ОБЗОР: Самые популярные типы аккумуляторов. Часть 2
- 18 ноября 2015
Самые популярные типы аккумуляторов. Часть 1
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:
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:
Недостатки
Есть у данного типа аккумуляторов и минусы:
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:
Применение
Аккумуляторы этого типа используются:
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:
Преимущества:
Минусы литий-полимерных аккумуляторов
Есть у литий-полимерных аккумуляторов и недостатки:
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:
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:
Минусы аккумуляторов Li-FePo4:
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.
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.