Технология изготовления Li-ion аккумуляторов

Технология изготовления Li-ion аккумуляторов постоянно улучшается. Примерно каждые шесть месяцев она обновляется и становится трудно оценить, как хорошо ведут себя новые аккумуляторы после длительного хранения.

Словом, всем хорош Li-ion аккумулятор, но есть некоторые проблемы в обеспечение безопасности эксплуатации и высокая стоимость. Попытки решения этих проблем и привели к появлению литий-полимерных (Li-pol или Li-polymer) аккумуляторов.

Основное их отличие от Li-ion заложено в самом названии и заключается в типе используемого электролита. Использовали сухой твердый полимерный электролит, похожий на пластиковую пленку и не проводящий электрический ток, но допускающий обмен ионами (электрически заряженными атомами или группами атомов). Полимерный электролит фактически заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом, который используется в литий-ионных аккумуляторных батареях.

Такая конструкция упрощает процесс изготовления, более безопасна и позволяет производить тонкие аккумуляторы произвольной формы. К тому же отсутствует опасность воспламенения, поскольку нет жидкого или гелевого электролита. При толщине элемента около ...

Немного истории и теории

Первые эксперименты по созданию литиевых батарей начались в 1912 году, но только спустя шесть десятилетий, в начале 70-х годов, они впервые появились в бытовых устройствах. Причем, подчеркну, это были именно батареи. Последовавшие вслед за этим попытки разработать литиевые аккумуляторы (перезаряжающиеся батареи) оказались неудачными из-за возникших проблем в обеспечении их безопасной эксплуатации.
Литий - самый легкий из всех металлов, имеет самый большой электрохимический потенциал и обеспечивает самую большую плотность энергии. Аккумуляторы, использующие литиевые металлические электроды способны обеспечить и высокое напряжение, и превосходную емкость.

Но в результате многочисленных исследований в 80-х годах, было выяснено, что ...

Правила эксплуатации и хранения аккумулятора

Берегите батарею от огня и воды, чрезмерного нагревания (охлаждения), а так же резких перепадов температур. Не используйте батарею при температурах выше +40°С или ниже -25°С. Рабочие характеристики Ni-Mh и Li-Ion аккумуляторов ухудшаются при температуре ниже -10 °С и 0 °С соответственно, поэтому при продолжительном воздействии низких температур аккумулятор следует защитить от холода.

Не оставляйте аккумулятор в зоне повышенных температур. Это может привести к сокращению срока службы электронных компонентов, повреждению аккумулятора и деформации или плавлению некоторых синтетических материалов. При температуре выше 40°С аккумулятор не заряжается.

Не допускайте при хранении соприкосновения контактов аккумулятора с ...

Явление саморазряда

Явление саморазряда характерно в большей или меньшей степени для всех типов аккумуляторов и заключается в потере ими своей емкости после того, как они были полностью заряжены. Для количественной оценки саморазряда удобно использовать величину потерянной ими за определенное время емкости, выраженную в процентах от значения, полученного сразу после заряда. За промежуток времени, как правило, принимается интервал времени, равный одним суткам и одному месяцу.

Так, например, для исправных NiCD аккумуляторов считается допустимым саморазряд до ...

Литий-полимерные аккумуляторы

Литий-полимерные аккумуляторы (ЛПА) по механизму генерации электрического тока сходны с ЛИА. В основе идеи ЛПА лежит обнаруженное явление перехода некоторых полимеров в полупроводниковое состояние в результате внедрения в них ионов электролита. Проводимость полимеров при этом возрастает более чем на порядок. Электролит в них может быть гель-полимерным, сухим полимерным или неводным раствором, сорбированным в микропористой полимерной матрице. В качестве анода может использоваться и металлический литий.

Современные ЛПА обеспечивают удельные характеристики, сравнимые с характеристиками ...

Изменение характеристик аккумуляторов при эксплуатации

При эксплуатации ЛИА потери энергии могут быть результатом как преобразования активных материалов в неактивные фазы, ведущего к уменьшению емкости, так и увеличения импеданса, которое приводит к снижению рабочего напряжения, т. е. мощности аккумулятора.

При циклировании уменьшение емкости происходит в результате расслоения графита и уменьшения активной поверхности обоих электродов из-за роста пассивирующей пленки. Происходят и механические изменения структуры электродов в результате объемных изменений активного материала при циклировании.

Внутреннее сопротивление ЛИА при эксплуатации увеличивается за счет поляризационного сопротивления электродов вследствие взаимодействия агрессивного электролита с ...

Особенности рынка литий-ионных источников тока

Требуемое для автономных источников энергии напряжение обычно больше напряжения одного аккумулятора. Литий-ионные батареи с большим напряжением реализуются в виде последовательной цепочки аккумуляторов, а увеличение емкости достигается параллельным соединением цепочек. При последовательном соединении аккумуляторов возникает опасность перезаряда наиболее слабых из них, при параллельном — существенной оказывается разница их внутреннего сопротивления: аккумулятор с меньшим сопротивлением будет заряжаться большим током.

Поэтому безопасность эксплуатации батарей всегда обеспечивается системой внешней ...

Герметичные литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) появились на мировом рынке химических источников тока (ХИТ) в конце 1990-х годов. Этому предшествовали разработки перезаряжаемых источников тока с отрицательным литиевым электродом, которые имели более высокие удельные энергетические характеристики чем широко используемые щелочные аккумуляторы, но ресурс их был значительно меньше. Успех был достигнут только тогда, когда в качестве анода литиевых аккумуляторов стали использовать матрицу из углеродных материалов.

Свое название ЛИА получили из-за того, что электрический ток во внешней цепи появляется за счет переноса литиевых ионов от анода к катоду на основе различных соединений (чаще всего LiCoO2, LiNiO2 и смешанных оксидов). При заряде направление переноса ...

Ближайшее будущее аккумуляторных батарей

В последние годы все острее встает вопрос усовершенствования мобильных источников энергии — вопрос как глобальный, так и повседневный. Глобальная сторона заключается в том, что человечество, остро нуждаясь в энергии в любой её форме, выбрало в качестве свободноконвертируемой электрическую.

Причина – относительно низкие потери при обратном переводе из электрической в любую другую, а так же низкие потери при передаче от точки выработки (электростанция) до стационарной точки потребления (э/розетка). Основным источником электроэнергии на сегодняшний день является сжигание на ТЭС невозобновляемого углеводородного топлива, которого с каждым годом все меньше, а цена всё выше.

Основной вред окружающей среде наносят тем не менее не ...

Нюансы применения LiPo аккумуляторов

Итак, подчеркнем еще раз самые важные моменты, связанные с использованием литий-полимерных аккумуляторов.

- Используйте нормальное зарядное устройство.
- Применяйте разъемы, исключающие возможность замыкания батареи.
- Не превышайте допустимые токи разряда.
- Следите за температурой аккумулятора при отсутствии охлаждения.
- Не разряжайте аккумулятор ниже напряжения 3 V/банку (не забывать отключать аккумулятор после использования!).
- Не подвергайте батарею ударам.

Приведем еще несколько полезных примеров, вытекающих из ранее сказанного, но не очевидных на первый взгляд ...