| Ваш IP: 54.146.5.196 | Online(16) - гости: 10, боты: 6 | Загрузка сервера: 2.43 ::::::::::::

Литий-ионный аккумулятор (Li-ion)

60589389279832798234Литий-ионный аккумуляторы (Li-ion)  широко распространены в современной бытовой технике и электронике. Особенно популярен этот тип аккумуляторов в сотовых телефонах, ноутбуках, цифровых фотоаппаратах и другой малогабаритной технике.

Современные Li-ion аккумуляторы имеют высокие удельные характеристики: 100-180 Втч/кг и 250-400 Втч/л. Рабочее напряжение — 3,5-3,7 В.

Характеристики литий-ионных аккумуляторов зависят от химического состава составляющих компонентов, это может отражаться в напряжении элемента, емкости, кол-ве циклов заряда/разряда и т.д. Литий-ионный аккумулятор очень чувствительный к превышению напряжения при заряде, поэтому его как правило оснащают контроллером заряда, который защищает аккумулятор от превышения напряжения заряда. Но все же имеются литий-ионные аккумуляторы без контроллера, которые имеют как правило более низкую цену.

Литий-ионный аккумулятор состоит из электродов (катодного материала на алюминиевой фольге и анодного материала на медной фольге), разделённых пропитанными электролитом пористыми сепараторами. Пакет электродов помещён в герметичный корпус, катоды и аноды подсоединены к клеммам-токосъёмникам. Корпус имеет предохранительный клапан, сбрасывающий внутреннее давление при аварийных ситуациях и нарушении 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, окислы и соли металлов) с образованием химической связи, например: в графит с образованием LiC6, оксиды (LiMnO2) и соли (LiMnRON) металлов.

Первоначально в качестве отрицательных пластин применялся металлический литий, затем — каменноугольный кокс. В дальнейшем стал применяться графит. Применение оксидов кобальта позволяет аккумуляторам работать на значительно более низких температурах, повышает количество циклов разряда/заряда одного аккумулятора. Распространение литий-феррум-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.

Основным преимуществом Li-ion аккумуляторов является высокая энергетическая плотность, низкий саморазряд.

Основным недостатком является эффект памяти. Частые циклы неполной зарядки и последующего разряда приводят к возникновению отдельных  «микроэффектов памяти», которые затем суммируются. Это происходит потому, что основой работы батареи являются процессы высвобождения и обратного захвата ионов лития, динамика которых становится далека от оптимальной в случае неполной зарядки.

Во время процесса заряда ионы лития один за другим покидают частицы литий-феррофосфата, размер которых составляет десятки микрометров. Катодный материал начинает разделяться на частицы с разным содержанием лития. Заряд батареи происходит на фоне возрастания электрохимического потенциала. В определённый момент он достигает предельного значения. Это приводит к ускорению высвобождения оставшихся ионов лития из катодного материала, но они уже не меняют суммарное напряжение батареи.

Если батарея не будет полностью заряжена, то на катоде останется некоторое число частиц, близких к пограничному состоянию. Они практически достигли барьера высвобождения ионов лития, но не успели его преодолеть. При разряде свободные ионы лития стремятся вернуться на место и рекомбинировать с ионами феррофосфата. Однако на поверхности катода их также встречают частицы в пограничном состоянии, уже содержащие литий. Обратный захват затрудняется, и нарушается микроструктура электрода.

Так же на емкость заряда аккумуляторов влияет температура при которой их заряжали, холод и жара уменьшают их емкость. Так же глубокий разряд может вообще вывести из строя литий-ионный аккумулятор.

Как говорилось ранее, Li-ion аккумуляторы очень чувствительны к превышению напряжения заряда, если оно выше всего на 4 %, то батарея будет терять емкость в два раза быстрей при каждом цикле заряда, это связано с тем, что ток заряда при этом может увеличится до 10 раз, что приводит к перегреву батареи.

Помимо всего пониженная или повышенная температура хранения аккумулятора вызывают его преждевременное старение. Даже при соблюдении температуры хранения аккумулятор теряет 20% емкости за два года, поэтому необходимо обращать внимание на дату выпуска аккумулятора при его покупке. Если с момента изготовления аккумулятора прошло более 2 лет, то такой аккумулятор лучше не покупать.

Добавить комментарий

Случайные статьи

  • Переключатель одной гирлянды на тиристоре

    Эта простая мигалка на тиристоре может управлять одной гирляндой(или одной лампой) мощностью до 400Вт!!!. Частота мигания зависит от R2. Такая мигалка применима для уличных мощных гирлянд. Если такая мощность не нужна то вместо предложенного тиристора можно взять КУ107Б, и применить менее мощные диоды — КД209. Литература РК2001-10Подробнее...
  • Многоуровневый индикатор воды

    Многоуровневый индикатор воды

    На рисунке показана схема простого многоуровневого индикатора воды. Индикатор имеет семь градаций. В схеме использована всего одна микросхема ULN2004 и несколько внешних элементов. В качестве зондов можно использовать медную или алюминиевую проволоку. Провод к которому подключен зонд должен быть экранированным. Используйте светодиоды разного цвета, для удобства восприятия уровня воды в емкости. …Подробнее...
  • УМЗЧ класса D мощностью 18Вт на базе TDA7482

    УМЗЧ класса D мощностью 18Вт на базе TDA7482

    Усилитель на базе TDA7482 имеет встроенную защиту от перегрева, перенапряжения и КЗ. Усилитель на TDA7482 имеет следующие характеристики: Напряжение питания от +/-10В до +/-25В (номинальное +/-21В) Ток покоя 40…60мА Выходная мощность 18Вт(Rн=4 Ом) при КНИ 1% и в номинальном напряжении питания  КНИ=0,1% при выходной мощности 1Вт на нагрузке 8 Ом …Подробнее...
  • Таймер на шести микросхемах

    Таймер состоит из генератора минутной последовательности импульсов и двух трактов по два счетчика и дешифратора (единиц и десятков минут). Один из трактов (верхний на схеме) предназначен для отсчета и индикации времени с помощью семиэлементного цифрового индикатора, другой — для установки времени срабатывания звукового сигнала. Принципиальная схема таймера на шести микросхемах …Подробнее...
  • Простой измеритель емкости(от 100пФ до 1мкФ)

    На рисунке представлена схема простого стрелочного измерителя емкости, который позволяет относительно точно измерить емкость конденсаторов от 100пФ до 1 мкФ. В измерителе емкости 4-е предела: 100…1000пФ, 1000пФ…0,01мкФ(10000пФ), 0,01…0,1мкФ, 0,1…1,0мкФ. Главное достоинство измерителя — простота конструкции, низкая себестоимость, относительно низкая погрешность измерения. На DD1.1 — DD1.3 собран опорный генератор на 100кГц. …Подробнее...