ОБЗОР: Самые популярные типы аккумуляторов. Часть 2

18 ноября 2015 в 15:00:42
Самые популярные типы аккумуляторов. Часть 1
 

Аккумуляторы Li-Ion

 
В аккумуляторах типа Li-Ion используется отрицательный электрод из углерода и литированный оксид кобальта в качестве активного материала. Заряд и разряд происходит в результате переноса ионов лития от электрода к электроду. Отсюда и название – литий-ионный аккумулятор.
 
Применение
Li-Ion — это идеальный аккумулятор для всех мобильных устройств:
  • ноутбуков;
  • сотовых телефонов;
  • видеокамер;
  • КПК;
  • других гаджетов.
 
Одной из важных для пользователя характеристик Li-Ion является отсутствие эффекта памяти. Зарядку можно осуществлять в нужное время, невзирая на степень разрядки аккумулятора. Работоспособность они сохраняют при температурном режиме от -20 до +60 °С, хотя уже созданы источники питания, работающие при температуре -40 градусов. Для хранения аккумулятором нужно использовать сухие помещения с температурой воздуха до 20 градусов. Очень часто подобный тип можно купить как аккумулятор 18650.
 
Особенности аккумуляторов Li-Ion
Отличные рабочие характеристики этих аккумуляторов позволили им существенно потеснить на рынке элементы питания с кадмием, несмотря на то, что те гарантируют большие токи при разряде. Поскольку последнее свойство не так уж важно для мобильных устройств, почти 80% рынка в данном сегменте заняли Li-Ion аккумуляторы, и доля их продолжает расти.
 

Преимущества
Среди основных плюсов литий-ионных аккумуляторов нужно отметить:
  • высокие показатели энергоемкости;
  • от 1000 до 1500 циклов заряда и разряда;
  • рабочее напряжение от 3,5 до 3,7В;
  • работоспособность при токах от 2 до 20С в разных моделях;
  • потерю емкости не более 20% в год;
  • полную герметичность и безопасность;
  • долговечность и надежность.

Недостатки
Есть у данного типа аккумуляторов и минусы:
  • если аккумулятор просто хранится в течение двух лет, то его емкость существенно снизится;
  • аккумуляторы не переносят заряда выше 4,2V и разряда ниже 2,5V, поэтому в них встраивают специальные защитные платы;
  • большинство производителей мобильных устройств используют не унифицированные аккумуляторы. Для каждого устройства придется покупать «родной» источник питания.

Аккумуляторы Li-Pol


Li-Pol (литий-полимерные аккумуляторы) на данный момент являются самыми совершенными источниками питания. Принцип их действия основан на способности полимеров приобретать свойства полупроводников при воздействии на них ионами электролита.

Существует три вида аккумуляторов с полимерным электролитом:
  • сухие полимерные;
  • гель-полимерные;
  • с пористой матрицей из полимера, заполненной неводным раствором солей лития.
Все они дают большую плотность тока и работоспособны при минусовых температурах.

Применение
Аккумуляторы этого типа используются:
  • в портативных устройствах и гаджетах;
  • в электрическом транспорте;
  • в электромобилях, велосипедах и скутерах;
  • в электрическом оборудовании.
 
Установка плоских и легких литий-полимерных батарей увеличивает время работы электродвигателей и уменьшает вес оборудования.
 
Эффект памяти и температурный диапазон
У литий-полимерных аккумуляторов нет эффекта памяти. Они сохраняют работоспособность при температуре воздуха в пределах от 20 градусов мороза до 60 градусов тепла. Правда емкость батарей при минусовой температуре снижается. Поэтому для хранения аккумуляторов Li-Pol следует использовать сухие помещения с прохладной температурой.

Особенности
Характерные черты данного типа аккумуляторов:
  • небольшой вес и размер;
  • высокая устойчивость к вибрации и перезаряду;
  • аккумуляторам Li-Pol нужен специфический режим зарядки. Процесс занимает 5 часов и требует напряжения, не превышающего 4,2V. Это необходимо для предовращения окислительных реакций, которые сокращают срок службы аккумуляторов;
  • корпуса батарей делают из металлизированных полимеров.

Преимущества:
  • Li-Pol аккумуляторы обладают низким внутренним сопротивлением, поэтому разряд при токе до 10С идет без потери емкости;
  • плотность энергии на единицу объёма/ массы у Li-Pol соответственно в 2,5 и 4 раза выше, чем у литий-ионных, NiCd и NiMH батарей;
  • аккумуляторы выдерживают от 500 до 800 циклов зарядки и разрядки.

Минусы литий-полимерных аккумуляторов
Есть у литий-полимерных аккумуляторов и недостатки:
  • ионная проводимость полимерного электролита значительно снижается при отрицательных температурах. Поэтому исследования ведутся по пути создания электролитов, которые сохраняют работоспособность при большем интервале температур;
  • при зарядке Li-Pol нужен балансировочный разъем для контроля напряжения на каждом элементе;
  • они взрыво- и пожароопасные;
  • боятся механических повреждений;
  • применение интеллектуального зарядного устройства снизит вероятность возгорания и перезаряда батареи.
 

Литий-железо-фосфатный аккумулятор Li-FePo4


Аккумуляторы Li-FePo4 созданы около двух десятков лет назад, но лишь в 2003 г. разработка нашла промышленное применение. Производители заинтересовались новым видом аккумулятора, оценив его преимущества и надежность, а также множество уникальных свойств и достоинств.
 
Принцип работы Li-FePo4
В производстве Li-FePo4 применяется нанофосфатная технология. Принцип действия аккумуляторов основан на обратимости химических реакций. Прохождение электрического тока в направлении, противоположном его движению при разряде, заново заряжает аккумулятор.
 
Для Li-FePo4 характерно рекордное количество циклов зарядки-разрядки. В лабораторных условиях оно составляет около 5000, а основные производители данного типа аккумуляторов гарантируют не менее 2000 циклов полной разрядки и зарядки.
 
Использование Li-FePo4
Этот вид аккумуляторов применяется:
  • для питания электротранспорта;
  • в электроснабжении производственного оборудования большой мощности;
  • для автономного бесперебойного электроснабжения объектов;
  • в новом поколении электроинструментов.
 
Миниатюрные аккумуляторы небольшой мощности незаменимы для авиамоделей, страйкбола, компактных электроинструментов.
 

Преимущества
КПД аккумуляторов Li-FePo4 равен 94%. Они компактны, надежны, экономичны, обладают отменными зарядными характеристиками, высокой мощностью и глубиной разряда, дают большую плотность энергии.
Основные достоинства:
  • в отличие от никелевых и свинцовых аккумуляторов, Li-FePo4 не свойственен эффект памяти. Их емкость не уменьшается при зарядке не полностью разряженного аккумулятора;
  • для Li-FePo4 температура от -10 до 60 градусов является оптимальным диапазоном. Жара и холод не влияют на их работу;
  • данный тип аккумулятора признан самым пожаро- и взрывобезопасным;
  • масса аккумуляторов Li-FePo4 в 3-4 раза меньше других типов аккумуляторов аналогичной мощности;
  • они эффективны, просты в эксплуатации, сверхнадежны, быстро подзаряжаются и защищены от полной разрядки.
 
Минусы аккумуляторов Li-FePo4:
  • чтобы зарядить его вам понадобится специальное зарядное устройство;
  • стоят они пока еще дорого;
  • у них ограниченные формфакторы, особенно в сравнении с литий-ионными и литий-полимерными аккумуляторами;
  • по емкости они уступают Li-Pol того же размера.
Итак, в данном обзоре мы рассказали о самых распространенных и перспективных типах аккумуляторов. А выбор за вами!
 

Комментарии

Ещё никто не оставил комментарий к записи.