Литиевые (литий-ионнные) аккумуляторы

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:
    Большое количество циклов заряда/разряда - до 5000
    Быстрое время заряда аккумулятора - несколько часов
    Отсутствует «эффект памяти», как у никель-кадмиевых акккумуляторов
    Низкий уровень саморазряда - не более 3% в месяц
    Широкий диапазон рабочих температур - от -35 до +65 °C
    Низкий вес - они весят минимум в три раз меньше кислотных и щелочных аккумуляторов

Название «литий-ионные» аккумуляторы получили потому, что переносчиком тока в них являются положительно заряженные ионы лития. Литиевые аккумуляторы различают по типу используемых катодных материалов, и это могут быть:

    кобальтат лития - LiCoO2
    литий-марганцевая шпинель - LiMn2O4
    литий-феррофосфат - LiFePO4

Первые литиевые аккумуляторы могли взрываться при нарушении условий эксплуатации (перезарядке). Современнее литий-ионные аккумуляторы взрываются редко; для предотвращения возгорания и взрыва они снабжены встроенной электронной системой контроля и управления - BMS (battery management system), которая ограничивает перезаряд аккумулятора на уровне 95%, и максимальный разряд на уровне 15-20%. При длительном хранении литиевые аккумуляторы следует раз в полгода подзаряжать до уровня 70% емкости

Резюмируя преимущества литиевых аккумуляторов, можно отметить самое важное - они работают значительно дольше других в широком диапазоне температур, при этом почти не теряют емкость при длительном хранении, и весят значительно легче. Просто идеальный накопитель электрической энергии, если бы не его достаточно высокая цена, ограничивающая массовое применение литиевых аккумуляторов в альтернативной энергетике и электротранспорте.

Наиболее распространенные литиевые аккумуляторы:
Li-MnO2 - эти аккумуляторы обычно маркируются префиксом "CR". Рабочее напряжение элемента CR - 3,0 В. Аккумуляторы этого типа широко применяются в материнских платах компьютеров, системах пожарной и охранной сигнализации, фотоаппаратах, электронных игрушках, и т.д.

Li-FeS2 - литий-железодисульфидные аккумуляторы. Номинальное напряжение - 1,5 В. Отличная замена обычным «батарейкам» там, где для питания электронной аппаратуры используются традиционные элементы на полтора вольта. При этом литиевые элементы отличаются меньшим весом, служат в несколько раз дольше, и имеют высокую емкость.

Современные литий-ионные аккумуляторы - Li-Ion. Рабочее напряжение - 3,6 В. Выгодно отличаются от других («нелитиевых») аккумуляторов тем, что не имеют «эффекта памяти», но к недостаткам можно отнести потерю емкости от старения - в среднем на 20-30% в год.

Литий-полимерные аккумуляторы - Li-polymer - усовершенствованные литий-ионные, в которых в качестве электролита используется полимерный материал. Часто применяются в качестве источника энергии сотовых телефонов, в электронных игрушках, шуруповертах, и т.д.. Отличаются малыми габаритами (малой толщиной) и более низкой ценой, в сравнении с другими литий-ионными аккумуляторами.

LiFePO4 - литий-фосфатные аккумуляторы, еще одна разновидность литий-ионных. Литий-фосфатные батареи - одни из самых популярных при использовании в электротранспорте и в альтернативной энергетике. Рабочее напряжение одного элемента - 3,3 вольта. Количество циклов заряда/разряда - более 2000. Срок хранения - до 15 лет.

Литиевые батареи для электровелосипедов обычно производятся в съемном исполнении - в специальном боксе, который можно легко установить на багажнике или раме велосипеда. Такой бокс нередко снабжается встроенным замком, а, бывает, производители радуют специальными багажниками для установки литиевых аккумуляторов. Ввиду малых веса и размеров, блок литиевых аккумуляторов можно разместить на багажнике, под багажником, на раме, за сиденьем.

На рынке можно встретить специальные литиевые аккумуляторы в боксе, который крепится на подседельный штырь. Кстати, съемными и запирающимися на замок литиевые аккумуляторы делают для того, чтобы снизить вероятность кражи - литиевый аккумулятор самая дорогая деталь вашего электровелосипеда; он может стоить в 2 раза больше самого велосипеда, мотор-колеса, и всего остального, вместе взятого.

Литиевый аккумулятор сегодня - безусловный фаворит в сфере электротранспорта: легкий, емкий, долговечный. Но, прежде, чем решиться на такую дорогую покупку, следует прикинуть, как часто вы будете пользоваться электровелосипедом?.. Насколько критичен для вас вес электробайка?.. Какое расстояние, без подзарядки, вы собираетесь преодолевать во время одной поездки. Если электровелосипед - ваш ежедневный друг, если вы ездите на дальние расстояния, а, вместо парковки под домом, заносите свой электрический велосипед на четвертый этаж, то без литиевого аккумулятора вам не обойтись.

Особенности эксплуатации литиевых аккумуляторов:
    Не пытайтесь создать мощную литиевую батарею из отдельных незащищенных элементов, которые можно приобрести у китайских производителей! Такая батарея не будет иметь встроенной системы защиты от короткого замыкания, перезаряда и переразряда, от повышения температуры, и поэтому может запросто взорваться при замыкании ее контактов или при нагревании, а также - во время заряда (перезаряда). К тому же, она, если не взорвется, прослужить гораздо меньше, ведь ее ток разряда ничем не будет ограничен.
    Ни в коем случае не нагревайте литиевую батарею! При повышении температуры растет давление газа внутри литиевой батареи, что также может привести к взрыву. По этой причине не следует оставлять открытую литиевую батарею от прямыми солнечными лучами. Это не приведет к взрыву, но укоротит срок службы аккумулятора.
    Не закорачивайте выводы литий-ионной аккумуляторной батареи. Не надейтесь только на электронику (встроенную систему защиты от короткого замыкания), будьте внимательны.
    Заряжайте литиевые аккумуляторы правильно! - Используйте специально созданные для этого зарядные устройства, в которых автоматически контролируется ток заряда.
    При подключении нескольких литиевых батарей, используйте аккумуляторы от одного производителя - одного номинала, в одном и том же техническом состоянии.
    Хранить литиевые аккумуляторы следует в сухом, прохладном месте, защищенном от воздействии прямых солнечных лучей. При любых признаках повреждения литиевого аккумулятора - трещина в корпусе, ржавчина, вмятина - эксплуатировать его нельзя.
    Если во время хранения или эксплуатации литиевого аккумулятора вы заметили его сильный нагрев, шипение выходящего газа, появление едкого белого дыма - немедленно прекратите эксплуатацию такого аккумулятора и переместите его в безопасное для других людей место. Если из аккумулятора вылился электролит - не допускайте его контакта с кожей, проветрите помещение, аккумулятор утилизируйте.
    Не разбирайте, не сжигайте, и не выбрасывайте литиевые батареи в мусорные баки. Их следует утилизировать отдельно: при разгерметизации литиевого аккумулятора и попадании внутрь воды, происходит реакция с выделением водорода, что чревато возгоранием, и даже взрывом.
    Горящие литиевые батареи нельзя тушить водой - это приведет к образованию водорода, и с помощью углекислотного огнетушителя - литий вступает в реакцию с углекислотой. Можно применять только порошковые огнетушители, или - сухим песком, поваренной солью, пищевой содой, а также накрывая горящий аккумулятор плотной термостойкой тканью.