Типы и размеры современных аккумуляторов Li-ion — технические характеристики

От начала работ по созданию аккумуляторных батарей на основе чистого лития до появления первой партии литий-ионных перезаряжающихся элементов прошло более 80 лет. В 1991 году компанией Sony была выпущена Li-ion батарея. Литий – металл легкий, активный и энергоемкий, но его создатели источников энергии не смогли приручить, пока. Все типы литиевых батареек и аккумуляторы работают с ионами LI в составе сложных солей. По видам активного элемента названы типы батарей, от состава зависит их напряжение на одну ячейку и уровень саморазряда. Удельная энергия гальванических элементов с Li в несколько раз выше, чем Ni-Cd.

Содержание

• 1 Типы литиевых аккумуляторов, размеры
• 2 Конструкция литий-ионных аккумуляторов
• 3 Видео

Типы литиевых аккумуляторов, размеры

Батарея состоит из положительного и отрицательного электродов из алюминиевой или медной фольги. На поверхность катода тонким слоем нанесен оксид лития, а анод представляет пористый углерод. Между ними сепаратор. Электролит представляет раствор соли лития. При зарядке анод теряет электроды, катод притягивает. Разрядка сопровождается обратной реакцией.

На катод наносят:

• литий- оксид кобальт или литий-кобальт;
• литий- оксид марганца, именуемый шпиндель, литий- марганец;
• литий-фосфат железа, LEP;
• литий никель-марганец-кобальт, сокращенно НКМ;
• Литий- никель-кобальт-оксид алюминия или НКА.

Анод выполнен из графитовой пластины – чистый углерод. Но уже ведутся работы по замене его кремниевым.

Подбирая состав ионных компонентов, производители улучшают отдельные свойства батарей. В зависимости от агрегатного состояния электролита литиевые аккумуляторы могут быть ионными или полимерными. Какой тип выбрать зависит от суммы технических показателей.

Получили известность и используются в различных приборах и технике следующие типы литиевых батарей.

1. Литий-ионные, с номинальным напряжением 3,6 В. В них в необслуживаемой батарее залит жидкий электролит.
2. Литий-полимерные – номинальное напряжение 3,7 В, электролит заполняет свободное пространство в виде геля.
3. Литий- железо фосфатные – номинальное напряжение 3,3 В, характеризуется устойчивостью к морозу, не страшна глубокая разрядка, вариант для транспорта.

Характеристики батарей зависят от толщины фольги, % состава компонентов в активной обмазке. Производители создают модели с большей емкостью или мощностью, подбирая состав, технологию нанесения, вид токопроводящих пластин.

Конструкция литий-ионных аккумуляторов

По конструкции батареи li-ion бывают рулонного типа и с набором пластин. Рулонный тип предполагает, что сложенные пластины закручивают в цилиндр или полоса сматывается так, как будто внутри установлена пластина, рулон получается плоским. В корпусе может разместиться несколько таких рулонов. Как отдельные банки, они подключаются в общий вывод параллельно.

Именно из набора литиевых пластин состит призматический АКБ.

Цилиндрические литиевые аккумуляторы используются отдельно батареей   или комплектом, в общем корпусе. Токовыводы представляют контактные площадки или винтовые борны. За счет высоких борнов можно самостоятельно собрать батарею нужной емкости, соединяя контакты с помощью токопроводящей ленты. Размеры цилиндрических батарей унифицированы. Так 18650 означает, высота цилиндра 65 мм, диаметр 18 мм.

В оболочке из ламинированой фольги могут быть только литий-полимерные аккумуляторы. Они легкие, компактные, принимают нужную форму. Но непрочный корпус сокращает срок службы батареи.

Видео

Интересует, из каких компонентов собрана литий-ионная батарейка – посмотрите видео.

https://youtu.be/HHYR7pcA8NM

Типы аккумуляторов Li-ion

Разновидности литий-ионных аккумуляторов Все про Li-ion (литиевые аккумуляторы)

Существует несколько типов литий-ионных аккумуляторов, которые имеют существенное отличие друг от друга. Все разновидности литий ионных аккумуляторов содержат литий и различные добавки прочих химических элементов. Рассмотрим подробнее каждый из этих типов.

Литий-ионные аккумуляторы уже стали классикой, они представляют собой перезаряжаемые источники энергии, где ионы лития при зарядке перемещаются от положительного электрода к отрицательному, а при разряде (т.е. в процессе работы) – от отрицательного электрода к положительному. АКБ литий-ионного типа широко используются в бытовой технике, электронике и электротранспорте. У них отличная энергетическая плотность, низкий саморазряд и отсутствует эффект памяти.

• Одним из новых разновидностей литий-ионных АКБ являются LTO (литий-титанат). Эти аккумуляторы характеризуются большим жизненным циклом (порядка нескольких десятков тысяч циклов заряд-разряд). LTO аккумуляторы отличаются высокой степенью безопасности, имеют номинальное напряжение 2.4 В, но их энергетическая плотность несколько ниже, чем у классических литий-ионных АКБ. LTO батареи используются в наручных часах и электрокарах, а также в мобильных медицинских устройствах.
• Литий-полимерные аккумуляторы – еще один тип литиевых аккумуляторов. Тонкие ячейки Li-Polymer АКБ обеспечивают высокую и объемную плотность энергии. Такие аккумуляторы стабильны при высоких температурах и перепадах напряжения. Чаще всего литий-полимерные аккумуляторы применяются в беспроводных устройствах, портативных плеерах, цифровых камерах, ноутбуках, электронных книгах и электровелосипедах.

• Аккумуляторы LiFePO4 — это батареи с высокой степенью безопасности, большим жизненным циклом (до 2000) и достаточно невысокой себестоимостью при производстве. Батареи LiFePO4 идеально подходят для высоких токов разрядки, и широко используются в военной технике, солнечных энергосистемах, источниках бесперебойного питания, электроинструментах и электрических велосипедах. Магазин ВольтБайкс принимает заявки на изготовление литиевых АКБ.
• Батареи Li-SO2 (диоксид серы) – это аккумуляторы с высокой плотностью энергии и хорошей устойчивости к разряду на высоких мощностях. Аккумуляторы такого типа находят свое применение в военной отрасли, метеорологии и космонавтике. Они обладают очень низким саморазрядом и способны работать в самых экстремальных условиях.
• Аккумуляторы Li-MnO2 (литий-диоксид марганец) – это источники питания с легким литиевым анодом и твердым катодом, погруженным в нетоксичный органический электролит. Такие АКБ применяются электронных системах контроля доступа, медицинском оборудовании, пожарных сигнализациях, современной цифровой технике, а также аварийных радиобуях и резервных источниках питания.

Как видим, типы литий-ионных батарей достаточно многочисленны, причем мы перечислили лишь наиболее распространенные разновидности этих АКБ. Каждый тип аккумуляторов имеет свои плюсы и минусы, и находит применение в цифровых устройствах и современной технике.

Обратите внимание на наш другой материал – о различиях между литий-ионными и литий-ферро-фосфатными батареями.

какую химию следует использовать?

Сегодня литиевые батареи используются для электрификации во все более широком спектре приложений. Хотя изначально они касались телефонов, компьютеров и небольших инструментов, они постепенно эволюционировали в сторону электрификации гибридных или полностью электрических транспортных средств, и сегодня все большее число производителей промышленных машин и электромобилей обращаются к этой технологии для перехода на электричество. их флотов , в самых разных секторах, таких как логистика, погрузочно-разгрузочные работы, строительство, воздушные платформы, сельское хозяйство, транспортные средства для аэропортов и судоходство, и это лишь некоторые из них.

Поэтому сейчас, как никогда ранее, выбор правильной литиевой батареи для вашего автомобиля стал сложной, но необходимой задачей , особенно с учетом последних положений Европейского парламента, который утвердил запрет на бензин и дизельное топливо. продажи автомобилей с 2035 года.

Литиевые аккумуляторы, однако, не все одинаковы! Есть много элементов, которые учитываются при создании наиболее подходящей батареи для конкретного приложения. На рынке доступно множество различных типов литиевых батарей; но за напряжением, Ач и размером литиевой батареи действительно стоит сложный процесс, состоящий из исследований, исследований и разработок, технических испытаний и, прежде всего, выбор нужной химии , которая может более или менее подходить для нужд вашего автомобиля.

6 наиболее часто используемых химических веществ на основе лития и их характеристики

Мы более подробно рассмотрим шесть основных типов литиевых батарей и их химические составы:

Состав и характеристики литиевых батарей с химией LCO:

Литий – кобальт – оксид (LiCoO ₂  )

Литиевые батареи с химией LCO являются наименее современными, в основном используются для электронных устройств и мобильных приложений и состоят из катода из оксида кобальта (положительный электрод) и графитового углеродного анода (отрицательный электрод).

Преимущество этого химического состава в том, что он обладает высокой удельной энергией и идеально подходит для средних и малых аккумуляторов , которые хорошо работают и могут заряжаться очень быстро.

9Батареи 0002 LCO на самом деле наиболее широко используются для смартфонов , цифровых камер и портативных ноутбуков.

С другой стороны, их использование в основном ограничено приложениями, которые не являются слишком большими из-за их ограничений безопасности . Кроме того, они имеют довольно низкий ток разряда, что может привести к их быстрому перегреву при высоких нагрузках. Они также содержат высокую долю кобальта, дорогого элемента, который трудно найти и который связан с серьезными этическими проблемами при извлечении, и поэтому все больше производителей в настоящее время пытаются обойтись без него или максимально ограничить его использование. .

• . литиевых батарей с химией ЖИО:

  Литий-марганец-оксид (LiMn  ₂  O  ₄  )

  Литиевые батареи с химией ЖИО работают очень похоже на батареи, использующие технологию LCO. Они широко используются в небольшие устройства такие как электроинструменты.

  Основной характеристикой батарей ЖИО является их способность обеспечивать большое количество энергии за короткое время . Аккумуляторы LMN состоят из катода из оксида марганца и графитового анода.

  Они часто используются для электрических велосипедов , садового оборудования , медицинского оборудования и электроинструментов, таких как дрели и отвертки.

  Батареи LMO имеют более высокую термическую стабильность, чем батареи с химическим составом LCO, но ограничены своей емкостью , что ниже, чем у систем на основе кобальта.

  • . Состав и характеристики литиевых батарей с химией LFP:
    

    Литий-железо-фосфат (LiFePO4)

    Химия LFP лучше всего отвечает конкретным потребностям промышленный сектор , где не требуется чрезмерная удельная энергия, но требуется очень высокая безопасность и длительный срок службы. Таким образом, мы говорим об очень широком мире, начиная от автоматизации, робототехники, логистики, строительства, сельского хозяйства, водного транспорта, электромобилей и заканчивая транспортными средствами аэропортов, воздушными платформами и специальными транспортными средствами

    На самом деле, батареи с химией LFP являются самыми безопасными и самые стабильные на рынке сегодня, и доступны в форматах большой емкости , как того требуют промышленные системы, без необходимости параллельного соединения множества мелких ячеек, что снизило бы их стабильность и поставило бы под угрозу безопасность автомобиля.

    Жизненный цикл батареи с химией LFP сегодня превышает 3500 циклов, а при оснащении хорошей системой BMS легко может превысить 4000, а в будущем можно ожидать даже более 6000 циклов.

    Но мы должны быть осторожны, когда мы говорим о «жизненных циклах», мы не должны думать, что после 3500 циклов батарея полностью разряжается. На самом деле, важно помнить, что окончанием срока службы аккумуляторной батареи в транспортном средстве всегда считается оставшаяся емкость на 80%, но остается еще много возможностей для использования в других областях, таких как хранение энергии.

    Еще одно преимущество химии LFP, помимо присущей ей безопасности и длительного срока службы, заключается в том, что она имеет плоскую кривую разряда . На изображении ниже кривая имеет тенденцию к росту. Это так называемая зарядная кривая, а нисходящие кривые относятся к напряжению батареи во время разрядки. Таким образом, диапазон напряжения от 100 % до 0 % очень похож, и это фундаментальный факт, поскольку он позволяет машинам и промышленным транспортным средствам гарантировать одинаковую производительность от начала до конца разряда.

    • .

      С другой стороны, это преимущество может также превратиться в недостаток, так как из-за плоской кривой считывание только напряжений усложнит определение правильного SOC (состояния заряда). Чтобы избежать этого ограничения, система BMS, управляющая батареей, должна быть продумана таким образом, чтобы обеспечить правильное состояние заряда и наилучшим образом выполнять функции балансировки.

      Одним из многих преимуществ этой химии является полное отсутствие кобальта , материала, который, как мы уже упоминали, является токсичным, одним из самых вредных для окружающей среды. Многие производители литиевых батарей в настоящее время пытаются уменьшить процентное содержание кобальта в своих батареях, поэтому химия LFP, не содержащая кобальта, имеет большое преимущество.

      Хотя еще несколько лет назад аккумуляторы LFP, казалось, были обречены на забвение, так как их плотность энергии была очень низкой, около 100 Втч/кг, сегодня эта технология буквально возродилась из пепла с очень значительным увеличение плотности энергии, достигающее 170 Втч/кг за короткое время, что привело к сильному интерес от автомобильного мира . В ближайшие годы ожидается дальнейшее увеличение гравиметрической плотности до 220/230 Втч/кг.

      Именно поэтому многие автопроизводители решили повторно использовать химию LFP для электрификации своих транспортных средств, в первую очередь Tesla, которая в настоящее время использует ее в своих автомобилях «стандартного диапазона», поскольку она гарантирует более высокий уровень безопасности при более низкой цене. немного более низкая стоимость, чем химия NMC, используемая для высокопроизводительных автомобилей. Нравится Tesla , также BYD , Volkswagen и многие другие крупные производители автомобилей теперь видят большой потенциал в химии LFP.

      Состав и характеристики литиевых аккумуляторов с химическим составом NMC:

      Никель-марганец-кобальт (LiNixMnyCozO2)

      На сегодняшний день аккумуляторы с химическим составом NMC остаются наиболее часто используемыми в автомобильном секторе .

      При таком химическом составе очень высокая удельная энергия до 220 – 240 Втч/кг. Это, безусловно, является решающим конкурентным преимуществом для автомобиля, поскольку позволяет хранить большое количество энергии при малом весе и объеме, что позволяет установить в транспортном средстве больше энергии, чем другие технологии на основе лития.

      Существуют различные типы химии NMC:

      • NMC 111 (Никель 33,3% — марганский 33,3% — кобальт 33,3%)
      • NMC 622 (Никель 60% — Манганец 20% — 20% 20% 20% 20% 20% 20% 20% 20% 20% 20% 20% 20% 20% 20% 20% — 20% 20% 20% 20% — 20% 20% — 20% 20% — 20% 20% — 20% 20% — 20% 20%. )
      • NMC 811 (никель 80% — марганец 10% — кобальт 10%)
      • Рейтинг напряжения 3,6 В
      • Гравиметрическая плотность: 220 WH/KG
      • . срок службы: 2000
      • Скорость разряда: 2C/3C

      За аббревиатурой NMC следуют три числа, обозначающие процент элементов, используемых для катода. NMC 811 являются новейшими: они имеют высокую концентрацию никеля и очень низкое содержание марганца и кобальта. Это приводит к более высокой плотности энергии при меньших затратах. Напротив, более распространенными являются ячейки NMC 622 и, в настоящее время редко используемые, более старые ячейки 111.

      Таким образом, ясно, что технология NMC в своем развитии также поставила перед собой амбициозную цель максимально сократить кобальт , но это все еще очень трудоемкий процесс, потому что кобальт является элементом, который придает стабильность системы и увеличивает жизненный цикл.

      Однако исследования не прекращаются; напротив, уже есть компании, экспериментирующие с новыми инновационными технологиями в этом отношении, такие как, например, Svolt, которая недавно анонсировала первую ячейку NMX, полностью свободную от кобальта.

      Состав и характеристики литиевых батарей с химическим составом NCA:

      Никель-кобальт-алюминий (LiNiCoAIO2)

      Батареи с химическим составом NCA также используются в автомобильной промышленности наряду с батареями NMC. Их рейтинг безопасности несколько ниже, чем у NMC, но в то же время они имеют очень высокую плотность энергии , достигающую 250-300 Втч/кг. Структура ячейки NCA очень похожа на структуру NMC 811 с ​​высоким содержанием никеля и низким содержанием кобальта и алюминия.

      Из-за высокой емкости накопления энергии литиевые батареи NCA часто используются в смесях с химией NMC для достижения компромисса между плотностью энергии, безопасностью и стабильностью.

      • Рейтинг напряжения 3,6 В
      • ГРИМЕТРИЧЕСКАЯ ПЛОТА: 250 ВК/кг
      • Плотность энергии: 550 Вт/л
      • Полные жизненные циклы: 1000
      • Скорость выписки: 2C/3C

      299999.

    • . литиевые батареи с химией LTO
      

      Титанат лития (Li4Ti5O12)

      Это химия, о которой до сих пор мало упоминается , но она представляется очень многообещающей с точки зрения жизненного цикла, поскольку ее низкое внутреннее напряжение и отсутствие механических нагрузок позволяют ей до очень мало разрушает , легко достигая от 15 000 до 20 000 циклов. Из-за этого особого преимущества его можно было бы использовать для электрификации автомобилей и транспортных средств, подвергающихся очень интенсивному использованию , но в настоящее время он все еще имеет некоторые проблемы, которые ограничивают его использование и распространение.

      2 слабых места:

      1. Низкая плотность энергии (177 Втч/л) и гравиметрическая плотность (60-70 Втч/кг), а также более низкое номинальное напряжение 2,4 В или 2,8 В: это означает, что для достижения желаемого напряжения батареи потребуется больше ячеек.
      2. Его в настоящее время очень высокая стоимость что отражается в небольшом количестве мировых производителей ячеек LTO, что, вероятно, связано с текущим низким объемом спроса на рынке

      Его преимущества, с другой стороны, включают не только его длительный срок службы, но и его широкий температурный диапазон , а также его отличная восприимчивость к высокомощному заряду и разряду, т. е. высокий C-Rate (отношение тока к номинальной емкости).

      Идеальным применением технологии LTO являются приложения большой грузоподъемности , такие как AGV (автоматизированные управляемые транспортные средства): представьте парк самоходных вилочных погрузчиков, работающих круглосуточно и без выходных, которые также используют преимущества быстрой зарядки для сокращения времени простоя и, следовательно, увеличения эффективность установки.

      • Номинальное напряжение 2,4 В
      • Гравиметрическая плотность: 70 Втч/кг
      • Энергетическая плотность: 177 Втч/л
      • Полные жизненные циклы: 15000 – 20000
      • Скорость разряда: 4C/8C каждое применение

        Мы выделили 6 основных типов химии на основе лития, которые в настоящее время наиболее широко используются в различных областях электрификации. Но мы не должны думать, что эти химические вещества конкурируют друг с другом, как раз наоборот! Все они ценны и высокоэффективны, но каждый литиевый химикат лучше всего работает в различных областях применения .

        На этой диаграмме показано сравнение различных характеристик химических веществ с точки зрения:

        • Удельной энергии или гравиметрической плотности [Втч/кг] : — отношение количества содержащейся энергии (Втч = V x Ah) к весу батареи.
        • Безопасность : тесно связана с термической стабильностью, поскольку искробезопасность очень сильно зависит от термической стабильности компонентов
        • C- Rate : скорость заряда/разряда, т.е. отношение между током заряда или разряда (А) и номинальной емкостью элемента (Ач). Этот параметр тесно связан со способностью клетки генерировать энергию.
        • Жизненный цикл : Количество раз, которое элемент может быть разряжен и заряжен до конца срока службы, обычно считается, когда достигается 80% остаточной емкости.
        • Стоимость
        Как выбрать наиболее подходящий тип литиевой химии

        Поэтому мы пытаемся подробно объяснить, почему следует выбирать тот или иной химический состав в зависимости от типа электрифицируемого приложения.

        Аккумуляторы NMC и NCA для автомобильного сектора

        Почему NMC и NCA более широко используются в автомобильном секторе?   Потому что для этого требуется очень высокая плотность энергии, которая может дать большую мощность в небольшом пространстве. Таким образом, в электрической мобильности плотность энергии, гравиметрическая плотность и удельная мощность являются важными элементами, где скорость зарядки считается ключевым моментом вместе с высокой силой ускорения, особенно в моделях премиум-класса. Другие характеристики производительности, такие как, например, 9Поэтому 0003 высокие жизненные циклы батарей не имеют решающего значения в этом секторе просто потому, что они не нужны!

        На самом деле маловероятно, чтобы автомобиль совершал несколько циклов в один и тот же день, если не несколько дней в году в случае длительной поездки. Наоборот, автомобиль обычно использует только 20-30% своего заряда в день.

        Если мы возьмем, например, Tesla, которая может проехать более 400 км на одном заряде: если мы считаем срок службы 400 000 км, это означает, что общее количество циклов, которые должна выдержать батарея, составит всего 1000 ( 400 000 / 400 = 1000 циклов) Это объясняет, почему жизненные циклы батареи с химией NMC не превышают 2000 (и того меньше в химии NCA, где жизненные циклы доходят до 1000).

        Аккумуляторы LFP и LTO для промышленного сектора

        В промышленности, сельском хозяйстве или даже для электрификации специальных транспортных средств, особенно если речь идет о высокоцикличных приложениях, которые подвергают аккумулятор нагрузке, лучше используйте химические вещества, такие как LFP и LTO , где срок службы, надежность и безопасность являются наиболее важными требованиями.

        Таким образом, в промышленном мире проблема пространства не является ограничением, так же как нет необходимости иметь чрезмерную производительность или плотность энергии. Таким образом, при оценке выбора правильного химического состава в игру вступает более важный фактор безопасности, аспект, с которым мало кто хочет и может идти на компромисс.

        Лучше иметь батарею, которая немного больше по размеру, но обеспечивает оптимальную безопасность и имеет значительно более длительный срок службы. Существуют транспортные средства, такие как LGV и AGV , которые должны интенсивно использоваться и работать непрерывно круглосуточно, в результате их аккумуляторы могут выполнять 3 или 4 цикла зарядки за один день. Таким образом, химия LFP легко поддерживает их с более чем 4000 циклами перезарядки.

        Если батареи на необходимы стационарные накопители , тогда плотность энергии практически ничего не значит, и, наоборот, стоимость батареи и жизненные циклы будут факторами, определяющими выбор химии. Тогда химия LFP нашла бы свое место.

        Аккумуляторы LCO и LMO для небольших мобильных приложений

        В конечном счете, если для использования в инструментах и ​​мобильных приложениях необходима очень маленькая батарея , то ее основной характеристикой должен быть легкий вес, в противном случае производительность всего приложения будет зависеть от слишком большого веса. В этом случае можно будет выбрать химикатов, таких как LCO и LMO , и принять компромисс в виде более короткого срока службы или нескольких дополнительных рисков безопасности (учитывая, что это небольшая батарея), чтобы иметь возможность придать продукту основные характеристики, необходимые для входа. магазин.

        BMS улучшает характеристики выбранного химического вещества

        Диаграммы такого типа очень полезны для представления обзора характеристик каждого химического вещества, и эти аспекты остаются актуальными с течением времени. Однако мы должны помнить, что на количественном уровне мы говорим о чисто ориентировочных данных из-за важного аспекта, который никогда нельзя недооценивать: технологическая эволюция .

        Как технологии, так и инновации в самом широком смысле являются постоянно развивающимися концепциями, и благодаря им химия также развивается очень быстро и каждая из них, после соответствующих исследований и исследований, может, в свою очередь, быть развита в другие варианты для улучшения характеристики а не другой (например, для достижения высокой плотности энергии, возможно, в ущерб мощности или жизненному циклу).

        Именно поэтому важно всегда быть в курсе последних событий и, если у вас нет опыта, полагаться на опытного производителя, который может изучить и спроектировать аккумулятор в соответствии с конкретными требованиями электрифицируемого приложения.

        Но химический состав — не единственный определяющий элемент в определении правильной работы литиевой батареи: производительность батареи также зависит от другого важного элемента — BMS. Интеллектуальная система управления батареями фактически может использовать характеристики выбранного химического состава в полной мере , гарантируя надежность и одинаковую производительность с течением времени за счет управления и контроля всех устройств, работающих с батареей.

        Теперь мы узнаем об основных особенностях интеллектуальная BMS .

        У ВАС ЕСТЬ ПРОЕКТ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ?

        СПРОСИТЕ НАМ ПРЯМО СЕЙЧАС ДЛЯ ОЦЕНКИ ВАШЕЙ СИТУАЦИИ.
        СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ ТЕХНИК ПО АККУМУЛЯТОРАМ FLASH СВЯЖЕТСЯ С ВАМ
        В ТЕЧЕНИЕ ДВУХ РАБОЧИХ ДНЕЙ.

        ЗАПРОСИТЕ НАЧАЛЬНУЮ ОЦЕНКУ

        5 типов литий-ионных аккумуляторов

        Энергоэффективность, накопление энергии

        Харун 4 года назад 1 Комментарий

        PREV Статья Следующая статья

        Содержание

        • 1 Типы батареи литий-ионных батарей
          • 1,1 Батарея оксида литий-кобальта
          • 1,2 Литий-титанат аккумулятор
          • 1,3 Литий-линий-айд-айд. Оксидная батарея
          • 1,5 литий-мангунской оксидной батареи
            • 1.5.1. Также прочитайте
          • 1,6. почти каждое домашнее хозяйство. Почти каждый из нас носит их в своем мобильном телефоне. Высокая плотность энергии делает их портативными, а возможность перезарядки делает их долговечными. Ионно-литиевые батареи позволили иметь самолеты только с электрическим приводом (например, самолет Solar Impulse). До того, как они заменят недорогие свинцово-кислотные батареи, еще далеко, но исследования ведутся по всему миру.

            5 типов литий-ионных аккумуляторов вместе с их свойствами приведены ниже.

            Батарея на основе оксида лития-кобальта

            Используется в основном в портативной электронике (сотовых телефонах, ноутбуках и фотоаппаратах)
            Опасно, особенно при повреждении
            Кобальт дефицитен и дорог
            Низкая скорость разряда
            Самая высокая плотность энергии (110-190) Втч/кг

            Литий-титанатный аккумулятор

            Может работать при очень низких температурах (-40°C)
            Быстрая зарядка и разрядка
            Используется в Mitsubishi i-MiEV
            Меньшее собственное напряжение 2,4 В (по сравнению с 3,7 В)
            Меньшая плотность энергии (30-110) Втч/кг

            Литий-железо-фосфатная батарея

            Значительно снижает риск перегрева и возгорания.
            Имеет гораздо меньшую объемную емкость
            Используется в электроинструментах и ​​медицинском оборудовании
            Более долговечный и безопасный по своей природе
            Низкая плотность энергии (95–140) Вт·ч/кг

            Кобальт дефицитен и дорог
            Менее склонен к нагреву
            Используется в электроинструментах, электровелосипедах и электропоездах
            Низкая плотность энергии (95–130) Вт·ч/кг

            Батарея на основе литий-оксида марганца

            Более низкая стоимость
            Более длительный срок службы и безопасная по своей природе
            

            Используется в Гибридные автомобили, сотовые телефоны, ноутбуки
            Высокая скорость разряда
            Низкая плотность энергии (110–120) Втч/кг

            Вопреки распространенному мнению, существует множество различных типов литий-ионных аккумуляторов. Пять из них, перечисленных выше, являются коммерческими. В настоящее время исследуются многие другие химические вещества лития (например, Li-S). Следует отметить, что каждая батарея имеет разную плотность энергии, удельную мощность, надежность и безопасность. Различные химические составы батарей позволяют ученым создавать батареи в соответствии с требованиями пользователя. Плотность мощности и плотность энергии обратно пропорциональны и достигаются за счет друг друга, т. е. увеличение плотности мощности приводит к уменьшению плотности энергии и наоборот.

            Существуют и другие химические вещества для литиевых батарей, не подпадающие под категорию литий-ионных. К ним относятся литий-серный, литий-воздушный и литий-силиконовый. Эти технологии все еще развиваются, но обладают огромным потенциалом. Например, литий-силиконовый аккумулятор, разработанный в лаборатории, имеет плотность энергии 650 Втч/литр, что в два раза больше, чем у существующих в настоящее время аккумуляторов.

            Аккумуляторы также подлежат восстановлению. Было предсказано, что с запуском Tesla Giga Factory производство литий-ионных аккумуляторов увеличится. Это может привести к истощению запасов лития. В результате восстановление аккумуляторов станет прибыльным бизнесом.