Уже более 30 лет мы пользуемся литий-ионными аккумуляторами, но даже не догадываемся, что этот термин объединяет десятки батарей. Некоторые из них серьезно различаются по своим техническим характеристикам. Поэтому не стоит удивляться, что батарея с одной и той же маркировкой не выдерживает суток в смартфоне, но обеспечивает длительные поездки на электромобиле.
Специалисты "Первой аккумуляторной компании" подготовили информацию о Li-ion аккумуляторах, рассказываем:
Как устроен аккумулятор?
Устройство имеет много общего с традиционным свинцово-кислотным аккумулятором. Например, анод, катод и электролит. В качестве активных элементов берется графит (отрицательный заряд) и литий (положительный), которые тонким слоем распределяются по фольге из меди и алюминия соответственно. Между листами фольги располагается сепаратор, наполненный электролитом.
Когда напряжение подается на электроды, ионы лития отсоединяются от катода, проходят через сепаратор и встраиваются в структуру графитового анода. Это запускает реакцию окисления, а вместе с ней — зарядку АКБ. Когда аккумулятор начинает работать, ионы перемещаются обратно.
Слабым местом батареи является чувствительность к перезарядам и глубоким разрядам. Но эту проблему легко решает BMS-плата. Она разрывает цепь, когда напряжение достигает критических параметров.
Для справки! Катод может создаваться из разных материалов. Отсюда большая разница между некоторыми батареями с одной маркировкой.
Какие существуют типы литий-ионных аккумуляторов?
Литий-ионная технология широко используется в области бытовой техники, а также портативных девайсов. Ноутбуки, смартфоны, умные часы и прочие гаджеты — все эти устройства питаются от АКБ с ионами лития в составе. Объяснить такую популярность легко:
- большой циклический ресурс;
- малый саморазряд;
- широкий температурный диапазон;
- солидная удельная емкость;
- защита от перезаряда и глубокого разряда.
Разберемся, какие сегодня существуют виды Li-ion аккумуляторов и в чем их особенности.
Начнем разбор с модели, которую мы знаем лучше всего — NCR. Катод делается из оксида литий-кобальта, а в качестве изолятора применяется оксид алюминия. Он постепенно теряет свою популярность, однако все еще устанавливается в большинстве смартфонов, цифровых камер, ноутбуков. Часто встречается в электромобилях Tesla, электровелосипедах.
Суперспособность такой батареи — высокая энергоемкость, которая варьируется от 150 до 200 Вт·ч/кг. Изделие мало весит, поэтому хорошо подходит для создания компактных источников питания. При этом срок службы достигает 500–1000 циклов.
Но есть и минусы. Аккумуляторы получаются слишком «нежными». Могут взорваться от удара или быстрого заряда, выключиться в мороз или жару. Допустимые токи разряда невысокие — всего 1–2 С. А еще они стоят дорого, поскольку кобальт — редкий металл.
- Литий-марганцевые (IMR, INR)
Если нужен более долговечный и безопасный источник питания, выбирать нужно литий-марганцевые изделия. Они заряжаются большими токами — от 4 до 10 С. Диапазон напряжений составляет 2,5–4,2 В, а энергоемкость ниже, чем у кобальтовых, — 140–150 Вт·ч/кг. Служат до 1000 циклов, что можно приравнять к 5–6 годам. Редко идут в комплекте с защитной платой, но зарядная цепь всегда ограничивается по напряжению. Разряжаются медленно.
IMR — подвид с показателем минимального напряжения 2,75 В. Выдерживает большие температуры, а при работе на средних токах нагревается слабо.
INR считается одной из наиболее передовых технологий. Конструкция катода помогает объединить высокие токи с внушительной емкостью. Стоит АКБ дороже, чем IMR. Станет лучшим выбором для шуруповертов, вейп-девайсов, электротранспорта.
Выдающийся вид литий-ионных аккумуляторов сразу по двум параметрам: мощность и безопасность. Сроки жизни приближаются к рекордным — 1500–3000 циклов, что можно смело приравнять 10–20 годам службы. Энергоемкость средняя — 150 Вт·ч/кг, а диапазон напряжений широкий — от 2 до 3,65 В. Если допустить разряд до 2 В, ресурс сокращается.
Стабильные показатели напряжения, высокие токи под нагрузкой делают их идеальным источником питания для марсоходов, электрических автомобилей или велосипедов, любой другой техники. Даже в тяжелых условиях батареи не загораются, не выделяют токсичные газы. Допускается зарядка большими токами.
LiFePO4 проживет до 2000 циклов. Хорошо переносит переразряд, низкие температуры, нагрузку в 25 С. Минус в том, что энергоемкость небольшая — 120 Вт·ч/кг. Лучше всего подойдет для электротранспорта, электроинструментов, солнечных энергетических систем.
IFR — литий-феррофосфатная модель, которая выдерживает нагрузку в 25 С, прослужит до 2000 циклов с максимальным током заряда 4 С. Максимальное напряжение — 3,65 В, а номинальное — 3,2–3,3 В.
Звание «долгожителя» оставляют за собой литий-титановые модели. Способны вынести до 7000 циклов. При этом они безупречны с точки зрения безопасности — даже в 30-градусный мороз и 60-градусную жару не взрываются. Рабочий диапазон напряжений варьируется от 1,6 до 2,7 В, а номинальное напряжение — 2,3 В. Крайне низкое сопротивление обеспечивает быструю зарядку и минимальный саморазряд — всего 0,02 % в сутки.
Энергоемкость, конечно, небольшая — до 100 Вт·ч/кг. Однако разработка находит применение в электромобилях, наручных часах, а также в мобильных медицинских устройствах.
Теперь вы знаете, что это значит — тип аккумулятора li-ion. Под одной маркировкой скрывается целое семейство источников питания, которое объединяет между собой один элемент — ионы лития. Поэтому прежде, чем радостно хватать с полки источник питания, разберитесь: что именно вы собираетесь покупать и подходит ли оно для вашей задачи. А если сомневаетесь, мы всегда поможем разобраться.
Купить li-ion акт или восстановить старую батарею, Вы можете в торговой сети "Первая аккумуляторная компания" или в Интернет-магазине 1AK.BY.
#1ak #1ak.by #литий-ионный аккумулятор #li-ion #аккумулятор #аккумуляторный элемент #электротранспорт #электросамокат #первая аккумуляторная компания
