Наши контакты:
+7 (495) 984-53-58 +7 (926) 580-14-14
385471453 - Роман
447718026 - Максим
Товаров в корзине: 0
Личный кабинет: Войти | Регистрация
Читайте отзывы покупателей и оценивайте качество магазина на Яндекс.Маркете Оцените качество магазина на Яндекс.Маркете.
07.06.2017 С Днем России!
Поздравляем с Днем России!
Режим работы нашего офиса в праздничные дни:
12 июня офис нашей компании не работает!
29.05.2017 Летний режим работы офиса.
Уважаемые покупатели!
Наш офис переходит на летний режим работы.
03.05.2017 С Днем Победы!
Поздравляем с Днем Победы!
Режим работы нашего офиса в праздничные дни:
С 6 по 9 мая офис нашей компании не работает!

Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы.

 

       Электрический аккумулятор — это химический источник электрического тока многоразового действия. В аккумуляторах такого типа происходят обратимые внутренние химические процессы, которые обеспечивают многократное циклическое их использование (заряд/разряд) для накопления электрической энергии и питания различного электрического оборудования при отсутствия доступа к бытовой электрической сети.

       Принцип действия аккумуляторов основан на обратимости химических реакций, протекающих в них. Накопление заряда  аккумулятора осуществляется при помощи его зарядки, то есть пропусканием электрического тока в обратном направлении, относительно движению тока при разряде аккумулятора.

      Аккумуляторная батарея – это несколько аккумуляторов, соединенных вместе  в одну электрическую цепь.

      Основная характеристика аккумулятора – это его емкость. Емкость аккумулятора – это максимально возможный полезный заряд аккумулятора. Или другими словами, емкость аккумулятора — это количество энергии, которое отдает полностью заряженный аккумулятор при разряде до наименьшего допустимого напряжения. В системе СИ емкость аккумуляторов измеряется в кулонах, но обычно используется внесистемная единица — ампер-час.  1 А/ч = 3600 Кл. Также емкость аккумулятора может быть указана в ватт-часах. Другая основная характеристика электрических аккумуляторов – это выходное напряжение аккумулятора. Зная выходное напряжение аккумулятора, можно легко перевести емкость аккумулятора, указанную в ватт-часах, в более распространенную – ампер-час.

       Электрические характеристики аккумуляторов зависят от материала электродов и состава электролита. В таблице, указанной ниже, приведены наиболее используемые типы электрических аккумуляторов.

Тип аккумулятора

Выходное напряжение (В)

Область применения

свинцово-кислотные (Lead Acid)

2,1

троллейбусы, трамваи, автомобили, мотоциклы, электропогрузчики, штабелеры, электротягачи, аварийное электроснабжение, источники бесперебойного питания

никель-кадмиевые  (NiCd)

1,2

строительные электроинструменты, троллейбусы, бытовые электроприборы

никель-металл-гидридные  (NiMH)

1,2

бытовые электроприборы, электромобили

литий-ионные   (Li‑ion)

3,7 (3.6)

мобильные устройства, строительные электроинструменты, электромобили

литий-полимерные (Li‑pol)

3,7 (3.6)

мобильные устройства, электромобили

никель-цинковые  (NiZn)

1,6

бытовые электроприборы

      В процессе использования аккумулятора, его выходное напряжение и ток падают. При использовании всего заряда аккумулятор перестает действовать. Заряжают аккумуляторы от любого источника постоянного тока с бо́льшим напряжением при ограничении тока. Обычно зарядный ток, измеряемый в амперах, имеет значение в 1/10 от номинальной ёмкости аккумулятора (в ампер⋅часах). Некоторые типы аккумуляторов имеют разные ограничения, которые необходимо учитывать при зарядке аккумулятора и при его эксплуатации. Например, NiMH-аккумуляторы чувствительны к перезаряду, а литиевые аккумуляторы — к переразряду, напряжению и температуре окружающей среды. NiCd  и NiMH-аккумуляторы имеют “эффект памяти”. Он выражается в снижении емкости аккумулятора при осуществлении зарядки не полностью разряженного аккумулятора. Также такие типы аккумуляторов обладают существенным саморазрядом, то есть, они постепенно теряют заряд, даже когда они не  подключены к нагрузке. В борьбе с этим  эффектом помогает капельная подзарядка.

 

     Литий-ионный аккумулятор (Li-ion) — тип электрического аккумулятора, который наиболее широко распространен в современных бытовых электронных устройствах. Сейчас такие аккумуляторы применяются в мобильных телефонах, ноутбуках, планшетах,  электромобилях, цифровых фотоаппаратах, видеокамерах и т.д.

     Впервые разработкой литиевых аккумуляторов занялся Г.Н. Льюис в 1912 году. Но только в 1970-х годах начали появляться первые коммерческие экземпляры первичных литиевых элементов.

     В 80-х годах прошлого столетия было проведено большое количество экспериментов, в ходе которых было выяснено, что при циклировании источника тока с металлическим литиевым электродом на поверхности лития формируются дендриты. В результате  дендриты прорастают до положительного электрода и происходит короткое замыкание внутри литиевого элемента. Это выводило такие источники питания из строя. Температура внутри аккумулятора при этом  достигает температуры плавления лития. Это провоцирует взрыв элемента питания.

     Пытаясь разработать безопасный литиевый источник тока, инженеры привели к замене неустойчивого при циклировании металлического лития в аккумуляторе на соединения внедрения лития в угле и оксидах переходных металлов. Самыми используемыми материалами для создания литиевых батарей являются графит и литийкобальтоксид (LiCoO2). В таком элементе питания в ходе заряда-разряда ионы лития переходят из одного электрода внедрения в другой и обратно. Хотя такие электродные материалы имеют в несколько раз меньшую по сравнению с литием удельную электрическую энергию, но при этом батареи на их основе являются гораздо более безопасными. Первые литий-ионные аккумуляторы были разработаны компанией Sony в 1991 году. В настоящее время Sony является крупнейшим производителем элементов питания на основе лития.

Характеристики:

Энергетическая плотность:  от 110 до 200 Вт*ч/кг

Внутреннее сопротивление:  от 150 до 250 мОм (для батареи 7,2 В)

Число циклов заряд/разряд до потери 20 % ёмкости: от  500 до 1000

Время быстрого заряда: 2-4 часа

Допустимый перезаряд: очень низкий

Саморазряд при комнатной температуре:  около 7 % в год

Напряжение максимальное в элементе:  около 4,2 В (аккумулятор полностью заряжен)

Напряжение минимальное:  около 2,5 В ( аккумулятор полностью разряжен)

Ток нагрузки относительно ёмкости (С):

 — пиковый:  больше 2С

 — наиболее приемлемый:  не более 1С

Диапазон рабочих температур:  от −20 °C до  +60 °C

Устройство.

     Изначально в качестве анодов использовался кокс, но в дальнейшем стал использоваться графит. В качестве катода используют оксиды лития с кобальтом или марганцем.

При заряде литий-ионных батарей происходит следующая химическая реакция:

на катодах:  LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe

на анодах:  С + xLi+ + xe → CLix

Во время зарядки аккумулятора происходит  обратная реакция.

Преимущества литиевых аккумуляторов.

1.    Высокая энергетическая плотность.

2.    Низкий саморазряд.

3.    Отсутствие “эффекта памяти”.

4.    Простота использования.

Недостатки литиевых аккумуляторов.

1.    Литий-ионные аккумуляторы подвержены взрывному разрушению при перезаряде или при  перегреве.  Во избежание этого эффекта все бытовые литиевые  аккумуляторы снабжаются встроенной электронной схемой, которая контролирует заряд аккумулятора, не допуская его  перезаряд и перегрева.

2.    При неаккуратном использовании аккумуляторы могут иметь более короткий жизненный цикл по сравнению с другими типами аккумуляторов. Глубокий разряд аккумулятора полностью выводит из строя литий-ионные элементы.

 3.    Оптимальные условия хранения литий-ионных аккумуляторов достигаются при 40-50 %-ом заряде от емкости аккумулятора и при окружающей температуре около 5 °C.  Низкая температура является более важным фактором для не больших потерь емкости при долговременном хранении.

4.    Строгие условия зарядки литий-ионных батарей делают крайне не удобным  их применение в альтернативной энергетике. Происходит это из-за того, что ветряки и солнечные панели не могут  обеспечить постоянный ток на всём протяжении цикла заряда.

Старение.

       Даже если литиевый аккумулятор не используется, он начинает стареть сразу после производства.

       Литий-полимерные и литий-ионные аккумуляторы уменьшают свою емкость, в отличие от никелевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов, под воздействием заряда. Чем больше заряд аккумулятора и температура при его хранении, тем меньше срок его службы. Хранить литиевые аккумуляторы лучше заряженными на 40-50% и при температуре от 0 до 10 °C. Перезаряд , также как и переразряд, уменьшает емкость таких аккумуляторов.

 

      Литий-полимерный аккумулятор (Li-pol или Li-polymer) — это наиболее совершенная конструкция литий-ионного аккумулятора. В качестве электролита в нем применяется полимерный материал с включениями гелеобразного литий-проводящего наполнителя. Они широко используются в смартфонах, мобильниках и прочей цифровой технике.

      Обычные бытовые литий-полимерные аккумуляторы не могут отдавать большой ток, но разработаны специальные силовые литий-полимерные аккумуляторы, которые могут отдавать ток в 10 и более раз, превышающий численное значение емкости. Такие аккумуляторы нашли широкое применение в радиоуправляемых моделей, а также в электроинструменте и в некоторых современных электромобилях. Подобные аккумуляторы применяются в новой технологии преобразования энергии торможения - KERS.

Преимущества литий-полимерных аккумуляторов.

1.    Большая плотность энергии на единицу объёма и массы.

2.    Низкий саморазряд.

3.    Малая толщина элементов - от  1 мм.

4.    Возможность получать очень гибкие формы;

5.    Не большой перепад напряжения по мере разряда.

6.    Количество рабочих циклов – от 300 до 500, при разрядных токах в 2С до потери емкости в 20%.

Недостатки литий-полимерных аккумуляторов.

1.    Аккумуляторы пожароопасны при перезаряде или при перегреве. Во избежание этого эффекта все бытовые литиевые аккумуляторы снабжаются встроенной электронной схемой, которая контролирует заряд аккумулятора, не допуская его перезаряд и перегрева. Также требуются специальные алгоритмы зарядных устройств.

2.    Диапазон рабочих температур литий-полимерных аккумуляторов ограничен. Эти элементы плохо работают на холоде.

Также как и литий-ионные аккумуляторы, литий-полимерные аккумуляторы подвержены старению.

  

Внимание! При использовании материалов сайта ссылка на www.MirBatt.ru обязательна.

Возврат к списку