Несколько полезных фактов, без понимания которых можно совершить ошибки при использовании литий-ионных аккумуляторов (LIB, Li-Ion Battery, применяются в большинстве портативных электронных устройств).
🔋 Neovolt.ru ➡ Блог ➡ Научно-популярное
1. Li-Ion — без обмана полезная технология
У литий-ионной химии оптимальные характеристики:
- высокая плотность энергии,
- низкий саморазряд,
- лёгкий вес,
- длительный срок службы,
- отсутствие эффекта памяти,
- низкие эксплуатационные расходы.
👉 Узнайте подробнее о плюсах и минусах технологии Li-Ion.
Завоевав гаджеты, технология теперь захватывает новые направления:
- электромобили,
- электросамокаты и гироскутеры,
- электроинструменты,
- военное оборудование,
- аэрокосмические изобретения.
Современные литий-ионные аккумуляторы разработали в 1970-х годах. С тех пор технология продолжает совершенствоваться. Особых успехов достичь пока не удалось, но в плотности энергии, стоимости, долговечности и безопасности есть улучшения.
2. Li-Ion — это три основных компонента
Три основных функциональных компонента литий-ионного аккумулятора:
- анод (обычно графитовый);
- катод (обычно оксид лития-кобальта или его производные);
- нежидкостный электролит (обычно соль лития или органический растворитель, содержащий комплексы ионов лития).
На выбор материала влияет то, какими должно быть напряжение, ёмкость, срок службы элемента и безопасность. Примеры существующих материалов и разновидностей батарей Li-Ion привели в этой статье.
3. Li-Ion выполнены в разном формате
Литий-ионные элементы питания неодинаковы. Они выпускаются в разных форматах и конструкциях:
- призматическом полутвёрдом пластиковом корпусе (как съёмные в смартфонах);
- призматическом твёрдом металлическом корпусе (как съёмные в электроинструменте);
- в мешочной форме (pouch-bag, обычно называют литий-полимерным).
Хотя мешочные ячейки и «призматики» имеют самую высокую плотность энергии среди прочих форматов, им требуется особая защита от самовоспламенения (взрыва).
4. Li-Ion боятся перегрева больше всего
Перегрев — основная проблема безопасности литий-ионных аккумуляторов.
🔎 Излишнее тепло образуется из-за событий глубокого разряда (вызывает короткое замыкание в определённых обстоятельствах), либо перезаряда (избыточной зарядки).
Дальнейший сценарий плохо заканчивается:
- повышение температуры;
- тепловой разгон в ячейке, генерируемый анодом;
- вздутие корпуса аккумулятора из-за образования кислорода на катоде;
- разрыв герметичного контура корпуса;
- возгорание или даже настоящий взрыв.
5. Li-Ion лучше, чем NiMH/Ni-MH и NiCd
Литий-ионные и литий-ионные полимерные элементы питания обладают удельной энергией 400 Вт-ч/л при t=20°C:
- в два раза больше, чем удельная энергия NiMH (никель-металлогидридного аккумулятора);
- в четыре раза больше, чем у старого NiCd (никель-кадмиевого).
Технология Li-Ion также работает на более высоких напряжениях 3,0–4,2 В против 1,0–1,2 В у старых электрохимических систем. Однако у старых батарей была умеренная околовысокая устойчивость к перезарядке, в то время как новая литий-ионная химия имеет очень низкую устойчивость к чрезмерной зарядке.
6. У Li-Ion существует проблема брака
Об этом мало говорят (невыгодно), но существует множество причин выхода из строя аккумуляторной батареи типа Li-Ion и Li-Polymer (если быть точнее, Li-Ion Polymer):
- плохо спроектированные элементы;
- перегрузки по току/напряжению;
- брак в элементах защиты;
- отсутствие тепловой защиты в принципе;
- отсутствие устойчивости к набуханию;
- отсутствие методов вентиляции для газа;
- использование при высоких температурах.
В итоге про Li-Ion
Вы вкратце узнали об основных особенностях технологии литий-ионных и литий-ионных полимерных аккумуляторов.
- Это действительно полезная технология, альтернативу которой инженерам и производителям выбрать очень сложно.
- Такие аккумуляторы лаконичны в принципиальном устройстве, но разнообразны в конструкциях.
Больше всего опасны при перегреве, который вызывают плохая защита от чрезмерных разрядки или зарядки, а также брак всего изделия (плохое проектирование).
🔋 Neovolt.ru ➡ Блог ➡ Научно-популярное