemlos 4- bis 5-Volt-Alkalibatterien ersetzen.

Schutz

Um einen stabilen und zuverlässigen Betrieb von Lithiumbatterien zu gewährleisten, wurde in deren Konstruktion eine spezielle Schutzschaltung integriert. Diese schützt vor Folgendem:

1. Starke Heizleistung.
2. Aufladen.
3. Kurzschlüsse.
4. Überentladung.

Es ist an die Anschlüsse gelötet. Es verfügt über einen eingebauten Regler, der den Ladezustand der Batterie überwacht. Wenn die Batterie über 4,25 V geladen wird, trennt er sie vom Ladegerät.

Wie lädt man Lithiumbatterien auf?

Batterien können grundsätzlich nicht wieder aufgeladen werden, insbesondere wenn sie mit „Nicht wiederaufladbar“ gekennzeichnet sind. Wenn es sich bei Ihrem Handy um einen wiederaufladbaren Akku handelt, folgt der Ladevorgang diesem Muster.

Der Ladevorgang erfolgt in zwei Stufen.

1. Gleichstrom mit Parametern von 0,2–0,5 C. Der Buchstabe „C“ steht für die Kapazität. Da die Batterie über eine integrierte Schutzschaltung verfügt, darf die Leerlaufspannung 7 Volt nicht überschreiten. Steigt die Spannung auf 4,2 V, ist die Batterie zu 80 % geladen.
2. Der Ladevorgang erfolgt mit konstanter Spannung. Der Ladestrom sollte sinken. Das Ladegerät hält eine Spannung von 4,1–4,2 V aufrecht und regelt den Strom, der schrittweise abnimmt. Sobald der Strom auf 0,05–0,01 C gesunken ist, ist der Ladevorgang abgeschlossen. Der Akku ist dann vollständig auf 100 % geladen.

Es empfiehlt sich, ein Ladegerät mit Spannungsangaben zu verwenden.

Lithiumbatterien vertragen Überladung nicht gut, daher müssen sie rechtzeitig abgeklemmt werden.

Wo werden Lithiumbatterien eingesetzt?

Die Einsatzmöglichkeiten solcher Stromquellen sind vielfältig. Sie können beispielsweise in Weckern, Fernbedienungen und elektronischen Waagen verbaut werden. Besonders nützlich sind sie aber in Geräten mit hohem Stromverbrauch, wie Kameras, Blitzgeräten, Spielzeug, medizinischen Geräten, militärischer Ausrüstung und Computern.

Vor- und Nachteile von Lithiumbatterien

Ihr Hauptvorteil besteht darin, dass sie trotz kleiner Abmessungen eine große Kapazität aufweisen können.

Liste der Vorteile

1. Wartungsarm.
2. Stabile Parameter werden durch unterschiedliche Entladestromdaten sichergestellt.
3. Aufgrund des Wassermangels resistent gegen Temperaturschwankungen.
4. Konstante Spannung.
5. Leichtgewicht.
6. Hohe Energiekapazität und Energiedichte.
7. Die Kapazität ist unabhängig vom Laststrom und eignet sich daher für Hochleistungsgeräte.
8. Lange Haltbarkeit.

Der größte Nachteil dieser Art von Energiespeichergerät sind seine Kosten. Allerdings muss es über einen langen Zeitraum nicht ersetzt werden.

Arten und Größen von Lithiumbatterien

Folgende Artikel sind im Angebot:

• FR
• Li-FeS2.
• CR

Sie unterscheiden sich in ihrer Form und können zylindrisch, quadratisch oder scheibenförmig sein.

Klassifizierung der Vereinigten Staaten von Amerika

• FR6 (AA).CR. Flache Tablettenzellen.
• FR03 (AAA).
• CR-V9 (Lithium-PP3). Neun-Volt-Batterie KroneDie
• CR2 und CR123. Hergestellt in Form von runden Läufen.

Einige Parameter sind auf dem Gerätegehäuse zu finden. Dazu gehören beispielsweise Spannung, Kapazität, Klasse und Herstellungsjahr.

Der Unterschied zwischen Lithiumbatterien und Salz- und Alkalibatterien

• Alkalibatterien halten bis zu 3–5 Jahre. Von den drei Batterietypen sind sie die langlebigsten. Sie haben sich in Fernbedienungen, Spielzeug, Taschenlampen, Radios und anderen Geräten mit geringem Stromverbrauch bewährt.
• Lithiumbatterien haben eine längere Lebensdauer als Kochsalz- und Alkalibatterien. Sie eignen sich ideal für Fotoausrüstung und medizinische Geräte.
• Salzbatterien sind die günstigsten, aber auch die schwächsten. Sie sind etwa drei Jahre haltbar. Sie eignen sich ideal für Fernbedienungen, Taschenlampen, Spielzeug, Taschenrechner, Timer und Waagen.

Grundsätzlich unterscheiden sich die oben aufgeführten Batterien hinsichtlich ihrer Lebensdauer und Kapazität.

Sicherheitsregeln

• Löten Sie den Draht nicht an die Kontakte.
• Lithiumbatterien werden in einem speziellen Behälter/Koffer transportiert.
• Es ist nicht nötig, es in der Sonne aufzubewahren.
• Bewahren Sie die Batterie nicht in einer Tasche mit Metallgegenständen auf.

Lithium-Batteriegerät

Es gibt zwei Designoptionen:

1. Spiral.
2. Spule.

Spiralzellen verfügen über eine große Lithiumoberfläche. Sie liefern bis zu 4 A bei Impulsstrom und bis zu 0,1–1,8 A bei Dauerstrom. Diese Batterien verlieren jährlich 10 % ihrer Anfangskapazität. Prismatische Batterien, Knopfzellen und ähnliche Batterietypen sind im Handel erhältlich.

Wichtigste Hersteller:

1. Varta,
2. Minamoto,
3. Tekcell
4. Robiton,
5. SAFT,
6. VORABEND,

Spulennetzteile haben eine Lebensdauer von bis zu 20 Jahren und werden in Geräten mit einer Stromaufnahme von maximal 150 mA eingesetzt.