Лучше NiMH, но боятся перегрева, а ещё они невероятно простые по конструкции — несколько полезных фактов, без понимания которых можно совершить ошибки при использовании литий-ионных аккумуляторов (LIB, Li-Ion Battery, применяются в большинстве портативных электронных устройств).
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 (почему?), 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:
- • в твёрдом цилиндрическом корпусе (как 18650);
- • 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.
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 множество причин выхода из строя аккумуляторной батареи типа Li-Ion и Li-Polymer (если быть точнее, Li-Ion Polymer) значительно влияют на проблему с браком. Вот, что именно оказывает воздействие:
- • 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 особенности Li-Ion-аккумуляторов
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).
