Какие бывают литиевые аккумуляторы

Автор:
Сергей Куртов

Рейтинг статьи: (983)

Чем дальше двигается прогресс, тем более востребованными становятся аккумуляторные батареи. В то время, как одна техника избавляется от проводов, другая избавляется от двигателя внутреннего сгорания. Во всех этих случаях для автономной работы требуются источники энергии. На данный момент самым востребованным видом аккумуляторных батарей являются литиевые АКБ. Свинцово-кислотные аналоги значительно уступают им в удельной энергоемкости, что является критичным показателем. Не может техника быть мобильной, если источник питания будет большим и тяжелым. Поэтому свинцово-кислотные АКБ постепенно теряют популярность, которая удерживается разве что низкой ценой.

Как и свинцово-кислотные АКБ, литиевые батареи делятся на различные виды, в зависимости от основного элемента. Большинство пользователей даже не подозревают, какие бывают литиевые аккумуляторы, по умолчанию принимая за литиевые тип li-ion. Попробуем разобраться.

Работа литиевого аккумулятора

Как и свинцово-кислотная АКБ, литий-ионный аккумулятор имеет положительную и отрицательную пластину (катод и анод), между которыми располагается электролит. Очень похоже на аккумуляторные батареи AGM.

Катод и анод представляют собой фольгу с нанесенным на ней материалом. Катод - это алюминиевая фольга с катодным материалом, а анод, соответственно, медная фольга с анодным материалом.

Устройство литиевого аккумулятора может отличаться применением тех или иных катодных материалов. Наверное, самым распространенным из них является кобальт лития. Как раз на его основе работают традиционные литий-ионные аккумуляторные батареи.

Кроме состава, литиевые аккумуляторы могут иметь различные типоразмеры. Для примера приведем форматы и типоразмеры li-ion аккумуляторов:

• Цилиндрические. Самый популярный формат литиевых аккумуляторных батарей. Причиной тому является универсальность. К примеру, цилиндрические литий-ионные аккумуляторы типоразмера 18650 используются в огромном количестве портативной техники и даже в электрокарах. Известный автомобиль Tesla model S использует аккумуляторные блоки на основе более чем 7000 аккумуляторов Panasonic NCR 18650B.
• Бескорпусные. Тоже популярный вид аккумуляторов. Наиболее часто бескорпусные АКб (литий-ионные и полимерные) используются в мобильной технике. Они компактны, однако их легко повредить.
• Корпусные. Такие литиевые АКБ можно встретить реже, но вскоре они вполне смогут заменить свинцово-кислотные. К примеру, уже сейчас можно найти 12-вольтовые литиевые корпусные аккумуляторы для мотоцикла емкостью примерно 8 ампер-часов.
• Стоечные. В промышленности можно встретить аккумуляторы в формате стойки. По факту такие АКБ представляют собой готовую сборку из множества батарей, подготовленную для монтажа в стойку и оснащенную дополнительной умной электроникой для контроля заряда и даже удаленного управления.

Типы литиевых аккумуляторов

Вопреки популярному мнению, литиевые аккумуляторы - это не только литий-ионные модели. Можно даже сказать, что литий-ионные не являются самыми лучшими. Тогда почему они такие популярные? Решает соотношение цены и характеристик. Для электронных приспособлений куда выгоднее купить сборку из литий-ионных АКБ, даже если менять ее придется чаще. А если блок состоит из тысяч аккумуляторов, как в случае с электрокарами Tesla, то выгода становится очевидной. Тем не менее, рассмотрим прочие типы АКБ.

• Литий-железо-фосфатные аккумуляторы. Данный тип литиевых АКБ использует в качестве катода LiFePO4. В сравнении с традиционными литий-ионными аккумуляторами, LiFePO4 имеет значительное преимущество в ресурсе работы, более хорошую термоустойчивость и меньшей токсичностью. Цена обычно более демократичная. Основным недостатком считается такая характеристика, как удельная плотность энергии. Она ниже, поэтому требуется находить больше места для установки аккумуляторного блока. Важным достоинством также является морозостойкость. Некоторые LiFePo4 аккумуляторы способны нормально работать даже при -30 градусах.
• Литий-титанатные аккумуляторы. Крайне интересный тип литиевых аккумуляторных батарей. Они не так широко распространены, однако являются перспективными для автомобильной и других отраслей. Структурное отличие заключается в применении титаната лития на аноде. Важнейшей особенностью таких АКБ является возможность быстрой зарядки. Некоторые модели позволяют подавать ток номиналом в 300С (в 300 раз выше номинальной емкости). За счет супербыстрой зарядки литий-титанатные АКБ даже применяются в электрическом общественном транспорте: 30-секундная подзарядка на остановке позволяет зарядить АКБ почти до конца. Ресурс обычно даже больше, чем в LiFePO4 аналогах. Литий-титанатные батареи, к слову, тоже хорошо себя показывают при работе в минусовую температуру. За недостаток принимают низкое напряжение одного элемента (2,4В). Вполне возможно, что с дальнейшим развитием технологии именно литий-титанатные аккумуляторные батареи будут устанавливаться во все электрокары.
• Литий-полимерные аккумуляторы. По свойствам данные АКБ практически соответствуют литий-ионным. Основное достоинство таких батарей является в разнообразии форм, которые те могут принимать. Остальные свойства практически идентичны Li-ion.

Таким образом, если нужен бытовой или профессиональный источник питания, среди литиевых аккумуляторных батарей всегда найдется модель, тип которой на все 100% удовлетворяет Вашим требованиям. С высокой долей вероятности, конечно, наиболее привлекательным из-за своей сбалансированности будет Li-ion, однако никогда не стоит отметать преимущества аккумуляторов других типов.