Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы в мобильных устройствах

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 относительно высокие (на бытовом уровне) 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 ...

Ученые создали невероятно мощные литиевые аккумуляторы

Инженеры США создали микробатарейки из лития, которые по скорости работы и мощности сравнимы лишь с суперконденсаторами. Новые батарейки обладают высокой емкостью химических источников энергии. Информация об открытии американцев опубликована в журнале Nature Communications. Краткое содержание размещенной статьи можно изучить на сайте Университета штата Иллинойс.

Литиевые батарейки имеют достаточно сложную трехмерную организацию. Катод и анод соединены между собой по принципу двух микроскопических гребенок на стеклянной основе. Зубья гребенок имеют пористую структуру. Анод изготовлен из сплава никеля и олова, а катод – из марганцевой соли и лития.

Пористая микроструктура дает возможность ...

Мифы о литиевых аккумуляторах

О литиевых аккумуляторах ходит ряд мифов, которые вызваны скорее всего их неправильной эксплуатацией. Данная статья призвана развеять некоторые мифы и дать правильные методы эксплуатации аккумуляторов, способные существенно продлить их жизнь.

Источником знаний служит исключительно опыт, мой и коллег, как правило также подтвержденный информацией в сети.
Всевозможные фирменные руководства во внимание не принимались, так как их интерес обычно противоположен интересам потребителя ...

Никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы

Никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы были изобретены в 1899 году. В 1932 году была разработана технология нанесения активного материала пластин путем осаждения на пористый, покрытый никелем электрод. Ni-Cd аккумуляторам свойственный быстрый заряд и медленный разряд, тогда как другие типы аккумуляторов предпочитают: умеренный ток нагрузки и частичный разряд.

Для Ni-Cd аккумуляторов необходим полный периодический разряд, так как в процессе эксплуатации на пластинах элементов формируются крупные кристаллы, которые снижают их ёмкость. Этим видам аккумуляторов присущий так называемый "эффект памяти”, под этим эффектом подразумевается потеря емкости аккумулятора при нарушении рекомендованного режима заряда. Название этого эффекта связано с тем, что аккумулятор как будто "помнит” то, что в предыдущие циклы заряда/разряда, его ёмкость не была полностью использована ...

Эксплуатация и срок службы аккумуляторов

Первая и основная причина, сокращающая срок службы аккумулятора, это протекание необратимых процессов, приводящих к изменению структуры активной массы и изменению фазового состава электродов в разряженном и заряженном состоянии. Перечисленные процессы, так или иначе, сокращают рабочую поверхность электродов и снижают коэффициент использования активных веществ.  При исчерпании срока службы, становится невозможность зарядить аккумулятор до требуемой емкости.

Вторая причина – это ...

Никель-металлгидридные аккумуляторы

Технология изготовления и производства никель-металлогидридных(NiMH) аккумуляторов началась в 70-е года 20века, в связи с недостатками никель-кадмиевых аккумуляторов. Однако металлогидридные соединения были нестабильные, и желаемые характеристики не были достигнуты. В 1980 году были разработаны новые металлогидридные соединения, и это стало основой для производства более качественных аккумуляторов.

Никель-металлогидридные аккумуляторы имеют примерно на 30% большую емкость при одинаковых размерах, но меньший срок службы от 300 до 500 циклов заряда-разряда, при этом саморазряд у них в 1,5 – 2 раза выше, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов. NiMH аккумуляторы практически не имеют «эффекта памяти», исходя из этого: можно заряжать не полностью разряженный аккумулятор. Рекомендуется хранить заряженные аккумуляторы при температуре не ниже 0 градусов, при этом систематически проводить замер напряжения (раз в 1-2 месяца, при этом напряжение не должно падать ниже 1,37В). В 2005 году фирма Sanyo представила никель-металлогидридные аккумуляторы с низким саморазрядом, которые имели более длительный срок службы ...

Будущее за Li-воздушными аккумуляторами

Современная наука не стоит на месте, так в недалеком будущем Li-ионные (Li-ion) аккумуляторы могут быть вытеснены Li-воздушными. Сейчас в этом направлении работают пока в основном российские учёные, в частности компания FM Lab, хотя стоит ожидать стремительного роста «популярности»  во всех регионах нашей планеты.

И так в чем же отличие  и почему данный вопрос привлекает всё большую аудиторию? Уже давно привлекают внимание именно химические источники тока, скажем «Li-воздух»,  и это легко объяснимо, ведь литий очень легкий и является  сильнейшим восстановителем, а в свою очередь кислород воздуха — «бесплатный» окислитель. Как заявил Александр Скундин,  заведующий лабораторией «Процессы в химических источниках тока» Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН: «В лабораторных условиях созданы эффективные источники тока, и теперь надо лабораторную технологию превратить в полупромышленное производство» ...

Литиевый аккумулятор

Литиевый аккумулятор – один из электрических аккумуляторов, используемый в бытовой электронной технике. Использование ионов лития делает аккумулятор более безопасным. Литий очень легкий металл, но обладает большим электрохимическим потенциалом. Имеет преимущество по своим параметрам перед никель-металлогидридным  и никель-кадмиевым аккумулятором.

Производятся литиевые аккумуляторы в двух формах – цилиндрической и в большинство случаев  призматической форме. Бывают литий-ионные (Li-lon) и литий-полимерные (Li-Pol, более совершенная конструкция литий-ионного аккумулятора). Отличие - в используемом электролите: в Li-Lon - гелиевый электролит, в (Li-Pol)- полимер с литийсодержащим раствором. Компактный, может быть выполнен в любой конфигурации. Особенности использования, заряд, разряд, техника безопасности практически не имеют различий в данных типах аккумуляторов. Аккумулятор, с совершенной защитой,  для которой используется открывающийся ключ в полевом транзисторе, что способствует прерыванию  процесса заряда, если напряжение на батарее превышает 4,3В ...

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ, ЧТО...

ЛИТИЕВЫЕ аккумуляторы как это устроено.
После нескольких случаев взрывов литиевых батареек в персональных компьютерах встал вопрос о том, почему они могут так перегреваться, что возникал пожар? Параллельный вопрос: почему такой перегрев случался достаточно редко – лишь в несколько раз на сотни миллионов случаев? Литиевые батарейки различаются по составу, но во всех подзаряжаемых модификациях, включая те, что ставятся в фотоаппараты и сотовые телефоны, используется оксид лития-кобальта в качестве катода и графит в качестве анода.

Во избежание опасных последствий процесс изготовления тщательно контролируется. Хотя стопроцентную гарантию безопасности никто дать не решается, рисковать имеет смысл – мы получаем четырёхкратное увеличение ёмкости батареи при снижении стоимости. Такие батарейки производятся с 2005 г., и с тех пор предпринято достаточно мер по обеспечению безопасности их эксплуатации. Новые оксиды для катодов и широкий диапазон материалов для анода (от графита до кремния) вместе со схемными решениями позволяют получать большой ток безо всякого риска возгорания и широко использовать литиевые батарейки в устройствах бытовой электроники ...

О процессе заряда литиевых аккумуляторов

Поговорим о процессе заряда литиевых аккумуляторов. Зарядное устройство любого литиевого аккумулятора представляет собой источник постоянного напряжения в 5 вольт, способный отдавать для заряда ток, равный примерно 0.5-1.0 емкости аккумулятора. Так, если емкость аккумулятора равна 1000 mAh, зарядное устройство должно обеспечить ток заряда не менее 500 mA, а номинально - 1 ампер.

Существует несколько режимов заряда литиевых аккумуляторов.
Начнём с режима, являющегося стандартным в компании Sony. Этот режим требует длительного времени заряда, сложного контроллера, но обеспечивает наиболее полный заряд аккумулятора.

На первом этапе зарядки, длящемся приблизительно 1 час, аккумулятор заряжается током постоянной величины до достижения напряжения в 4.2 вольта на аккумуляторе. После этого начинается второй этап, длящийся также около часа, во время которого контроллер, поддерживая напряжение на аккумуляторе ровно в 4.2 вольта, постепенно уменьшает зарядный ток.

При уменьшении зарядного тока до определённой величины (порядка 0.2 от ёмкости аккумулятора) начинается третий этап зарядки, в течение которого зарядный ток продолжает уменьшаться, а напряжение на клеммах аккумулятора сохраняется на прежнем уровне - 4.2 вольта. Третий этап, в отличие от первых двух, имеет строго определенную длительность, определяемую встроенным в контроллер таймером, - 1 час. По истечении третьего этапа контроллер полностью ...