Тип аккумулятора литий ионный: Литий ионный аккумулятор: конструкция, характеристики

Литий ионный аккумулятор: конструкция, характеристики

Сейчас практически во всех портативных устройствах используются литий ионные аккумуляторы. Этот тип АКБ имеет ряд преимуществ перед своими предшественниками. С момента изобретения и до сегодняшних дней Li-ion прошел множество усовершенствований. Благодаря этому накопитель данного типа можно считать лучшим в своем роде. Но несмотря на это у нее присутствуют свои недостатки.

История появления

Первый литий ионный аккумулятор был выпущен в 1991 году. Ведущей компанией по производству данного типа АКБ стала Sony. Но батареи были разработаны в 70-х. Это были первые устройства с высокой энергоёмкостью, что сделало их востребованными. Но не было возможности применять их практически в массовом масштабе.

В составе батареи присутствует два электрода. На фольге из алюминия размещен катод, анод же поместили на медную. Их разделяет специальный сепаратор, который состоит из жидкого электролита, в некоторых случаях материал гелеобразный. Положительные заряды переносятся ионами лития. Они способы проникать внутрь других материалов и химических элементов, что провоцирует электрохимическую реакцию. Этим свойством они и обеспечивают заряд или питание устройств (телефонов, ноутбуков и т.д.).

В первые годы после создания литиево ионного накопителя они были известны своей взрывоопасностью. Это происходило из-за использования в конструкции накопителя металлического лития, а также по причине образования химических соединений в виде газа. При большом количестве разряда и заряда происходило замыкание, что влекло за собой взрыв аккумулятора.

Также взрывы происходили и потому, что ионы лития реагировали с другими соединениями и веществами в составе батарейки. Реакция была опасной и влекла за собой выделение большого количества тепла, после чего происходило возгорание и взрыв АКБ. В ходе улучшения было принято решение заменить анод на графитовый аналог. Такая рокировка позволила устранить проблему с взрывоопасностью аккумулятора. А производителю после выявления недостатка пришлось отозвать всю партию для мобильных телефонов.

Интересный факт! В зарядных устройствах, посредством которых накопители получают заряд, есть функция предохранения перегрева АКБ и защита от «переполнения» током.

Чтобы разработать полностью безопасную литий ионную батарейку понадобилось более чем 20 лет активных исследований и совершенствований. Это привело к выпуску более инновационного вида АКБ, а именно литий фосфатных. Они не перегреваются, а также в составе отсутствуют компоненты с опасными реакциями друг на друга. Также многие производители встраивают в корпус контроллер для заряда аккумуляторов во избежание эксцессов с возгоранием.

Принцип работы и устройство

Литий ионный аккумулятор имеет следующий принцип работы:

• После подачи тока на контакты АКБ, катионы лития переходят в анод;
• Во время использования и непосредственной разрядки, ионы лития перемещаются из анода и проникают в диэлектрик примерно на глубину до 50 нм.

Количество циклов зарядки за весь срок службы АКБ может исчисляться 1000. Интересно то, что при глубоком разряде окисление пластин источника не происходит. Но не все типы литий ионных аккумуляторов переносят процесс глубокой разрядки. Например, при установке в телефон или фотоаппарат, во время возникновения глубокого разряда плата блокирует возможность повторного заряда. Зарядить можно будет только с использованием специального устройства.

А вот тяговые литиевые батареи для лодочных моторов совсем не боятся полной потери заряда. Устройство литий ионного аккумулятора, как правило, состоит из некоторых источников энергии, которые соединены параллельно или последовательно.

Химические процессы на положительном и отрицательном электроде

Современные модели литий ионных АКБ содержат электрод из материала, в состав которого входит углерод. Природа этого материала и компоненты электролита влияют на процессы интеркаляции ионов лития в углерод. Матрица анода является слоистой. Она может быть, как частично, так и полностью упорядоченной

Во время протекания интеркаляции ионы от лития как бы раздвигают пласты углерода и встраиваются между ними. При внедрении и изъятии ионов объем матрицы не меняется. Положительный электрод выполняется из оксида никеля или кобальта. Также используются шпинели из лития и марганца.

Во время заряда происходят реакции, которые описываются следующими уравнениями:

• на положительном электроде;

• на отрицательном электроде.

Принцип действия разряда описывается обратными уравнениями.

Виды литий ионных аккумуляторов

Литий ионные аккумуляторы стали востребованы во многих сферах. Помимо использования в гаджетах, бытовых устройствах и автомобилях, выпускают и АКБ для промышленного использования, который имеют высокое напряжение и емкость. Самыми востребованными считаются АКБ, представленные в таблице.

Две цифры первые в ряду указывают на размер диаметра батареи, вторые две на длину. Нуль ставится в случае цилиндрической формы. Также выпускаются АКБ подтипа «Крона» с напряжением в 9 Вольт.

Обозначения батареи указывают на содержание элементов, например, как:

• ICR – кобальта;
• IMR – марганца;
• INR – никеля и марганца;
• NCR –кобальта и никеля.

Виды li ion аккумуляторов в основном отличаются размерами, химическим составом, а также по емкости и напряжению.

Конструкция литий ионной батареи

Литиево ионные батареи изготавливаются в цилиндрическом и призматическом виде. Вариант в виде цилиндра является по сути рулоном из электродов с материалами для разделения разно полюсных. Корпус выполняется из стали или алюминия, с которым соединен минус. Плюс выводится на площадку, расположенную на торце корпуса.

Призматическая конструкция выполняется путем складывания прямоугольных пластин друг на друга. Такой вариант позволяет сделать накопитель компактней.

Любая конструкция предусмотрена с герметичным корпусом. Вытекание электролита недопустимо, так как сразу же выводит батарею из строя.

Характеристики

Характеристики li ion аккумуляторов напрямую зависят от компонентов в составе накопителя. Параметры могут принимать значения в следующих диапазонах:

• Напряжение: номинальное – 3.7 В, макс. – 4.2-4.35 В, мин. – 2.5-3 В.
• Энергоемкость – 110-243 Втч/кг.
• Сопротивление – 5-15 Ом/Ач.
• Время скорого заряда – 15-60 минут.
• Рабочие температуры — -20-60 градусов.

Эксплуатация и срок службы

Батарея такое же сложное устройство, как и телефон, разве что выполняет только одну функцию. Именно поэтому, чтобы максимально эффективно использовать все возможности акб, рекомендуется ознакомиться с тем, как правильно пользоваться и хранить батарею. Это также поспособствует продлению срока службы.

Как правильно эксплуатировать

Необходимо стараться не допускать полного разряда батареи. Этот процесс легко контролировать. Но помимо этого также требуется следить за правильным ходом заряда.

При процессе заряда аккумуляторной батареи необходимо не допускать избыточного подключения к устройству зарядки. Литий ионный АКБ корректно работает и заряжается при напряжении до 3.6 В. Как правило, зарядные устройства подают 4.2 В. При превышении времени заряда в корпусе могут провоцироваться небезопасные электрохимические реакции. Это может повлечь за собой перегревание и вздутие.

При разработке была учтена такая особенность и при превышении напряжения выше рекомендуемого показателя, процесс заряда останавливается. Также литиевые АКБ правильно заряжать именно двухступенчатым способом. Первым этапом происходит зарядка накопителя на постоянном токе, вторым постоянным напряжением с постепенным понижением тока. Данный алгоритм уже реализован во многих зарядных устройствах.

Срок службы

Срок службы батареи напрямую зависит от правильного использования. Например, при несоблюдении рекомендаций в эксплуатации литий ионных аккумуляторов этот период сокращается в 10 раз. Принято считать, что АКБ способны выдержать 500-1000 циклов заряд-разряд, в этом случае учтен фактор полного разряда. При остатке даже минимального процента заряда можно увеличить срок службы устройства на порядок.

Нельзя назвать точный срок работоспособности данного типа устройств, так как длительность напрямую зависит от условий использования. Но все же ориентировочно одна литий ионная батарейка может корректно выполнять свои функции на протяжении 8-10 лет с учетом того, что ее использование будет происходить строго по рекомендациям.

Хранение и утилизация

Данный тип аккумуляторов достаточно просто хранить. Как правило, саморазряд при корректном хранении составляет около 10-15 % в год. Но этот показатель может меняться в большую или меньшую сторону в зависимости от условий консервации.

Важно! Даже при идеальных условиях хранения литий ионных аккумуляторов все равно будет происходить процесс деградации элементов.

 

При возникновении необходимости длительной консервации аккумулятора типа Li-ion требуется позаботиться о минимизации негативного воздействия на акб:

1. Место для хранения должно быть сухим, с небольшим показателем влажности. Требуется исключить риск ударов, возникновения вибрации и непосредственное соседство с открытым огнем или нагревательными элементами.
2. Температура хранения литий ионного аккумулятора не должна быть ниже нуля. Оптимально хранить устройство при 5-25 градусах.
3. Перед консервацией устройства вынимают из прибора. Также предварительно заряжают полностью.

Главное учесть, что любой контакт с водой негативно скажется на состоянии аккумулятора. Хранить при соблюдении всех рекомендаций устройство можно в течение нескольких лет. Важно понимать, что это не убережет батарею от уменьшения емкости.

Утилизировать АКБ требуется путем сдачи в предприятия, которые на этом специализируются. Просто выбрасывать батарею строго запрещено. Дело в том, что более чем половина устройства, вышедшего из строя, используется повторно для производства новых батарей.

Безопасность

Основная проблемы по защите литий ионного аккумулятора на сегодняшний день решена. Специальная электронная защита в виде встроенного контролера держит под надзором все процессы, происходящие во время заряда и разряда (т.е. при использовании АКБ по назначению). Помимо этого, постоянно усовершенствуется материал для изготовления катода. Приоритетно сейчас стоит возможность сделать его термически стабильным.

Также Li-Ion оснащены специальной защитой, которая реагирует на внутреннее замыкание цепи. Помимо этого, немногие типы АКБ этого рода защищены от внешнего короткого замыкания. Защита внутри устройства состоит из двух слоев сепараторов. Один из слоев изготовлен из полипропилена, другой из аналогичного этому материалу вещества. В случае возникновения короткого замыкания второй из слоев просто плавится, что делает его непроницаемым. И рост дендритов лития, стремящихся к положительному электроду, прекращается.

Производители стали встраивать в корпус батареи контролеры заряда, чтобы избежать возможность самовозгорания.  Это устройство держит под контролем температуру внутри корпуса батарейки, глубину заряда, а также количество тока, потребляемого АКБ.

Но несмотря на этот тип усовершенствований даже сегодня есть много сообщений о взрывах аккумуляторов. Довольно часто это случается в телефонах. Эти случаи объясняются тем, что не все производители литий ионных АКБ пользуются такими контролерами. Отказ мотивируется улучшением показателей емкости самой батареи, а также удешевлением производства. Так что, если батарея вздулась спустя некоторое время после эксплуатации — это верный признак того, что производитель сэкономил на производстве.

Но даже такая опасная возможность, как возгорание, которую можно устранить, делает литий ионные аккумуляторы лучше, чем предшествующие аналоги по всем характеристикам. Данный тип батареи работает намного дольше благодаря высокой емкости, низкий уровень пассивного разряда продляет срок годности. Также батареи типа Li-ion не нужно дополнительно обслуживать. А при выходе из строя устройства его дешевле заменить, чем отремонтировать.

Требования к режимам заряда/разряда

Требуется тщательно следить за уровнем разряда аккумулятора. Дело в том, что полный разряд батареи негативно сказывается на его характеристиках. Также возможен полный вывод из строя после глубокого разряда.

Помимо этого, на срок службы литий ионных аккумуляторов непосредственно сказывается уровень разряда перед зарядом и произведение зарядки при помощи токов номиналом выше рекомендованного производителем. Такой тип довольно чувствителен к напряжению зарядного устройства. Например, если использовать вспомогательный прибор с напряжением выше рекомендованного на 3-4 процента, то батарея потеряет емкость в два раза быстрее.

Ток заряда находится в непосредственной зависимости от разницы напряжения аккумулятора и устройства.  А также от сопротивления АКБ и проводов, подводимых к нему. При простых расчетах выходит, что при увеличении напряжения зарядного устройство на 4%, ток заряда возрастет в 10 раз. Такой скачок негативно скажется на работоспособности аккумулятора. Также это увеличивает возможность перегрева.

Как восстановить литий ионный акб

Даже большой срок службы литий ионного аккумулятора не спасает от истощения батареи. В таком случае есть проверенный способ как восстановить литий ионный аккумулятор, но он проработает не долго.

Важно! Восстановить вздутую батарею невозможно. В этом случае она подлежит только утилизации.

Необходимо взять зарядку с напряжением в 5-12 В, а также резистор 330-1 кОм. Минус источника подключить к АКБ, плюс подключается аналогично только через резистор. После чего включить подачу тока и замерять рост показателей напряжения в следующие 10-20 минут. Как только показатель выдаст 3.31 В, смартфон покажет, что пошел процесс заряда. Повышение напряжения, а затем последующее его снижения до рекомендуемых параметров поможет немного восстановить емкость li ion аккумулятора.

Как проверить работоспособность АКБ

Для того, чтобы проверить работоспособность литий ионного аккумулятора, необходимо для начала полностью зарядить батарейку. После чего подключить ее одним концом к тестеру, а другим к нагрузочному резистору.

Тестер покажет емкость, ток и напряжение. Достаточно сравнить полученные показатели с базовыми параметрами батареи. Сильное отклонение в меньшую сторону будет означать, что устройство медленно выходит из строя.

Плюсы и минусы

У литий ионных аккумулятор есть свои преимущества и недостатки перед другими батареями. К плюсам относят такие моменты, как:

• высокий уровень энергоемкости;
• эффект памяти настолько минимален, что практически отсутствует;
• срок эксплуатации очень большой;
• нет нужды дополнительно обсуживать АКБ;
• корректно выполняет свои функции в большом диапазоне температур;
• уровень саморазряда очень низок.

Несмотря на все преимущества у литий ионных батарей есть и свои минусы, например, как:

• возможность самовозгорания и взрыва, вздутие и выход из строя;
• емкость понижается при температуре эксплуатации ниже нуля;
• стоимость продукта значительно выше чем у предшествующих АКБ;
• для повышения безопасности использования устройства необходим контроллер заряда;
• плохо переносит глубокий разряд.

Кстати, большинство минусов купируются. Например, при желании можно найти батарейку с контроллером, что уже устраняет возможность перегрева и самовозгорания. А при постоянной подзарядке, глубокий разряд также исключается. Также производители с каждым годом выпускают более совершенные варианты литий ионных аккумуляторов. Недостатки постепенно купируются и в скором времени возможно совсем исчезнут, что сделает этот тип совершенным.

Маркировка

Все параметры литий ионной батареи можно узнать из маркировки, нанесенной на корпус. Вариант маркировки может отличаться у каждого вида АКБ. Пока не существует единого стандарта маркирования. Но достаточно просто разобраться в ней, зная типовые параметры и обозначения:

1. Буквы. Первой буквой всегда стоит I, так как обозначает тип технологии, т.е. литий ионную. Вторая буква дает уточнение по составу, встречаются маркировки такие как M, F, C, N. Третья буква дает обозначение того, что батарея является перезаряжаемой, маркировка R.

1. Цифры. Цифровая маркировка означает размеры в миллиметрах. Таким образом первые 2 цифры — это диаметр, две последующие длина. Ноль на конце маркировки может означать цилиндрическую форму.

Для уточнения значений необходимо обратиться к документам батареи или производителю. У каждого из них может быть разные маркировки. Также отсутствует стандарт нанесения маркера даты производства.

Применение литий ионных аккумуляторов

Литий ионные аккумуляторы используются в большинстве мобильных устройств. Дело в том, что они не имеют аналогов в случаях, когда необходимо отдавать электричество практически в полном объеме. Также они необходимы для долгосрочного использования, так как способны выдержать большое количество циклов разряд-заряд, при этом не снижая свою емкость.

Преимуществами литий ионных АКБ является и малый вес, так как отсутствует необходимость использовать свинцовые решетки. Благодаря отличным характеристикам устройства применяются в разных ипостасях.

Как стартерные батареи

Аккумуляторы из лития становятся дешевле с каждым годом. Это происходит из-за новых разработок, снижающих затраты на производство. Но в данный момент литиево ионные батареи для автомобилей достаточно дорогостоящие и не все автовладельцы могут их приобрести. Также не рекомендуется использовать этот тип АКБ в северных регионах, так как мощность при низких температурах падает и использовать их будет непрактично.

Как тяговое устройство

Этот тип достаточно стойко переносит сильную разрядку хоть это и не рекомендуется. Их ставят на моторные лодки. Если двигатель не слишком мощный, батареи, как правило, хватает на 5-6 часов непрерывной работы. Также литий ионный АКБ устанавливают на погрузочную технику, которая работает в закрытом помещении.

Бытовая техника.

Частая практика у производителей делать устройства, где вместо пальчиковых батареек или других вынимаемых аналогов используется литий ионный акб. Существуют модели с напряжениями 3.6 вольт, которые заменяют солевые или щелочные батарейки на 1.5 вольта. В некоторых случаях встречаются li ion аккумуляторы в 3 вольта, их, как правило, используют для замены 2 стандартных батареек.

 

Литий ионные аккумуляторные батареи прочно вошли в мир технологий. Компактность этого вида акб позволяет использовать их в небольших мощных устройствах как, например, смартфоны.

 

Литиевые аккумуляторы.

Типы литиевых аккумуляторов и их особенности

Среди самых современных аккумуляторов особое место занимают литиевые. В химии литий из металлов самый активный.

Он обладает огромным ресурсом хранения энергии. 1 кг лития способен хранить 3860 ампер-часов. Хорошо известный цинк сильно отстаёт. У него этот показатель равен 820 ампер-часов.

Элементы на основе лития могут вырабатывать напряжение до 3,7V. Но лабораторные образцы способны вырабатывать напряжение около 4.5V.

В современных литиевых аккумуляторах чистый литий не применяется.

Сейчас распространены 3 типа литиевых аккумуляторов:

• Литий-ионные (Li-ion). Номинальное напряжение (U_ном.) – 3,6V;

• Литий-полимерные (Li-Po, Li-polymer или «липо»). U_ном. – 3,7V;

• Литий-железо фосфатные (Li-Fe или LFP). U_ном. – 3,3V.

Все эти типы литиевых аккумуляторов различаются материалом катода или электролита. В Li-ion используется катод из кобальтата лития LiCoO₂, в Li-Po применён электролит из гелеобразного полимера, а в Li-Fe используется катод из литий-ферро-фосфата LiFePO₄.

Любой литиевый аккумулятор (или устройство в котором он работает) оснащён небольшой электронной схемой — контроллером заряда/разряда. Так как аккумуляторы на основе лития очень чувствительны к перезаряду и глубокому разряду, это необходимо. Если «расковырять» любой литиевый аккумулятор от сотового телефона, то в нём можно обнаружить небольшую электронную схему — это и есть защитный контроллер (Protection IC).

Если встроенного контроллера (или супервизора заряда) в литиевой батареи нет, то такой аккумулятор называют незащищённым. В таком случае контроллер встроен в прибор, который питается от такой батареи, а зарядка возможна только от прибора или от специального зарядного устройства.

На фото показан незащищённый Li-Po аккумулятор Turnigy 2200 mAh 3C 25C Lipo Pack. Данная акк.батарея состоит из 3 последовательно включенных ячеек (3C — 3 cell) по 3,7V и поэтому имеет балансировочный разъём. Продолжительный ток разряда может достигать 25С, т.е. 25 * 2200 мА = 55000 мА = 55 А! А кратковременный ток разряда (10 сек.) — 35С!

Для литиевых батарей, которые представляют собой несколько последовательно включенных ячеек, требуется сложное зарядное устройство, оснащённое балансиром. Такой функционал реализован, например, в таких универсальных зарядных устройствах, как Turnigy Accucell 6 и IMAX B6.

Балансир нужен для того, чтобы во время заряда составной литиевой батареи выровнять напряжение на отдельных ячейках. Из-за различий между ячейками одни могут заряжаться быстрее, а другие медленнее. Поэтому применяется специальная схема шунтирования зарядного тока.

Вот такую распайку имеют балансировочный и силовой шлейф у LiPo-аккумулятора на 11,1V.

Как известно, перезаряд ячейки литиевого аккумулятора (особенно Li-Polymer) свыше 4,2V может привести к взрыву или самовозгоранию. Поэтому во время заряда необходимо контролировать напряжение на каждой ячейке составной батареи аккумулятора!

Правильная зарядка литиевых аккумуляторов.

Литиевые аккумуляторы (Li-ion, Li-Po, Li-Fe) заряжаются по методу CC/CV («постоянный ток/постоянное напряжение»). Метод заключается в том, что сначала, когда напряжение на элементе мало, его заряжают постоянным током (constant current) определённой величины. При достижении напряжения на элементе (например, до 4,2V – зависит от типа аккумулятора), контроллер заряда поддерживает постоянное напряжение (constant voltage) на нём.

Первая стадия заряда литиевого аккумулятора – CC – реализуется за счёт обратной связи. Контроллер так подбирает напряжение на элементе, чтобы ток заряда был строго постоянной величины.

В течение первой стадии заряда литиевый аккумулятор накапливает большую часть мощности (60 – 80 %).

Вторая стадия заряда – CV — начинается тогда, когда напряжение на элементе достигает определённого порогового уровня (например, в 4,2V). После этого контроллер просто поддерживает постоянное напряжение на элементе и отдаёт ему тот ток, который ему необходим. К концу заряда ток снижается до значения 30 – 10 мА. При таком токе элемент считается заряженным.

Во время второй стадии аккумулятор накапливает оставшиеся 40 – 20 % мощности.

Стоит отметить, что превышение порогового напряжения на литиевом аккумуляторе чревато его чрезмерным перегревом и даже взрывом!

При зарядке литиевых аккумуляторов рекомендуется помещать их в невозгораемый пакет. Это особенно актуально для аккумуляторов, которые не имеют специального бокса. Например, такие, которые применяются в радиоуправляемых моделях (авто-, авиа- моделирование).

Недостатки литий-ионных аккумуляторов.

• Основным и самым пугающим недостатком аккумуляторов на основе лития, я бы назвал их пожароопасность при превышении рабочего напряжения, перегреве, неправильном заряде и безграмотной эксплуатации. Особенно много нареканий относительно литий-полимерных (Li-Polymer) аккумуляторов. Однако, литий-железо-фосфатные (Li-Fe) аккумуляторы не имеют такой негативной особенности — они пожаробезопасны.

• Также литиевые аккумуляторы очень боятся холода – быстро теряют свою ёмкость и перестают заряжаться. Это относится к Li-ion и Li-Po аккумуляторам. Литий-железо-фосфатные (Li-Fe) аккумуляторы более устойчивы к морозу. Собственно, это одно из положительных качеств Li-Fe аккумуляторов.

• Недостатком литиевых аккумуляторов является и то, что они требуют наличия специального контроллера заряда – электронной схемы. А в случае составной аккумуляторной батареи и балансира.

• При глубоком разряде литиевые аккумуляторы теряют свои первоначальные свойства. Особенно глубокого разряда боятся Li-ion и Li-Po аккумуляторы. Даже после восстановления такой аккумулятор будет иметь меньшую ёмкость.

  Если литиевый аккумулятор не будет «работать» долгое время, то сначала напряжение на нём снизится до порогового уровня (как правило 3,2-3,3V). Электронная схема полностью отключит ячейку аккумулятора, а затем начнётся глубокий разряд. Если напряжение на ячейке снизится до 2,5V, то это может привести к выходу её из строя.

  Поэтому стоит время от времени подзаряжать аккумуляторы ноутбуков, сотовых телефонов, mp3-плееров во время длительного простоя.

Обычно срок службы рядового литиевого аккумулятора составляет 3 — 5 лет. Спустя 3 года ёмкость аккумулятора начинает довольно заметно уменьшаться.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

отличия, преимущества и недостатки — На токе

Многие из пользователей юзают разнообразные перезаряжаемые источники питания — используют они их и для вейпинга, и для других целей. Но, довольно большое количество фанатов электронных сигарет не знают, что одни электроаккумуляторы дозволяется использовать в модах, а другие вполне могут представлять опасность для юзера. В данной теме я хочу объяснить химию Li-ion аккумуляторов и её различия доступным для среднестатистического обывателя языком, чтобы юзер понимал, с чем он реально имеет дело.

Что в имени твоём?

Начнём с таблицы, в которой приведены полные названия электронакопителей формата 18650, химические формулы, а также их сокращения:

Любой из приведённых выше химсоставов, может предложить как положительные качества, так и отрицательные. Далее в теме, я заострю внимание на каждом химическом составе, на примере распространённых моделей форм-фактора 18650. Но сперва следует разобраться, что конкретно означают все эти названия.

Li-ion АКБ самого популярного формата 18650 имеет в своём распоряжении три составляющих: анод, катод и электролит.

Что касается анода, то практически у всех Li-ion батарей он одинаковый — это смесь углерода/кремния и графита. Катод же напротив, является тем, чем АКБ разнятся между собой и именно он придаёт каждой модели аккумулятора неповторимые свойства.

Формулы в размещённой в начале темы таблице, касаются катода электронакопителя. Компромиссами химсостава отрицательного электрода являются мощность, энергия, продолжительность службы, а также безопасность. К примеру, химия ICR, в основе которой кобальт, предлагает повышенную энергию и солидную ёмкость, но в то же время, к сожалению, она не является самой безопасной. А вот если взять для сравнения IMR, то этот состав будет безопаснее, однако в его распоряжении более скромная пропускная способность, относительно ICR. Если добавить к марганцу никель, то получим более высокий показатель удельной энергии.

Вот мы и узнали, что конкретно означает химсостав литиевой батареи, а теперь, настало время обсудить каждый в деталях.

Литий-магний (короткие названия IMR/LMO)

Такие девайсы высокого тока применяются главным образом в вейпинге и мощных осветительных приборах. Марганец внёс свою лепту в благое дело: он даёт возможность АКБ разряжаться при высоком токе не слишком греясь по ходу дела. Что это даёт пользователю? Безопасность! По этому показателю, IMR обыгрывает многие старые электронакопители ICR. Кроме того, большинство литий-магниевых батарей не нуждаются в интегрированной защитной плате PCB.

Для полного счастья, в состав большинства нынешних высокотоковых АКБ, вдобавок внедряется никель.

Литий-марганцевый никель (короткие названия INR/NMC)

INR является полноправным чемпионом среди батарей формата 18650! Он обыгрывает предыдущего оппонента по объёму внедрённого в его состав никеля, что делает INR «гибридом». Данная химия комбинирует в себе пониженное сопротивление марганца, повышенную энергию никеля и в придачу безопасность. Этот химсостав демонстрирует достаточно большую ёмкость и высокий ток разряда.

Что касается вейперов, то для них INR просто находка: он обладает крайней стабильностью, а это в свою очередь позволяет не встраивать вспомогательное средство защиты. Ещё, INR может похвастать самыми большими инновациями. Такие мировые гиганты электроники как Sony, Samsung и LG, занимаются разработками электроаккумуляторов INR следующей генерации с разными пропорциями кобальта, марганца и никеля.

Популярные модели INR 18650:

*Ссылки на AliexPress. На территории РФ, эти элементы также опасно покупать как и на Али, почти всегда можно нарваться на левак, но на Али хотя бы цена ниже да и производители китайские, земляки наверное лучше копируют. Сами ссылки не проверены нами, и размещены для наглядности.(прим. ред.)

Литий-алюминий (короткое название NCA)

Данный химсостав имеет схожесть с INR, но у него отсутствуют положительные свойства марганца. Как правило, подобная продукция может выдержать невысокие разрядные токи, однако она компенсирует это недоразумение более солидной ёмкостью и длительностью жизненного цикла. У NCA имеет место ещё одно достоинство — они обладают повышенной устойчивостью к физическим воздействиям, что позволяет эффективно использовать их на электрических велосипедах и не только. К примеру, популярный американский производитель электрокаров Tesla, устанавливает подобное оборудование на свои элитные транспортные средства.

Популярные модели NCA 18650:

*Ссылки на AliexPress. На территории РФ, эти элементы также опасно покупать как и на Али, почти всегда можно нарваться на левак, но на Али хотя бы цена ниже да и производители китайские, земляки наверное лучше копируют. Сами ссылки не проверены нами, и размещены для наглядности.(прим. ред.)

Литий-никель-кобальт (короткое название NCO)

Такой состав является скорее экзотикой, чем массовым продуктом. Для тех, кто всё-таки захочет опробовать на себе NCO, могу дать совет: ищите модель Samsung 29E, в распоряжении которой ёмкость 2900 mAh и предельный непрерывный разрядный ток 8,2 A.

 

Литий-кобальт (короткие названия ICR/LCO)

ICR предлагает юзерам самую большую удельную энергию, но в то же время имеется при этом и весьма серьёзное разочарование: литий-кобальт — опаснейший химсостав среди всех Li-ion накопителей форм-фактора 18650. Вдобавок, данное обстоятельство будет являться сложностью для высокотокового разряда, ведь ICR небезопасно подвергать разрядке сверх допустимой ёмкости.

Если вы планируете применять такие накопители для вейпинга либо мощного осветительного оборудования, то обязательно выбирайте модель с интегрированной защитной платой PCB. Она зачастую добавляется сторонними разработчиками, такими например, как Trustfire.

ICR — не самый лучший выбор для фонариков и фотокамер, зато такие аккумуляторы можно вполне юзать к примеру на ноутбуке. Батарейки доступны по цене, однако многим покажутся слишком капризными.

 

Литий-фосфат (короткие названия IFR/LFP)

IFR много в чём великолепны, однако присутствуют и недостатки: у них низкое номинальное напряжение — всего 3,2 V, что не даёт изделиям возможность влиться в когорту высокотоковых электронакопителей. Подливает масла в огонь и другое малоприятное обстоятельство: процесс саморазряда протекает у таких химических составов быстрее, чем у электробатарей с иным содержанием.

Из достоинств можно выделить такие: высокие номинальные токи (до 30C) и при этом сохраняется высокий показатель ёмкости, также IFR переносят больше зарядов/разрядов по сравнению с конкурентами.

Заключение

Безусловно, любой уважающий себя пользователь просто обязан знать как расшифровываются все эти заумные обозначения. Но и это ещё не всё: нужно понимать, что разные химсоставы, обладают и разными свойствами, которые, естественно, нужно уметь применять с умом, то есть, использовать на тех устройствах, где они больше всего уместны и принесут максимум пользы, тогда и проблем у вас не будет!

На замену литий-ионным батареям создали аккумулятор на основе натрия — Наука

ТАСС, 1 июня. Американские химики разработали новый тип натриевых аккумуляторов: у них такая же энергоемкость, как и у их литиевых аналогов, и при этом они почти не теряют емкость через тысячу циклов разрядки. Описание разработки опубликовал научный журнал ACS Energy.

«Наша работа открывает дорогу для создания практичных натриевых батарей, а данные о взаимодействиях катода и электролита помогут понять, как избавиться от кобальта в электродах аккумуляторов. Если мы найдем альтернативу и литию, и кобальту, натриевые батареи смогут реально конкурировать с их литиевыми аналогами», – рассказал один из разработчиков, химик из Университета штата Вашингтон Цзюньхуа Сун.

Сейчас литий-ионные аккумуляторы – основной источник питания для всех автономных электрических устройств, начиная с различных гаджетов и заканчивая межпланетными зондами и промышленными инструментами. Несмотря на все плюсы, у них есть ряд недостатков: эти аккумуляторы медленно заряжаются, они взрывоопасны и запасают недостаточно много энергии.

Химики и физики пытаются решить эту проблему двумя путями: совершенствуя устройство уже существующих батарей и пытаясь заменить соли лития на другие вещества. В частности, сейчас ученые пытаются создать батареи на основе чистого лития, а также различных соединений натрия, серы, калия и ряда других элементов.

Замена для лития

У подобных аккумуляторов есть множество других проблем: например, они недолговечны, а их производство сложно масштабировать. В частности, большинство литий-воздушных батарей выходят из строя через несколько десятков циклов заряда-разряда, а у натриевых батарей низкие энергоемкость и скорость повторной зарядки.

Сун и его коллеги решили эту проблему, создав новый тип катода – одного из двух электродов батареи, который играет роль ее положительного полюса и источника электрической энергии. Как правило, мощность и долговечность литий-ионных и натриевых батарей очень сильно зависит от того, из чего состоит катод и как он взаимодействует с их электролитом.

Химики объясняют, что в результате этих взаимодействий на границе между катодом и электролитом часто образуются кристаллов из соли. Это мешает ионам натрия «путешествовать» между ними, в результате чего снижается емкость батареи. Сун и его коллеги смогли подавить этот процесс, покрыв катод специальной пленкой из оксидов никеля, марганца, кобальта и натрия.

Этот состав, как показали опыты ученых, не мешает миграциям ионов, но при этом не дает кристаллам формироваться на поверхности катода. Благодаря этому ученые смогли добиться того, что энергоемкость экспериментальной натриевой батареи стала почти такой же, как у большинства литий-ионных аккумуляторов. При этом они теряли лишь 20% емкости через тысячу циклов разряда и заряда.

Дальнейшее изучение процесса формирования кристаллов соли на поверхности катода, как надеются ученые, поможет им сделать натриевые батареи еще дешевле. Благодаря этому они могут заменить не только литий-ионные аккумуляторы, но и другие типы источников питания, которые сейчас применяются в быту и промышленности, надеются авторы исследования.

Чем Li-ion аккумуляторы отличаются от гелевых?

Аккумулятор (химический источник тока) является настоящим прорывом не только для всех видов промышленности, но и для повседневной жизни. Поэтому с каждым годом выпускаются все новые и новые виды аккумуляторов из разных веществ.

Особенно вопрос выбора актуален, когда речь идет о тяговых аккумуляторах для погрузочной (электроштабелеры, электропогрузчики, ричтраки) и поломоечной техники. Так как в этом случае речь идет не только о непрекращающемся процессе работы, но и о безопасности сотрудников.

Какой же аккумулятор лучше – гелевый или литий-ионный? Давайте разбираться.

1. Срок службы

Некоторые литий-ионные аккумуляторы имеют срок службы до 10 лет, в то время как гелевые работают в среднем около 3 лет.

2. Стоимость

Литий-ионные аккумуляторы значительно дороже гелевых и любых других батарей, имеющихся на рынке. Однако, можно сказать, что это практически единственный существенный его недостаток.

3. Максимальное количество зарядов

В этом аспекте литий-ионные батареи заметно выигрывают, так как количество циклов заряда-разряда ровно 3000, к сожалению, гелевые аккумуляторы сработают всего на 800 циклов при глубине заряда равной 80%.

При этом у li-on аккумуляторов отсутствует «эффект памяти», то есть нет необходимости полностью разряжать, а потом заряжать аккумулятор перед работой.

После разряда гелевые аккумуляторы необходимо полностью зарядить, чтобы они прослужили весь заявленный срок гарантии.

4. Безопасность и экологичность

Литиевые аккумуляторы абсолютно безопасны, так как не выделяют никаких вредных веществ в окружающую среду. Более того, их легко утилизировать, благодаря встроенной электронной защите, которая блокируется в экстренных ситуациях.

Гелевые аккумуляторы, в свою очередь, содержат вещество «силикагель». Оно представляет собой твердое вещество с множеством микропор, где и находится электролит.. Он является неопасным, но токсичным веществом.

5. Температура

Li-on аккумуляторы способны работать при температуре от 0 до +40 градусов, при этом гелевые батареи могут выполнять свои функции даже при отрицательных значениях.

6. Вес и размер

Еще одно преимущество литий-ионных аккумуляторов в том, что их вес практически в 3 раза меньше, чем у гелевых батарей.

7. Стоимость обслуживания

Стоимость обслуживания гелевого аккумулятора достаточно высока, тогда как литий-ионного практически равна нулю.

По многим показателям литий-ионные аккумуляторы выглядят лучше: их срок службы больше, чем у гелевых батарей, а количество циклов заряда-разряда намного превышает всех конкурентов-аналогов. Единственный аспект, который может заставить обратить внимание на гелевые аккумуляторы – это их стоимость. Они намного дешевле, чем литий-ионные представители. 

Гелевые АКБ, свинцовые и литий-ионные — сравнение тяговых батарей

В складских помещениях для перемещения грузов широко используется техника на электрической тяге. Такой тип складской грузоподъемной техники экологически безопасен. Традиционно в качестве аккумуляторов электрической энергии здесь в большинстве случаев используются классические кислотные аккумуляторные батареи с жидким электролитом, доля которых составляет обычно более 90%.

В некоторых случаях могут использоваться и необслуживаемые гелевые батареи, которые по конструкции похожи на классические, но почти не выделяют вредных газов в процессе зарядки. Классические и гелевые батареи фактически сейчас доминируют на рынке. Они доступны и стоят относительно недорого. Но настолько ли хорош такой источник питания и есть ли альтернатива?

Что такое тяговый аккумулятор: Википедия

Невысокая стоимость и массовость — это пожалуй единственные преимущества классических свинцовых аккумуляторов для напольного транспорта. Зато существует множество недостатков. Начнем с того, что они требуют регулярного обслуживания. Время полной зарядки кислотного аккумулятора составляет обычно от 7,5 до 12 часов.

Это обстоятельство заставляет в случае многосменной работы использовать поочередно две батареи для одной единицы техники и тратить рабочее время на их замену. Не следует также забывать о затратах на персонал для регулярного контроля своевременности зарядки-разрядки и доливки воды. Это связано с тем, что такие батареи очень чувствительны к небрежному обращению. Например хронические неполные заряды могут быстро вывести батарею из строя.

Кислотные батареи с жидким электролитом

Срок службы традиционных тяговых батарей также невысок. В среднем он составляет 1500 циклов заряда-разряда для обычных и 1200 для гелевых. Далее остаточная емкость снижается и электропогрузчик или штабелер с такой батареей вместо полной 8 часовой смены сможет отработать только 4-6 часов и меньше.

Одним из самых главных недостатков классических тяговых батарей является выделение водорода в процессе зарядки. Смесь водорода с кислородом воздуха является взрывоопасной. Поэтому в местах использования техники с таким типом аккумуляторов необходимо оборудовать специальные комнаты с серьезными требованиями к пожаробезопасности и вентиляции.

А это серьезные капитальные затраты. В случае же, когда требуется перейти на технику с электрическим приводом на уже действующем складе, необходимость оборудования зарядной комнаты становиться непреодолимым препятствием для собственника таких складов.

Вопросом является и эффективность кислотных тяговых батарей. Дело в особенности электрохимических преобразований. Во время зарядки часть энергии высвобождается в виде тепла и попросту теряется. Из 100% электроэнергии направленной на зарядку свинцово-кислотной батареи полезными являются только 65-70%.

Тяговые батареи гелевого типа

Конечно некоторых перечисленных выше недостатков не имеют батареи гелевого типа. Выделение водорода у них минимальное, так что в большинстве случаев строительство специальной зарядной комнаты не требуется. Однако многосменная работа с такими батареями может быть проблемой. Гелевые батареи очень чувствительны к повышенным токам зарядки, поэтому время их полного заряда составляет минимум 12-14 часов. Это делает невозможным многосменную работу. Батареи зачастую недозаряжаются и быстро теряют номинальную емкость.

Таким образом свинцово-кислотные батареи имеют ряд недостатков, устранения которых, по мнению специалистов вряд ли следует ожидать в будущем. Многие предрекают в скором времени полный уход с рынка данной технологии. Что же придет взамен?

Наиболее перспективной заменой традиционных тяговых батарей для складской грузоподъемной техники являются Li-Ion (литий-ионные) аккумуляторы.

Тяговые Li-Ion (литий-ионные) аккумумуляторы

Литий-ионные аккумуляторы массово выпускались уже давно и в основном использовались как источник питания мобильных телефонов и других небольших устройств. Но все они были довольно дороги и имели не совсем совершенную конструкцию. Некоторые даже были взрывоопасны. В их конструкции в основном использовались литий-кобальтовые и литий марганцевые элементы. С появлением недавно литий-железно-фосфатных LiFePO4 элементов стало возможным использование их для питания электрического грузоподъемного транспорта.

Тяговые батареи с литий-железно-фосфатными LiFePO4 элементами уже реально используются на логистических центрах и на складах предприятий. Они имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционными свинцово-кислотными батареями.

Начнем с того, что время полной зарядки таких аккумуляторов составляет всего 1,5 — 2 часа. Впервые сконструированы батареи, которые заряжаются значительно быстрее, чем отдают энергию. При этом не происходит никаких выделений и батарея практически не нагревается. Кроме того зарядка может производиться совершенно беспорядочно. То есть совершенно не обязательно соблюдать полный цикл заряда-разряда.

При этом такая эксплуатация совершенно не влияет на срок службы. Данное обстоятельство позволяет организовать многосменную работу на складе используя всего лишь одну батарею на единицу техники. Во время пауз в течение рабочего дня можно за 30 минут подзарядить батарею на 40%. Не требуется тратить время на замену батарей. Не требуется оборудовать зарядное помещение. Особенно актуально это преимущество для складов, где нет строгого закрепления техники за водителями и отсутствует собственный сервис. Можно не опасаться выхода из строя батарей по причине недозарядки, отсутствия надлежащего обслуживания и т. д.

Далее срок службы. По заявлениям производителей он составляет от 3000 до 5000 циклов, что как минимум в 2 раза выше, чем у традиционных батарей. На протяжении всего срока службы не требуется какое-либо обслуживание или доливка воды.

Конечно при таких явных преимуществах у таких батарей должны быть и недостатки. Это в первую очередь довольно высокая стоимость. Они как минимум в 2 раза дороже чем гелевые и в 3 раза дороже, чем обычные кислотные батареи с жидким электролитом. Однако не смотря на это обстоятельство они находят своего потребителя. Причем даже при высоких начальных инвестициях они могут оказаться более выгодным приобретением. Дело в том, что благодаря более энерго-эффективной технологии на их зарядку требуется на 30% меньше электроэнергии. Сокращение расходов на обслуживание таких батарей составляет 65%. Таким образом уже через 1-2 года дополнительные инвестиции окупаются и далее поребитель получает дополнительную выгоду.

Таким образом можно констатироровать, что литий-ионная технология уже в ближайшее время может значительно потеснить традиционные тяговые батареи. Уже сейчас основные производители складской грузоподъемной техники предлагают данный тип батарей на малую складскую технику и вилочные электрические погрузчики. Конечно стоимость таких источников питания, заказанных прямо на заводе-изготовите несколько великовата для белорусского потребителя.

Однако наша компания может укомплектовать поставляемую технику собственными вариантами Li-Ion батарей по ценам приемлемым для белорусских потребителей. Гарантия на такие батареи составляет минимум 3 года.

Если вы хотите отказаться от зарядной комнаты, персонала для обслуживания классических батарей вилочных погрузчиков, мы с удовольствием проконсультируем вас по современной литий-ионной технологиии.

Производитель тяговых аккумуляторов: http://faam.ru/

6 типов литий-ионных аккумуляторов, о которых следует знать инвесторам

Существует несколько видов литий-ионных батарей, и не все они одинаковы. Вот шесть типов литий-ионных батарей.

Литий-ионные батареи необходимы для современных технологий, питания мобильных телефонов, ноутбуков, медицинских устройств и даже электромобилей.

Производители обычно используют в этих батареях карбонат или гидроксид лития, а не металлический литий.Хотя литий является ключевым ингредиентом литий-ионных аккумуляторов, они также включают другие металлы, такие как кобальт, графит и никель.

Но какие типы литий-ионных батарей используются для каких приложений? Существует несколько типов литий-ионных батарей, и не все они одинаковы. Ниже мы описали шесть типов литий-ионных аккумуляторов, а также их состав и способы использования. Читайте дальше, чтобы узнать больше об этой захватывающей технологии.

1. Оксид кобальта лития

Литий-кобальтовые батареи, также известные как литий-кобальтатные или литий-ионно-кобальтовые батареи, изготавливаются из карбоната лития и кобальта.Из-за очень высокой удельной энергии эти батареи используются в сотовых телефонах, ноутбуках и электронных камерах. Они имеют катод из оксида кобальта и используют в качестве анодного материала графитовый углерод; во время разряда ионы лития перемещаются от анода к катоду, при этом поток меняется в обратном направлении, когда батарея заряжается.

Батарея этого типа имеет ряд недостатков, в том числе относительно небольшой срок службы батареи и ограниченную удельную мощность. Кроме того, Battery University отмечает, что эти батареи не так безопасны, как другие типы.Несмотря на это, их характеристики делают их популярным выбором для сотовых телефонов и других портативных электронных устройств.

Литий-оксидные батареи на основе оксида марганца также обычно называют литиево-манганатными или литий-ионно-марганцевыми батареями, а иногда также называют литий-марганцевыми или марганцевыми шпинелями. Технология для этого типа батарей была открыта в 1980-х годах, когда первая публикация по этому вопросу появилась в Бюллетене исследований материалов в 1983 году. Первые коммерческие литий-ионные элементы, изготовленные из оксида лития-марганца в качестве катодного материала, были произведены в 1996 году компанией Moli Energy.

Литий-марганцево-оксидные батареи

отличаются высокой температурной стабильностью, а также более безопасны, чем литий-ионные батареи других типов. По этой причине они часто используются в медицинском оборудовании и устройствах, но они также могут использоваться в электроинструментах, электрических велосипедах и т. Д. Также можно использовать литий-оксидные батареи на основе оксида марганца для питания ноутбуков и автомобилей с электроприводом.

Литий-железо-фосфатные батареи, также известные как литий-фосфатные батареи, используют фосфат в качестве катода.Они обладают свойствами низкого сопротивления, которые повышают их безопасность и термическую стабильность.

Другие преимущества включают долговечность и длительный срок службы — полностью заряженные батареи можно хранить с небольшим изменением общего срока службы батареи. Литий-фосфатные батареи также часто являются наиболее экономичным вариантом, если принять во внимание их длительный срок службы. Однако более низкое напряжение литий-фосфатной батареи означает, что она имеет меньше энергии, чем другие типы литиевых батарей.

Соответственно, эти батареи часто используются в электрических мотоциклах, а также в других приложениях, требующих длительного срока службы и значительной безопасности. Электромобили также часто используют эти батареи.

4. Литий-никель-марганец-кобальт оксид

Литий-никель-марганцево-кобальтооксидные батареи, также известные как литий-марганцево-кобальтоксидные или NMC-батареи, изготавливаются из нескольких материалов, которые используются в типах литий-ионных батарей. Они включают катод, сделанный из комбинации никеля, марганца и кобальта.

Как и другие разновидности литий-ионных батарей, батареи NMC могут иметь либо высокую удельную плотность энергии, либо высокую удельную мощность. Однако они не могут обладать обоими свойствами. Аккумуляторы этого типа чаще всего используются в электроинструментах и ​​трансмиссиях автомобилей.

Соотношение комбинации катодов обычно составляет 60 процентов никеля, 20 процентов марганца и 20 процентов кобальта. Это означает, что стоимость сырья ниже, чем для других вариантов литий-ионных батарей, поскольку кобальт может быть довольно дорогим.Эти батареи могут подешеветь в будущем, так как некоторые производители батарей планируют перейти на более высокий процент никеля в составе своих батарей, чтобы они могли использовать меньше кобальта. Этот тип батареи обычно предпочтителен для электромобилей из-за очень низкой скорости самонагрева.

5. Литий-никель-кобальт-оксид алюминия

Литий-никель-кобальто-алюминиевые оксидные батареи также называются батареями NCA и становятся все более важными в электрических силовых агрегатах и ​​в энергосистемах хранения.

Аккумуляторы

NCA не распространены в легкой промышленности, но перспективны для автомобильной промышленности. Батареи NCA представляют собой вариант с высоким энергопотреблением и длительным сроком службы, но они не так безопасны, как их можно было бы сравнить с другими типами литий-ионных батарей, и довольно дороги. Boston Consulting Group отмечает, что батареи NCA должны сопровождаться в автомобилях мерами безопасности, которые контролируют их работу и поведение, чтобы обеспечить безопасность водителей.

Аргоннская национальная лаборатория провела исследование потенциала батарей NCA и проблем, связанных с ними.Учитывая постоянное использование аккумуляторов NCA в электромобилях, возможно, что спрос на эти батареи будет расти по мере того, как электромобили станут более распространенными.

6. Титанат лития

Наконец, титанат лития, также известный как литий-титанат, представляет собой класс аккумуляторов, который позволяет находить все более широкое применение. Основное преимущество литий-титанатной батареи — ее удивительно быстрое время перезарядки, благодаря передовой нанотехнологии, пишет Battery Space.

В настоящее время производители электромобилей и велосипедов используют литий-титанатные батареи, и есть потенциал для использования этого типа батарей в электрических автобусах для общественного транспорта.Однако эти батареи имеют более низкое собственное напряжение или меньшую плотность энергии, чем другие разновидности литий-ионных батарей, что может создавать проблемы с эффективным питанием транспортных средств. Даже в этом случае плотность литий-титанатных батарей по-прежнему выше, чем у других не литий-ионных батарей, что является плюсом.

Приложения для этих батарей могут включать в себя военное и аэрокосмическое использование, а также они могут использоваться для хранения энергии ветра и солнца и создания интеллектуальных сетей. Кроме того, Battery Space предполагает, что эти батареи также могут использоваться в критически важных системах резервного копирования для энергосистем.

Какой литий-ионный аккумулятор лучше?

Литий-ионные батареи

бывают разных типов и имеют множество применений. Это означает, что некоторые современные литий-ионные батареи лучше подходят для определенных приложений, чем другие. Самое главное — выбрать аккумулятор, наиболее подходящий для поставленной задачи.

Также стоит отметить, что промышленность литий-ионных аккумуляторов постоянно меняется. Компании и ученые по всему миру создают новые батареи, которые будут либо работать вместе с литий-ионными батареями, либо заменять их.По мере развития этих новых батарей будет важно следить за тем, какие из них выйдут на первый план.

Это обновленная версия статьи, впервые опубликованной Investing News Network в 2014 году.

Не забудьте подписаться на нас @INN_Resource, чтобы получать новости в реальном времени!

Раскрытие информации о ценных бумагах: Я, Присцила Баррера, в настоящее время не владею долей прямых инвестиций ни в одной компании, упомянутой в этой статье.

<< 5 основных фактов о литии Ведущие компании по добыче лития >>

Состояние литий-ионных батарей

Предел условий использования литий-ионных ионов

1) Литий-ионные батареи по-разному работают в жарких и холодных условиях.

Литий-ионные батареи

, используемые в оконечном оборудовании, можно использовать в диапазоне от 0 до 35 градусов, от 16 до 25 градусов — идеальный диапазон рабочих температур, и их можно хранить в диапазоне от -20 до 45 градусов при определенных ограничениях.

«Зарядка или хранение в условиях высокой температуры может привести к необратимому повреждению емкости аккумулятора и еще больше ускорить снижение срока службы аккумулятора, что приведет к быстрому сокращению времени ожидания.Когда температура превышает рекомендуемый диапазон температур, программное обеспечение телефона может обнаружить и ограничить заряд аккумулятора или даже прекратить зарядку. При дальнейшем повышении температуры окружающей среды наше программное обеспечение мобильного телефона предложит вам превысить рабочую температуру и при необходимости отключится. Если вы продолжите повышать рабочую температуру аккумулятора, это может вызвать снижение производительности аккумулятора или даже его вздутие. Кроме того, если вы используете мощные приложения, такие как игры и видео, в высокотемпературной среде, температура аккумулятора будет выше, чем температура окружающей среды, и телефон с большей вероятностью сработает защиту от высоких температур.
При использовании устройства при низких температурах вы можете обнаружить, что срок службы аккумулятора сокращается. Это характерно для всех литий-ионных батарей при низких температурах, но это явление носит временный характер: когда температура батареи возвращается в нормальный диапазон, рабочие характеристики также возвращаются в норму. Конечно, программное обеспечение нашего оборудования строго ограничивает зарядку при низких температурах, чтобы защитить аккумулятор, особенно при температуре ниже 0 ° C. Наше оборудование запрещает зарядку, поэтому убедитесь, что температура оборудования при зарядке превышает 0 градусов.Если температура снизится ниже -20 градусов, программное обеспечение также может быть отключено при необходимости.
Выше перечислены функции и особенности оригинального аккумулятора Huawei. Если вы замените батарею на неоригинальную или отремонтируете ее в сервисном центре, не авторизованном Huawei, вы можете потерять эти функции и возможности. Поэтому выберите авторизованный сервисный центр Huawei для замены, чтобы заменить аккумулятор на оригинальный продукт Huawei ».

2) Скорость зарядки.

Некоторые продукты Huawei поддерживают функцию быстрой зарядки. Аккумуляторы, оконечные устройства, адаптеры и кабели передачи данных с функцией быстрой зарядки подобраны. Если какой-либо из них заменить функцией быстрой зарядки, это может привести к потере функции быстрой зарядки. И если замена является продуктом, не одобренным Huawei, это также может вызвать проблемы с безопасностью. Для аккумуляторов и терминальных устройств с функцией быстрой зарядки во время процесса зарядки начальная зарядка составляет полчаса, мощность быстро увеличивается, а затем постепенно переходит в медленную зарядку, и ток заряда будет постепенно уменьшаться по мере увеличения заряда.Продолжительность зарядки может варьироваться в зависимости от настроек и зарядного устройства. А когда аккумулятор превышает идеальный диапазон рабочих температур, время зарядки будет отрегулировано и увеличено.

3） Емкость аккумулятора.

Время автономной работы и емкость самого аккумулятора, температура окружающей среды аккумулятора, настройки терминала и открытие приложения тесно связаны. Значение емкости литий-ионного аккумулятора будет постепенно уменьшаться с увеличением количества зарядок; температура окружающей среды аккумулятора также влияет на срок его службы, особенно в условиях низких температур, срок службы аккумулятора очень быстрый; настройка оконечного оборудования Ситуация открытия приложения влияет на энергопотребление оконечного устройства.Например, если яркость экрана устройства слишком яркая или приложение слишком много работает в фоновом режиме, потребление энергии будет увеличиваться, а срок службы батареи сократится.

• Поддерживать подходящую температуру
  Избегайте низких и высоких температур
• Включить автоматическую яркость
  Избегайте чрезмерной яркости экрана
• Закрыть незанятое приложение
  Избегайте ненужного энергопотребления

4) Срок службы батареи.

Срок службы батареи — это мера производительности и долговечности батареи, которую можно количественно измерить несколькими способами: как время работы при полной зарядке, рассчитанное производителем в миллиампер-часах, или как количество циклов зарядки до конца срока службы. .
Все аккумуляторные батареи являются расходными материалами, и по мере увеличения срока службы батареи ее производительность будет снижаться. Количество энергии, которое может хранить аккумулятор, называется емкостью аккумулятора. Емкость батареи указана в начале использования, то есть новая ступень батареи является максимальной емкостью.По мере увеличения срока службы батареи емкость батареи, которую она может хранить, постепенно уменьшается. Это проблема времени автономной работы.
Срок службы аккумулятора зависит не только от времени, но и от различных факторов, таких как количество циклов зарядки и способ обслуживания аккумулятора. Таким образом, производительность батареи может быть улучшена, а срок службы батареи может быть увеличен определенным образом. Например, когда оконечное устройство хранится в течение длительного времени, поддерживайте половину мощности, избегая хранения оконечного оборудования и аккумуляторов или зарядки в условиях высокой температуры, включая длительное пребывание на солнце и так далее.

5） «Сопротивляемость» батареи.

В настоящее время в большинстве оконечных устройств Huawei используются несъемные литий-ионные аккумуляторы, аналогичные тем, что используются в большинстве производителей терминалов в отрасли. Причина этого выбора и дизайна заключается в том, чтобы полностью использовать характеристики высокой плотности энергии литий-ионных батарей, чтобы обеспечить более длительное время ожидания для оконечных устройств и облегчить ощущение рукопожатия. Литий-ионные батареи в текущем оконечном оборудовании — это в основном более тонкие и легкие полимерные литий-ионные батареи.Этот полимерный литий-ионный аккумулятор лишен толстого металлического защитного внешнего покрытия обычного литий-ионного аккумулятора, он легкий, мягкий и изолированный. Композитная верхняя одежда, этот композитный материал снижает вес и занимает меньше места, но требует специальной защиты и позволяет избежать сильных или резких внешних воздействий, поэтому полимерные литий-ионные батареи часто проектируются как несъемные батареи, встроенные в оконечное оборудование. Если интегрированная конструкция оконечного оборудования отремонтирована и повреждена непрофессионалами или сервисными центрами, не авторизованными Huawei, это может привести к случайному повреждению аккумулятора или даже замене поддельным продуктом, который не был официально сертифицирован, и риск безопасности резко возрастает.

4 больших преимущества литий-ионных батарей для систем ИБП — и 2 ключевые проблемы

Сочетание событий готовит почву для того, что вполне может быть кардинальным изменением в ключевом компоненте технологии источников бесперебойного питания (ИБП), которого на самом деле не произошло. многое изменилось за 40 и более лет.

Я имею в виду свинцово-кислотную батарею, технологию хранения энергии, используемую в системах ИБП, которая остается почти такой же, как и десятилетия назад. Но по мере того, как отрасль разрабатывает новые типы батарей для устройств, от смартфонов до электромобилей, мы ясно видим день, когда ИБП воспользуются преимуществами этих разработок.

Это очень удачный момент, потому что заказчики сталкиваются с рядом сложных проблем в отношении ИБП, будь то центры обработки данных, критические здания, производственные процессы или критическая инфраструктура. Эти проблемы вызывают потребность в особых требованиях к ИБП, в том числе:

• Уменьшение занимаемой площади и веса ИБП для более эффективного и гибкого использования пространства
• Пониженная холодопроизводительность
• Повышенная доступность накопителей энергии и способность прогнозировать отказы ИБП
• Увеличенный срок службы ИБП и снижение накладных расходов на техническое обслуживание

Я считаю, что литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы, указанные в Википедии, обещают решить все эти проблемы и требования.В этом посте я объясню четыре основных причины.

Во-первых, литий-ионные батареи обеспечивают в несколько раз большую мощность и удельную мощность по сравнению со свинцово-кислотными батареями с регулируемым клапаном (VRLA), которые в настоящее время являются наиболее распространенным типом, используемым в системах ИБП. В результате ИБП, построенные на литий-ионных батареях, занимают лишь около одной трети или меньше места решения на основе VRLA, которое обеспечивает такую ​​же мощность.

Эта меньшая занимаемая площадь означает снижение требований к охлаждению, а также снижение веса как минимум на две трети.Это означает, что заказчики имеют большую гибкость в выборе места для установки систем и часто могут избежать дорогостоящих модификаций здания.

Литий-ионные батареи

также могут выдерживать более широкий температурный диапазон, чем батареи VRLA. Практическое правило заключается в том, что срок службы батареи VRLA сокращается вдвое на каждые 10 ° C (18 ° F) повышения температуры выше 25 ° C (77 ° F). Литий-ионные аккумуляторы при использовании с низкой скоростью разряда гораздо менее чувствительны к колебаниям температуры и могут выдерживать скачки температуры, практически не влияя на срок службы аккумулятора.При очень коротком времени работы и высокой скорости разряда, как в ИБП, литий-ионные аккумуляторы все еще чувствительны к температуре, но в меньшей степени.

Третье преимущество заключается в том, что литий-ионные аккумуляторы всегда поставляются со сложными системами мониторинга аккумуляторов (BMS), которые дают четкую картину времени работы и состояния аккумулятора. По сути, это та же технология, которая позволяет вам легко узнать, сколько заряда батареи осталось в вашем смартфоне.

Напротив, батареи VRLA полагаются на химический состав, который затрудняет точное предсказание того, когда они выйдут из строя.Подумайте о автомобильном аккумуляторе: в один прекрасный день он может нормально проворачиваться, но на следующий день немного холодно, и аккумулятор выйдет из строя без предупреждения. Этого не случится с литий-ионными аккумуляторами.

Что приводит к заключительному преимуществу литий-ионных батарей для ИБП: увеличению продолжительности жизни. Теоретически рассчитанный срок службы батарей VRLA, используемых в системах ИБП, составляет 10 лет. Но из-за ограничений, связанных с возможностью определения фактического состояния здоровья и ожидаемой продолжительности жизни, на практике большинство клиентов заменяют их через 5 или 6 лет.

Напротив, ожидается, что литий-ионные аккумуляторы, наиболее подходящие для ИБП, прослужат более 10 лет, что снизит нагрузку и стоимость замены аккумуляторов, а также риски простоя или прерывания нагрузки во время обслуживания.

Конечно, ни одна новая технология не обходится без определенных проблем с реализацией, и литий-ионные аккумуляторы не исключение. Во-первых, необходимо найти литий-ионный аккумулятор, который лучше всего подходит для ИБП. Требования к ИБП сильно отличаются от требований, скажем, к аккумуляторной батарее электромобиля.Автомобильные аккумуляторы предназначены для хранения большого количества энергии, поэтому автомобиль может проехать как можно больше миль до подзарядки. В случае батарей ИБП проблема заключается не столько в продолжительности работы, сколько в необходимости быстрой подачи большого количества энергии в течение короткого периода времени, обычно всего за несколько минут до срабатывания резервных генераторов.

Для ИБП нас также не очень интересует батарея, которая может циклически включаться и выключаться тысячи раз, потому что ИБП срабатывает только изредка. Скорее, он должен быть высоконадежным и безопасным, с длительным сроком службы.

Во-вторых, нам нужна батарея, которая может обеспечить более низкую совокупную стоимость владения (TCO) по сравнению с батареями VRLA. Литий-ионные аккумуляторы уже конкурентоспособны в этом отношении. Они могут стоить дороже, но прослужат примерно в два раза дольше, чем батареи VRLA. Литий-ионные аккумуляторы также имеют гораздо меньшую занимаемую площадь, что снижает требования к пространству и охлаждению, обеспечивая дополнительную экономию средств.