Как устроен литий-ионный аккумулятор? | Вольтмаркет

Автор:
Сергей Куртов

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 07-02-2023

Рейтинг статьи: (3)

Содержание

Представление о современном мире было бы абсолютно другим, если бы не существовало литиевых аккумуляторных батарей. Литий-ионные аккумуляторы стали частью технологической революции, результаты которой мы постоянно наблюдаем вокруг себя (смартфоны, планшеты, ноутбуки и с недавних пор электротранспорт).

Несмотря на существование более продвинутых источников питания, например литий-титанатных ячеек (LTO), именно Li-Ion стали по-настоящему массовыми. Это связано с компактными размерами источника питания, невысокой ценой производства и оптимальным ресурсом работы. Под оптимальным ресурсом понимается далеко не самый длительный срок службы, а наоборот: литиевый аккумулятор зачастую соответствует жизненному циклу техники.

В связи с распространенностью элементов Li-Ion, полезно знать, как устроен литий-ионный аккумулятор, как правильно его эксплуатировать и в каких случаях он представляет опасность.

Как работает литий-ионный аккумулятор

В общих чертах строение литиевой батареи похоже на старые добрые свинцово-кислотные АКБ: здесь тоже есть анод, катод и электролит. Активными веществами здесь выступают графит (минус) и оксид лития (плюс). Конечно, анод и катод не состоят исключительно из перечисленных выше веществ. Данные вещества наносятся тонким слоем на медную и алюминиевую фольгу соответственно. Между листами фольги располагается разделитель, пропитанный электролитом.

В итоге получается эдакий пласт из тонких листов фольги, который и представляет собой литий-ионный аккумулятор. Далее этот пласт скручивается в трубочку — и получается стандартный цилиндрический элемент 18650 и других типоразмеров.

А каким образом описанная выше структура вообще способна накапливать и отдавать электроэнергию? Тут все тоже довольно-таки интересно. Электрический ток — это движение заряженных частиц. Именно это движение нам требуется обеспечить. Цикл работы литий-ионного аккумулятора можно представить следующим образом:

• Процесс заряда. При подключении внешнего источника питания от стабильного оксида лития на алюминиевой пластине отделяются крайне нестабильные атомы лития. На внешней орбите атома имеется электрон, который стремится отделиться. Это мгновенно и происходит с атомом лития. Отделившийся электрон не может пройти через слой разделителя — тот пропускает только положительные ионы. Поэтому электрон минует разделитель через внешнюю цепь (зарядное устройство), попадая на медную пластину. После этого оставшиеся на “минусе” положительные ионы лития тоже начинают “притягиваться” положительным полюсом. Они беспрепятственно преодолевают разделитель. В итоге мы имеем положительный полюс, состоящий из слоев графита, которые захватили электроны лития и его ионы. В таком состоянии Li-Ion аккумулятор считается заряженным.
• Процесс разряда. Пока к аккумулятору не подключается внешняя цепь в виде нагрузки, ионы и электроны лития остаются в слоях графита. Но стоит подключить к АКБ потребителя, как начнется активное движение. Ионы “поспешат” вернуться на свое место, протекая через разделитель. Электроны, как и ранее, пройти его не могут и вынуждены двигаться через внешнюю цепь, которая представляет собой потребителя электроэнергии. Пусть это будет традиционная лампочка. Протекая из положительной пластины через потребителя, электроны образуют электрический ток. Достигнув пункта назначения, ионы лития и электроны снова становятся частью стабильного оксида лития.

Таким образом, основной идеей литий-ионных аккумуляторов является то, что электронам требуется внешняя цепь, чтобы перетечь вслед за положительными ионами. Именно на счет этого аккумулятор может как заряжаться, так и разряжаться — меняется лишь направление движения частиц.

Опасны ли Li-Ion аккумуляторы

Как мы теперь знаем, в работе литиевого аккумулятора замешаны нестабильные вещества, которые то и дело норовят высвободить энергию. В процессе электрохимической реакции выделяются газы, так как когда ионы лития оседают на одной пластине, на другой образуются соли кислорода. Как и в случае с необслуживаемыми свинцово-кислотными АКБ, в случае нормальной работы газовыделение полностью контролируется. Но в случае перегрева или перезаряда аккумулятор может вздуться от внутреннего давления.

Как правило, АКб мобильных гаджетов оснащены контроллером и нарушение параметров заряда практически невозможно. Но всегда есть место заводскому браку или халатности “no-name” производителей, в результате чего аккумулятор может представлять опасность. Если АКБ вздулась — незамедлительно ее утилизируйте, иначе может случиться воспламенение.

Как взрываются литий-ионные аккумуляторы? Опять же, все снова связано с нестабильностью лития. При контакте с кислородом он тут же воспламеняется. Поэтому герметичность элемента питания очень важна. Также одной из стандартных причин возгорания может стать короткое замыкание между положительной и отрицательной пластиной. Наиболее часто это происходит из-за сочетания сильной степени износа и допущения перегрева, который негативно сказывается на целостности электролита. Разделитель призван защитить пользователя от внутреннего короткого замыкания, однако вероятность этого все равно имеется.

Что же делать, если аккумулятор вот-вот загорится или уже горит? Можно ли тушить литиевую батарею водой? Выше мы уже обратили внимание, что литий активно реагирует с кислородом, который в том числе имеется в составе воды. Поливать аккумулятор не рекомендуется, так как это может спровоцировать взрыв элемента. Пользователи, имевшие дело с воспламенением литий-ионного аккумулятора, советуют дать реакции закончится естественным способом, поместив АКБ в безопасное место, например в закрытую кастрюлю. Если же аккумулятор уже горит и взять его невозможно, очаг следует накрыть чем-то негорючим. Опять же, условная кастрюля, которой можно накрыть АКБ, отлично для этого подходит: и не допустит распространение огня, и перекроет доступ кислорода.

Литий-ионный аккумулятор: устройство, принцип работы, характеристики

Сложно представить себе жизнь современного человека без мобильного телефона, планшета, ноутбука, mp3 плеера, колонки и прочих переносных портативных гаджетов. Но вряд ли можно было бы представить себе их работу без качественного источника питания. Одним из наиболее распространенных вариантов для электроснабжения переносных устройств является литий-ионный аккумулятор. Как устроен и чем примечателен такой аккумулятор, мы рассмотрим в этой статье.

Устройство и принцип работы

Литий, как химический элемент давно известен способностью легко отдавать заряд за счет одного электрона расположенного на внешней орбите. Однако в соединениях литий стабилизируется, и его соли плохо вступают в реакцию. В  Li-Ion аккумуляторах задача применения свойств этого химического элемента для питания электрических потребителей решается за счет конструктивных особенностей.

Рис. 1. Устройство литий-ионного аккумулятора

Конструктивно литий-ионный аккумулятор состоит из следующих частей:

• Положительно заряженный электрод – выполняется из алюминиевой фольги. Как правило, он выполняется из трех слоев, первый из которых представляет собой алюминий, а другие два – это порошковые или гелиевые напыления. В состав покрытия включаются проводящие основы и углеродистые структуры.
• Отрицательно заряженный электрод – композитный элемент изготавливаемый на основе медной фольги, которая покрывается наноструктурированными солями лития. Которые представлены соединениями лития с железом или кобальтом, их  наносятся на медную  поверхность посредством проводящего клея.
• Электролит – предназначен для наполнения пространства между анодом и катодом. В ходе эксплуатации литий-ионного аккумулятора электролит пропускает положительные ионы лития, но являются непроходимым препятствием для отрицательно заряженных электронов. Как правило, жидкий электролит выполняется на основе литиевых солей.
• Сепаратор или разделитель – применяется для отделения анода от катода, позволяет избежать необратимой химической реакции в случае внутреннего короткого замыкания пластин или при прорастании дендритов. Чаще всего выполняется из пористого листового полиэтилена, находящегося в слое электролита.

В соответствии с п.3.6 ГОСТ Р МЭК 62660-1-2014 под литий-ионным аккумулятором следует понимать такой аккумулятор, у которого при заряде от катода ионы лития переходят в анод, а в случае разряда через нагрузку перемещаются обратно. На этапе изготовления источника питания система положительного и отрицательного электрода находится в стабильном состоянии.

Рис. 2. Изначально система литий-ионного аккумулятора в стабильном состоянии

Как только к обкладкам будет приложено зарядное напряжение, под его воздействием начнется процесс выделения электронов из атомов лития, с образованием положительно заряженных ионов.

Рис. 3. Под воздействием зарядного напряжения из атомов выделятся электроны

Электроны начнут притягиваться к медному электроду, но не смогут проникнуть через толщу электролита. Поэтому элементарные заряженные частицы начнут перемещаться по замкнутой цепи.

Рис. 4. Электроны по замкнутой цепи перейдут от катода к аноду

В то время как положительно заряженные ионы лития смогут беспрепятственно проникнуть через электролит и перейдут в пористый графитовый слой. Таким образом, происходит накопление заряда в литий-ионном аккумуляторе, процесс продолжается до насыщения катодной зоны.

Рис. 5. Ионы лития переместятся через электролит

В итоге получается такое состояние литий-ионного аккумулятора, при котором отрицательный электрод обладает определенным зарядом, но его состояние крайне нестабильно. Скопившиеся под воздействием постороннего источника питания ионы лития и электроны уравновешивают друг друга.

Рис. 6. Заряженное состояние литий-ионного аккумулятора

Такой баланс заряда в литий-ионном аккумуляторе сохраняется до тех пор, пока к его выводам не подключат какую-либо нагрузку.

При подключении любого электрического прибора для электронов, расположенных в отрицательно заряженном электроде, появиться путь для перемещения в направлении катода.

Рис. 7. При подключении нагрузки электроны переместятся обратно к катоду

Электроны будут перемещаться по внешней электрической цепи, а положительно заряженные ионы лития пройдут сквозь электролит литий-ионного аккумулятора. Направленное движение отрицательно заряженных ионов и создает электрический ток. По мере перемещения заряженных частиц от отрицательного электрода к положительному, аккумулятор будет разряжаться, а для восстановления энергии, его потребуется подзарядить снова.

Характеристики

В эксплуатации литий-ионного аккумулятора опираются на его технические параметры. К основным характеристикам батарей данного типа относят:

• Плотность энергии – измеряется в Вт*ч/кг, для литий-ионных аккумуляторов, чаще всего, находится в пределах от 90 до 120.
• Удельная мощность – определяет количество энергии в единице веса, составляет порядка 1 – 1,8 кВт/кг.
• Процент саморазряда – определяет количество растрачиваемой аккумулятором энергии за период времени. Для литий-ионных моделей составляет 2 – 3% в месяц. При условии нахождения батареи в комнатной температуре саморазряд составляет только 7% в год.
• Допустимый диапазон температур – для литий-ионных аккумуляторов, чаще всего составляет от  — 30 до +50°С, но в некоторых моделях  может варьировать в пределах от – 60 до +70°С.
• Число циклов – указывает количественное выражение для возможности разряда и последующего заряда до выхода  литий-ионного аккумулятора со строя. В зависимости от модели и конструктивных особенностей составляет от 2 до 5тысяч циклов. А при 0,5 – 1 тысяче, как правило, теряется порядка 20% начальной емкости.
• Минимальное и максимальное напряжение – для литий-ионных аккумуляторов наименьшая величина составляет в пределах 2,2 – 2,5В, а наибольшая составляет 4,25 – 4,35В.   
• Время заряда – при оптимальном режиме составляет около 2 – 4 часов.

Преимущества и недостатки

В последнее время литий-ионные аккумуляторы заняли свою весомую нишу в сфере независимых источников питания и продолжают вытеснять другие модели. Такой успех объясняется рядом весомых преимуществ:

• Обладают высокой энергетической плотностью, в сравнении с щелочными, кислотными, никель-кадмиевыми и никель-металлогидридными. 
• В сравнении с другими видами, один элемент характеризуется куда большей величиной напряжения, которую тот способен выдать.
• Характеризуются довольно большим количеством циклов заряда и разряда, благодаря чему могут похвастаться более длительным сроком эксплуатации.
• Может функционировать в достаточно широком температурном диапазоне.
• В сравнении с другими типами аккумуляторов, не содержит веществ, представляющих  угрозу экологии.

Однако, на ряду с преимуществами, литий-ионные аккумуляторы характеризуются и некоторыми недостатками. Так, в случае несоблюдения основных режимов заряда или эксплуатации  батарея может не только выйти со строя, но и загореться. В случае понижения температуры менее допустимого предела, емкость аккумулятора может снизиться до 20%. При избыточном заряде литий-ионный быстро выходит со строя.

Особенности эксплуатации

В случае неправильной эксплуатации литий-ионные аккумулятор быстро выходят со строя. Как могли заметить некоторые владельцы мобильных телефонов, такая батарея часто вздувается, что мешает нормальному закрытию крышки.

Рис. 8. Вздутие литий-ионной батареи

Подобная ситуация является следствием выделения большого количества газов, которые и раздувают корпус Li-Ion батареи. В то же время, при правильной эксплуатации, источник питания прослужит в 10 раз дольше.

Одним из важнейших правил для литий-ионных источников питания является соблюдение умеренного температурного режима. Не допускается как чрезмерный перегрев, к примеру, оставлять моблиьный телефон на пляже под воздействием прямых солнечных лучей, возле обогревателей или в автомобиле на палящем солнце. В равной степени, как и резкие переохлаждения. В случае выявления чрезмерного нагрева в ходе заряда, необходимо прекратить процедуру и вынуть литий-ионную батарею для охлаждения.

В случае выявления испорченной и уже вздутой батареи, ни в коем случае не следует пытаться ее проколоть или отремонтировать. Лучше замените е на новую в целях собственной безопасности, но внимательно следите за соблюдением основных режимов и правильным зарядом.

Особенности зарядки

От правильного заряда зависит продолжительность работы литий-ионного аккумулятора и величина  емкости, в сравнении с заводскими характеристиками. Так, следует отметить следующие особенности:

• Не стоит допускать полного разряда – хоть это и не однозначное утверждение, но постоянное использование накопленной в аккумуляторе электроэнергии на 100% очень быстро приведет к изнашиванию элементов. Но, здесь существует небольшая оговорка, один раз в три месяца, такую процедуру необходимо выполнять для сохранения верхнего и нижнего предела.
• Литий-ионные аккумуляторы обладают пусть и незначительным, но эффектом памяти. Поэтому заряжать их лучше полностью, так как постоянный недостаток заряда будет снижать емкость.
• Несмотря на наличие защиты от перезаряда практически во всех литий-ионных батареях, не стоит заряжать их более, чем предусмотрено заводом изготовителем.
• Для заряда обязательно используйте оригинальные блоки питания, так как применение нетиповых устройств может отрицательно сказаться на сроке службы литий-ионных аккумуляторов.

Список использованной литературы

• Кедринский И. А., Яковлев В.Г. «Li-ионные аккумуляторы» 2002
• Медведев Б.С., Налбандян В.Б., Гутерман В.Е. «Материалы литий-ионных аккумуляторов» 2007
• Попова C.С., Денисов А.А., Денисова Г.П. «Химические источники тока. Литий — ионные аккумуляторы пленочной конструкции» 2009
• Мельничук О. В. «Особенности заряда и разряда литиевых аккумуляторных батарей и современные технические средства управления этими процессами» 2016

Как производятся литиевые батареи?

Если вам интересно, как производятся литиевые батареи, вы, вероятно, уже знаете, что они питают весь наш мир. Эти энергоемкие маленькие капсулы обладают мощной мощностью и питают все, от наших смартфонов до наших электромобилей. Если бы у нас не было литиевых батарей, мы бы проводили гораздо больше времени, привязанные к розетке. Без этой технологии наши сотовые телефоны даже не поместились бы в наших карманах. Так как же изготавливаются литиевые батареи?

В этой статье мы раскрываем тайну производства аккумуляторов, рассказывая о материалах, производстве и сборке. Давай начнем.

Содержание

• Что такое литий-ионные аккумуляторы?
• Какие материалы используются для изготовления литиевой батареи?
  • Элементы литиевых батарей
  • Электроника и компоненты
  • Корпус батареи
• Как производятся литиевые батареи?
  • Производство элементов
  • Сборка батарейного блока
• Важность качества производства
• Можно ли перерабатывать литиевые батареи?

Что такое литий-ионные аккумуляторы?

Литий-ионная батарея представляет собой электрохимическую батарею, в которой ионы лития используются для перемещения электронов и генерирования напряжения. Литий-ионные аккумуляторы являются одними из самых энергоемких и долговечных перезаряжаемых аккумуляторов. От сотовых телефонов до домашних систем резервного питания, эти батареи часто являются сердцем портативных и автономных систем питания.

Существует множество различных типов литий-ионных аккумуляторов, и здесь, в Battle Born Batteries, мы используем химию LiFePo4.

Какие материалы используются для изготовления литиевой батареи?

Теперь, когда мы поговорили о том, что такое литий-ионные аккумуляторы, мы можем обсудить все их различные компоненты и материалы. Давайте перейдем к делу.

Элементы литиевых батарей

Хотите верьте, хотите нет, но большие литиевые батареи, которые вы увидите в лодках и жилых автофургонах, на самом деле состоят из множества меньших элементов. Внутри каждой из этих ячеек есть анод, катод и электролит. Таким образом, каждая из этих ячеек представляет собой батарею, которая технически может работать сама по себе. Затем производители связывают их вместе для создания необходимого напряжения.

Батарея вырабатывает энергию, когда электроны движутся от анода через электролит к катоду. Анод обычно изготавливается из какого-либо окисляющегося металла, такого как графит или цинк, а катод обычно изготавливается из какого-либо оксида лития.

По сути, анод должен терять электроны, а катод должен приобретать электроны. С другой стороны, электролит обычно представляет собой раствор соли лития, способный переносить электроны. Именно эта литиевая соль обеспечивает избыточные электроны для работы батареи.

Электроника и компоненты

Так как же эти отдельные элементы соединяются для создания более крупного и мощного аккумулятора? С проводами и клеммами, конечно! По сути, клетки соединяются друг с другом таким образом, что электроны беспрепятственно проходят через систему. Плюсы (катоды) соединяются с минусами (анодами) через медные и алюминиевые клеммы и провода.

Наконец, в каждом аккумуляторном блоке находится система управления батареями (BMS). Этот важный компонент контролирует все, от температуры батареи до зарядки и разрядки каждой отдельной ячейки.

Корпус батареи

И последнее, но не менее важное: должен быть способ защитить все эти жизненно важные части. Эту важную функцию выполняет корпус батареи. Жесткий внешний вид батареи, обычно изготовленной из пластика, резины или кремния, защищает элементы, внутренние провода и BMS от воздействия внешних элементов, которые могут мешать работе батареи.

→ Купить литиевые батареи Battle Born

Как производятся литиевые батареи?

Теперь давайте рассмотрим процесс производства литиевых батарей. От изготовления элемента до сборки аккумуляторной батареи каждый шаг тщательно продуман, чтобы обеспечить как безопасность, так и надежность.

Производство элементов

Итак, как изготавливаются элементы литиевой батареи? Анод и катод будут начинаться отдельно друг от друга на большой сборочной линии. Это необходимо для предотвращения любого перекрестного загрязнения. Оба они смешиваются с проводящим связующим, чтобы сформировать суспензию, а затем фольга (алюминий для катода, медь для анода) покрывает анод и катод. Специальная печь запекает фольгу на электродах.

После этого пришло время смотать ячейку и установить клеммы. Производитель добавляет вентиляционные отверстия и другие меры безопасности, а также заливает электролит через вакуум (он реагирует с кислородом и поэтому не может контактировать с воздухом). Как только производитель закрывает корпус, он может заряжать и тестировать элемент.

Аккумуляторная батарея в сборе 

Теперь давайте посмотрим, как эти отдельные элементы соединяются вместе для создания аккумуляторной батареи. Сначала производитель приваривает элементы к пластинам как со стороны анода, так и со стороны катода, а затем собирает их в пакеты. Производитель тестирует отдельные блоки и сопоставляет их вместе, чтобы сформировать желаемые ампер-часы (например, 30 отдельных элементов создадут аккумулятор емкостью 100 Ач).

После этого производитель собирает пакеты в кейс и подключает их к BMS. Производитель будет тестировать аккумулятор так же, как он тестировал отдельные элементы и блоки, чтобы обеспечить безопасность и надежность.

Важность качества производства

Создание безопасной и высокопроизводительной батареи требует усердия. Как вы, наверное, уже знаете, литиевые батареи имеют серьезные риски для безопасности. Неправильное производство и неправильное использование могут увеличить эти риски. Это связано с явлением, называемым тепловым разгоном (по сути, пожаром, который чрезвычайно трудно потушить). Это может произойти, когда клетки не функционируют равномерно.

Мало того, производительность плохо сделанной батареи пострадает. Вот почему так важно доверять производителю аккумуляторов. Вы не только хотите, чтобы ваши деньги стоили того, но вы также хотите спать спокойно, зная, что ваши батареи высокого качества и безопасны.

В Battle Born Batteries мы гордимся строгими стандартами качества и многократно тестируем наши элементы и батареи в процессе производства. Кроме того, мы создали запатентованную BMS, которая предотвращает работу наших аккумуляторов в любых условиях, которые могут быть опасными. 9Аккумуляторы 0003 Battle Born собираются в Неваде, США, и проходят тщательный контроль качества и тестирование, прежде чем покинуть наше предприятие.

Можно ли перерабатывать литиевые батареи?

Использованные батареи можно перерабатывать и повторно использовать литиевые элементы. В настоящее время процессы переработки по-прежнему являются относительно новыми, сложными и дорогостоящими.

Кроме того, литиевые батареи — относительно новая технология, и они служат долго. Срок службы многих из этих батарей еще не истек, и они еще не нуждаются в переработке. Поскольку все больше батарей нуждаются в переработке, совершенствование процессов переработки имеет решающее значение для создания устойчивого будущего для наших естественных запасов.

К счастью, такие компании, как Redwood Materials, находят лучшие способы повторного использования батарей, чтобы мы могли избежать добычи драгоценных ресурсов Земли.

У вас есть вопросы о том, как изготавливаются литиевые батареи? Оставьте их в комментариях ниже!

Хотите узнать больше об электрических системах и литиевых батареях?

Мы знаем, что строительство или модернизация электрической системы может быть сложной задачей, поэтому мы здесь, чтобы помочь. Наша команда по продажам и обслуживанию клиентов в Рино, штат Невада, всегда готова ответить по телефону (855) 29. 2-2831, чтобы ответить на ваши вопросы!

Кроме того, присоединяйтесь к нам на Facebook, Instagram и YouTube, чтобы узнать больше о том, как системы с литиевыми батареями могут обеспечить ваш образ жизни, увидеть, как другие построили свои системы, и обрести уверенность, чтобы выйти и остаться там.

Присоединяйтесь к нашему списку контактов

Подпишитесь сейчас на новости и обновления на ваш почтовый ящик.

Поделиться

Из чего сделаны литиевые батареи?

Содержание

• Внутри анодного терминала
• Внутри катодного терминала
• Внутри литиевого электролита
• Внутри терминального сепаратора
• Как найти литиевую батарею
• Часто задаваемые вопросы

Основными компонентами литиевых батарей являются анод , катод , электролит и сепаратор .

Литиевые батареи также имеют схему защиты для предотвращения перезарядки и повреждения батареи.

Эти компоненты стоят за революцией в области беспроводных портативных устройств, которая подытоживает современные технологии. Они являются источником энергии для наших мобильных телефонов и беспроводных пылесосов.

Мы рассмотрим эти модули и то, как они работают вместе, чтобы привести мир в действие.

Внутри клеммы анода

Ранние литиевые батареи состояли из металлического лития на аноде (отрицательная клемма). Они полагались на легкий вес лития и высокую плотность энергии.

Эти функции были жизненно важны для того, чтобы сделать электронные устройства портативными без ущерба для функциональности.

Однако у металлических литиевых элементов во время циклов заряда на аноде образовывались нежелательные дендриты. Эти дендриты проникли бы в сепаратор клемм и замкнули бы батарею.

Кроме того, температура элемента поднимется до точки плавления лития, что приведет к тепловому разгону.

Из-за этих недостатков исследования переместились на литий-ионные батареи, в которых использовались угольно-графитовые аноды, а не литий-металлические аноды.

Графит имеет кристаллическую структуру слоистых равнин. Они удерживают атомы лития между каждым слоем через интеркаляцию .

Молекулы лития покидают графитовый слой и снова входят в него в течение нескольких циклов заряда без образования дендритов.

Таким образом, графит функционирует как стабильное хранилище атомов лития.

Внутри катодного вывода

Катодные материалы состоят из различных оксидов металлов, обычно классифицируемых по напряжению. Эта классификация обусловлена ​​тем, что используемый материал катода также определяет напряжение батареи.

В случае большой разности потенциалов между используемыми клеммами анода и катода ячейка будет иметь высокое напряжение. Альтернативно, более низкая разность потенциалов между клеммами означает более низкое номинальное напряжение.

В следующей таблице представлены наиболее распространенные катодные материалы по их номинальному напряжению.

Напряжение	Материал катода
2 вольта	Дисульфид титана, дисульфид молибдена
3 вольта	Диоксид марганца, пятиокись ванадия
4 вольта	Оксид лития-кобальта, оксид лития-никеля, диоксид лития-марганца
5 вольт	Фосфат лития-марганца, фосфат лития-кобальта

источник: Энергетика и инженерия

Энергия в батарее пропорциональна рабочему напряжению элемента.

Таким образом, желательно большее катодное напряжение. Однако более высокое напряжение влияет на стабильность электролита и требует тщательного рассмотрения.

Оксид лития-кобальта и фосфат лития-железа популярны в коммерческих литий-ионных батареях. Эта распространенность обусловлена ​​их отличным сроком службы более 500 циклов зарядки и стабильностью.

Оба металла обладают особыми свойствами, которые мы рассмотрим ниже:

Преимущества оксида лития-кобальта

• Простота производства в масштабе
• Имеет длительный срок службы более 500 циклов зарядки
• Устойчив в воздухе

Недостатки оксида лития-кобальта

• Он менее экологичен, чем фосфат лития-железа
• Имеет низкую практическую (140 мАч/г) и теоретическую емкость (274 мАч/г)

Преимущества литий-железо-фосфата

• Он экономичен и оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем оксид лития-кобальта
• Обладает отличной термостойкостью (-20°–70°C)

Недостатки литий-железо-фосфата

9−8 см 2 /сек)

Легко блокируется загрязнениями и дефектами

Внутри литиевого электролита

Электролит позволяет ионам лития перемещаться между клеммами, не давая электронам этого делать.

Эта жизненно важная функция требует, чтобы:

• Электролит может выдерживать окислительно-восстановительную среду на обеих клеммах и соответствующий диапазон напряжений без ухудшения характеристик
• Электролит может выдерживать приемлемые диапазоны температур для зарядки и разрядки

Коммерческие литий-ионные электролиты состоят из солей лития в органических растворителях. Соли лития способствуют ионному движению , тогда как растворители способствуют стабильности электролита и образованию межфазной фазы твердого электролита (SEI).

Этот аккумулятор обладает отличными циклическими характеристиками и имеет длительный срок службы, составляющий 2000 циклов зарядки. Он олицетворяет долговечность современных литий-ионных аккумуляторов.

Когда компания Skyrich Batteries разработала аккумулятор SSB PowerSport, они искали легкий элемент с превосходным сроком службы. Эти критерии были необходимы, учитывая, что они производят аккумуляторы для квадроциклов и мотоциклов.

Соответственно, срок службы этой батареи составляет более десяти лет при более чем 2000 циклов зарядки.

«Лучший аккумулятор и отличный сервис. Не могу быть более счастливым, я получил качественную батарею, хорошее дружелюбное обслуживание по лучшей цене».
Ричард — проверенный покупатель

Внутри терминального разделителя Сепараторы

функционируют как барьер между выводами анода и катода, обеспечивая обмен ионами лития с обеих сторон.

При заряде ионы лития перемещаются от катода к аноду и наоборот во время разряда. Электролит увлажняет сепаратор, образуя катализатор этого движения ионов.

Хотя ионы лития могут свободно перемещаться по сепаратору, электроны — нет, поскольку сепаратор не имеет электропроводности. Это свойство позволяет сепараторам изолировать выводы анода и катода друг от друга.

В коммерческих литий-ионных батареях

в качестве сепаратора используется полиолефин благодаря его превосходной электрохимической стабильности при напряжении 4,2 В или выше и экономичности.

Кроме того, полиолефин имеет одинаковый размер пор, что является оптимальным, поскольку литий-ионные сепараторы должны иметь размер пор в диапазоне от 30 до 100 нанометров.

Как найти литиевую батарею

Теперь, когда вы знаете, что находится внутри вашей литиевой батареи, вы готовы к следующему проекту?

Возможно, вы ищете надежный источник питания для проекта освещения или вам нужны новые батареи для вашей системы сигнализации и безопасности.

В HBPlus Battery Specialists мы предоставляем услуги для всех требований к батареям.