Высокотоковые аккумуляторы: Обзор высокотоковых аккумуляторов 18650

Содержание

HB4 vs HB6 / Зарядки, пауэрбанки, провода и переходники / iXBT Live

LG HB4 и HB6 далеко не новинки на рынке (отсюда и относительно низкая емкость), однако благодаря низкой стоимости и высокому максимальному току разряда (30А) эти аккумуляторы пользуются популярностью.

Аккумуляторы брал у Queen Battery, a тесты проводил на ZKETECH EBC-A20.

В качестве держателя выступала моя самоделка из струбцины с 0.3мм пластинами из чистой меди:

Тесты проводил в полном соответствии с IEC61960-2003 (ГОСТ 61960-2007) — зарядка стандартным током по даташиту, пауза в 1ч минимум, разрядка до конечного напряжения по даташиту, и снова пауза в час. Все это при температуре около 23-25°C.

LG ICR18650 HB4

Маркировка на термоусадке: LGDAHB41865 Q193G124AC

Основные характеристики из даташита:

Минимальная емкость: 1500mAh

Номинальное напряжение: 3.65V

Стандартный ток зарядки: 0.

75A

Максимальный ток зарядки: 4A

Напряжение окончания зарядки: 4.2V

Ток отсечки при зарядке: 50mA (стд) / 100mA (быстрая зарядка)

Максимальный ток разрядки: 30A

Напряжение окончания разрядки: 2.5V

Максимальный вес: 46.1гМой экземпляр весил 43.27г

Результаты тестов:

При разряде током 0.2C емкость слегка выше заявленной, а в остальных тестах держится в районе 1400мАч. Кривые плавные, без перепадов вплоть до 20А.

LG 18650 HB6

Маркировка на этой банке: LGDAHB61865 Q091D014A1

Основные характеристики из даташита:

Номинальная емкость: 1500mAh
Минимальная емкость: 1400mAh

Номинальное напряжение: 3.65V

Стандартный ток зарядки: 0.75A

Максимальный ток зарядки: 4A

Напряжение окончания зарядки: 4.

Ток отсечки при зарядке: 50mA (стд) / 100mA (быстрая зарядка)

Максимальный ток разрядки: 30A

Напряжение окончания разрядки: 2.0V

Максимальный вес: 48гВес протестированной банки: 43.13г

Результаты тестов:

Обратите внимание, что у HB6 напряжение окончания разряда 2.0В (против 2.5В у HB4). При 0.2C емкость заметно выше заявленной — 1603мАч, а при разряде током 15 и 20А держится в районе 1500мАч.

СРАВНЕНИЕ

Сравнивать при 0.2C не вижу смысла, поэтому сразу перейду к 5А.

Кривые довольно близки, хотя очевидно, что HB6 обгоняет HB4 даже при разряде до 2.5В (1435мАч против 1401мАч).

10А:

Тут HB6 в явном отрыве. Цифры говорят сами за себя.

15А:

Отрыв HB6 от HB4 стал еще больше, при этом HB6 в начале разрядки выглядит гораздо более уверенным, нежели HB4.

20A:

Последний тест только подтверждает превосходство HB6 над HB4. Разница в емкости составляет ровно 200мАч!

ВЕРДИКТ

У HB6 три преимущества перед HB4:

HB6 может быть разряжен вплоть до 2.0В даже при 30А, тогда как HB4 ограничен 2.5В.

2. Даже при окончании разряда при 2.5В, у HB6 результаты выше чем у HB4.

3. Кривые у HB6 более линейны с меньшей просадкой в начале разряда.Единственное преимущество HB4 – это чуть более низкая цена $2.05 против $2.25 у HB6.Видеоверсия обзора:

Новости

Публикации

Детские наушники Hiper LUCKY VTX1- выполнены в розовом цвете. Пластиковое оголовье легко регулируется по размеру головы ребенка. Наушники подключаются к устройству, с помощью кабеля 1.2 метра на…

Введение В этой публикации мы разберемся, что такое P2P-торговля в криптовалюте, какие есть плюсы и минусы в таком способе обмена средств. А также я поделюсь своим опытом обмена на…

Колонка Tribit XSound Go имеет небольшую заявленную мощность, поэтому невелика в размерах. Модель оказалась меньше, чем я думал, и меньше моей предыдущей портативной колонки от Tronsmart. После…

Страх – плохой советчик, особенно при совершении покупок. И лишний раз напомнить об этом стоит. Что порой лучше потерпеть разрешения ситуации, чем сломя голову бежать в магазин. Я уверен,…

Минцифры России сообщили, что многие пользователи телеграмм столкнулись с попыткой взлома аккаунта. Пользователям приходили сообщения, что “кто-то из списка контактов подарил им предиум подписку”…

Как не раз писал, экономика постмодерна – феерия скидок и акций, сменяющих друг друга. Поэтому все давно уже большие снаружи, но маленькие внутри – чтоб покупателю казалось, что он круто…

Каким током заряжать Li-ion аккумулятор 18650? Тонкости правильной зарядки.

Статья обновлена: 2018-10-18

Литий-ионные аккумуляторы типоразмера 18650 широко используются в качестве источников питания для разнообразных устройств бытовой и электронной техники. В виде независимых источников питания и в составе аккумуляторных батарей они успешно применяются в ноутбуках, шуруповертах, радиоприемниках, фонариках, электронных сигаретах и многих других устройствах. Важными преимуществами литиевых источников питания выступают значительная емкость, малый саморазряд, безопасность использования и отсутствие потребности в обслуживании.

Аккумуляторы типа Li-ion имеют высокий эксплуатационный ресурс. Но такие факторы как глубокий разряд, перезаряд, использование при низких температурах и несоблюдение правил заряда приводят к ускоренному износу аккумуляторов и их преждевременному выходу из строя. Поэтому важно знать, каким током заряжать Li-ion аккумулятор 18650, использовать подходящее по всем параметрам зарядное устройство и соблюдать все правила подзарядки, чтобы избежать их перегрева и быстрой потери свойств.

Как зарядить высокотоковые аккумуляторы 18650

Для корректной зарядки Li-ion аккумуляторов 18650 важно:

Использовать предназначенные для этих целей зарядные устройства. Они автоматически начинают зарядку от напряжения 0,05 В и завершают ее при 4,2 В. Это максимально допустимое значение, безопасное для литий-ионных аккумуляторов. Что касается вопроса, каким напряжением быстро зарядить Li-ion аккумулятор 18650, все зарядные устройства для таких элементов питания являются источниками постоянного напряжения 5 В. Они отдают зарядный ток, составляющий порядка 0,5–1 емкости аккумулятора.

Не превышать длительность зарядки. В среднем процесс восстановления заряда длится 3 часа. При более длительном заряде повреждается химическая структура накопителя энергии и происходит его перегрев. «Умные» зарядные устройства имеют автоматическую систему контроля и сами определяют необходимое время подзарядки элементов питания.
Соблюдать полярность – всегда подсоединять плюс к плюсу, а минус к минусу. Не все зарядные устройства способны распознавать корректность подключения элемента питания. Если процесс зарядки пойдет при некорректном подключении аккумулятора, он неизбежно выйдет из строя.
Избегать глубокого разряда аккумулятора и его заряда до максимального значения. Желательно не выходить из диапазона заряда от 25 до 90%. Это поможет продлить срок службы элемента питания. Популярная «прокачка» в виде полных циклов заряд-разряд в данном случае не нужна и даже вредна. Современные Li-ion аккумуляторы обычно имеют защиту от перегрева и перезаряда, но не защищены от потери заряда при использовании устройств при низких температурах. Хранить литий-ионные аккумуляторы рекомендуется в умеренно заряженном состоянии при температуре от +10 до +25 °С.

Зарядные устройства для аккумуляторов типоразмера 18650 бывают различных конфигураций. Например, есть модели с зарядным током 1 А, вмещающие 1 элемент питания, и варианты с несколькими «гнездами», индикатором уровня зарядки, системой безопасности и максимальным напряжением 4,2 В.

Выбираем оптимальный ток заряда

Теперь обсудим, каким током лучше заряжать аккумуляторы 18650. Возможные варианты – 0,5 А и 1 А. При силе зарядного тока 1 А процесс подзарядки проходит быстрее, чем при 0,5 А, но для сохранения эксплуатационного ресурса элементов питания более предпочтителен плавный заряд. Поэтому оптимальный ток заряда – 0,5 А. Если нужно ускорить процесс подзарядки, можно увеличить зарядный ток до 1 А, но без особой необходимости этого делать не стоит.

Для подзарядки литиевых элементов питания желательно использовать оригинальные зарядные устройства, рассчитанные на применение с конкретной моделью аккумулятора. Они четко понимают, какая мощность необходима конкретному элементу питания, и своевременно останавливают процесс зарядки. Что касается силы тока, оригинальные зарядные устройства вначале осуществляют подзарядку сильным током, а ближе к завершению процесса подзарядки уменьшают его. Такой алгоритм помогает избежать перегрева элементов питания и продлить срок их службы.

Предлагаем вам ознакомиться с еще одним познавательным материалом – о том, как правильно заряжать литий-железо-фосфатные аккумуляторные батареи.

Перейти в раздел зарядные устройства для АКБ

2021-10-14

Комментарии: 0

Просмотры: 86528

Комментарии

Подробное объяснение сильноточной батареи Лучшие поставщики литий-ионных аккумуляторов | Литий-ионные батареи Производители

Понимание мощности батареи важно для определения надлежащего использования этой батареи, а скорость и протекание тока являются одним из наиболее важных факторов мощности, которые необходимо учитывать. Сильноточная батарея идеальна для большинства случаев использования и приложений, но ее необходимо полностью понимать, чтобы обеспечить надлежащие методы использования.

В этой статье мы расскажем, как определить сильноточный аккумулятор, как и зачем его использовать, а также как правильно его использовать с любым устройством.

Что такое сильный ток

Сам ток относится к потоку электронов и электричества через проводник по отношению к сопротивлению. Итак, сильный ток — это повышенный поток электричества через проводник с наименьшим сопротивлением для облегчения потока. Аналогия с водой лучше всего объясняет текущий поток, поэтому, если вода проходит через 2-дюймовый шланг длиной 1 метр, скорость потока воды через шланг является текущей.

Таким образом, если шланг заменить 5-дюймовым шлангом той же длины в 1 метр, поток воды увеличится, поскольку появляется больше места для движения и меньше сопротивление. Это увеличение потока воды можно сравнить с высоким током в батарее. Поток тока обычно измеряется в амперах или миллиамперах, а скорость течения тока или электричества во времени измеряется в ампер-часах. Таким образом, для сильноточной батареи она, как правило, будет иметь высокий номинал в ампер-часах, поскольку из батареи будет вытекать больше электроэнергии в час.

Что определяет ток батареи

Поток тока внутри батареи определяется устройством или оборудованием, к которому она подключена. Простой аккумулятор, который не подключен к устройству, активно потребляющему электричество, имеет напряжение, но не имеет тока. Это связано с тем, что для определения тока необходимо потребление активной энергии, поэтому даже у сильноточной батареи нет тока, если она не подает активно электричество. Вообще говоря, ток батареи определяется напряжением батареи и общим сопротивлением цепи. Выходной ток батареи определяется источником питания (аккумулятором) и нагрузкой, то есть: I=U/R.

Все аккумуляторные элементы обеспечивают энергией постоянный или постоянный ток. Это связано с тем, что все батареи имеют стандартную положительную и отрицательную клеммы, которые не меняются и не чередуются и, следовательно, не могут производить переменный ток (AC). Поскольку ток всегда течет в одном направлении между положительными и отрицательными клеммами батареи, следовательно, он всегда будет производить постоянный ток (постоянный ток).

Максимальный ток батареи

При нормальных обстоятельствах производитель ионно-литиевых аккумуляторов odm указывает максимальный ток разряда и максимально допустимый зарядный ток батареи. Максимальный ток относится к предельному значению тока, которое можно допустить, не влияя на безопасность оборудования. Как правило, разрешается появляться только на короткое время, иначе оборудование будет повреждено.

Ток от батареи связан с емкостью и скоростью разрядки батареи. Что касается аккумуляторов, скорость разряда обозначается буквой C, где C — это результат деления емкости на необходимое количество часов. Таким образом, по сути, для обычной сильноточной батареи емкостью 2 Ач номинал C составляет 2 А, а максимальный ток, который может быть подан, составляет 2 ампера в течение 1 часа и 4 ампера в течение 30 минут и так далее.

Батареи, соединенные параллельно, увеличивают ток

Батареи, расположенные параллельно или последовательно, определяют, какая электрическая единица будет увеличивать напряжение или ток. В случае параллельного расположения батареи это делается путем соединения всех положительных полюсов каждой ячейки и всех отрицательных полюсов каждой ячейки. Это приведет к увеличению переноса электронов в цепи в секунду по мере добавления каждой ячейки, что приведет к соответствующему увеличению потока тока. Следовательно, для производства сильноточной батареи каждая ячейка должна быть расположена параллельно, чтобы увеличить перенос электронов и ток.

Что происходит с напряжением при увеличении тока

Напряжение и ток батареи связаны и пропорциональны друг другу. Согласно закону Ома, напряжение в цепи пропорционально протекающему по ней электрическому току, который обратно пропорционален уровню сопротивления. Следовательно, если есть увеличение напряжения, ток будет увеличиваться до тех пор, пока не изменится сопротивление цепи. Таким образом, для сильноточной батареи также будет высокое напряжение при условии, что сопротивление не увеличивается.

Какова цель использования сильноточной батареи

Использование сильноточной батареи всегда является отличной идеей, когда вам нужен быстрый источник энергии в случае зарядки устройства или оборудования. Высокоточный источник питания обеспечит высокую плотность энергии и быстрое питание, что сократит общее время, необходимое для зарядки устройства.

Но всегда убедитесь, что устройство, на которое подается питание, рассчитано на такой высокий ток, чтобы избежать повреждения используемого устройства или зарядного устройства. Например, высокопроизводительные батареи 10~65C используются в: моделях (автомобили, лодки), игрушках, беспилотных летательных аппаратах для защиты растений, пусковой мощности автомобиля, пусковой мощности аккумуляторной батареи мотоцикла и некоторых военных источниках энергии;

Что произойдет, если сила тока слишком высока

Хотя батарея с большим током идеальна для быстрого и эффективного источника питания, подача слишком большого тока может привести к повреждению цепи. При использовании сильноточной батареи с цепью, рассчитанной на более низкое потребление тока и меньшую емкость, это может привести к повреждению одного или нескольких компонентов цепи, которые могут включать:

● Повреждение резистора или конденсатора внутри устройства или оборудования.
● Повреждение предохранителя, что может привести к короткому замыканию.
● Высокая температура или перегрев одного или нескольких компонентов, при этом провода обычно перегреваются и изоляторы плавятся.

Означает ли сильноточная батарея низкое напряжение

В условиях постоянного сопротивления, когда мощность постоянна, P=UI, чем больше напряжение, тем меньше ток, и чем меньше напряжение, тем больше ток. Например, когда сопротивление цепи трансформатора постоянно, U=IR, чем меньше напряжение, тем меньше ток, а чем больше напряжение, тем больше ток, например, в обычной последовательно-параллельной цепи.

Как мы уже говорили, подача/поток тока в цепи прямо пропорциональна напряжению в той же цепи, а все они обратно пропорциональны сопротивлению, обеспечиваемому внешней цепью. Все это означает, что если есть увеличение подачи тока, также будет увеличение напряжения, при условии, что сопротивление не увеличивается или не меняется. Таким образом, сильноточная батарея будет иметь высокое напряжение с постоянным или низким сопротивлением.

Лучше высокое напряжение или большой ток

Увеличение напряжения и увеличение тока зависят от приемной цепи или емкости устройства или способности справиться с указанным увеличением. Тем не менее, использование батареи высокого напряжения рекомендуется и более эффективно, чем использование батареи с более высоким током. Это связано с тем, что провода и компоненты приемного устройства могут быть менее подвержены воздействию больших токов, что может привести к повреждению.

Можно ли заряжать аккумуляторную батарею с более высоким током

Действительно, вы можете заряжать аккумуляторную батарею с более высоким током при условии, что напряжение поддерживается на одном уровне с аккумуляторной батареей и выше перезарядки. Мы не рекомендуем использовать зарядку с большим током, который может усугубить тепловой эффект, а высокая температура батареи является основным фактором, приводящим к снижению емкости литиевой батареи.

Лучше всего использовать зарядное устройство для литиевых батарей. Когда нет электричества, он сначала будет заряжаться постоянным током. Этот ток определяется зарядным устройством. Когда мощность заряжается до определенного напряжения, зарядное устройство переключается на зарядку постоянным напряжением, то есть подзарядку. Этот ток определяется внутренним сопротивлением батареи в этот момент. Независимо от того, какое зарядное устройство, ток при зарядке связан с мощностью самой батареи.

Университет мощных литий-ионных аккумуляторов

ПРИМЕЧАНИЕ : Эта статья была заархивирована . Пожалуйста, ознакомьтесь с нашей новой версией «Типы литий-ионных аккумуляторов».

Большинство литий-ионных аккумуляторов для портативных устройств изготовлены на основе кобальта. Система состоит из положительного электрода из оксида кобальта (катода) и графитового углерода в отрицательном электроде (аноде). Одним из основных преимуществ батареи на основе кобальта является ее высокая плотность энергии. Длительное время работы делает эту химию привлекательной для мобильных телефонов, ноутбуков и камер.

Широко используемый литий-ионный на основе кобальта имеет недостатки; он предлагает относительно низкий ток разряда. Большая нагрузка приведет к перегреву рюкзака, что поставит под угрозу его безопасность. Цепь безопасности батареи на основе кобальта обычно ограничивается скоростью заряда и разряда около 1С. Это означает, что элемент 18650 емкостью 2400 мАч можно заряжать и разряжать только максимальным током 2,4 А. Другим недостатком является увеличение внутреннего сопротивления, которое происходит при езде на велосипеде и старении. Через 2-3 года использования аккумулятор часто приходит в негодность из-за большого падения напряжения под нагрузкой, вызванного большим внутренним сопротивлением. Рисунок 1 иллюстрирует кристаллическую структуру оксида кобальта.

Рис. 1: Катодный кристалл оксида лития-кобальта имеет «слоистую» структуру . Ионы лития показаны связанными с оксидом кобальта. Во время разряда ионы лития перемещаются от катода к аноду. Поток меняет направление при зарядке.

В 1996 году ученым удалось использовать оксид лития-марганца в качестве катодного материала. Это вещество образует трехмерную структуру шпинели, улучшающую ионный поток между электродами. Высокий поток ионов снижает внутреннее сопротивление и увеличивает нагрузочную способность. Сопротивление остается низким при циклировании, однако батарея стареет, а общий срок службы аналогичен сроку службы кобальта. Шпинель по своей природе обладает высокой термической стабильностью и требует меньше схем безопасности, чем кобальтовая система. Низкое внутреннее сопротивление ячейки является ключом к высокой производительности. Эта характеристика дает преимущества при быстрой зарядке и сильноточной разрядке.

Литий-ионный аккумулятор на основе шпинели в ячейке 18650 может разряжаться при токе 20-30А с минимальным тепловыделением. Допускаются короткие односекундные импульсы нагрузки, вдвое превышающие указанный ток. Некоторое накопление тепла невозможно предотвратить, и температура ячейки не должна превышать 80°C.

Рис. 2: Катодный кристалл
оксида лития-марганца имеет «трехмерную каркасную структуру»
.
Эта структура шпинели, которая обычно состоит из ромбовидных форм, соединенных в решетку, появляется после первоначального формирования. Эта система обеспечивает высокую проводимость, но более низкую плотность энергии.

Шпинелевая батарея имеет и недостатки. Одним из наиболее существенных недостатков является меньшая емкость по сравнению с системой на основе кобальта. Шпинель обеспечивает примерно 1200 мАч в корпусе 18650, что примерно вдвое меньше, чем у кобальтового эквивалента.

Несмотря на это, шпинель по-прежнему обеспечивает плотность энергии, которая примерно на 50% выше, чем у эквивалента на основе никеля.

Рисунок 3: Формат ячейки 18650.
Размеры этой часто используемой ячейки: 18 мм в диаметре и 65 мм в длину.

Типы литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы еще не достигли полной зрелости, и технология постоянно совершенствуется. Анод в современных элементах состоит из смеси графита, а катод — из комбинации лития и других выбранных металлов. Следует отметить, что все материалы в батарее имеют теоретическую плотность энергии. С литий-ионным анодом хорошо оптимизирован, и можно добиться небольших улучшений с точки зрения изменений конструкции. Катод, однако, обещает дальнейшие усовершенствования. Поэтому исследования аккумуляторов сосредоточены на материале катода. Еще одна часть, которая имеет потенциал, — это электролит. Электролит служит реакционной средой между анодом и катодом.

Аккумуляторная промышленность постепенно увеличивает мощность на 8-10% в год. Ожидается, что эта тенденция сохранится. Это, однако, далеко от закона Мура, который определяет удвоение количества транзисторов на кристалле каждые 18-24 месяца. Перевод этого увеличения на батарею будет означать удвоение емкости каждые два года. Вместо двух лет литий-ион удвоил свою энергоемкость за 10 лет.

Современные литий-ионные аккумуляторы бывают разных видов, и различия в составе в основном связаны с материалом катода. В приведенной ниже таблице 1 представлены наиболее часто используемые сегодня на рынке литий-ионные аккумуляторы. Для простоты мы объединяем химические вещества в четыре группы: кобальт, марганец, NCM и фосфат.

Chemical name	Material	Abbreviation	Short form	Notes
Lithium Cobalt Oxide ¹ Также кобальт лития или литий-ион-кобальт)	LiCoO ₂ (60% Co)	LCO	Литий-кобальт	Высокая производительность; for cell phone laptop, camera
Lithium Manganese Oxide 1 Also Lithium Manganate or lithium-ion-manganese	LiMn ₂ O ₄	LMO	Литий-марганец или шпинель	Наиболее безопасный; меньшая емкость, чем у литий-кобальта, но высокая удельная мощность и длительный срок службы. Электроинструменты, электровелосипеды, электромобили, медицинские, для любителей.
Lithium Iron Phosphate ¹	LiFePO ₄	LFP	Li-phosphate
Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide ¹ , также оксид лития-марганца-кобальта	LiNiMnCoO ₂ (10–20% Co)	NMC	NMC
Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide ¹	LiNiCoAlO ₂ 9% Co)	NCA	NCA	Приобретение значения в электроприводах и энергосистемах0164 LI ₄ TI ₅ O ₁₂	LTO	LI-TITANATE

Таблица 10005

Таблица 1: Тейл. При необходимости мы будем использовать краткую форму.

1 Материал катода
² Материал анода
Литий-ионный литий-ионный аккумулятор на основе кобальта впервые появился в 1991 году и был представлен Sony. Эта химия батареи получила быстрое признание из-за ее высокой плотности энергии. Возможно, из-за более низкой плотности энергии литий-ион на основе шпинели имел более медленный старт. При появлении в 1996 мир требовал более длительного времени работы больше всего на свете. Из-за необходимости высокой скорости тока на многих портативных устройствах шпинель теперь вышла на передний план и пользуется большим спросом. Требования настолько велики, что производители, выпускающие эти батареи, не в состоянии удовлетворить спрос. Это одна из причин, почему так мало рекламы делается для продвижения этого продукта. E-One Moli Energy (Канада) — ведущий производитель литий-ионной шпинели цилиндрической формы. Они специализируются на форматах ячеек 18650 и 26700.
Другими крупными производителями литий-ионных аккумуляторов на основе шпинели являются Sanyo, Panasonic и Sony.

Sony делает упор на никель-кобальт-марганцевую (NCM) версию. Катод включает в себя кобальт, никель и марганец в кристаллической структуре, которая образует многометаллический оксидный материал, к которому добавлен литий. Производитель предлагает ряд различных продуктов в рамках этого семейства аккумуляторов, предназначенных для пользователей, которым требуется либо высокая плотность энергии, либо высокая нагрузочная способность. Следует отметить, что эти два атрибута нельзя было совмещать в одном и том же пакете; между ними есть компромисс. Обратите внимание, что NCM заряжается до 4,10 В на элемент, что на 100 мВ ниже, чем у кобальта и шпинели. Зарядка этой батареи до 4,20 В на элемент обеспечит более высокую емкость, но срок службы будет сокращен. Вместо обычных 800 циклов, достигаемых в лабораторных условиях, количество циклов сократится примерно до 300.

Новейшим дополнением к семейству литий-ионных аккумуляторов является система A123, в которой в катод добавляются нанофосфатные материалы. Утверждается, что он имеет самую высокую удельную мощность в Вт / кг среди имеющихся в продаже литий-ионных аккумуляторов. Элемент может непрерывно разряжаться до 100% глубины разряда при температуре 35°C и может выдерживать импульсы разряда до 100°C. Система на основе фосфатов имеет номинальное напряжение около 3,3 В на элемент, а пиковое напряжение заряда составляет 3,60 В. Это ниже, чем у литий-ионной батареи на основе кобальта, и для батареи потребуется специальное зарядное устройство. Компания Valance Technology была первой, кто начал коммерциализацию литий-ионных аккумуляторов на основе фосфатов, и их элементы продаются под маркой Saphion.
На рис. 4 мы сравниваем плотность энергии (Втч/кг) трех литий-ионных химических элементов и сопоставляем их с традиционными свинцово-кислотными, никель-кадмиевыми и никель-металлогидридными. Можно увидеть постепенное улучшение марганца и фосфата по сравнению со старыми технологиями. Кобальт обеспечивает самую высокую плотность энергии, но менее термически стабилен и не может обеспечивать большие токи нагрузки.

Рис. 4: Плотность энергии обычных аккумуляторов.
Определение плотности энергии и плотности мощности
Плотность энергии (Втч/кг) — это показатель того, сколько энергии может удерживать батарея. Чем выше плотность энергии, тем дольше будет время работы. Литий-ионные аккумуляторы с кобальтовыми катодами обеспечивают самую высокую плотность энергии. Типичными приложениями являются сотовые телефоны, ноутбуки и цифровые камеры.
Плотность мощности (Вт/кг) указывает, сколько энергии батарея может обеспечить по запросу. Основное внимание уделяется вспышкам мощности, таким как сверление тяжелой стали, а не времени выполнения. Литий-ионные на основе марганца и фосфата, а также химические вещества на основе никеля являются одними из лучших. Аккумуляторы с высокой удельной мощностью используются для электроинструментов, медицинских приборов и транспортных систем.
Можно провести аналогию между плотностью энергии и мощности с бутылкой с водой. Размер бутылки — это плотность энергии, а отверстие — плотность мощности. Большая бутылка может вместить много воды, а большое горлышко может быстро ее наполнить. Большой контейнер с широким горлышком — лучшее сочетание.
Путаница с напряжением
В течение последних 10 лет было известно, что номинальное напряжение литий-ионного аккумулятора составляет 3,60 В на элемент. Это была довольно удобная цифра, потому что она соответствовала трем никелевым батареям (1,2 В на ячейку), соединенным последовательно. Использование более высокого напряжения элемента для литий-ионных аккумуляторов отражает лучшие показания мощности в ватт-часах на бумаге и представляет собой маркетинговое преимущество, однако производитель оборудования будет по-прежнему исходить из того, что элемент рассчитан на 3,60 В.
Номинальное напряжение литий-ионной батареи рассчитывается путем взятия полностью заряженной батареи с напряжением около 4,20 В, полной разрядки ее до напряжения около 3,00 В со скоростью 0,5°C при измерении среднего напряжения.
Из-за более низкого внутреннего сопротивления среднее напряжение системы шпинели будет выше, чем у эквивалента на основе кобальта. Чистая шпинель имеет наименьшее внутреннее сопротивление, а номинальное напряжение ячейки составляет 3,80 В. Исключением снова является литий-ионный на основе фосфата. Эта система больше всего отличается от обычной литий-ионной системы 9.0005
Продление срока службы батареи за счет умеренности
Срок службы батареи дольше при бережном обращении. Высокие зарядные напряжения, чрезмерная скорость заряда и экстремальные условия нагрузки отрицательно сказываются на сроке службы батареи. Долговечность часто является прямым результатом воздействия окружающей среды. Следующие рекомендации предлагают способы продлить срок службы батареи.
-Время, в течение которого батарея остается на уровне 4,20/ячейка, должно быть как можно короче. Длительное высокое напряжение способствует коррозии, особенно при повышенных температурах. Шпинель менее чувствительна к высокому напряжению.
-3,92 В/ячейка — лучший порог верхнего напряжения для литий-ионных аккумуляторов на основе кобальта. Было показано, что зарядка аккумуляторов до этого уровня напряжения удваивает срок службы. Литий-ионные системы для оборонных приложений используют более низкий порог напряжения. Минус – намного меньшая емкость.
– Ток заряда Li-ion должен быть умеренным (0,5C для литий-иона на основе кобальта). Меньший зарядный ток сокращает время, в течение которого элемент находится при напряжении 4,20 В. Зарядка в 0,5C лишь незначительно увеличивает время зарядки по сравнению с 1C, потому что дозарядка будет короче. Зарядка с высоким током имеет тенденцию преждевременно подталкивать напряжение к пределу напряжения.
– Не разряжайте литий-ион слишком глубоко. Вместо этого заряжайте его часто. У литий-ионных нет проблем с памятью, как у никель-кадмиевых аккумуляторов. Для кондиционирования не требуются глубокие разряды.
– Не заряжайте литий-ионные аккумуляторы при температуре ниже нуля. Несмотря на прием заряда, произойдет необратимое покрытие металлическим литием, что ставит под угрозу безопасность батареи.
Мало того, что литий-ионный аккумулятор прослужит дольше благодаря более низкой скорости зарядки; умеренная скорость разряда также помогает. На рис. 5 показан срок службы в зависимости от скоростей заряда и разряда. Обратите внимание на улучшение лабораторных характеристик при скорости заряда и разряда 1C по сравнению с 2 и 3C.
Рисунок 5: Срок службы литий-ионных аккумуляторов в зависимости от скорости заряда и разряда.
Литий-кобальт обладает самой высокой плотностью энергии. Системы с марганцем и фосфатом гораздо более стабильны и обеспечивают более высокие токи нагрузки, чем системы с кобальтом.
Эксперты по аккумуляторным батареям согласны с тем, что срок службы литий-ионных аккумуляторов сокращается не только скоростью зарядки и разрядки, но и другими факторами.