Что такое литий ионный аккумулятор — устройство и виды

Устройство батареи

1 ячейка аккумулятора работает в диапазоне напряжений от 4.2В. до приблизительно 3 Вольт. При разрядке, напряжение на ячейке соответственно падает. Очень часто такие ячейки соединяют последовательно или параллельно, чтобы увеличить выдаваемое сборкой напряжение, или ее емкость и максимальный ток.

Количество последовательно соединенных ячеек (при таком типе соединения напряжение складывается) обозначается английской буквой S. 1Sаккумулятор имеет максимальное напряжение 4.2 вольта. 2S – 8.4 вольта. И так далее.

Некоторые батареи оснащены специальной платой защиты. Все съёмные аккумуляторы для сотовых телефонов имеют ее. Принцип работы схемы заключается в том, что она отключает элемент при слишком высоком или слишком низком напряжении, а также при коротком замыкании или превышении максимальной нагрузки или температуры. Так как плата занимает некоторое место, то формат 18650 с защитой имеет размер 18700.

Плата защиты

Устройство литий-ионных аккумуляторов

По своему исполнению Li-Ion аккумуляторы выполняются в цилиндрическом и призматическом исполнении. Цилиндрическая конструкция представляет рулон электродов с сепараторным материалом для разделения электродов. Этот рулон помещён в корпус из алюминия или стали. С ним соединён минусовой электрод.

Положительный контакт выводится в виде контактной площадки на торец аккумулятора.

Цилиндрический литий-ионный аккумулятор

Li-Ion аккумуляторы призматической конструкции делаются с помощью укладывания пластин прямоугольной формы друг на друга. Такие батареи дают возможность сделать упаковку более плотной. Сложность заключается в поддержке сжимающего усилия на электродах. Есть призматические АКБ с рулонной сборкой электродов, скручиваемых в спираль.

Призматический литий-ионный аккумулятор

В конструкции любых литий-ионных аккумулятор предусмотрены меры для обеспечения их безопасной работы. В первую очередь это касается предотвращения разогрева и воспламенения. Под крышкой батареи устанавливается механизм, который увеличивает сопротивление аккумулятора при увеличении температурного коэффициента. При возрастании давления внутри АКБ выше допустимого предела, механизм разрывает положительный вывод и катод.

Сейчас выпускается много призматических литий-ионных аккумуляторов. Они находят применение в смартфонах и планшетах. Конструкция призматических батарей часто может отличаться у различных производителей, поскольку не имеет единой унификации. Электроды противоположной полярности разделяются сепаратором. Для его производства используется пористый полипропилен.

Конструкция Li-Ion и прочих разновидностей литиевых АКБ всегда выполняется герметичной. Это обязательное требование, поскольку вытекания электролита не допустимо. Если он вытечет, то электроника будет повреждена. Кроме того, герметичное исполнение не допускает попадания внутрь АКБ воды и кислорода. Если они попадут внутрь, то в результате реакции с электролитом и электродами разрушат аккумулятор. Производство комплектующих для литиевых аккумуляторов и их сборка находится в специальных сухих боксах в атмосфере аргона. При этом используются сложные приёмы сваривания, герметизации и т. п.

Что касается количества активной массы Li-Ion аккумулятора, то здесь производители всегда ищут компромисс. Им нужно добиться максимальной ёмкости и обеспечить безопасность функционирования. За основу принимается отношение:

Ао / Ап = 1,1, где

Ао – активная масса отрицательного электрода;

Ап — активная масса положительного электрода.

Такой баланс не допускает образование лития (чистого металла) и исключает возгорание.

[su_youtube url=»https://www.youtube.com/embed/GnJMzENEf98″]

Области применения

Технология хранения энергии на основе литий-ионных аккумуляторов используется уже несколько десятилетий, но так и не достигла своего пика потенциала. Ячейки широко распространены не только в домашних хозяйствах, но и в промышленности. Например, литий-ионные батареи используются в автомобилях, самолетах и лодках.

Система зарядки также совершенствуется, в основном за счет установки современных контроллеров, которые могут определять, проверять параметры тока питания и при необходимости ограничивать их

Это обеспечивает плавный режим зарядки и исключает сбои в работе батареи, что крайне важно для самолетов. Как правило, новые технологии, применяемые в аэрокосмической отрасли, со временем находят свое применение и в бытовой технике, обеспечивая пользователей качественными и безопасными источниками питания

Еще одним мощным прорывом стало появление современных электромобилей, тенденцию к которому задала компания Tesla. Инженеры компании создали сверхмощные литий-ионные батареи с запасом хода до 500 км, что делает электромобили равными двигателям внутреннего сгорания.

Литий-ионный аккумулятор Tesla.

В Норвегии паромы работают на электродвигателях, питающихся от литий-ионных батарей. Они способны перевозить 360 пассажиров и 120 автомобилей на борту.

Еще одно применение литий-ионных батарей — в вертолетной технике. Например, электрический вертолет японской компании Hirobo может перевозить одного пассажира и развивать скорость до 100 км/ч. На полной зарядке тихий, нейтральный к CO2 двигатель может работать более получаса.

Развитие аккумуляторных технологий движется в сторону увеличения емкости, мощности, но при этом уменьшения размеров и удешевления батарей. Использование нанопроводов вместо графита в кремниевых анодах позволит сократить время зарядки до 15 минут при трехкратном увеличении емкости.

Устройство литий-ионного аккумулятора

Конструкция батареи этого типа выглядит следующим образом:

1. Катод или отрицательный электрод. Это фольга из алюминия, которая покрыта слоем оксида лития.
2. Анод или положительный электрод. Пленка меди, покрытая слоем графита.
3. Сепаратор. Пористый сепаратор и электролит.
4. Герметичный корпус. Это необходимо, так как разгерметизированная батарея может привести к поломке, пожару или даже взрыву.
5. Плюсовые и минусовые выводы.

Некоторые устройства могут быть оснащены дополнительными регуляторами и предохранителями. Эти элементы помогают увеличить сопротивление при нагреве, сбросить внутреннее давление или разорвать контакт между катодом и плюсовым выводом в аварийных ситуациях.

Литиевые батареи бывают разных размеров, но с точки зрения формы существуют два основных типа

• Цилиндрическая;
• Призматический.

В цилиндрических батареях тонкие слои анода, катода и сепаратора свернуты в рулон. В призматических батареях слои плотно прижаты друг к другу.

Плюсы и минусы литиевых АКБ

Популярность литиевых батарей говорит сама за себя — такие устройства имеют множество преимуществ:

• Отличная энергоэффективность;
• Эффект памяти сведен к минимуму»;
• длительный срок службы;
• не требует технического обслуживания;
• Способность работать при различных температурах;
• отсутствие саморазряда;
• компактный размер и возможность придать батарее любую форму.

Литиевые батареи не идеальны и имеют ряд недостатков:

• высокая цена по сравнению с другими типами батарей;
• ограниченное количество циклов зарядки;
• всегда существует минимальный риск взрыва или пожара;
• механические повреждения опасны и могут повредить аккумулятор;
• хорошую производительность только при правильной зарядке и использовании.

Устройство и принцип работы АКБ

Ионно-литиевый аккумуляторный элемент питания состоит из положительных и отрицательных пластин. Катод создается из производных лития (при производстве используется несколько разновидностей)на алюминиевой фольге, анод выполнен из графита на медной фольге. Между пластинами устанавливается пористый сепаратор. Он пропитан электролитом, выполняющим роль проводника. Заряд переносится ионами лития, которые легко интегрируются в пористую решетку углерода, что вызывает хим. реакцию.

Вышеописанная схема сворачивается в рулон, помещается в герметичный корпус, выполненный из алюминия, стали, полимеров.

Аккумуляция, хранение, передача тока осуществляется по следующему принципу:

При подаче на электроды напряжения ионы лития отрываются от катода, переходят через сепаратор к графитовому аноду и встраиваются в его молекулярную структуру. В результате протекает реакция окисления, и аккумулятор заряжается. При подаче нагрузки ионы лития перемещаются обратно к катоду. Углеродистая пластинка на медной фольге становится «минусом», а производные лития на алюминии – «плюсом».

Принцип работы.

Как восстановить Li-ion аккумулятор

Несмотря на то, что срок службы многих современных АКБ достаточно долгий, приходит время, когда заряд любого химического источника тока истощается. Емкость падает, и АКБ уже не может работать долго и исправно. Особенно, если разряженный источник питания долго хранился без подзарядки. Существует несколько распространенных способов вернуть его к жизни. Восстановленная батарея будет работать недолго, но это поможет выиграть время до ее замены.

В Интернете описываются самые неожиданные и порой абсолютно нелогичные методы восстановления Li-Ion АКБ. Например, есть статьи о том, что можно эффективно раскачивать батарею, если заряжать и разряжать ее несколько раз подряд. Безусловно, это миф, и применять такой «способ» не стоит. Также на одном из популярных форумов описывается реальный жизненный пример о том, как один человек раскачивал батарею, положив ее в холодильник. Она вздулась до огромных размеров и лопнула после того, как была изъята из морозилки — естественно, от перепада температуры.

На серьезный вопрос о том, как действительно раскачать заново батарею сотового, можно дать простой и ясный ответ: взять любую аккумуляторную зарядку с напряжением 5-12 В и резистор сопротивлением от 330 Ом до 1 килоОм. Схема подключения предельно проста: «минус» источника питания подсоединяется к «минусу» аккумулятора, а «плюс» — к «плюсу, через резистор. Теперь нужно включить зарядное устройство в сеть и регулярно проверять рост напряжения с помощью мультиметра в течение 10-15 минут. Напряжение постепенно растет, и при достижении его числа приблизительно в 3,31 В телефон «находит» батарею и принимает ее.

Раскачка Li-ion, отключенного контроллером, с быстрым приведением АКБ в рабочее состояние тоже возможны. В данном случае, при замерах текущего напряжения его показатель будет равен около 2,5 В. Аккумулятор «жив» и может еще поработать некоторое время, хотя, на первый взгляд, он выглядит почти разряженным. Восстанавливаем его так: для этого понадобятся «народный зарядник» Imax B6 и мультиметр. У АКБ отпаивается защитная схема, она подключается к Imax. А как проверить напряжение — уже понятно: оно всегда контролируется мультиметром.

Раскачиваем АКБ максимально осторожно. Программа заряда ставится на Li-Po, режим зарядки выбирается в зависимости от вида АКБ: для Li-ion — 3,6 В, либо 3,7 В для Li-pol

Важно: в процессе восстановления выставить параметр Autо — без него запуск не начнется по причине низкого заряда АКБ. Значение тока выбирается с помощью кнопок «+» и «–»

1 А — это самый безопасный и оптимальный ток для раскачки.

Когда напряжение достигнет 3,2-3,3 В, АКБ начнет свою полноценную работу.

Из истории создания

Li-ion аккумуляторы впервые появились в начале 90-х годов. Ведущим их производителем изначально стала компания Sony. В состав такой батареи входят два электрода. Катод помещен на фольгу из алюминия, а анод расположен на фольге из меди. Между электродами помещены разделители (сепараторы), содержащие жидкий или гелеобразный электролит. Ионы лития c зарядом «+» являются носителями тока, ионами, способными проникать в другие химические элементы, давая, тем самым, ход электрохимической реакции, обеспечивающей питание того или иного устройства.

Литиевые аккумуляторные батареи прошлого поколения «славились» повышенной взрывоопасностью по причине использования в них анода металлического лития и возникновения газообразных химических соединений внутри АКБ. При множественных циклах «заряда-разряда» могло произойти замыкание, а затем и взрыв литиевого аккумулятора. Взрывы случались и по причине того, что ионы лития вступали в опасную реакцию с другими веществами, входившими в состав батареек.

Когда химическое вещество для анода окончательно заменили графитом, это удалось полностью исправить. Кстати, все современные устройства для зарядки, посредством которых батарейки получают электропитание, предохраняют их от перегревания и «перебора» тока. В литий-феррум-фосфатных АКБ этот серьезный недостаток полностью устранен. Однако для разработки безопасных аккумуляторных устройств понадобилось около 20 лет.

Во избежание самовозгорания литиевой батареи при ее зарядке производители стали встраивать в корпус контроллер заряда аккумуляторов. Контроллер регулирует температуру внутри АКБ, глубину разрядки и количество потребляемого тока. Но не все литиевые аккумуляторы снабжены контроллером. Часто производитель не устанавливает его — в целях экономии и увеличения емкости. Именно по этой причине некоторые батареи вздуваются и взрываются до сих пор.

Однако, в отличие от своих предшественников в виде никель-кадмиевых и никель-металлогидридных элементов питания, ионные аккумуляторы имеют гораздо лучшие характеристики. Низкий уровень саморазряда в таких батареях обеспечивает их более длительный срок годности, а высокая емкость позволяет им работать гораздо дольше. К тому же ни одному литиевому элементу не требуется дополнительное обслуживание, а при окончательном выходе из строя лучше его не восстанавливать, а заменить.

Устройство [ править | править код ]

Литий-ионный аккумулятор состоит из электродов (катодного материала на алюминиевой фольге и анодного материала на медной фольге), разделённых пористым сепаратором, пропитанным электролитом. Пакет электродов помещён в герметичный корпус, катоды и аноды подсоединены к клеммам-токосъёмникам. Корпус иногда оснащают предохранительным клапаном, сбрасывающим внутреннее давление при аварийных ситуациях или нарушениях условий эксплуатации. Литий-ионные аккумуляторы различаются по типу используемого катодного материала. Переносчиком заряда в литий-ионном аккумуляторе является положительно заряженный ион лития, который имеет способность внедряться (интеркалироваться) в кристаллическую решётку других материалов (например, в графит, оксиды и соли металлов) с образованием химической связи, например: в графит с образованием LiC₆, оксиды (LiMnO₂) и соли (LiMn_RO_N) металлов.

Первоначально в качестве отрицательных пластин применялся металлический литий, затем — каменноугольный кокс. В дальнейшем стал применяться графит. Применение оксидов кобальта позволяет аккумуляторам работать при значительно более низких температурах, повышает количество циклов разряда/заряда одного аккумулятора. Распространение литий-железо-фосфатных аккумуляторов обусловлено их относительно низкой стоимостью. Литий-ионные аккумуляторы применяются в комплекте с системой контроля и управления — СКУ или BMS (battery management system), — и специальным устройством заряда/разряда.

В настоящее время в массовом производстве литий-ионных аккумуляторов используются три класса катодных материалов:

• кобальтат лития LiCoO₂ и твёрдые растворы на основе изоструктурного ему никелата лития
• литий-марганцевая шпинель LiMn₂O₄
• литий-феррофосфат LiFePO₄.

Электрохимические схемы литий-ионных аккумуляторов:

Благодаря низкому саморазряду и большому количеству циклов заряда/разряда, Li-ion-аккумуляторы наиболее предпочтительны для применения в альтернативной энергетике. При этом, помимо системы СКУ они укомплектовываются инверторами (преобразователи напряжения).

Литий-ионные аккумуляторы в автомобиле Tesla

Представьте себе мир, в котором все автомобили оснащены электродвигателями вместо двигателей внутреннего сгорания. Электродвигатели превосходят двигатели внутреннего сгорания практически во всех отношениях. Недостатком двигателя внутреннего сгорания является то, что он производит достаточный крутящий момент только в узком диапазоне скоростей. В целом, электродвигатель — это, безусловно, лучший выбор для автомобиля. Мы уже писали об этом в статье об автомобиле Tesla.

Однако есть одно узкое место, из-за которого революция электромобилей постоянно откладывается — источники энергии. Долгое время громоздкие, тяжелые, недолговечные и ненадежные батареи электромобилей не могли конкурировать с полным баком бензина. Однако все изменилось, когда на рынок вышел производитель электромобилей Tesla.

Это литий-ионные батареи, которые Tesla использует в своих электромобилях.

Стандартный элемент производит от 3,7 до 4,2 вольт. Многие из этих ячеек соединяются последовательно и параллельно, образуя модуль.

Литий-ионные элементы выделяют много тепла во время работы. Высокие температуры сокращают срок службы и производительность самих элементов. Система управления аккумулятором (BMS) используется для контроля температуры, а также состояния заряда, перезаряда и общего состояния элементов. В батарее Tesla используется система охлаждения на основе спирта. BMS контролирует скорость прохождения спирта через систему, тем самым поддерживая оптимальную температуру для батарей.

Еще одна важная функция BMS — защита от перезарядки. Предположим, есть три клетки разной емкости. При зарядке ячейка с большей емкостью будет заряжаться больше, чем две другие. Чтобы предотвратить это, BMS использует так называемую балансировку клеток. В этом процессе все элементы заряжаются и разряжаются одинаково и защищены от перезарядки или недозарядки.

И в этом заключается преимущество Tesla перед аккумуляторной технологией Nissan. У Nissan Leaf есть серьезная проблема с охлаждением батареи из-за большого размера ячеек и отсутствия активной системы охлаждения.

Преимуществом конструкции с несколькими малыми цилиндрическими ячейками является также равномерное распределение нагрузки на все ячейки при высоком энергопотреблении. Если бы это была всего одна клетка, а не много, она бы очень быстро разрушилась из-за постоянной нагрузки. Компания Tesla сделала маленькие цилиндрические ячейки, технология их производства хорошо отработана. Подробнее об аккумуляторном модуле Tesla вы можете прочитать в этой статье.

Тенденции развития в будущем

Литий-ионные технологии хоть и появились не вчера, но объективно находятся в точке старта в плане реализации имеющегося потенциала, сфер промышленного внедрения, доступных на данный день.

Li-ion элементы устанавливают в автомобилях, на водных суднах, в самолетах. Корпорация Boeing постоянно дорабатывала производственные технологии по изготовлению, выпуску аккумуляторов таким образом, чтобы предотвратить прорывы отдельных элементов в случае повышения рабочих температур, изменила конструкцию и снизила параметры выделения тепла.

Отдельно проводилось совершенствование зарядной системы. В конечном счете мастера компании выпустили новую доработанную конструкцию отсека для батареи, которая бы защитила самолет на случай отказа.

Прорывом элементы питания стали в электромобилях. Лидером по вопросам разработки в данном сегменте является марка Tesla Motors. Она, чтобы обеспечить автомобили источниками питания, неоднократно заявляла о планах строительства завода по производству литиевых и ионных батарей полного цикла.

Норвежцы пошли дальше и создали проект электропарома с применением рассматриваемой категории элементов питания. Судна Siemens (Германия) и Fjellstrand (Норвегия) решено было оснастить парой электрических двигателей, работа которых идет от литий-ионных АКБ. Производительность и мощность новинки – 360 пассажиров, 120 машин.

Еще один интересный пример – электрический вертолет от хиросимской корпорации Hirobo. Модель рассчитана на одного пассажира, максимально в час может развивать 100 км. Двигатель бесшумен в работе, заряда батареи хватает в среднем на 30 минут полета без перерывов – да, немного, но уже лучше, чем ничего.

Параметр является очень важным, поскольку от него во многом зависит экологичность, показатели выброса СО₂ в атмосферу (их при условии грамотного подхода можно снизить минимум на четверть).

Развитие Li-ion АКБ в будущем направлено на повышение мощности, расширение емкости при малых размерах. Использование кремниевых нанопроводников вместо графита в анодах должно повысить емкость минимум втрое и сделать даже стандартную зарядку очень быстрой – до 15 минут.

Литий-ионный аккумулятор – описание, история создания

Литий-ионный аккумулятор – источник тока, основанный на преобразовании химических реакций, происходящих внутри источника, в электрическую энергию. Данный тип батареи наиболее распространён в современной жизни, в большинстве своём из-за повсеместного использования в электронике: сотовых телефонах, цифровых фотоаппаратах, ноутбуках и так далее. Кроме этого, литиевые аккумуляторы ставят в электромобили.

Первое упоминание современных литиевых аккумуляторных батарей относится к 70-м годам XX века и связано с именем Майкла Стэнли Уиттингема. Будучи химиком в нефтяной компании «Exon», он создал источник тока, в котором в качестве анода использовался сульфид титана, а катод был литиевым. Первая батарея обладала напряжением 2,3 Вольт и способностью перезаряжаться, однако была пожароопасной и ядовитой. При взрыве, который мог случиться внезапно, литий вступал в контакт с воздухом и горел, а дисфульд титана выделял сероводород, вдыхание которого как минимум неприятно. Помимо этого, титан обладает и всегда обладал высокой стоимостью, и из-за всех этих факторов проект Уиттенгема был закрыт.

Литий-ионная батарея, несмотря на свои недостатки, казалась достаточно привлекательной для продолжения развития, однако требовалась замена анодного материала, чем в 1978 году занялся Джон Гуденаф. Спустя некоторое время он обнаружил, что кобальтит лития (оксид лития-кобальта) обладает лучшими характеристиками, касающимися безопасности использования, а также напряжением, достигающим 4 Вольта. Однако использование лития в качестве катодного материала становилось причиной короткого замыкания аккумулятора. В 1980 году Рашид Язами указал на графит и назвал его наиболее подходящим в качестве анода материалом.

Однако потребовалось ещё одиннадцать лет, чтобы созданная и усовершенствованная батарея появилась в продаже под брендом компании «Sony».

Использование литий-ионных АКБ

Есть две основные ошибки использования данного вида АКБ:

1. Не рекомендуется полностью разряжать литий-ионный аккумулятор. Хотя батареи такого типа и устойчивы к полному разряду, однако не стоит увлекаться этим действием чересчур. Особенно это губительно для аккумуляторов с источником бесперебойного питания и электродвигателями с большой мощностью. Если все же такая ситуация произошла, необходимо своевременно постараться подключить литий-ионную АКБ к ЗУ. «Завести» аккумулятор возможно и после продолжительного пребывания его в состоянии большого разряда. Для этого потребуется зарядить батарею не менее двенадцати часов, а затем разрядить по новой.
2. Перезарядка изделия портит его качество. При перезарядке литий-ионного аккумулятора нужно помнить, что это действие будет отражаться на свойствах изделия, причем не с положительной стороны. Если заряд батареи происходит в неотапливаемом помещении, то схема «контроллер» может не всегда сработать и обесточить батарею. Помимо этих двух ошибок, необходимо беречь литий-ионный аккумулятор от механических воздействий, разного рода ударов, в результате которых, может произойти разгерметизация корпуса изделия и произойти возгорание внутри него. Именно из-за этого такие изделия (в них чистого лития ˃ на 1 грамм) запрещено пересылать по почте.

Мифы и действительные технические особенности

Распространенные заблуждения следует изучить отдельно. Так, достаточно часто эксперты советуют не допускать полной разрядки. Ограничение справедливо, но надо учесть особенности штатных контрольных систем. Как правило, индикатор мобильного устройства показывает 0% при падении напряжения ниже 3,4-3,6 V. Такие уровни неопасны, так как критический порог – от 2,4 до 2,6 V. Следующая информация предотвратит ошибочные действия при эксплуатации.

К сведению. Несмотря на соответствующие предупреждения, увеличение количества рабочих циклов никак не влияет на безопасность. Замена необходима только для восстановления утраченных накопительных свойств.

Заряд лития выше определенного порога на самом деле способен провоцировать процесс горения. Реакция сопровождается выделением водорода из электролита, поэтому не получится погасить пламя водой. Огонь поддерживается даже без доступа кислорода, поэтому для нейтрализации необходимо локализовать опасную область. Отмеченный недостаток устранен в новых моделях аккумуляторов, созданных на основе ионов.

Отличие li-ion от li-pol аккумуляторов

Литий-ионный аккумулятор существенно отличается от литий-полимерного по множеству параметров.

Разница технологий

Главным отличием аккумуляторов li-pol от li-ion считается физическое состояние электролита. В первом случае применяют твердый полимерный электролит или пластины с элементами гелеобразными включениями. Во втором случае электроды делятся жидким веществом.

Применение сухого электролита уменьшает его активность. Потому для улучшения свойств аккумулятора в него добавляют гелевые полужидкие вкрапления. Применение полимерной прослойки делает технологию более сложной и дорогой. Однако при этом батареи становятся более удобными и безопасными.

Срок службы

Обе разновидности аккумуляторов в равной степени подвержены старению. Они обеспечивают примерно 900 полных циклов зарядки. После чего использовать их невозможно. При этом активность эксплуатации самого устройства не имеет особого значения. Если долгое время вообще не пользоваться батареей, сокращение ресурса тоже произойдет.

Уже через 1 год емкости значительно уменьшаются в ресурсе. Через 2-3 года батарея может вообще выйти из строя. Этот минус считается общим для всех видов литиевых устройств. Потому специалисты советуют выбирать более долговечную модель. При этом стоит ориентироваться на репутацию производителя и конкретные отзывы.

Дополнительная защита

При анализе отличий разных типов аккумуляторов стоит учитывать наличие защиты. Модели li-pol требуют применения дополнительной внутренней защиты. Они могут перегореть из-за перегревания элементов. Такие последствия обусловлены внутренним напряжением функционирующих зон.

Мнение эксперта Карнаух Екатерина Владимировна Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность “Экономика предприятия”

Для защиты устройства от перезарядов, перегревания элементов и перегорания в конструкции предусмотрена особая стабилизирующая система. Также в ней используется механизм ограничения тока. Это делает аккумуляторы li-pol безопаснее, однако значительно повышает их стоимость.

В конструкции применяют часть электролитов в гелевой форме. Комбинированные источники питания применяются во множестве портативных устройств. Они характеризуются высокой чувствительностью к колебаниям температур и требуют четкого соблюдения правил эксплуатации. Аккумуляторы li-pol стоит применять в устройствах, которые нагреваются до 60-100 градусов.

Производители помещают внутренние элементы в корпус, который отличается теплоизолирующими характеристиками. Такие аккумуляторы прекрасно подходят для использования в условиях повышенных температур. Если температурный режим не соответствует требованиям эксплуатации, полимерные элементы используются как резерв.

Особенности зарядки

Для пополнения заряда li-pol аккумулятора понадобится минимум 3 часа. При этом можно не бояться нагревания блока. Существует 2 этапа наполнения. Первый протекает, пока не будет установлен пиковый режим. Его поддерживают до достижения зарядкой 70 %. При нормальных параметрах напряжения удается набрать остаточный заряд 30 %.

Подзарядку рекомендуется проводить по четкому графику. При этом стоит дождаться полной разрядки и выполнять манипуляцию каждые 500 часов применения устройства. Это помогает поддерживать объем наполнения на постоянном уровне.

Аккумулятор стоит подключать исключительно к стабильной электросети. При этом не должно быть колебаний напряжения или помех. Использовать рекомендуется лишь соответствующие зарядные устройства, которые совпадают с параметрами, которые приведены в описании.

Важно учитывать, что при зарядке все разъемы стоит подключать правильно. Стоит следить, чтобы не было размыкания. Элементы литий-полимерных устройств отличаются высокой чувствительностью к повышенным параметрам тока, перегрузкам, механическим воздействиям и переохлаждению

Важно контролировать герметичность твердотельных деталей

Элементы литий-полимерных устройств отличаются высокой чувствительностью к повышенным параметрам тока, перегрузкам, механическим воздействиям и переохлаждению

Важно контролировать герметичность твердотельных деталей

Мнение эксперта Карнаух Екатерина Владимировна Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность “Экономика предприятия”

Зарядка аккумуляторов li-ion не отличается от устройств li-pol. Однако они характеризуются более высокой чувствительностью и меньшей надежностью в плане безопасности. Длительность зарядки у двух типов совпадает. Однако литий-полимерные элементы считаются более требовательными к качеству электроснабжения.

Все (+) и (-) литий-ионных аккумуляторов

В 70-ом году прошлого века о Li-ion АКБ стали известны. Чтобы повысить уровень электроэнергии, в такую батарею устанавливался анод лития. Благодаря ему эксплуатация изделия увеличивалась, но возникала другая проблема: при перегревании катода могло произойти воспламенение аккумулятора.

Спустя определенный период времени этот дефект был заменен ионами металла, существенно снизив опасность возгорания батареи.

Литий-ионные аккумуляторы и ныне пользуются немалой популярностью у покупателей. Они испытаны временем, число зарядов/разрядов по циклу у них многочисленно.

Обладая слабым «эффектом памяти» и легким весом, аккумуляторы li-Ion обретают свою нужность во многих портативных и автономных устройствах. К примеру, li-ion-ные батарейки для техники быту, источники для тяги электроэнергии с высокой эффективностью.

Присутствуют у литий-ионных батареек и свои изъяны, которые в принципе могут легко компенсироваться умением накапливать энергию, благодаря высокой плотности.

Перечислим некоторые из них:

• относительно дорогие;
• продолжительные разряды губительны для них;
• работают хуже в жару;
• при температурах со знаком «минус»могут сойти на нет («погибнуть»);
• при нарушении герметичности становятся взрывоопасными;
• теряют емкость как при перегреве, так и при использовании на морозе.

Взрывоопасность

К взрыву аккумулятор могут привести ситуации, когда допустимая температура превышена, и электролит чрезмерно нагревается, а также при высоких зарядных или разрядных токах (коротком замыкании внутри АКБ). В такой батарейке в результате металлизации лития начинается цепная реакция, после которой он вздувается, и нарушается целостность оболочки. В моменты, когда аккумуляторная ячейка сильно перегревается или когда происходит короткое замыкание, температура внутри вырастает до 70-90оС, литий становится химически активным и начинает вступать в реакцию. Электролит и литий анода взаимодействуют, и в результате реакций могут появиться углеводороды. Но из-за углеводородов возгорание не происходит, пока там не появится кислород. Кислород может появиться на катоде, когда при дальнейшем росте температур до 200 °C происходит разгерметизация, тогда аккумулятор и воспламеняется. Этот процесс быстро заканчивается, когда реагенты внутри аккумулятора полностью разлагаются.