Литий-ионные батареи: безопасная температура? – Технология с технологией

Вот безопасные температуры для литий-ионных аккумуляторов:

Диапазон безопасных температур хранения составляет от 32 ℉ (0 ℃) до 104 ℉ (40 ℃).

Между тем, безопасные температуры зарядки аналогичны, но немного отличаются: от 32 ℉ (0 ℃) до 113 ℉ (45 ℃).

Хотя это безопасная температура окружающего воздуха, внутренняя температура литий-ионного аккумулятора безопасна в диапазоне от -4 ℉ (-20 ℃) ​​до 140 ℉ (60 ℃).

Так что если вы хотите узнать все о безопасных диапазонах температур для литий-ионных аккумуляторов, то эта статья для вас.

Давайте прямо в это!

Что такое литий-ионные батареи?

Если мы собираемся говорить о безопасных температурах для литий-ионных аккумуляторов, то имеет смысл сначала пройтись по основам аккумуляторов.

Что такое литий-ионный аккумулятор?

Это тип батареи, в которой используется особый тип конструкции, который возможен только в том случае, если литий-ионы являются основным источником электрического заряда.

В любой батарее есть анод и катод.

Это стороны батареи с противоположными зарядами.

Когда батарея что-то питает, электроны могут течь от анода к катоду, питая цепь.

Что делает литий-ионные батареи особенными, так это то, что они создают ионы лития, отбирая электроны.

Затем эти ионы проходят через мембрану между анодом и катодом.

Это создает положительный заряд на катоде, который притягивает свободные электроны от анода.

Во всех батареях используются аноды и катоды, но литий-ионные батареи особенные, потому что сам литий может легко проходить через эту мембрану.

Вот почему эти батареи заряжаются быстрее, чем большинство других типов батарей, и именно поэтому литий-ионные батареи могут перезаряжаться так много раз.

Литий является ключевым.

Краткое примечание об аккумуляторных батареях

Чтобы объяснить некоторые аспекты температурного воздействия на аккумуляторы, мне придется обсудить аккумуляторные элементы, так что давайте на минутку узнаем об этом.

А ячейка более или менее батарея.

У вас есть анод, катод и что-то посередине, что можно ионизировать.

Это составляет клетку.

Затем вы можете соединить несколько элементов батареи вместе.

Когда вы делаете это, вы увеличиваете общее количество электричества, которое может удерживать батарея.

Это что-то вроде шести упаковок выпивки.

Каждый напиток в своей банке, но если вы свяжете шесть из них вместе, вы сможете носить больше жидкости за раз.

Итак, батарея может состоять из одного элемента или из нескольких элементов.

Когда дело доходит до аккумуляторов для телефонов и ноутбуков, они обычно состоят из нескольких ячеек.

Каждая ячейка фактически представляет собой собственную батарею, предназначенную для совместной работы с остальными.

Но, если вы повредите часть ячеек, вы можете сделать так, что батарея больше не сможет питать ваше устройство.

Различаются ли литий-ионные аккумуляторы в телефонах и ноутбуках?

Чаще всего литий-ионные аккумуляторы можно увидеть в телефонах и ноутбуках.

Многие другие устройства также используют эту технологию, но я действительно собираюсь сосредоточиться на этих двух конкретных случаях, и на это есть несколько причин.

В первую очередь, показывая эти два случая, вы можете увидеть, как использование литий-ионных аккумуляторов и лучшие практики меняются в зависимости от рассматриваемого устройства.

Имея это в виду, давайте поговорим о чем-то важном для этого общего обсуждения.

Отличаются ли аккумуляторы в телефонах от ноутбуков?

Да и нет.

С точки зрения химии и необработанной функциональности литий-ионные батареи одинаковы независимо от того, какое устройство они могут заряжать.

Вы смотрите на одну и ту же науку, работающую как на телефонах, так и на ноутбуках.

Несмотря на это, существуют конструктивные различия, и они влияют на такие вещи, как безопасная температура.

Самое важное, что я могу отметить сегодня, это то, что батареи ноутбуков обычно немного больше, чем батареи телефонов.

Несмотря на то, что они используют ту же литий-ионную технологию, аккумуляторы для ноутбуков, как правило, вмещают значительно больше ячеек, и это имеет значение.

Аккумуляторы ноутбуков могут хранить значительно больше энергии, чем аккумуляторы телефонов (в подавляющем большинстве случаев).

Это означает, что аккумулятор ноутбука сложнее разрядить.

Это также означает, что аккумуляторы для ноутбуков способны производить больше тепла, и в этом суть различий между ними.

Поскольку аккумуляторы для ноутбуков имеют больше ячеек (и поскольку они предназначены для выработки большего количества электроэнергии), они имеют более высокое электрическое сопротивление.

Мы можем пропустить урок физики и упростить все до одной идеи.

Электрическое сопротивление — это то, как батареи (и электрические устройства) выделяют тепло.

Другими словами, более высокое электрическое сопротивление приводит к выделению большего количества тепла.

Поскольку сегодня мы говорим о температурах, это важный факт, который будет всплывать снова и снова.

Каковы безопасные температуры для литий-ионных аккумуляторов? (3 сценария)

Теперь, когда мы рассмотрели массу справочной информации, давайте поговорим о температурах.

Когда дело доходит до безопасных температур для литий-ионных аккумуляторов, на самом деле существует три категории: температуры хранения, рабочие температуры и внутренние температуры.

Первые два относятся к температуре окружающей среды при хранении или использовании аккумулятора.

Другими словами, это температура воздуха вокруг устройства.

Внутренняя температура — это то, что вы сможете измерить только с помощью специального датчика внутри вашего устройства.

Я расскажу обо всех трех типах температур.

Во-первых, я хочу поговорить о хранении.

У всех нас есть устройства, которые время от времени лежат без дела, поэтому давайте подумаем, какие температуры безопасны для литий-ионных аккумуляторов, когда они не используются.

#1 Безопасная температура хранения

Во-первых, это сохранение температуры.

Какая температура окружающей среды безопасно для литий-ионного аккумулятора что просто сидит?

В крайних пределах безопасного диапазона вы можете оставить литий-ионную батарею в комнате, где температура чуть выше нуля.

Если температура хранения выше 32 ℉ (0 ℃), то повреждение литий-ионного аккумулятора будет минимальным.

Эта концепция на самом деле немного сложнее, но я объясню это подробнее в следующих разделах.

В верхней части спектра вы хотите, чтобы температура хранения была ниже 104 ℉ (40 ℃).

Любое значение, превышающее это значение, приведет к химическому повреждению батарей.

Это не хорошо.

Все-таки это крайности.

Оказывается, для литий-ионных аккумуляторов существует идеальная температура хранения, и эта температура составляет 59 ℉ (15 ℃).

Что происходит при низких температурах

Мы хотим, чтобы батареи хранились при температурах выше нуля.

Звучит здорово, но почему?

Что ж, когда литий-ионный аккумулятор становится слишком холодным, он с трудом удерживает заряд.

Хранение при низких температурах приведет к более быстрой разрядке батареи, чем обычно.

Само по себе это не имеет большого значения, но есть два осложнения, которые могут превратить это в проблему.

Первый относится к литий-ионным батареям, которые полностью теряют весь свой заряд.

Как правило, когда вы разряжаете свой телефон до 0%, в аккумуляторе все еще остается достаточно заряда.

Программное обеспечение сообщает вам, что батарея разряжена, и выключает телефон, чтобы предотвратить полную разрядку батареи.

Если литий-ионный аккумулятор достигнет реального уровня заряда 0%, он не сможет перезарядиться.

Полная разрядка литий-ионного элемента повреждает элемент.

Существуют процедуры ремонта, которые могут отменить это, но без этих процедур полностью разряженная литий-ионная батарея больше никогда не заряжается.

Таким образом, низкие температуры облегчают переход телефона в это состояние.

Вторая проблема связана с тем, что называется реверсированием ячеек.

Я расскажу об этом более подробно в следующем разделе, но вот важная часть для хранения.

Когда вы храните устройство с литий-ионным аккумулятором, аккумулятор может отводить в устройство очень небольшое количество электричества.

Итак, ваш телефон очень медленно разряжает аккумулятор, даже если он выключен.

При низких температурах даже такая медленная разрядка может увеличить риск переворачивания элементов, что серьезно вредит аккумулятору.

Проблемы с горячим хранением

Что касается горячего хранения, то механика проблем другая, но конечный результат тот же.

Если вы храните батарею в слишком жарком месте, это наносит ей вред, и вы теряете полный заряд.

Самое время поговорить о температурных градиентах.

Я сказал, что максимальная безопасная температура составляет 104℉, но это не совсем лучший способ выразить это.

Точнее сказать, что при температуре выше 104℉ истощение клеток происходит очень быстро.

Это действительно так.

Если вы храните батарею на чердаке с температурой 104℉ все время (мы пытаемся упростить пример) и оставляете ее там на целый год, то в конце этого года она потеряет 15% от его общей мощности.

Эта способность ушла навсегда.

Точно так же, если вы храните его при температуре 32 ℉ в течение всего года, он потеряет 15% своей емкости.

Если вы храните выше или ниже этих температур, они могут потерять до 35% своей емкости всего за несколько месяцев.

Происходит быстрый рост потерь.

Между тем, если вы храните батарею при идеальной температуре 59 ℉ в течение года, вы теряете только 4% своей емкости.

Для сравнения, батарея, хранящаяся при температуре 72 ℉, потеряет чуть более 5% емкости, так что здесь достаточно места для маневра.

Итак, все это существует в спектре, и чем ближе вы сможете подобраться к 59℉, тем лучше.

Что касается того, почему высокие температуры повреждают батареи, это вопрос термодинамики.

Когда батарея более горячая, частицы внутри нее имеют больше энергии и сталкиваются друг с другом чаще и сильнее.

Эти столкновения могут привести к химическим изменениям, которые повреждают батарею.

Телефоны против ноутбуков

Есть еще одна вещь, которую нам нужно осветить, и это различия между телефонами и ноутбуками, когда речь идет об аккумуляторе.

Помните, как батареи ноутбуков держат больше заряда и имеют большее сопротивление по сравнению с телефонами?

Что ж, это означает, что батареи ноутбуков немного более устойчивы к температуре хранения.

Ноутбуки по-прежнему лучше хранить при нормальной комнатной температуре, но батарея ноутбука выдерживает температуры, близкие к экстремальным, чуть лучше, чем батарея телефона.

# 2 Безопасные рабочие температуры

Это довольно полно покрывает температуры хранения.

Теперь мы можем перейти к рабочим температурам.

Если вы действительно используете свое устройство, какая температура окружающей среды подходит для него?

Можно ли использовать литий-ионные устройства в метель?

Все лето нормально?

Это интересные вопросы, и когда речь идет о безопасных рабочих температурах, важнее всего температура зарядки.

С точки зрения простого использования вашего устройства, единственная температура, которая будет иметь значение, — это внутренняя температура батареи, и я расскажу об этом в другом разделе.

При температуре окружающей среды вы действительно заботитесь о зарядке.

Когда вы заряжаете аккумулятор, выделяется тепло.

Как мы уже говорили, электрические устройства имеют сопротивление, и это сопротивление выделяет тепло.

Это наиболее заметно во время зарядки.

Поскольку зарядка уже создает тепло, если вы делаете это в жаркой среде, источники тепла могут оказаться слишком сильными и повредить аккумулятор.

Из-за этого вы никогда не захотите заряжать литий-ионный аккумулятор, когда он горячее 113 ℉.

Если вы это сделаете, вы рискуете перегреть аккумулятор и повредить систему.

Пока температура ниже, вы можете безопасно заряжать аккумулятор.

Низкие рабочие температуры

Тем не менее, вещи могут быть слишком холодными.

В идеале вы не хотите заряжать аккумулятор, когда он ниже 32 ℉.

Причина этого аналогична проблеме с хранением аккумулятора в холодных регионах.

Когда батарея остынет, вы можете получить обращение ячейки.

Я умолчал об этом раньше, но давайте приступим к этому сейчас.

По своей сути реверсирование клеток — довольно сложное явление.

Проще говоря, когда литий-ионный аккумулятор становится достаточно холодным, это может повлиять на распределение заряда в аккумуляторе и фактически может привести к обратному напряжению.

Если вы заряжаете аккумулятор, когда ячейки перевернуты вот так убивает батарею.

Таким образом, вы хотите избежать зарядки холодных батарей, потому что вы можете мгновенно поджарить их, если они достаточно холодные для реверсирования ячеек.

При отрицательных температурах легко столкнуться с этим сценарием.

#3 Безопасная внутренняя температура

Наконец, внутренняя температура.

Насколько горячим или холодным может быть сам аккумулятор во время использования?

Это также называется безопасным диапазоном температур нагнетания.

Это температуры, при которых вы можете снять заряд с аккумулятора, не причинив вреда, и это более широкий диапазон, чем другие температуры, которые мы обсуждали до сих пор.

Вообще говоря, безопасно использовать батарею с внутренней температурой от -4℉ и 140℉.

На холодном конце спектра батарея может разряжаться при этих температурах, потому что процесс использования батареи довольно быстро нагревает ее.

Таким образом, вам не придется беспокоиться о переворачивании ячеек (обычно) при таких внутренних температурах.

Что касается тепла, то батареи выделяют много тепла во время использования, поэтому они спроектированы таким образом, чтобы выдерживать собственное выделение тепла.

По сути, пока вы не используете литий-ионный аккумулятор, когда на улице очень жарко, внутренняя температура не превысит 140 ℉, и все будет в порядке.