«Не одним литием единым…» подумали производители аккумуляторных батарей, когда их начали пугать растущими ценами на этот металл и исчерпаемостью его запаса на земле. Профессоры заглянули в таблицу Менделеева и увидели там ближайший по свойствам металл с 11 протонами – натрий (Na). Земная кора содержит 2,6% этого элемента. Изобретатели даже создали опытные образцы таких аккумуляторов, а учёные заработали денег на научных статьях по этой и подобной тематике.
«С материалами для аккумуляторов точно не будет проблем, если продвинуться технологии» – твердят деятели науки. Ионы, оказывается, можно брать из … (в навозе содержится 0,6% калия)! Даже алюминий – самый распространённый металл с 3 электронами на внешнем энергетическом уровне и 13 протонами тоже подходит в качестве базового ионного материала для накопителей энергии. Рассмотрим пока свойства и виды Li-Ion аккумуляторов, а про вышеупомянутые – в следующих публикациях.
Чем плохи и хороши литиевые аккумуляторы
Про литиевые аккумуляторы я уже писал в предыдущих статьях: полимерные и литий-титановые.
На данный момент недостатки Li-Ion хранителей энергии не устраивают только потребителей:
· Ограниченный срок службы – изделие регулярно необходимо обновлять заменой на новое;
· Высокая пожароопасность – нужно обеспечить надёжную защиту хранения/эксплуатации;
· Долгое время зарядки – требуется планирование пользования устройством;
· Дороговизна – вынуждает некоторых покупателей выбирать бюджетные модели с худшими параметрами.
Но что интересно, почти все технологии литий-ионных аккумуляторов находятся в стадиях разработки, но Li применяется почти везде. Дело в том, что он очень сильно востребован. Это даёт надежду на то, что будут разработаны высокоэффективные и доступные по стоимости приборы. Хотя, вряд-ли менеджеры это позволят сделать в ближайшее время. Обычные кислотные АКБ, сейчас, сколько стоят? Правильно, зарплату!
Но, есть и весомое преимущество литий-ионных аккумуляторов – они не требуют обслуживания, все «заботы» берёт на себя контроллер, встраиваемый в элемент или батарею. Именно поэтому, давно открытый Li-Ion, нашёл применение только в последнее время, когда электроника стала более продвинутой и миниатюрной.
Виды литиевых аккумуляторов
Литиевые элементы и АКБ делятся на 3 основные категории:
· Высокотоковые – имеют большую величину разрядного тока, подходят для энергоёмкого бытового инструмента;
· Компактные – обладают большой плотностью заряда, используются в приборах бытовой электроники и гаджетах;
· Специализированные – отличаются повышенной надёжностью, улучшенными температурными характеристиками и увеличенным сроком службы. Такие устройства применяются в транспорте, в том числе летательных аппаратах и роботах.
Ещё Li-Ion источники сохранения энергии классифицируются по свойствам, вызванных использованием определённых материалов.
Морозостойкий литий-ионный аккумулятор с органическим электролитом
Китайские учёные из университета Фудань придумали аккумулятор, который не теряет своей ёмкости даже при –40ºС. А при увеличении мороза до –70ºС – треть зарядки всего уменьшится. Если такую батарею 500 раз перезарядить, то ресурс её ёмкости упадёт всего до 83%.
Но вот старались они это не для морозных регионов Европы или России, но для нужд космоса.
Литиево-серный аккумулятор
В университете Далласа, г. Техас (США) разработали накопитель тока на Li-S, который легче обычных литиевых банок, но плотность заряда у него вдвое выше. Также в нём увеличен уровень безопасности и экологической чистоты.
Недостатком может быть лишь цена, которая будет выше, не только из-за молибденового нанопокрытия, но и премии тому, кто это изобретение запотентовал.
Литиево-металлические энергохранители
Li-Metal-аккумуляторам, которые ещё называются литий-воздушные, уже пророчат великое будущее. Проблему возникновения дендритов в таких элементах учёные из университета штата Аризона решили использованием трёхмерного слоя полидиметилсилоксана.
В итоге, разработанные литий-металлические аккумуляторы стали безопаснее, а срок службы – более продолжительным.
Твердотельные аккумуляторы
Идея использования не жидкого, а твёрдого электролита в накопителях энергии попала в умы учёных ещё в 1950-е годы.
Но только недавно исследователи из Университета Цинхуа разработали автомобильный тяговый АКБ такого типа. Он обладает параметром в 400 Втч/кг, тогда как классический литиевый аналог имеет значение такой величины – всего 250. Не зря первыми в очередь за «свежеиспечёнными» аппаратами Qing Tao Energy, отличающиеся повышенной безопасностью и высокой плотностью энергии, стали автомобильные концерны Toyota и Volkswagen.
