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.
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.
- Литий-ионные, с номинальным напряжением 3,6 В. В них в необслуживаемой батарее залит жидкий электролит.
- Литий-полимерные – номинальное напряжение 3,7 В, электролит заполняет свободное пространство в виде геля.
- 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