Li-ion аккумуляторы

Наиболее часто в мобильных устройствах (ноутбуки, мобильные телефоны, КПК и другие) применяют литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы. Это связано с их преимуществами по сравнению с широко использовавшимися ранее никель-металлгидридными (Ni-MH) и никель-кадмиевыми (Ni-Cd) аккумуляторами.

У Li-ion аккумуляторов значительно лучшие параметры. Однако следует учитывать, что Ni-Cd аккумуляторы имеют одно важное достоинство: способность обеспечивать большие токи разряда. Это свойство не является критически важным при питании ноутбуков или сотовых телефонов (где доля Li-ion доходит до 80% и их доля становится все больше и больше), но существует достаточно много устройств, потребляющих большие токи, например ...

Характеристики Li-ion аккумуляторов

Современные Li-ion аккумуляторы имеют высокие удельные характеристики: 100-180 Втч/кг и 250-400 Втч/л. Рабочее напряжение - 3,5-3,7 В.

Если еще несколько лет назад разработчики считали достижимой емкость Li-ion аккумуляторов не выше нескольких ампер-часов, то сейчас большинство причин, ограничивающих увеличение емкости, преодолено и многие производители стали выпускать аккумуляторы емкостью в сотни ампер-часов.

Современные малогабаритные аккумуляторы работоспособны при токах разряда до 2 С, мощные - до 10-20С. Интервал рабочих температур: от -20 до +60 °С. Однако многие производители уже разработали аккумуляторы, работоспособные при -40 °С. Возможно расширение температурного интервала в область более высоких температур.

Саморазряд Li-ion аккумуляторов составляет 4-6 % за первый месяц, затем - существенно меньше: за 12 месяцев аккумуляторы теряют 10-20% запасенной емкости. Потери емкости у Li-ion аккумуляторов в несколько раз меньше, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов, как при 20 °С, так и при 40 °С. Ресурс-500-1000 циклов.

Устройства защиты Li-ion аккумуляторных батарей

Li-ion аккумуляторные батареи коммерческого назначения имеют наиболее совершенную защиту среди всех типов батарей.
Как правило в схеме защиты Li-ion батарей используется ключ на полевом транзисторе, который при достижении на элементе батареи напряжения 4,30 В открывается и тем самым прерывает процесс заряда. Кроме того, имеющийся термопредохранитель при нагреве батареи до 90 °С отсоединяет цепь ее нагрузки, обеспечивая таким образом ее термальную защиту. Но и это не все.

Некоторые аккумуляторы имеют выключатель, который срабатывает при ...

Механизмы приводящие к уменьшению емкости Li-ion аккумуляторов

При циклировании Li-ion аккумуляторов среди возможных механизмов снижения емкости наиболее часто рассматриваются следующие:
- разрушение кристаллической структуры катодного материала (особенно LiMn2O4);
- расслоение графита;
- наращивание пассивирующей пленки на обоих электродах, что приводит к снижению активной поверхности электродов и блокированию мелких пор;
- осаждение металлического лития;
- механические изменения структуры электрода в результате объемных колебаний активного материала при циклировании.

Исследователи расходятся во мнении, какой из электродов претерпевает большие изменения при циклировании. Это зависит как от ...

Конструкция Li-ion аккумуляторов

Конструктивно Li-ion аккумуляторы, как и щелочные (Ni-Cd, Ni-MH), производятся в цилиндрическом и призматическом вариантах. В цилиндрических аккумуляторах свернутый в виде рулона пакет электродов и сепаратора помешен в стальной или алюминиевый корпус, с которым соединен отрицательный электрод. Положительный полюс аккумулятора выведен через изолятор на крышку.

Призматические аккумуляторы производятся складыванием прямоугольных пластин друг на друга. Призматические аккумуляторы обеспечивают более плотную упаковку в аккумуляторной батарее, но в них труднее, чем в цилиндрических, поддерживать сжимающие усилия на электроды. В некоторых призматических аккумуляторах применяется рулонная сборка пакета электродов, который скручивается в эллиптическую спираль. Это позволяет объединить достоинства двух описанных выше модификаций конструкции ...

Химические процессы Li-ion аккумуляторов

Революцию в развитии перезаряжаемых литиевых аккумуляторов произвело сообщение о том, что в Японии разработаны аккумуляторы с отрицательным электродом из углеродных материалов. Углерод оказался весьма удобной матрицей для интеркаляции лития.

Для того чтобы напряжение аккумулятора было достаточно большим, японские исследователи использовали в качестве активного материала положительного электрода оксиды кобальта. Литерованный оксид кобальта имеет потенциал около 4 В относительно литиевого электрода, поэтому рабочее напряжение Li-ion аккумулятора имеет характерное значение 3 В и выше.

При разряде Li-ion аккумулятора происходят деинтеркаляция лития из углеродного материала (на отрицательном электроде) и интеркаляция лития в оксид (на положительном электроде). При заряде аккумулятора процессы идут в обратном направлении. Следовательно ...

Литевые элементы

Источники тока с более высокими энергетическими характеристиками и расширенным диапазоном эксплуатационных возможностей были разработаны при отказе от водных электролитов. Самые большие успехи были достигнуты при разработке литиевых элементов с органическим и твердым электролитом.

Первые работы по применению лития в качестве анодного материала в источниках тока появились в начале XX века, но реальное развитие они получили в 60-ых годах. Изучались источники тока с твердофазными (MnO₂, CuO, I₂, CFx, FeS₂ и другие) и жидкофазными катодными материалами (SO₂ и SOCl₂). Основные характеристики литиевых элементов более всего распространенных систем показаны в таблице, ниже описаны их особенности и показаны рабочие характеристики ...

Литиевые (литий-ионнные) аккумуляторы

Литий-ионный аккумулятор (Li-ion) - обобщенное название группы «литиевых» аккумуляторов, которые широко применяются в современной мобильной технике, альтернативной энергетике, в сфере электротранспорта.

На литиевых аккумуляторах работают сотовые телефоны, видеокамеры, цифровые фотоаппараты, ноутбуки... Литиевые аккумуляторы, как наиболее эффективные, все чаще применяются в качестве источника энергии электровелосипедов, электросамокатов, электроскутеров, электромобилей.

Преимущества литиевых аккумуляторов очевидны: ...

Гибридный накопитель электрической энергии

С появлением литий-ионных аккумуляторов, имеющих малые габаритные размеры, небольшой вес, и длительный срок службы - количество циклов заряда/разряда превышает 5000, возникла идея использования их в качестве емких и малогабаритных накопителей энергии в составе систем аварийного электроснабжения, и альтернативных источников энергии.

Гибридные накопители энергии включают в себя сам накопитель энергии на литиевых аккумуляторах, а также другие модули и электронные блоки, применяемые в системах аварийного, бесперебойного или альтернативного энергоснабжения. По своей сути гибридный накопитель является законченным решением, готовым к применению оборудованием, к которому надо только подключить внешний источник энергии - линейную электросеть и/или солнечные батареи, а также нагрузку - домашнюю или офисную электросеть ...

Какие существуют аккумуляторные батареи их достоинства и недостатки

SLA - Свинцовые, или свинцово-кислотные аккумуляторы. Наиболее распространенный тип аккумуляторов, которые используются в качестве стартовых в автомобилях, тяговых - на электротранспорте, в качестве накопителя энергии в альтернативных энергосистемах, как аварийные - в упсах, сигнализациях всех мастей, и т.д. Изобретены еще в середине позапрошлого века; широкое распространение получили благодаря невысокой стоимости, достаточно большой емкости, способности мгновенно выдать большой ток, что важно, например, при ...