В литий ионной батареи

Pioneer работы с литиевых батарей начались в 1912 под G.N. Льюис, но она не до начале 1970 - х годов, что первый, не литиевых аккумуляторных батарей стали коммерчески доступны. Попытки разработки литиевых аккумуляторных батарей затем в 1980 - х годах, но не из-за проблем безопасности.

Литий является самым легким из всех металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает большой плотности энергии на вес. Аккумулятор батарей с использованием лития аноды (отрицательный электроды) позволяют с высоким напряжением и прекрасные возможности, в результате внеочередного высокой плотности энергии.

После продолжительных исследований литиевых аккумуляторных батарей в течение 1980 - х годов, было установлено, что на велосипеде причин изменений на литиевого электрода. Эти преобразования, которые являются частью нормального износа, уменьшить тепловой стабильности, в результате чего потенциал безудержного роста тепловых условий. Когда это происходит, температура в камере быстро приближается к точке плавления лития, что приводит к бурной реакции называемые "вентиляционные с пламенем". А большое количество литиевых аккумуляторных батарей направлено Японии было упомянуто в 1991 после батареи в мобильном телефоне освобождены воспламеняемыми газами и причинил ожоги к лицу лицо.

Из-за присущего нестабильность лития, особенно во время зарядки, исследования сместился на неметаллических литиевых батарей с использованием литиевых ионов. Хотя несколько ниже в плотности энергии, чем лития, то Литий-ионные является безопасным при условии, некоторые меры предосторожности соблюдены, когда зарядки и разгрузки. В 1991 года корпорация Sony коммерческого первой Литий-ионные батареи. Другие производители последовали их примеру. Сегодня, Литий-ионные является быстрорастущим и наиболее перспективным батареи химии.

Энергетическая плотность в Литий-ионные обычно два раза, чем в стандартных никель-кадмиевых. Улучшения в электрода материалов располагают потенциалом увеличения энергетической плотности почти три раза в никель-кадмиевых. Помимо высокой емкости, нагрузки здесь достаточно хороший и ведут себя по аналогии с никель-кадмиевых в плане оформления характеристики (аналогичные формы оформления профилю, но разные напряжения). Категорический выполнять кривой предложения эффективного использования аккумулированной энергии в спектре напряжения желательно.

В Литий-ионные является поддержание низкого батареи, преимущество, что большинство других chemistries не может претендовать. Существует не память и не планируется велосипеде требуется, чтобы продлить жизнь аккумулятора. Кроме того, самостоятельно выполнять меньше, чем вдвое по сравнению с никель-кадмиевых и NiMH, делая Литий-ионные хорошо подходит для современного топлива оценки заявок.

В камере высокого напряжения Литий-ионные позволяет изготовления батарей, состоящий только из одного элемента. Многие сегодняшние мобильные телефоны запустить на одной камере, преимущество, что упрощает проектирование батареи. Поставка напряжения электронные заявки были статье ниже, что в свою очередь требует меньшего числа ячеек за батарею. Для сохранения же власти, однако, выше течения необходимо. Это подчеркивает важность очень низким ячейки сопротивления разрешить неограниченный поток тока.

Химия колебаний - в течение последних лет, несколько типов Литий-ионные батареи появились лишь одну общую черту - в catchword "лития". Хотя поразительно схожие по внешним, литиевые аккумуляторы на основе могут существенно различаться.

Sony первоначальный вариант этого Литий-ионные используется кокс, продукт угля, как негативных электродов. Начиная с 1997, большинство Ли - ионов (в том числе Sony) перешли в графит. Этот электрод служит flatter выполнять кривой напряжения, чем кокс и предлагает резко согнуть колено в конце разряда. В результате, графит поставляет системы хранения энергии только приходится выполнять на 3.0V/cell, а кокс версия должна быть выгружены на 2.5V получить аналогичные выполнения. Кроме того, графит версии, способные доставлять высокий ток и еще круче обвинения и в ходе разгрузки кокса, чем версия.

Для положительных электрода, два разных chemistries появились. Они кобальта и шпинели (также известный как марганец). Если кобальт был в эксплуатации больше, шпинели сути является более безопасным и более прощения, если злоупотреблять. Малые призматической шпинели пакеты для мобильных телефонов может включать тепловой предохранитель и датчик температуры. В дополнение к экономии на упрощенной схемы защиты, сырья стоимость шпинели ниже, чем кобальта. Как компромисс, шпинели предлагает несколько ниже плотности энергии понесли потерь при температуре выше 40 ° С и возрастов быстрее, чем кобальта.

Исходя из нынешнего поколения 18650 ячеек. Энергетическая плотность, как правило, ниже на призматических клеток.

Выбор металлов, химикатов и добавок поможет уравновесить критических компромисс между высокой энергетической плотности хранения длительного времени, продлен цикла жизни и безопасности. Верховный плотность энергии может быть достигнуто с относительной легкостью. Например, добавив более никеля вместо кобальта увеличивает ампер / часов рейтинг и снижению производственных затрат, но делает клетки менее безопасными. Хотя на начальном этапе компания может сосредоточиться на высокой энергетической плотности получить быстрый рынке принятия, безопасности, цикл жизни и возможностей хранения может быть нарушена. Авторитетные производители, такие как Sony, Panasonic, Sanyo, Моли энергетики и Polystor уделять внимание безопасности. Регулирующие органы заверить, что только безопасные аккумуляторы продаются общественности.

Литий-ионные клеток вызывают меньше ущерба, когда удаляются чем свинца или кадмия - на основе аккумуляторов. Среди Литий-ионные семьи, шпинели это дружественные с точки зрения утилизации.

Несмотря на общие преимущества, Литий-ионные также имеет свои недостатки. Она хрупка и требует защиты цепи для поддержания безопасной эксплуатации. Встроенный в каждый пакет, защита цепи ограничения пикового напряжение каждого элемента во время обвинений и предотвращает ячейки напряжение снижение слишком низкими по разгрузке. Кроме того, обвинения и максимальный ток ограничен и в камере температуры контролируется предотвратить экстремальные температуры. С помощью этих мер предосторожности в, возможность металлический литий обшивки происходит из-за завышенную практически ликвидирована.

Старение представляет интерес с наиболее Литий-ионные аккумуляторы. По неизвестным причинам, производителями батарей молчат об этой проблеме. Некоторые возможности ухудшения заметен через год, будь то аккумулятор в эксплуатации или нет. В течение двух или трех лет, возможно, аккумулятор, не часто. Следует отметить, что другие chemistries также связанных с возрастом дегенеративных последствий. Это особенно справедливо для NiMH, если воздействию высоких температурах.

Хранение батареи в прохладном месте замедляет процесс старения в Литий-ионные (и других chemistries). Производители рекомендуют хранения температура 15 ° C (59 ° F). Кроме того, аккумулятор должен быть только частично, когда обвинение в хранении.

Extended хранения не рекомендуется Литий-ионные аккумуляторы. Напротив, пакеты должны быть повернуты. Покупатель должен знать о дате изготовления при заказе замены Литий-ионные батареи. К сожалению, эта информация часто кодируется в зашифрованном серийный номер и доступна только для производителя.

Производители постоянно совершенствуются химии в Литий-ионные батареи. Каждые шесть месяцев, новую и более химических комбинации пробовал. Что такого стремительного прогресса, то становится трудно оценить, насколько хорошо изменениями батареи возрастов и его эффективность после длительного хранения.

Анализ затрат - наиболее экономичным литиевые батареи базе с точки зрения затрат на энергию составляет использованием пакета цилиндрической 18650 клеток. Этот аккумулятор довольно громоздкие, но подходящего для портативных устройств, таких, как мобильных вычислений. Если slimmer упаковку не требуется (тоньше, чем 18 мм), призматической Литий-ионные клеток - лучший выбор. Существует практически не получить в плотности энергии на вес и размер на 18650, однако их стоимость более чем в два раза.

Если крайне невелики геометрии необходимо (менее 4 мм), лучший выбор Литий-ионные полимеров. Это самый дорогостоящий вариант с точки зрения энергетических затрат. В Литий-ионные полимерных не дает ощутимых выгод энергии по сравнению с обычными Литий-ионные систем, не соответствует прочность на 18560 клеток.

Преимущества и Недостатки Литий-ионные батареи

Преимущества

Верховный плотности энергии - потенциал еще больше возможностей. Относительно низкие самоуправления оформления сами по себе не выполнять составляет менее половины, что от никель-кадмиевых и NiMH.

Низкий обслуживание - не периодический сброс необходимости; Нет памяти.

Ограничения Требует защиты цепи - цепи защиты пределов напряжения и тока. Батарея безопасна, если не провоцировали.

Тема старения, даже если не используется - хранение батареи в прохладном месте и на 40 процентов - из государственного обвинения - снижает эффект старения. Средняя ток.

В соответствии с правилами перевозки грузов больших количествах Литий-ионные батареи может быть нормативного контроля. Это ограничение не распространяется на личные переходящий на батареи.

Дорогостоящее производство - около 40 процентов выше стоимости, чем в никель-кадмиевых. Улучшение технологий производства и замены редких металлов с низкой цене альтернативы, скорее всего, снизит цену.

Не полностью зрелой - изменения в металлических и химических комбинаций батареи влияет на результаты испытаний, особенно в некоторых быстрых методов испытаний.

Внимание: Литий-ионные батареи имеют высокую плотность энергии. Осуществлению мер предосторожности при обработке и тестирование. Не короткого замыкания, завышенную, поклонников, падение, калечить, проникновения, применяется обратной полярности, подвергать высокой температуре или воссоздавать. Только использовать Литий-ионные батареи с назначенным защиты цепи. Верховный случае температуры в результате злоупотребления камеры могут причинить физические травмы. Электролит очень легковоспламеняющееся. Может привести к разрыву с вентиляционными пламени.