Тип аккумулятора литий ионный: Типы Литий-Ионных Аккумуляторов. Разбор | Droider.ru

Типы Литий-Ионных Аккумуляторов. Разбор | Droider.ru

Кажется, что прогресс стремительно движется вперед и только технология аккумуляторов стоит на месте. Вот уже 30 лет мы пользуемся литий-ионными аккумуляторами и ничего не меняется. Смартфоны хорошо, если доживают до конца дня.

Но на самом деле это впечатление совершенно обманчивое, ведь за аббревиатурой литий-ионный аккумулятор могут скрываться совершенно разные технологии, о которых вы никогда не слышали.

Уже давно есть аккумуляторы, которые живут в 7 раз дольше текущих, заряжаются в 10 раз быстрее и не боятся морозов в -30 градусов. И всё это тоже литий-ионные аккумуляторы.

Поэтому сегодня мы расскажем про шесть типов литий-ионных аккумуляторов и про те суперспособности, которыми они обладают.

Введение

Итак, все аккумуляторы состоят из отрицательно заряженного анода, положительного катода и электролита и из сепаратора, который разделяют эти два полюса.

Все эти элементы: катод, анод, электролит и сепаратор могут быть созданы из различных материалов, этим и различаются разные типы аккумуляторов.

Но какими бы ни были эти типы, всех их объединяет наличие ионов лития, которые путешествуют между катодом и анодом. Именно поэтому разные типы аккумуляторов всё равно называются литий-ионными. Подробнее о том, как всё устроено посмотрите в нашем материале о том, как заряжать смартфоны.

На текущий момент существует шесть распространенных типов литий-ионных аккумуляторов, которые в основном различают по материалу катода. Вот о них и поговорим.

LCO | Литий-кобальтовые с катодом LiCoO2

• Энергоемкость 150-200 Вт·ч/кг
• Скорость заряда 0.7-1С Max
• Скорость разряда 1С Max
• Срок жизни 500-1000 циклов
• Температура (Max) 150℃

Начнем с типа аккумулятора, который вы лучше всего знаете, и скорее всего прямо сейчас держите в руках — это литий-кобальтовый аккумулятор или LCO.

Такие аккумуляторы содержат в себе графитовый анод и катод из оксида литий-кобальта.

И его суперспособность — высокая энергоемкость (до 200 Вт·ч/кг) и небольшой вес. Что позволяет делать компактные и ёмкие аккумуляторы. Поэтому именно LCO батареи стоят в 99% смартфонах, ноутбуках и прочих гаджетах, для которых важна компактность.

Но есть у литий-кобальтовых аккумуляторов и недостатки.

Во-первых, они очень нежные и небезопасные, что однажды доказал Samsung. Могут загореться от механических воздействий или при быстром заряде/разряде, а также вырубаются на морозе и перегреваются в жару.

Второй минус — долговечность. Их срок жизни всего 500-1000 циклов, и потери до 20% ёмкости.

А в-третьих, они дорогие. Дело в том, что кобальт достаточно редкое полезное ископаемое. 70% от мировых запасов кобальта добывается в Демократической Республике Конго (ДРК) и добывают его не самым этичным образом.

В итоге, кобальт обходится примерно в 2 раза дороже никеля, в 15 раз дороже алюминия и в 1000 раз дороже марганца.

Вот о марганце и поговорим дальше.

LMO | Литий-марганцево-оксидные с катодами LiMn2O4 и Li2MnO3

• Энергоемкость 100-150 Вт·ч/кг
• Скорость заряда 0.7-1С Typ, 3С Max
• Скорость разряда 1С Typ, 10C Max, 30С Pulse
• Срок жизни 300-700 циклов
• Температура (Max) 250℃

Следующий тип аккумуляторов литий-марганцево-оксидные или LMO. У таких аккумуляторов ниже энергоемкость чем у LCO — всего 150 Вт·ч/кг против 200. Также у них меньше срок жизни: до 700 циклов против 1000.

Но есть и преимущества. Во-первых, такие аккумуляторы дешевле, так как марганец в 1000 раз дешевле кобальта.

А во-вторых, в таких батареях в катоде используется литий-марганцевая шпинель. Это такая трехмерная кристаллическая структура, которая по сравнению со слоистой кобальтовой структурой, позволяет ионам спокойно перемещаться по микроканалам, что существенно уменьшает внутреннее сопротивление и повышает отдаваемый ток.

Отсюда и суперспособность LMO аккумуляторов — МОЩНОСТЬ! Что это значит?

На секундочку вернёмся к LCO аккумуляторам.

LCO | Литий-кобальтовые с катодом LiCoO2

• Энергоемкость 150-200 Вт·ч/кг
• Скорость заряда 0.7-1С Max
• Скорость разряда 1С Max
• Срок жизни 500-1000 циклов
• Температура (Max) 150℃

У них максимальная скорость заряда и разряда равна 1С, то есть одна полная ёмкость за один час. Всё, что быстрее уже проблема. Конечно, технологии быстрых зарядок позволят чуть сократить время заряда, но вот со скоростью разряда ничего не сделаешь.

А вот у LMO скорость заряда уже 3С, то есть в 3 раза быстрее. А ток разряда вообще в десять раз превышает его ёмкость, то есть «10C»!

Именно поэтому литий-марганцевые аккумуляторы применяются в требовательном к силе тока оборудовании. То есть везде, где нужно в короткий промежуток времени выдать большую мощность. Например в различном электроинструменте, всяких дрелях, шуруповертах или скажем в каком-нибудь мощном беспроводном пылесосе с циклонным двигателем как, например Philips 8000 Aqua.

Какой именно тип литий-ионного аккумулятора тут стоит, в Philips не указывают.

Но мы знаем что этот пылесос способен проработать до 80 минут в эко режиме и до 28 минут в режиме Турбо, а так мало кто умеет. Между прочем, это рекорд по времени для своей категории, так за полчаса легко можно 125 квадратных метров пропылесосить.

Иными словами, этот пылесос способен разряжать аккумулятор со скоростью 2С, которая не доступна для LCO батарей, но раз плюнуть для LMO. Кажется, мы раскрыли твои секреты, Philips 8000 Aqua. А значит продолжаем про аккумуляторы.

NMC | Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные с катодом LiNiMnCoO2

• Энергоемкость 150-220 Вт·ч/кг
• Скорость заряда 0.7-1С Max
• Скорость разряда 1С Typ, 2C Max
• Срок жизни 1000-2000 циклов
• Температура (Max) 210℃

И вот у нас есть LCO аккумуляторы с высокой энергоемкостью, но низкой мощностью и LMO аккумуляторы, где всё наоборот. А есть ли такой аккумулятор, где было бы и то, и другое.

Есть! И это литий-никель-марганец-кобальт-оксидные аккумуляторы или NMC. Его суперспособность сбалансированность.

Судите сами:

• Тут высокая энергоемкость 220 Вт·ч/кг, даже выше чем у LCO!
• Огромный срок жизни от 1000 до 2000 циклов.
• Обычная скорость заряд до 1С, но при этом скорость разряда 2С, что неплохо.
• С рабочими температурами и безопасностью тут тоже всё в порядке, а стоимость примерно такая же что и LCO.

В общем — просто сказка!

А весь секрет тут в сочетании никеля и марганца. Никель известен своей высокой удельной энергией, но плохой стабильностью. Марганец же славен своим низким сопротивлением, благодаря структуре шпинели. А сочетание этих металлов усиливает сильные стороны друг друга.

Это как сочетание функции сухой и влажной уборки, которые усиливают Philips 8000 Aqua в наших с вами глазах.

Оба типа уборки можно делать одновременно благодаря уникальной насадке Aqua, она не боится ничего. Можно даже добавлять в резервуар с водой любимое моющее средство для дезинфекции пола, если у вас есть такое.

Или нелюбимое, это неважно. В любом случае бактериям на полу это не понравится. Что-то меня понесло…

Но возвращаемся, к тому что нам нравится, а именно к NMC-аккумуляторам.

Благодаря таким классным характеристикам их устанавливают в большинство электромобилей, скутеров, велосипедов, в различные медицинские и промышленные приборы.

Отсюда возникает вопрос, если NMC-аккумуляторы почти идеальны и во всём лучше LCO, что же мешает их ставить в смартфоны? На самом деле, не до конца понятно.

Скорее всего пока технология менее обкатанная. Есть разные версии таких аккумуляторов. Например, NMC 333, в которой никель, медь и кобальт используются в одинаковых пропорциях по 33% работает стабильно. А вот NMC 811 с куда более высокой энергоемкостью, благодаря повышенной концентрации никеля, уже нестабильны и склонны к окислению. В общем, для смартфонов пока технология не готова, но в будущем всё может быть.

NCA | Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные с катодом LiNiCoAlO2

• Энергоемкость 200-260 Вт·ч/кг
• Скорость заряда 0. 7 Typ
• Скорость разряда 1С Typ
• Срок жизни 500 циклов
• Температура (Max) 150℃

Кстати, забавно, что такие аккумуляторы ставят считайте во все электрокары кроме Tesla. В Tesla используют разные аккумуляторы, но чаще всего литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные пацаны или NCA.

NCA очень похожи на NMC-аккумулятор по своей сути. Только в нём еще выше энергоемкость вплоть до 260 Вт·ч/кг. Это вообще рекорд среди всех аккумуляторов и главная суперспособность NCA батарей.

Но, к сожалению, это, считайте, их единственно достоинство, во всём остальном эти ребята сливают.

Тут и скромный срок жизни (порядка 500 циклов зарядки) и высокая стоимость и низкая скорость заряда/разряда.

В общем-то, поэтому даже Tesla потихоньку переходит на другой тип аккумуляторов — LFP.

LFP | Литий-железо-фосфатные с катодом LiFePo4

• Энергоемкость 90-120 Вт·ч/кг
• Скорость заряда 1С Typ
• Скорость разряда 1С Typ, 25C Max, 40С Pulse
• Срок жизни 1000-2000 циклов
• Температура (Max) 270℃

Это расшифровывается как литий-железо-фосфатный аккумулятор. Это без преувеличения выдающаяся технология сразу с двумя суперсилами — безопасность и мощность.

Литий-фосфатные батареи долго живут — до 2000 циклов, хорошо выдерживают перезаряд, у них низкий саморазряд и особая устойчивость к низким температурам.

При этом они способно выдерживать нагрузку в 25С! Вот только энергоемкость у них неподходящая для мобильной техники — до 120 Вт·ч/кг.

Поэтому такие батареи используют большом электротранспорте, типа электробусов, в качестве источников бесперебойного питания или как системы хранения энергии.

LTO | Литий-титанат-оксидные с анодом Li4Ti5O12

• Энергоемкость 50-80 Вт·ч/кг
• Скорость заряда 1С Typ, 5C Max
• Скорость разряда 10C Max, 30С Pulse
• Срок жизни 3000-7000 циклов
• Температура (Max) 270℃

Но есть еще более впечатляющий тип аккумулятора — литий-титанат-оксидные или LTO.

Их главная суперсила — долговечность. Они живут вплоть до нереальных 7000 циклов!

При этом LTO аккумуляторы безупречны с точки зрения безопасности, температурной стойкости (спокойно живут в мороз до -30), а также мощности. Скорость заряда 5С, а разряда 10С.

Но есть и недостатки, во-первых самая низкая из всех энергоемкость — всего 80 Вт·ч/кг. А еще литий-титанат — невероятно дорогой. Считайте LTO — это премиум-удовольствие, которое мало кто себе может позволить. Разве что, кроме всех москвичей, ведь LTO- аккумуляторы используются в московских электробусах. Что ж можем себе позволить такое удовольствие.

Точно также как и вы можете себе позволить удовольствие от использования пылесоса Philips 8000 Aqua с уникальной насадкой, которая собирает грязь на полу с первого раза со всех сторон благодаря уникальной насадке с функцией всасывания 360°. А также LED-подсветкой, чтобы точно не пропустить ни одной крошки.

Насадка – огонь! А ведь еще в комплекте есть: щелевая для вашего дивана, турбо для удаления шерсти, удлинитель шланга и встроенная щеточка, чтобы убирать пыль с вентиляционных решеток и шкафов.

По сравнению с громоздкими проводными пылесосами – это конечно новый век. Нет никаких мешков для сбора пыли, не мешаются провода. Пылесос лёгкий и мощный. Им удобно управлять через дисплей.

В общем, как и каждый тип аккумулятора, идеально подходит для своей задачи. Так и этот пылесос идеально подходит для поддержания чистоты и свежести каждый день.

А у нас для вас есть идеально подходящий промокод на скидку, все подробности, как обычно в описании к ролику на YouTube, ищите!

Будущее

Ну и напоследок чего нам ждать в будущем от аккумуляторов?

Очевидно, в перспективе ближайших 10 лет от использования дефицитного и дорогого в добыче кобальта в аккумуляторах будут постепенно отказываться. Поэтому и литий-кобальтовые (LCO) аккумуляторы постепенно будут чем-то заменять, скорее всего совершенно прекрасными во всех отношениях NMC, в которых кобальта используется значительно меньше.

Что же касается остальных технологий, они будут только развиваться и дешеветь. Ну и параллельно с этим будут внедряться совершенно новые технологии аккумуляторов, о которых мы расскажем в отдельных материалах, если вам эта тема зайдет.

Post Views: 4 582

Какие бывают литиевые аккумуляторы: железо-фосфатные, титанатные, полимерные

Автор:
Сергей Куртов

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 18-10-2022

Рейтинг статьи: (978)

Содержание

Чем дальше двигается прогресс, тем более востребованными становятся аккумуляторные батареи. В то время, как одна техника избавляется от проводов, другая избавляется от двигателя внутреннего сгорания. Во всех этих случаях для автономной работы требуются источники энергии. На данный момент самым востребованным видом аккумуляторных батарей являются литиевые АКБ. Свинцово-кислотные аналоги значительно уступают им в удельной энергоемкости, что является критичным показателем. Не может техника быть мобильной, если источник питания будет большим и тяжелым. Поэтому свинцово-кислотные АКБ постепенно теряют популярность, которая удерживается разве что низкой ценой.

Как и свинцово-кислотные АКБ, литиевые батареи делятся на различные виды, в зависимости от основного элемента. Большинство пользователей даже не подозревают, какие бывают литиевые аккумуляторы, по умолчанию принимая за литиевые тип li-ion. Попробуем разобраться.

Работа литиевого аккумулятора

Как и свинцово-кислотная АКБ, литий-ионный аккумулятор имеет положительную и отрицательную пластину (катод и анод), между которыми располагается электролит. Очень похоже на аккумуляторные батареи AGM.

Катод и анод представляют собой фольгу с нанесенным на ней материалом. Катод – это алюминиевая фольга с катодным материалом, а анод, соответственно, медная фольга с анодным материалом.

Устройство литиевого аккумулятора может отличаться применением тех или иных катодных материалов. Наверное, самым распространенным из них является кобальт лития. Как раз на его основе работают традиционные литий-ионные аккумуляторные батареи.

Кроме состава, литиевые аккумуляторы могут иметь различные типоразмеры. Для примера приведем форматы и типоразмеры li-ion аккумуляторов:

• Цилиндрические. Самый популярный формат литиевых аккумуляторных батарей. Причиной тому является универсальность. К примеру, цилиндрические литий-ионные аккумуляторы типоразмера 18650 используются в огромном количестве портативной техники и даже в электрокарах. Известный автомобиль Tesla model S использует аккумуляторные блоки на основе более чем 7000 аккумуляторов Panasonic NCR 18650B.
• Бескорпусные. Тоже популярный вид аккумуляторов. Наиболее часто бескорпусные АКб (литий-ионные и полимерные) используются в мобильной технике. Они компактны, однако их легко повредить.
• Корпусные. Такие литиевые АКБ можно встретить реже, но вскоре они вполне смогут заменить свинцово-кислотные. К примеру, уже сейчас можно найти 12-вольтовые литиевые корпусные аккумуляторы для мотоцикла емкостью примерно 8 ампер-часов.
• Стоечные. В промышленности можно встретить аккумуляторы в формате стойки. По факту такие АКБ представляют собой готовую сборку из множества батарей, подготовленную для монтажа в стойку и оснащенную дополнительной умной электроникой для контроля заряда и даже удаленного управления.

Типы литиевых аккумуляторов

Вопреки популярному мнению, литиевые аккумуляторы – это не только литий-ионные модели. Можно даже сказать, что литий-ионные не являются самыми лучшими. Тогда почему они такие популярные? Решает соотношение цены и характеристик. Для электронных приспособлений куда выгоднее купить сборку из литий-ионных АКБ, даже если менять ее придется чаще. А если блок состоит из тысяч аккумуляторов, как в случае с электрокарами Tesla, то выгода становится очевидной. Тем не менее, рассмотрим прочие типы АКБ.

• Литий-железо-фосфатные аккумуляторы. Данный тип литиевых АКБ использует в качестве катода LiFePO4. В сравнении с традиционными литий-ионными аккумуляторами, LiFePO4 имеет значительное преимущество в ресурсе работы, более хорошую термоустойчивость и меньшей токсичностью. Цена обычно более демократичная. Основным недостатком считается такая характеристика, как удельная плотность энергии. Она ниже, поэтому требуется находить больше места для установки аккумуляторного блока. Важным достоинством также является морозостойкость. Некоторые LiFePo4 аккумуляторы способны нормально работать даже при -30 градусах.
• Литий-титанатные аккумуляторы. Крайне интересный тип литиевых аккумуляторных батарей. Они не так широко распространены, однако являются перспективными для автомобильной и других отраслей. Структурное отличие заключается в применении титаната лития на аноде. Важнейшей особенностью таких АКБ является возможность быстрой зарядки. Некоторые модели позволяют подавать ток номиналом в 300С (в 300 раз выше номинальной емкости). За счет супербыстрой зарядки литий-титанатные АКБ даже применяются в электрическом общественном транспорте: 30-секундная подзарядка на остановке позволяет зарядить АКБ почти до конца. Ресурс обычно даже больше, чем в LiFePO4 аналогах. Литий-титанатные батареи, к слову, тоже хорошо себя показывают при работе в минусовую температуру. За недостаток принимают низкое напряжение одного элемента (2,4В). Вполне возможно, что с дальнейшим развитием технологии именно литий-титанатные аккумуляторные батареи будут устанавливаться во все электрокары.
• Литий-полимерные аккумуляторы. По свойствам данные АКБ практически соответствуют литий-ионным. Основное достоинство таких батарей является в разнообразии форм, которые те могут принимать. Остальные свойства практически идентичны Li-ion.

Таким образом, если нужен бытовой или профессиональный источник питания, среди литиевых аккумуляторных батарей всегда найдется модель, тип которой на все 100% удовлетворяет Вашим требованиям. С высокой долей вероятности, конечно, наиболее привлекательным из-за своей сбалансированности будет Li-ion, однако никогда не стоит отметать преимущества аккумуляторов других типов.

Какие бывают литиевые аккумуляторы 4 из 5 на основе 1 оценок.

Руководство по 6 основным типам литиевых батарей

Сегодня литиевые батареи популярны как никогда. Вы найдете их в своем мобильном телефоне, ноутбуке, беспроводных электроинструментах и ​​даже в электромобилях. Однако то, что во всей этой электронике используются литиевые батареи, не означает, что они используют один и тот же тип литиевых батарей. Мы подробно рассмотрим шесть основных типов литиевых батарей плюсы и минусы, а также лучшие области применения для каждого из них.

Существует 6 основных типов литиевых батарей.

Что такое литиевая батарея?

Литиевые батареи используют ионы лития для накопления энергии за счет создания разности электрических потенциалов между отрицательным и положительным полюсами батареи. Изолирующий слой, называемый «сепаратором», разделяет две стороны батареи и блокирует электроны, в то же время пропуская ионы лития.

Во время фазы зарядки ионы лития перемещаются с положительной стороны батареи на отрицательную через сепаратор. Пока вы разряжаете батарею, ионы движутся в обратном направлении.

Это движение ионов лития вызывает упомянутую выше разность электрических потенциалов. Эта разность электрических потенциалов называется «напряжением». Когда вы подключаете свою электронику к литиевой батарее, электроны, которые блокируются сепаратором, вынуждены проходить через ваше устройство и питать его.

Каковы 6 основных типов литиевых батарей?

Различные типы литиевых батарей основаны на уникальных активных материалах и химических реакциях для накопления энергии. У каждого типа литиевых батарей есть свои преимущества и недостатки, а также наиболее подходящие области применения.

Различные типы литиевых батарей получили свои названия из-за их активных материалов. Например, первый тип, который мы рассмотрим, — это литий-железо-фосфатная батарея, также известная как LiFePO4, на основе химических символов активных материалов. Однако многие люди сокращают название до просто LFP.

№1. Литий-железо-фосфат

В литий-железо-фосфатных батареях (LFP) в качестве материала катода используется фосфат, а в качестве анода используется графитовый углеродный электрод. Аккумуляторы LFP имеют длительный жизненный цикл с хорошей термической стабильностью и электрохимическими характеристиками.

Для чего они используются:

Батарейные элементы LFP имеют номинальное напряжение 3,2 вольта, поэтому последовательное соединение четырех из них дает 12,8-вольтовую батарею. Это делает батареи LFP наиболее распространенным типом литиевых батарей для замены свинцово-кислотных батарей глубокого цикла.

Преимущества:

У литий-железо-фосфатных аккумуляторов довольно много преимуществ, которые делают их одним из самых популярных вариантов для приложений, требующих большого количества энергии. Однако основными преимуществами являются долговечность, длительный срок службы и безопасность.

Батареи LFP обычно имеют рейтинг жизненного цикла 2000 или более циклов. В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов глубина разряда оказывает минимальное влияние на срок службы аккумуляторов LFP. Большинство производителей LFP оценивают свои батареи при 80%-ной глубине разряда, а некоторые даже допускают 100%-ную разрядку без повреждения батареи. Литий-железо-фосфатные аккумуляторы Dragonfly Energy

могут быть разряжены на 100 % без повреждений.

Материалы, используемые в литий-железо-фосфатных батареях, обладают низким сопротивлением, что делает их безопасными по своей природе и очень стабильными. Порог теплового разгона составляет около 518 градусов по Фаренгейту, что делает батареи LFP одним из самых безопасных вариантов литиевых батарей, даже когда они полностью заряжены.

Недостатки:

Батареи LFP имеют несколько недостатков. Во-первых, по сравнению с другими типами литиевых батарей они имеют относительно низкую удельную энергию. Их производительность также может страдать при низких температурах. Сочетание низкой удельной энергии и сниженной производительности при низких температурах означает, что батареи LFP могут не подходить для некоторых приложений с высокой скоростью запуска.

#2. Lithium Cobalt Oxide

Литий-кобальтовые оксидные (LCO) батареи имеют высокую удельную энергию, но низкую удельную мощность. Это означает, что они плохо работают в приложениях с высокой нагрузкой, но могут обеспечивать мощность в течение длительного периода времени.

Для чего они используются:

Батареи LCO были распространены в небольшой портативной электронике, такой как мобильные телефоны, планшеты, ноутбуки и камеры. Однако они теряют популярность по сравнению с другими типами литиевых батарей из-за высокой стоимости кобальта и опасений по поводу безопасности.

Ноутбуки и другая портативная электроника обычно используют батареи LCO.

Преимущества:

Основным преимуществом аккумуляторов LCO является их высокая удельная энергия. Это позволяет им обеспечивать мощность в течение относительно длительного периода времени в приложениях с низкой нагрузкой.

Недостатки:

Аккумуляторы LCO имеют ряд существенных недостатков, из-за которых в последние годы они стали менее популярными. Во-первых, батареи LCO имеют относительно короткий срок службы, обычно от 500 до 1000 циклов. Кроме того, кобальт довольно дорог. Дорогие аккумуляторы, которых хватает надолго, не являются рентабельными. Батареи

LCO также имеют низкую термическую стабильность, что вызывает проблемы с безопасностью. Кроме того, их низкая удельная мощность ограничивает способность батарей LCO работать в приложениях с высокой нагрузкой.

#3. Оксид лития-марганца

Батареи с оксидом лития-марганца (LMO) используют оксид лития-марганца в качестве материала катода. Эта химия создает трехмерную структуру, которая улучшает ионный поток, снижает внутреннее сопротивление и увеличивает ток, улучшая при этом термическую стабильность и безопасность.

Для чего они используются:

ЖИО батареи обычно используются в портативных электроинструментах, медицинских инструментах и ​​некоторых гибридных и электрических транспортных средствах.

Аккумуляторные электроинструменты часто используют литий-оксидно-марганцевые батареи.

Преимущества:

ЖИО аккумуляторы быстро заряжаются и обладают высокой удельной мощностью. Это означает, что они могут выдавать более высокий ток, чем, например, батареи LCO. Они также обеспечивают лучшую термическую стабильность, чем батареи LCO, что означает, что они могут безопасно работать при более высоких температурах.

Еще одним преимуществом батарей ЖИО является их гибкость. Настройка внутреннего химического состава позволяет оптимизировать батареи LMO для работы с приложениями с высокой нагрузкой или с длительным сроком службы.

Недостатки:

Основным недостатком батарей ЖИО является их короткий срок службы. Как правило, батареи LMO выдерживают 300-700 циклов зарядки, что значительно меньше, чем у других типов литиевых батарей.

#4. Литий-никель-марганцево-кобальтовый оксид

Литий-никель-марганцево-кобальтовые (NMC) батареи сочетают в себе преимущества трех основных элементов, используемых в катоде: никеля, марганца и кобальта. Никель сам по себе имеет высокую удельную энергию, но нестабилен. Марганец исключительно стабилен, но имеет низкую удельную энергию. Их объединение дает стабильную химию с высокой удельной энергией.

Для чего используются T и :

Подобно батареям LMO, батареи NMC популярны в электроинструментах, а также в электронных силовых агрегатах для электронных велосипедов, скутеров и некоторых электромобилей.

Преимущества:

Преимущества батарей NMC включают высокую плотность энергии и более длительный срок службы при более низкой стоимости, чем батареи на основе кобальта. Они также имеют более высокую термическую стабильность, чем батареи LCO, что делает их в целом более безопасными.

Недостатки:

Основным недостатком батарей NMC является то, что они имеют несколько более низкое напряжение, чем батареи на основе кобальта.

Электромобили, такие как Tesla, часто используют литиевые батареи NMC и NCA.

№5. Литий-никель-кобальт-оксид алюминия

Литий-никель-кобальт-оксид алюминия (NCA) обладают высокой удельной энергией, приличной удельной мощностью и длительным сроком службы. Это означает, что они могут подавать относительно большое количество тока в течение длительных периодов времени.

Что они A re Используется для:

Способность работать в условиях высокой нагрузки с длительным сроком службы батареи делает батареи NCA популярными на рынке электромобилей. В частности, NCA является предпочтительным аккумулятором для Tesla.

Преимущества:

Самыми большими преимуществами аккумуляторов NCA являются высокое энергопотребление и достойный срок службы.

Недостатки:

С технологией NCA батареи не так безопасны, как большинство других литиевых технологий, и дороги по сравнению с ними.

#6. Титанат лития

Все рассмотренные нами предыдущие типы литиевых батарей уникальны по химическому составу материала катода. Батареи с титанатом лития (LTO) заменяют графит в аноде титанатом лития и используют LMO или NMC в качестве химического катода.

В результате получается чрезвычайно безопасная батарея с длительным сроком службы, которая заряжается быстрее, чем литиевая батарея любого другого типа.

Для чего они используются:

Во многих приложениях используются батареи LTO. Электромобили и зарядные станции, источники бесперебойного питания, накопители энергии ветра и солнца, уличные фонари на солнечных батареях, телекоммуникационные системы, аэрокосмическая и военная техника — вот лишь некоторые из вариантов использования.

Аккумуляторы из титаната лития обеспечивают чрезвычайно широкий диапазон рабочих температур, что делает их полезными в аэрокосмических приложениях.

Преимущества:

Аккумуляторы LTO обладают многими преимуществами, включая быструю зарядку, чрезвычайно широкий диапазон рабочих температур, длительный срок службы и превосходную безопасность благодаря своей стабильности.

Недостатки:

Аккумуляторам LTO необходимо преодолеть несколько существенных препятствий. Они предлагают низкую плотность энергии, что означает, что они хранят меньшее количество энергии относительно своего веса по сравнению с некоторыми другими литиевыми технологиями. К тому же они очень дорогие.

Во всех литиевых батареях используется литий?

Нет, не во всех батареях используется литий. Литиевые батареи относительно новы и становятся все более популярными в замене существующих аккумуляторных технологий.

Одним из давних стандартов для аккумуляторов, особенно для автомобилей, являются свинцово-кислотные аккумуляторы глубокого разряда. В последние годы литий быстро завоевал популярность на этом рынке, но свинцово-кислотные по-прежнему являются основным выбором для автомобилей с газовым двигателем из-за низкой первоначальной стоимости.

Свинцово-кислотные аккумуляторы долгое время были стандартом для запуска автомобилей, работающих на газе.

Кроме того, наиболее распространенными типами стандартных батарей, которые можно найти в магазинах, являются щелочные батареи. Большинство используемых сегодня батарей AA и AAA представляют собой щелочные батареи, в которых используется цинк и диоксид марганца для химической реакции для накопления энергии.

До того, как литиевые аккумуляторы стали популярными, большинство аккумуляторов были никель-кадмиевыми (NiCad). В NiCad батареях в качестве электродных материалов используется гидроксид оксида никеля и металлический кадмий. Хотя никель-кадмиевые батареи еще не полностью устарели, они становятся менее популярными, поскольку литиевые батареи захватывают рынок перезаряжаемых батарей.

Какой тип литиевой батареи наиболее распространен?

Аккумуляторы на основе оксида лития-кобальта (LCO) используются в сотовых телефонах, ноутбуках, планшетах, цифровых камерах и многих других потребительских устройствах. Неудивительно, что они являются наиболее распространенным типом литиевых батарей. Оксид лития-кобальта

является наиболее распространенным типом литиевых батарей, используемых в наших электронных устройствах.

Выберите подходящую литиевую батарею для своей работы

Как видите, существует множество различных типов литиевых батарей. У каждого из них есть свои плюсы и минусы, а также различные конкретные приложения, в которых они преуспевают. Ваше приложение, бюджет, допустимая безопасность и требования к питанию определят, какой тип литиевой батареи лучше для вас.

Конфигурации литиевых батарей и типы литиевых элементов

Вторичная литиевая батарея работает аналогично другим первичным батареям и их различным химическим веществам в том смысле, что она питает другие устройства (это называется разрядкой), но затем ее можно зарядить, чтобы вы могли использовать ее снова. Если вы ищете полное описание различий между SLA (герметичными свинцово-кислотными) и литиевыми батареями, вы можете прочитать об этом здесь. В этом блоге мы подробно расскажем о литиевых элементах, их конфигурациях, их значении в практических приложениях и о том, как конструкция литиевой батареи лучше согласовывает ее работу с конкретными приложениями.

ФОРМ-ФАКТОР ЛИТИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

Когда вы снимаете верхнюю часть литиевого аккумулятора, вы сначала замечаете отдельные элементы и какую-то печатную плату. В литиевых батареях используются три типа элементов: цилиндрические, призматические и карманные. Для целей этого блога все элементы литий-железо-фосфатные (LiFePO4) и 3,2 вольта (V).

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ЛИТИЕВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

Цилиндрический аккумулятор больше всего похож на то, что вы представляете для традиционных бытовых аккумуляторов — например, аккумуляторов типа АА — и именно здесь этот форм-фактор почерпнул вдохновение для формы, когда они впервые появились на рынке в середине -1990-е. Цилиндрические литиевые элементы бывают разной ширины и длины, с разным ампер-часом и в качестве энергетических или силовых элементов. Эти типы элементов могут использоваться для больших и малых батарейных блоков различной емкости и напряжения. Тем не менее, цилиндрические элементы идеально подходят для таких приложений, как небольшие аккумуляторы Ah, электроинструменты, дроны, детские игрушки и медицинское оборудование, где пространство ограничено, а вес является фактором, влияющим на общую производительность.

ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ ЛИТИЕВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

Если вы подумаете о размере отсеков, в которые помещаются батареи, вы обнаружите, что большинство из них имеют квадратную форму. Отсюда и призматический форм-фактор. Призматическая ячейка — это то, что вы найдете внутри своего ноутбука — она предлагает большую емкость при небольшой занимаемой площади и имеет прямоугольную форму. Также доступные в силовых и энергетических элементах, эти типы элементов могут использоваться в батареях, предназначенных для соответствия размерам герметичных свинцово-кислотных батарей. Несмотря на то, что размеры призматических элементов больше, чем у цилиндрических, призматические элементы содержат больше ампер-часов на элемент за счет большего объема лития, что позволяет использовать более крупные конфигурации батарейных блоков и варианты с одним элементом. По этой причине они обычно используются для создания более крупных батарейных блоков и являются лучшим выбором для батарей, используемых в устройствах накопления энергии.

ЛИТИЕВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

Спортивные литиевые продукты Power Sonic, не являющиеся силовыми, имеют либо призматический, либо цилиндрический элемент. Тем не менее, наша линейка мощных спортивных аккумуляторов Hyper Sport Pro имеет ячейку-мешочек. Ячейка-мешочек — это то, на что это похоже, мешочек из алюминиевой фольги, в котором находится литий-железо-фосфатный полимер, с двумя концевыми язычками, выходящими с одного конца. Этот форм-фактор элемента позволяет использовать наибольшее количество лития по объему и предназначен для непосредственного размещения в нем без корпуса элемента. Благодаря использованию литий-полимера (порошка) мешочные элементы могут обеспечивать большую удельную мощность, чем другие типы элементов, благодаря своей конструкции и размеру.

ТИПЫ ЛИТИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

В дополнение к форм-фактору литиевых элементов вам также необходимо решить, нужен ли вам литиевый элемент питания или литиевый элемент питания. Силовая ячейка, как вы уже догадались, предназначена для обеспечения высокой мощности. Точно так же энергетический элемент предназначен для доставки высокой энергии. Но что именно это означает и чем отличаются литиевые силовые элементы от энергетических элементов?

В ЧЕМ РАЗНИЦА МЕЖДУ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЯЧЕЙКОЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЯЧЕЙКОЙ?

Во-первых, мы должны отметить, что все типы элементов питания цикличны — он просто зависит от того, насколько глубоко и как быстро (см. рейтинг батареи C). Силовые элементы спроектированы так, чтобы обеспечивать высокие токовые нагрузки в течение короткого периода времени с прерывистыми интервалами, что делает их идеальными для использования в высокоскоростных и пусковых приложениях или электроинструментах, которые генерируют высокие нагрузки / крутящие моменты. Энергетические элементы предназначены для подачи постоянного непрерывного тока в течение длительного периода времени, что делает их идеальными для использования в циклических устройствах, таких как скутеры, электровелосипеды и т. д. Все литиевые элементы подходят для циклических приложений, даже силовые элементы, но как отмечалось выше, продолжительность цикла варьируется. Например, в электроинструменте пользователь ожидает, что инструмент будет работать в общей сложности около часа до зарядки, но пользователь скутера не будет счастлив, если его скутер выйдет из строя после одного часа использования.

КАК КОНФИГУРИРОВАТЬ ЛИТИЕВЫЙ БЛОК (АККУМУЛЯТОР)

При сборке литиевого аккумулятора после того, как вы выбрали тип элемента, который вы будете использовать, вам нужно будет определить ампер-часы и напряжение, необходимые для вашего приложения. При сборке пакета вам также необходимо определить силу тока, необходимую для вашего приложения.

Например, если вы используете призматический элемент емкостью 25 ампер-часов (Ач) 3,2 В для создания батареи емкостью 125 Ач 12,8 В, вам потребуется аккумуляторная батарея, встроенная в конфигурацию 4S5P. Это означает, что ячейки должны быть расположены в 4 основных блоках по 5 ячеек параллельно (5P), а 4 основных блока размещены последовательно (4S), всего 20 ячеек. Параллельное соединение предназначено для увеличения емкости в ампер-часах, а последовательное соединение — для увеличения напряжения. Научитесь соединять аккумуляторы последовательно или параллельно.

Разные форм-факторы литиевых элементов объясняются двумя причинами. Одна из причин заключается в том, что вам нужны разные размеры, формы и уровни гибкости в зависимости от батареи, которую вы создаете. Другая причина заключается в том, что вам может потребоваться гибкость в отношении емкости и напряжения вашей батареи, и вы можете обнаружить, что создание батареи на 24 ампер-часа с большим количеством цилиндрических элементов лучше соответствует вашим потребностям, чем создание батареи с меньшим количеством призматических элементов (и наоборот). ).

Кроме того, как отмечалось выше, необходимо учитывать тип приложения. Например, хотя вы можете использовать литиевые элементы питания для создания стартерной батареи, было бы разумнее использовать элементы питания, поскольку в этом приложении они обеспечат большую мощность, чем элементы питания. Как и в случае со свинцово-кислотным аккумулятором, литиевый аккумулятор не прослужит так долго, если вы не используете его по назначению — циклический, стартовый или высокоскоростной.

В линейке литиевых элементов PSL-FP вы увидите, что мы предлагаем как силовые, так и энергетические элементы. Это позволяет настроить аккумуляторную батарею в соответствии с вашими требованиями к более высокой емкости, высокой скорости или глубокому циклу. Мы также предлагаем призматические и цилиндрические ячейки, чтобы обеспечить дальнейшую настройку вашей упаковки.

Как видите, при сборке литиевой батареи необходимо учитывать множество факторов. От приложения, для которого он предназначен, до ограничений по физическим размерам, вплоть до требований к напряжению и ампер-часам, понимание параметров конфигурации лития перед сборкой аккумуляторной батареи поможет вам создать лучшую батарею. Если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме, пожалуйста, свяжитесь с нами.

КАЧЕСТВЕННЫЕ И НАДЕЖНЫЕ ЛИТИЕВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ ОТ POWER SONIC

Серия литиевых элементов Power Sonic PSL-FP имеет цилиндрическую и призматическую форму как в энергетических, так и в силовых элементах.

ПСЛ-ФП СЕРИЯ

Вас также может заинтересовать…

Типы разъемов для зарядки электромобилей: полное руководство

Категории: Блог, Эвеско

Популярность электромобилей (EV) продолжает расти во всем мире благодаря их экологически чистой энергии и эффективной работе. Однако с увеличением…

Подробнее…

Преимущества зарядки электромобилей в отелях

Категории: Блог, Эвеско

По мере того, как мир движется к более устойчивому будущему, электромобили (EV) становятся все более популярными. Рост количества электромобилей пр…

Подробнее…

Полное руководство по UL9540 — стандарту для систем накопления энергии

Категории: Блог, Эвеско

Системы накопления энергии (ESS) быстро становятся неотъемлемой частью современных энергетических систем.