Эксплуатация
Li-ion элементы наиболее удобны для пользователя. У них практически отсутствует эффект памяти. Это означает, что аккумулятор можно начинать заряжать в любой момент (не обязательно ждать разряда до нуля) и до любого уровня (не обязательно до полного). Существуют и другие ограничения (по температуре, по зарядному току), они описаны в других разделах обзора.
Среднее количество циклов зарядки
Ресурс аккумулятора на основе лития в циклическом режиме (а такой режим свойственен элементам, питающим переносные гаджеты, аккумуляторный электроинструмент и т.п.) определяется количеством циклов заряд-разряд. Это количество не так просто подсчитать, ведь оно зависит от разных условий (глубины разряда и т.п.). Считается, что большинство li-ion элементов служат 250-500 циклов, и лишь самые современные могут работать до 1000 циклов без заметной потери емкости.
Как достичь максимального количества циклов
В основном сокращает жизнь элементов на основе лития высокая температура. Отсюда основное правило – не давать аккумулятору нагреваться выше 50 градусов. Надо избегать как внешнего (от прямых солнечных лучей и т.п.), так и внутреннего нагрева (от высокого зарядного ока и т.п.). Но и снижение температуры до нуля и ниже для таких батарей вовсе не полезно.
В глобальной сети распространено мнение, что для продления ресурса надо не разряжать батарею до уровня нуля (пополнять энергию надо начинать с 10-15%) и не давать заряжаться до 100% (достаточно 90%). Это мнение весьма сомнительно. Оно не подтверждается ни описанием процессов, происходящих при этом в элементе, ни статистикой. К тому же в нем отсутствует логика – если заряжать телефон чаще, то, возможно, количество циклов увеличится, но самих время работы в каждом из них будет меньше, и продление ресурса вовсе не очевидно. Но вреда в таком режиме нет, поэтому если у пользователя есть желание – он может эксплуатировать аккумулятор по такому расписанию. Вера в некоторых случаях творит чудеса.
Как хранить li ion аккумуляторы
Хранить литий-ионные аккумуляторы «на потом» — не лучшая идея. Они имеют свойство деградировать со временем, независимо от того, используются источники электроэнергии, или просто лежат. Повлиять на этот процесс сложно.
Другая опасность, потенциально сокращающая срок службы li-ion батарей – саморазряд. Элементы на основе лития имеют низкую склонность к саморазряду, но он все равно происходит. Поэтому есть опасность, что в процессе хранения батарея уйдет в глубокий разряд. Это может убить батарею раньше, чем естественная деградация.
Поэтому правильно хранить аккумулятор в частично или полностью заряженном состоянии (на сколько процентов – не важно) и периодически проверять напряжение на клеммах. Как только оно опустится ниже 3 вольт, батарею надо подзарядить
Грамотная эксплуатация батарей позволяет наиболее полно использовать их ресурс, заложенный разработчиком. А правильная зарядка элементов является основным фактором, влияющим на продолжительность периода использования.
Тенденции развития в будущем
Литий-ионные технологии и литиевые батареи 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.
Стандартные параметры
Все разновидности литиево-ионных АКБ имеют типичные характеристики, независящие от их состава и сферы использования. Они состоят в следующем:
- Общее время подзарядки устройства составляет от 2 до 4 часов.
- Количество циклов: разрядка/зарядка при достижении 20 процентов ёмкости батарейки колеблется от 500 до 1000.
- Напряжение минимальное варьируется от 2,2 до 2,5 В.
- Напряжение максимальное составляет от 4,25 до 4,35 В.
- При обычной комнатной температуре самостоятельный заряд устройства составляет около 7% в год.
- Температурный режим, в диапазоне которого батарея может исправно функционировать, колеблется в пределах от 20 до + 60 градусов.
Правила эксплуатации
Для того чтобы li lon аккумулятор прослужил дольше и не подвергался ремонту или полной замене, необходимо учитывать основные правила эксплуатации устройства. Они заключаются в следующем:
Всегда нужно помнить о том, что любой аккумулятор литиевый li ion является очень чувствительным к высоким температурам. Проще говоря, батареи очень плохо переносят сильный перегрев. Поэтому всегда нужно стараться не допускать, чтобы устройство с батарейкой li ion лежало вблизи открытого огня или на него попадали солнечные лучи. Иначе прибор очень быстро выйдет из строя, а батарейка вздуется или взорвётся. Поскольку литиево-ионные АКБ не имеют эффекта памяти, не стоит дожидаться полной разрядки батарейки. Заряжать устройства следует ещё до того, как уровень зарядки спадёт до нуля
В идеале заряжать прибор лучше всего в то момент, когда уровень зарядки АКБ показывает от 10 до 20 процентов, не позднее. Важное правило: чем чаще будет заряжаться li ion, тем дольше прослужит батарейка. Хотя регулярная подзарядка не является панацеей от всех неполадок. Для правильного ухода за АКБ требуется хотя бы один раз в три месяца производить полную разрядку батареи
Такой подход объясняется очень просто: полный уровень заряда негативно сказывается на состоянии батареи, как и постоянный разряд до полного нуля. Не следует сразу же подзаряжать аккумулятор, если он долгое время провёл при отрицательных температурах. Перед тем как поставить устройство на подзарядку, ему нужно дать прогреться до комнатной температуры хотя бы на протяжении нескольких часов. Всегда следует использовать зарядное устройство, которое предлагает производитель — это поможет избежать использования некачественной продукции. Более того, зачастую технические параметры АКБ не совпадают с параметрами зарядного устройства от стороннего производителя. Если не планируется долгое время использовать ионную батарею, то хранить её нужно частично заряженной, а не разряженной до нуля. Самым подходящим вариантом является хранение АКБ с уровнем заряда около 50 процентов, но чтобы он не был менее 30 процентов. Оптимальной температурой хранения устройства является 15 градусов. Чтобы уберечь ионный аккумулятор от повреждений и порчи, лучше всего постараться отказаться от использования в качестве зарядного устройства «лягушки». Если постоянно использовать для подзарядки некачественную «лягушку», это может привести к воспламенению устройства в процессе зарядки. Производить зарядку устройства лучше всего на открытом воздухе. То есть, не следует заряжать гаджеты, если они находятся в чехлах, сперва устройство нужно вынуть, а только после этого ставить на подзарядку. Обусловлено это тем, что аккумулятор может перегреться и быстрей выйти из строя. В исключительных ситуациях сильный перегрев батарейки в процессе зарядки приводит к её взрыву.
Размеры литиевых батареек
Чтобы правильно подобрать нужный источник энергии, необходимо знать его геометрические размеры и форму. Показатели стандартизированы, разберемся в типоразмерах литиевых одноразовых батареек. Используется классификация США.
| Знак | V (В) | H (мм) | D (мм) | Народное название | Маркировка типоразмера |
| ААА | 1,5 | 44,5 | 10,5 | мизинчиковая | 03 |
| АА | 1,5 | 50,5 | 14,5 | пальчиковая | 6 |
| С | 1,5 | 50,0 | 26,2 | дюймовочка | 14 |
| D | 1,5 | 61,5 | 34,2 | бочка | 20 |
| РРЗ | 9,0 | 48,5 | 26,5 | крона | 6/22 |
Отдельные типы литиевых батареек можно посмотреть на фото.
При выборе литиевой батарейки важна маркировка, по ней можно определить тип элемента. Для литиевой батарейки на корпусе большими буквами будет напечатано CR, на щелочной LR, на солевой R.
Всегда ли литиевые батарейки предпочтительнее щелочных? Изделия отлично работают в любых условиях. Но всегда ли экономически выгодно покупать батарейку литиевую в 5 раз дороже, если на малом токе они превосходит алкалиновые в 1,5-2 раза? Какие лучше, решается в каждом случае, применительно к решаемым задачам.
Необходимо учесть, что запас энергии на всех типах литиевых батареек больше в несколько раз. Чтобы не перепутать устройства, производители делают Li АКБ с особыми выводами.
Сферы применения
В настоящее время существует несколько основных типов li аккумуляторов, которые отличаются между собой сферой применения и техническими показателями. К ним относятся:
- Титановые литиевые АКБ. Отличаются быстрой подзарядкой, продолжительным сроком эксплуатации, высокими показателями надёжности и производительности, а также большим температурным диапазоном. Такие батареи считаются самыми безопасными и надёжными. Единственные недостатки — это высокая цена и небольшая энергоёмкость. Сфера использования литий-титановых батарей: электронно-силовые агрегаты авто, ИПБ, освещение на солнечных элементах.
- Кобальтовая li ion батарея на сегодняшний день является самым распространённым вариантом, так как используется во многих мобильных гаджетах и электронных приборах, например, видеокамеры, телефоны и т. д. Такие аккумуляторы имеют высокие показатели энергоёмкости. К недостаткам можно отнести небольшой период службы, низкую термическую стабильность и ограниченные возможности.
- Марганцевый вариант батареи представляет собой катод, состоящий из литий-марганцевой кристаллической шпинели с трёхмерной структурой. Благодаря присутствию в аккумуляторе шпинели, обеспечивается очень низкий уровень сопротивления. Однако этот тип АКБ имеет более умеренную энергоёмкость, чем кобальт. Чаще всего такие устройства используют в медицинской технике, электрических инструментах или в силовых агрегатах.
- Оксидные литиево-ионные аккумуляторы, в катоде которых содержится сразу несколько элементов: никель, кобальт, марганец, имеют много положительных сторон. Например, такие устройства отличаются высокой энергоёмкостью и продолжительным периодом службы. Однако у таких батарей очень слабые показатели стабильности. Область использования: телекоммуникации, электромобили, в качестве источника бесперебойного питания или аварийного освещения и т. д.
- Железо-фосфатные li ion батарейки обладают большим периодом эксплуатации, устойчивостью при неправильном использовании, высокой безопасностью и превосходной термической стабильностью. Единственный существенный недостаток состоит в том, что в таких АКБ очень низкая энергоёмкость. Сфера использования: портативные и стационарные приборы, требующие постоянных высоких нагрузок.
- Оксидные АКБ, в составе которых есть такие компоненты, как никель, кобальт, алюминий, обладают стабильно высокими показателями энергоёмкости и плотности энергии, а также продолжительными сроками эксплуатации. Из недостатков: низкая степень безопасности и высокая цена. Чаще всего такие АКБ используются в промышленности и медицине, в электрических силовых устройствах и т. д.
Как определить с защитой от перезаряда аккумулятор или нет
Как правильно заряжать li-ion аккумуляторы и разберемся с аббревиатурами PCB, BMS и PCM, PCB
РСВ
В данном виде аккумуляторов нельзя допускать глубокой разрядки и перезаряда. Так как для них это опасно и из-за несоблюдения этих факторов они могут намного быстрее выйти из строя.
Именно поэтому, для контроля за состоянием батареи, некоторые производители встраивают в нее PCB модуль. Его задача как раз-таки не допустить глубокой разрядки или, наоборот, перезаряда.
Поэтому перед покупкой аккумулятора важно выяснить, оснащен он модулем PCB или нет. Потому что если данный элемент отсутствует, вам придется следить за состоянием батареи самостоятельно
PCM
Модуль PCM работает несколько по-иному. Во-первых, он встраивается не в элемент, а в устройство. К примеру, в смартфон. То есть, если плата PCB следит только за уровнем зарядки, то PCM занимается полностью управлением процесса – обеспечивает ток, контролирует температуру и напряжение.
По факту выступает узлом, который называется контроллером зарядки и который ее отключает, когда прибор зарядился. Либо делает это принудительно, если возникли проблемы с напряжением или другие неисправности.
Блок BMS
Его можно найти в аккумуляторах, составленных из батарей, включенных последовательно. Например, так устроены АКБ любого ноутбука. Как правило, при эксплуатации аккумуляторы теряют ёмкость по-разному. Один элемент всегда разряжается быстрее, чем другой. В результате один блок может быть полностью разряжен, тогда как остальные «тянут» и благодаря этому напряжение в целом будет в норме. И как раз задача модуля BMS – контролировать состояние каждого элемента и не допустить, чтобы напряжение в какой-то части стало критическим. Именно поэтому BMS часто называют балансиром.
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».
Что такое плата зарядки TP4056 и как ею пользоваться
Как правильно заряжать литийионные батарейки, мы узнали. Но чем это сделать? Можно воспользоваться покупным зарядным устройством, но если есть желание, то реально собрать зарядку для литиевых аккумуляторов самостоятельно. Для этого достаточно будет купить готовый модуль TP4056 и собрать несложную схему.
Модуль зарядки литиевой ячейки TP4056 1 А
Прелесть такого решения ещё и в том, что стоит всё удовольствие на том же Aliexpress около 30 рублей. Чтобы на базе этого модуля собрать готовое устройство, необходимо собрать следующую несложную схему.
По умолчанию, такой модуль выдаёт ток зарядки 1 А и подойдёт для зарядки аккумуляторов ёмкостью 2 000—3 000 мА·ч. Если нам нужен меньший ток, то достаточно изменить номинал резистора R3 в соответствии с таблицей:
| Номинал R3, кОм | Ток зарядки, мА |
| 10 | 130 |
| 5 | 250 |
| 4 | 300 |
| 3 | 400 |
| 2 | 580 |
| 1,66 | 690 |
| 1,5 | 780 |
| 1,33 | 900 |
| 1,2 | 1000 |
В принципе, током 1 А можно заряжать аккумуляторы и большей ёмкости, но времени это займёт больше. Но если всё же нужен ток более 1 А, то будет несложно его увеличить, соединив несколько модулей параллельно. Для этого просто соединяем перемычками одноимённые выводы модулей.
Скрытая угроза
Увы, «укротив» литий, Акира Ёсино не сделал этого огненного льва безобидным мышонком. Да и как можно ожидать полной безопасности от устройства, в котором, повторюсь, сильный и активный окислитель соседствует с столь же сильным и активным восстановителем и разделяют их лишь несколько десятков микрон пористой полимерной пленки-сепаратора? Стоит этой пленке где-нибудь прохудиться, допустив короткое замыкание, лавинообразный процесс саморазогрева и саморазрушения уже не остановить. Содержимое аккумулятора превращается во взрывчатую смесь горючего и окислителя. И эту смесь уже подожгли.
То, что литий-ионные аккумуляторы обычно не взрываются, обусловлено множеством предосторожностей, которые соблюдаются при их эксплуатации. Соблюдаются не силами пользователя – за этим следят автоматические электронные устройства
Там, где применяется литий-ионный аккумулятор, нет места простейшим зарядным устройствам из мира «свинца» и «никель-кадмия». Зарядное устройство обязано быть «умным». Процесс заряда литий-ионного аккумулятора многостадийный, требует строгого выдерживания параметров и должен быть вовремя завершен, и перекладывать ответственность за это на пользователя категорически недопустимо, так как его забывчивость в таком случае может привести к пожару или взрыву.
Дело в том, что отсутствие побочных процессов в литий-ионном аккумуляторе не абсолютно. Для того, чтобы их не было, нужно не выйти за определенную «безопасную» территорию. Так, при напряжении выше 4,2..4,5 В или при слишком большом токе заряда графит уже не успевает «впитать» литий, и он образует металлическую фазу. То же происходит, если графит теряет активную поверхность, что происходит, например, из-за переразряда. Как только на поверхности появляется металл, он начинает образовывать дендриты и… можно вызывать пожарных. Наконец, перенапряжение может вызвать электролиз компонентов электролита (в том числе и неконтролируемых примесей) и выделение газов, давление которых может нарушить герметичность аккумулятора, что также чревато пожаром – соединение внедрения лития в графит самовоспламеняется на воздухе.
Опасна и перегрузка при разряде. Перегрев разрядным током может вызвать вскипание или термическое разложение электролита, выделение кислорода из катодной активной массы, повреждение сепаратора. Результат тот же: КЗ и пожар. К тому же эффекту приведет и механическое повреждение аккумулятора.
Является «правилом хорошего тона» не полагаться на надежность зарядного устройства. В абсолютном большинстве промышленно выпускающихся устройств (за исключением «маргинальных» случаев вроде электронных сигарет и авиамоделей), содержащих литий-ионные аккумуляторы, независимо от контроллера, на который возложены функции заряда, имеется еще один контроллер, выполняющий функции защиты. В простейшем своем варианте (например, на микросхеме DW01A, являющейся основой плат защиты почти всех китайских аккумуляторов), он отключает аккумулятор при перезаряде (превышении допустимого напряжения), переразряде, слишком большом зарядном и разрядном токе, перегреве. В более сложных случаях к этим базовым функциям добавляется балансировка батареи (если она состоит из нескольких элементов, соединенных последовательно), контроль за ее «здоровьем», подсчет ампер-часов при заряде и разряде (что позволяет определить оставшийся процент заряда гораздо точнее, чем при простом измерении напряжения) и другие функции. Данный контроллер – его называют Battery management system (BMS) или просто «платой защиты», как правило, является неотделимой частью аккумуляторной батареи, находясь с ней в одном корпусе и будучи наглухо припаянным к его выводам.
Есть еще третья ступень защиты. Это механическое устройство, разрывающее цепь при повышении давления или температуры внутри «банки» аккумулятора. К сожалению, оно – не панацея, так как во многих случаях нагрев и газовыделение начинаются уже после того, как возгорание батареи уже нельзя остановить.
Кстати, типичная цифра, характерная для LiIon – 250 Вт*ч/кг или 0,9 МДж/кг. Это всего вчетверо меньше запаса энергии в таких ВВ, как тротил. В мощном ноутбуке «тротиловый эквивалент» аккумулятора может быть сравним с ручной гранатой. Так что с литий-ионными аккумуляторами шутки плохи. Их взрыв вполне может привести к смерти и увечьям многих людей.
Видео и фотографии взрывов и возгораний литий-ионных аккумуляторов в сети можно найти много. Надеюсь, они убедят вас, что все более чем серьезно.
Основные особенности
В своё время для создания электрохимических источников тока с большой энергетической плотностью учёным пришлось отказаться от использования в них водного электролита. Исследования велись в разных направлениях, но самыми успешными стали литиевые батарейки с твёрдым и органическим электролитом. Разработки начались ещё в начале XX столетия, а в активную фазу они перешли в 60-е годы прошлого века. Специалисты предлагали в качестве катодных материалов MnO2, FeS2, CuO, CFx, I2 (твердофазные) и SO2, SOCl2 (жидкофазные) соединения. Можете подробнее прочитать про литиевые аккумуляторы по указанной ссылке.
Форма литиевых аккумуляторных элементов может быть дисковой, цилиндрической, призматической. Размеры в большинстве случаев соответствуют габаритам прочих электрохимических источников тока
В связи с этим нужно обращать внимание на рабочее напряжение, которое у литиевых батареек, как правило, выше остальных типов АКБ. Чтобы исключить путаницу, некоторые производители оснащают литиевые элементы нестандартными выводами для подключения
В таблице ниже можно посмотреть параметры различных литиевых аккумуляторных элементов.
| Характеристики аккумуляторных батарей | Li/MnO2 | Li/SO2 | Li/SOCl2 | Li/CFx | Li/CuO | Li/I2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Характеристики аккумуляторных батарей | Li/MnO2 | Li/SO2 | Li/SOCl2 | Li/CFx | Li/CuO | Li/I2 |
| Рабочее напряжение, В | 3,0 | 2,6-2,9 | 3,3-3,5 | – | 1,2-1,5 | – |
| Конечное напряжение, В | 2,0 | 2,2 | 2,2 | 2,0 | 0,9-1,0 | 2,2 |
| Напряжение разомкнутой цепи, В | 3,5 | 3,0 | 3,67 | 3,3 | 1,6 | 2,8 |
| Весовая удельная энергия, Втч/кг | до 250 | 300-340 | до 600 | 250 | 300 | – |
| Объёмная удельная энергия, Втч/кг | 500 | 500-560 | до 1100 | 600 | 600 | до 1000 |
| Диапазон рабочих температур, С | от -20 до +55 | от -60 до +70 | от -50 до +70(до +130) | от -20 до +60 | от -10 до +70 | от -10 до +60 |
| Саморазряд, процентов в год | 2-2,5 | 1-2 | 1,5-2 | 1-2 | 1-2 | 1 |
Имейте при себе резервный аккумулятор
Многие устройства допускают извлечение батареи, поэтому иметь запасной аккумулятор — совсем не проблема. Время работы устройства возрастет вдвое, исключается глубокий разряд (заранее установить резервный аккумулятор, не дожидаясь полного разряда основного), отпадает соблазн использовать вредный «быстрый» зарядник. 20% разряда основного аккумулятора — сигнал к тому чтобы установить резервный.
Имейте при себе резервный аккумулятор
Если первая батарея сильно нагрелась от интенсивной нагрузки или по причине внешнего нагрева (случайно оставили на солнце) — вставьте запасную, и пока первая будет остывать, вы продолжите пользоваться вашим устройством, сохранив оба аккумулятора невредимыми. Когда тот что нагрелся остынет, его можно будет поставить на дозарядку в оригинальное зарядное устройство (сетевое или автомобильное).
Немного истории
Первая батарея по технологии Li-ion была построена не так уж и давно – в 1970 году. Она имела анод из металлического лития, были несовершенны, опасны и имели относительно небольшое соотношение емкость/габариты. Но начало было положено, и в 1991 году появилась батарея с анодом из графита.
Это снижало риск возгорания, удешевляло производство и увеличивало электрическую емкость при тех же габаритах. Позже в материалы анодов и катодов вносились те или иные присадки, и вот, наконец, мы имеем лучший на сегодняшний день источник энергии. Компактный, емкий и безопасный при правильной эксплуатации.
Литий-полимерный аккумулятор как альтернатива Li-ion
Полимерные аккумуляторы — это усовершенствованный вариант литий-ионных. Технический прогресс не стоит на месте, и сейчас они уже рассматриваются как серьезная альтернатива предыдущим АКБ на литиевой основе. Целью создания батарей на основе полимерных материалов стало, прежде всего, возможное устранение недостатков Li-ion в виде высокой стоимости и повышенного риска самовозгорания.
Главное отличие полимерного аккумулятора от Li-ion заключается в том, что в качестве электролита при его изготовлении используются не жидкость или гель, а твердые полимеры. Смена электролита является большим достижением, потому что такие батареи более безопасны, и теперь можно гораздо меньше думать о потенциальном взрыве при их эксплуатации.
Твердые материалы и раньше выполняли серьезную роль в плане проводимости тока — например, с помощью пленки из пластика, а их использование внутри Li-pol аккумулятора вместо пористого разделителя двух его полюсов, пропитанного жидкостью, стало значительным шагом вперед.
Li-pol аккумулятор также имеет улучшенные характеристики в плане удобной формы, так как полимеры дают возможность получать разные размеры и виды таких батарей. Минимальная толщина, которой обладают полимерные аккумуляторы, может составлять всего 1 мм.
Наряду с отличиями, есть и сходства между Li-ion и Li-pol. Большей частью, это означает, что не все недостатки устранены, и возможности дальнейшей работы производителей еще не исчерпаны до конца. Например, между ними нет особой разницы в сроках службы и проблеме «старения» в случае, если они не используются.
Полимерные аккумуляторы, как и Li-ion, применяются в сотовых телефонах, радиоуправляемой технике, портативных электрических инструментах, например, в электродрелях и шуруповертах.
Некоторые производители полимерных АКБ утверждают, что у них отсутствует эффект памяти, а также они якобы могут работать в более широком температурном спектре: от -20 до +40-60°С, что делает возможным их применение, эксплуатируя в условиях жаркого тропического климата. Поскольку опасность самопроизвольного возгорания устранена еще не до конца, полимерные аккумуляторы, как правило, снабжены встроенной электросхемой, предупреждающей перезаряд и перегрев.
Не допускайте глубокий разряд
Есть разные варианты использования ресурса аккумулятора. Если каждый раз разряжать батарею быстро и полностью, это будет регулярно сопровождаться выделением большого количества тепла, ведь разрядные токи через батарею будут течь немалые, а это разрушительная нагрузка на аккумулятор.
Если же небольшие разрядные циклы будут короткими, пусть даже потом аккумулятор будет дозаряжен, а затем снова разряжен несколькими порциями, ресурс аккумулятора сохранится дольше.
Современные литиевые аккумуляторы нормально выдерживают неполный разряд и дозаряд, не то что самые первые литиевые экземпляры!
И если рассмотреть влияние циклов разряда-заряда на общий жизненный ресурс аккумулятора, то на самом деле три цикла разряда до 66% и дозаряда до 100% принципиально эквивалентны по изнашивающему действию паре циклов разряда до 50% и затем дозаряда до 100%.
Не допускайте глубокий разряд
Много коротких циклов разряда-заряда не вреднее нескольких более длительных циклов. Вреден интенсивный разряд — он вызывает нагрев и ведет к необратимым процессам, если является глубоким (до 20% и ниже).
Нагрев и высокая токовая нагрузка однозначно снижают общий жизненный ресурс аккумулятора. Каждый глубокий разряд медленно но верно ведет к необратимым разрушениям, поэтому старайтесь вообще избегать глубокого разряда. Если смартфон сам выключился — это признак глубокого разряда — не следует до этого доводить. 20% достаточно для того, чтобы поставить устройство на подзарядку или вставить резервную батарею.
