В смартфонах литий-ионные (и литий-полимерные) аккумуляторы могут отличаться по форме, ёмкости и даже напряжению. Но все они (99,9%) кобальтовые.
Узнайте, что значит кобальтовый Li-ion, чем отличается от других, да и вообще какие ещё бывают.
🔋 Neovolt.ru ➡ Блог ➡ База знаний
Что значит кобальтовый Li-ion?
Это значит, что в качестве активного компонента катода аккумулятора ( ➕ положительного электрода) используется кобальт.
И поскольку литий-ионный анод ( ➖ отрицательный электрод) был хорошо оптимизирован за последние 30 лет (в аноде используется графит), ключевые характеристики ячейки определяет именно выбор материала катода.
👉 Узнайте, что такое катод, анод, сепаратор, электролит у аккумулятора смартфона, и как там всё устроено.
С самого начала кобальт использовался для изготовления катодов литий-ионных аккумуляторов. Это проверенный временем материал со стабильными свойствами и хорошо отработанными поставками.
⭐ Кобальтовый Li-ion (LCO) обладает высочайшей плотностью энергии (до 190 Вт·ч/кг, когда как у других 95-120 Вт·ч/кг).
Именно этим свойством кобальтовый катод завоевал смартфонный рынок. Аккумуляторы получаются компактными и хорошо держат заряд в течение дня даже под сильными нагрузками.
Может ли быть в смартфонах аккумулятор Li-ion НЕ кобальтовый?
Для катода нельзя просто взять и выбрать что-то получше из периодической таблицы Д.И. Менделеева. Производители вынуждены решать сложную задачу максимальной очистки активного материала.
❌ Тот же кобальт при производстве для аккумуляторных электродов должен быть предельно свободен от примесей.
Применение в электродах кобальта с присутствием железа, ванадия и серы более 0,15% недопустимо. Но возможно у некоторых китайских производителей (качество страдает). Всерьёз эти подделки рассматривать не следует.
Поэтому в большинстве случаев разработчики смартфонов отталкиваются от наиболее недорогих и доступных для массового заказа технологий. LCO-ячейки как раз подходят лучше всего.
Главное ещё чтобы брака было поменьше и характеристики поинтереснее для маркетинга.
Какие бывают материалы для катодов?
Сегодняшняя промышленность предлагает для литий-ионной технологии готовые катодные материалы. Они задействованы в массовых поставках. Просто покупаешь и внедряешь в производство.
Массовые катодные материалы для Li-ion:
- LCO — Литий-кобальтовые (LiCoO2);
- NCA — литий-никель-кобальт-алюминий-оксидный (LiNiCoAlO2);
- NMC — литий-никель-марганец-кобальт-оксидный (LiNiMnCoO2);
- LMO — литий-марганцево-оксидные (LiMn2O4 и Li2MnO3);
- LFP — литий-железо-фосфатные (LiFePo4);
- и ещё несколько новых разработок не из массового производства.
👉 Отличия всех распространённых катодных материалов Li-ion.
Альтернатива LCO, как видите, существует. Но другим материалам не удалось придать аккумуляторам конкурентную кобальтовому катоду плотность энергии. Поэтому их применение в основном уходит в сторону электромобилей, медицинской техники, промышленного оборудования и электроинструмента.
***
Кобальт завоевал место лучшего материала в качестве активного компонента катодов литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов в мобильных гаджетах (телефоны, смартфоны, ноутбуки, планшеты, фотоаппараты и так далее).
Он прочно вписался в рынок с характеристиками по напряжению 3,6В (номинальное) и 4,2В (максимальное). И эти значения можно ещё увеличить за счёт присадок в электролит. Тем самым поднимают и без того большую плотность энергии 190 Вт·ч/кг.
Для самостоятельного изучения применения катодных материалов в литий-ионных аккумуляторах рекомендуем научный материал из сентябрьского выпуска 2008-го года JOM: The Magazine [публикация на TMS].
Да, номер не самый свежий (особенно по расценкам активных компонентов), но до сих пор актуальный по технической матчасти. В нём приведены подробные и точные сведения проводимых исследований.
