電子機器の機動性の重要な要素は、充電式バッテリー（ACB）です。彼らの最長の自律性を確保するという高まる要求は、この分野での継続的な研究を刺激し、新しい技術的解決策の出現につながります。
広く使用されているニッケルカドミウム（Ni-Cd）およびニッケル水素（Ni-MH）電池には、最初にリチウム電池、次により高度なリチウムイオン（Li-ion）電池があります。
登場の歴史
そのような最初のバッテリーは70年代に登場しました。前世紀。彼らはより高度な特性のためにすぐに需要を獲得しました。元素の陽極は金属リチウムでできており、その特性により比エネルギーを上げることができました。これがリチウム電池の誕生です。
新しいバッテリーには重大な欠点がありました。爆発や発火のリスクが高くなりました。その理由は、電極表面にリチウム膜が形成され、温度安定性が損なわれることにあります。最大負荷の瞬間に、バッテリーが爆発する可能性があります。
技術の洗練により、正に帯電したイオンを使用することを支持して、バッテリーコンポーネント内の純粋なリチウムを放棄することになりました。リチウムイオン電池は良い解決策であることが証明されました。
このタイプのイオン電池は、エネルギー密度のわずかな低下を犠牲にして得られるより高い安全性を特徴としていますが、絶え間ない技術進歩により、このインジケーターの損失を最小限に抑えることが可能になりました。
デバイス
リチウムイオン電池の家電業界への導入は、炭素材料（グラファイト）の陰極と酸化コバルトの陽極を備えた電池の開発後に飛躍的な進歩を遂げました。
電池の放電過程では、リチウムイオンが陰極材料から除去され、反対側の電極の酸化コバルトに含まれます。充電すると、過程は反対方向に進みます。したがって、リチウムイオンは電流を生成し、ある電極から別の電極に移動します。
リチウムイオン電池は、円筒形と角柱状のバージョンで製造されています。円筒形の構造では、電解質を含浸させた材料で分離された平らな電極の2つのリボンが巻き上げられ、密閉された金属ケースに入れられます。カソード材料はアルミホイル上に堆積され、アノード材料は銅ホイル上に堆積されます。
角柱状の電池設計は、長方形のプレートを積み重ねることによって得られます。この電池の形状により、電子機器のレイアウトをより緻密にすることができます。圧延電極をらせん状にねじったプリズム電池も製造されています。
操作と耐用年数
使用規則を守れば、リチウムイオン電池を長く安全に使用することができます。使用しないと、製品の寿命が短くなるだけでなく、悪影響を与える可能性があります。
搾取
リチウムイオン電池の動作に関する重要な要件は、温度に関するものです。過熱は許可されるべきではありません。高温は最大の害を引き起こす可能性があり、過熱の原因は、外部ソースと、バッテリーの充電および放電のストレスの多いモードの両方である可能性があります。
たとえば、45°Cまで加熱すると、バッテリーの充電を2倍保持する能力が低下します。この温度は、デバイスが長時間太陽にさらされている場合、またはエネルギーを大量に消費するアプリケーションを実行している場合に簡単に到達します。
製品が過熱する場合は、涼しい場所に置くことをお勧めします。電源を切り、バッテリーを取り外すことをお勧めします。
夏の暑さの中で最高のバッテリー性能を得るには、ほとんどのモバイルデバイスで利用できる省エネモードを使用する必要があります。
低温はイオン電池にも悪影響を及ぼします。-4°C未満の温度では、電池はフルパワーを供給できなくなります。
しかし、低温は高温ほどリチウムイオン電池に害を及ぼすことはなく、ほとんどの場合、恒久的な損傷を引き起こすことはありません。室温まで暖めた後、バッテリーの動作特性は完全に回復しますが、寒さでの容量の減少を忘れてはなりません。
リチウムイオン電池の使用に関するもう1つの推奨事項は、電池が深く放電しないようにすることです。多くの古い世代のバッテリーにはメモリー効果があり、ゼロまで放電してから完全に充電する必要がありました。リチウムイオン電池にはこの効果はなく、完全放電の孤立したケースは悪影響をもたらしませんが、一定の深放電は有害です。充電レベルが30％のときに充電器を接続することをお勧めします。
一生
リチウムイオン電池の不適切な操作は、寿命を10〜12倍短縮する可能性があります。この期間は、充電サイクルの数に直接依存します。リチウムイオン型電池は、完全放電を考慮すると、500〜1000サイクルに耐えることができると考えられています。次の充電までの残りの充電の割合が高いほど、バッテリーの寿命が大幅に長くなります。
リチウムイオン電池の寿命は主に動作条件によって決まるため、これらの電池の正確な耐用年数を示すことは不可能です。このタイプのバッテリーは、必要な規制に従えば、平均して7〜10年続くと予想されます。
充電プロセス
充電するときは、バッテリーを充電器に長時間接続しないでください。リチウムイオン電池の通常の動作は、3.6 Vを超えない電圧で行われます。充電器は、充電中に電池入力に4.2 Vを供給します。充電時間を超えると、電池内で不要な電気化学反応が始まり、過熱につながる可能性があります。その後のすべての結果を伴います。
開発者はそのような機能を考慮に入れました-最新のリチウムイオン電池の充電の安全性は、電圧が許容レベルを超えたときに充電プロセスを停止する特別な内蔵デバイスによって制御されます。
リチウム電池の場合、2段階の充電方法が正しいです。最初の段階では、バッテリーを充電して一定の充電電流を供給し、2番目の段階では、一定の電圧と充電電流を徐々に減らして実行する必要があります。このようなアルゴリズムは、ほとんどの家庭用充電器のハードウェアに実装されています。
保管と廃棄
リチウムイオン電池は長期間保存でき、自己放電は年間10〜20％です。しかし同時に、製品の特性が徐々に低下（劣化）します。
このようなバッテリーは、湿気から保護された場所、温度+5 ...+25°Сで保管することをお勧めします。強い振動、衝撃、直火への接近は許容されません。
リチウムイオン電池のリサイクルプロセスは、適切なライセンスを持つ専門企業で実施する必要があります。リサイクルされた電池の材料の約80％は、新しい電池の製造に再利用できます。
安全性
リチウムイオン電池は、たとえ小型であっても、爆発性の自然発火の危険性があります。このタイプのバッテリーのこの機能には、開発から製造、保管までのすべての段階で安全対策に準拠する必要があります。
製造中のリチウムイオン電池の安全性を向上させるために、小さな電子ボードがケースに配置されています。これは、過負荷や過熱を排除するように設計された監視および制御システムです。電子機構は、温度が所定の限界を超えて上昇すると、回路の抵抗を増加させます。一部のバッテリーモデルには、バッテリー内部の圧力が上昇すると回路を遮断する機械式スイッチが組み込まれています。
また、緊急時に圧力を解放するために、バッテリーケースに安全弁が取り付けられることがよくあります。
リチウム電池の長所と短所
このタイプのバッテリーの利点は次のとおりです。
- 高エネルギー密度;
- メモリー効果なし。
- 長い耐用年数;
- 低い自己放電率;
- メンテナンスの必要はありません。
- 比較的広い温度範囲にわたって一定の動作パラメータを保証します。
リチウム電池と欠点があります。これらは次のとおりです。
- 自然発火のリスク;
- 前任者よりも高いコスト。
- 組み込みのコントローラーの必要性。
- 深放電の望ましくない。
リチウムイオン電池の製造技術は絶えず改良されており、多くの欠点が徐々に過去のものになりつつあります。
アプリケーションエリア
リチウムイオン電池の高エネルギー密度は、主な用途を決定します-モバイル電子機器：ラップトップ、タブレット、スマートフォン、ビデオカメラ、カメラ、ナビゲーションシステム、さまざまな組み込みセンサー、およびその他の多くの製品。
これらのバッテリーの円筒形のフォームファクターの存在により、懐中電灯、固定電話、および以前は使い捨てバッテリーから電力を消費していたその他のデバイスで使用できます。
電池を作るリチウムイオンの原理にはいくつかの種類があり、使用する材料の種類（リチウム-コバルト、リチウム-マンガン、リチウム-ニッケル-マンガン-コバルト-オキシドなど）が異なります。それぞれに独自のスコープがあります。
モバイル電子機器に加えて、リチウムイオン電池のグループが次の分野で使用されています。
- ハンドヘルド電動工具;
- ポータブル医療機器;
- 無停電電源装置;
- セキュリティシステム;
- 非常用照明モジュール;
- 太陽光発電所;
- 電気自動車と電動自転車。
リチウムイオン技術の絶え間ない進歩と、小型で大容量の電池の作成に成功したことを考えると、そのような電池の用途の拡大を予測することができます。
マーキング
リチウムイオン電池のパラメータは製品の本体に印刷されていますが、使用されるコーディングはサイズによって大幅に異なる場合があります。すべてのメーカー向けの単一のバッテリーラベル基準はまだ開発されていませんが、それでも最も重要なパラメーターを自分で把握することは可能です。
マーキングラインの文字は、セルのタイプと使用される材料を示します。最初の文字Iはリチウムイオン技術を意味し、次の文字（C、M、F、またはN）は化学組成を示し、3番目の文字Rはセルは再充電可能です（再充電可能）。
サイズ名の数字は、バッテリーのサイズをミリメートルで示しています。最初の2つの数字は直径で、他の2つの数字は長さです。たとえば、18650は直径18 mm、長さ65 mmを示し、0は円筒形の形状係数を示します。
シリーズの最後の文字と数字は、各メーカーに固有のコンテナマーキングです。また、製造日を示すための統一された基準もありません。
