Літій-іонні акумулятори (Li-ion)

1. Перший літій-іонний акумулятор
2. Літій-іонні батареї для електромобіля
3. Літій-полімерні акумулятори (Li-ion-pol)
4. недоліки

Наши партнеры ArtmMisto

Спроби створення хімічного джерела струму із застосуванням літію почалися ще на початку минулого століття. Вибір цього лужного металу не випадковий - він хімічно дуже активний. Однак його висока реакційна здатність має і зворотну сторону. У 70-80-ті роки літій-іонні акумулятори були досить небезпечними виробами. Бурхлива реакція літію з електролітом дуже часто приводила до вибуху акумуляторів, а через взаємодію дендритів літію з електродом протилежного знаку траплялися короткі замикання і швидке нагрівання батареї.

Перший літій-іонний акумулятор

Прогрес електронної промисловості викликав потребу в енергоємних, легких і швидко перезаряджати джерелах струму. На зростаючий попит першої зреагувала компанія Sony, представивши в 1991 році літій-іонний акумулятор, в якому металевий літій - основна причина вибухів, був замінений іонної формою, більш безпечною і ефективною. Позитивний електрод першої літій-іонної батареї був створений на основі кобальтата літію, а в якості негативної пластини використовувався кокс - вуглець, що отримується в процесі термічної обробки вугілля. Надалі кокс був замінений на графіт.

Безумовно, для масового комерційного використання потрібен був відповідний рівень захисту літій-іонних акумуляторів. Питанням безпеки та зберігання виробники приділяли особливу увагу. Сьогодні все без винятку Li-ion акумулятори мають захист у вигляді двошарового сепаратора, що виключає ризик внутрішнього короткого замикання. У схемі захисту сучасної літій-іонної батареї на польовому транзисторі використовується ключ, який при досягненні напруги 4.3 В перериває процес заряду. Крім того, більшість Li-ion акумуляторів мають спеціальний термопредохранитель, що розриває ланцюг при нагріванні батареї до 90 С.

Літій-іонні батареї для електромобіля

Спочатку Li-ion батареї знаходили широке застосування лише в компактних пристроях, таких як мобільні телефони, цифрові фотоапарати, камери і ноутбуки. Але з недавнього часу літій-іонними акумуляторами зацікавилися авто виробники. Сучасні li-ion володіють високими питомими характеристиками: 100-180 Вт * ч / кг і 250-400 Вт * ч / л. Робоча напруга може становити 3,5-3,7 В. Саме тому Li-ion батареї вважаються найкращою альтернативою нікель-металогідридним. Сьогодні літій-іонний акумулятор може забезпечити електромобілю середній запас ходу 150-250 кілометрів, з числом циклів розряду / заряду від 500 до 1500.

Вартість виробництва акумуляторів варіюється від 400 до 800 доларів за 1 кВт * год, проте компанія Panasonic спеціально для Tesla Motors робить компактні батареї, вартістю всього 200 доларів за кВт * год. Це все ще дорого, і багато фахівців відзначають, що через специфіку виробництва літію зниження цін на класичні літій-іонні батареї чекати не доводиться. Є і інша думка .

Літій-полімерні акумулятори (Li-ion-pol)

Полімерні літій-іонні акумулятори - це еволюція традиційних хімічних джерел струму, нове покоління батарей на основі літію. Тут анод розділений з катодом за допомогою полиакрилонитрила - композитного матеріалу, що містить літієвий сіль. При однаковій питомій щільності Li-ion-pol акумулятори здатні зберігати на 20-25% більше енергії, ніж аналогічні літій-іонні. Крім того, при незначній різниці собівартості виробництва літій-полімерний акумулятор перевершує звичайні батареї в легкості і екологічності.

недоліки

При всіх своїх позитивних властивостях Li-ion батареї мають і негативні сторони. Ось основні:

• Головними недоліками сучасних літій-іонних батарей є їх висока вартість і все ще низька екологічна безпека;
• Використання Li-ion акумуляторів в електромобілі не може мати масовий характер, так як виробництво літію обмежено;
• Літієві батареї досить швидко старіють, незалежно від того чи працює акумулятор або просто лежить без діла.
• Холод сприяє швидкому розряду батареї. У той же час низька температура (3-5 C) є важливим чинником, що стримує втрату ємності при їх зберіганні.

У літій-інного акумулятора обмежений потенціал, який сучасна наука поки ще не досягла. Пошуки найкращого матеріалу для катода привели до появи цілого сімейства хімічних джерел струму на основі літію, що відрізняються один від одного енергоємністю і параметрами режимів розряду / заряду. Робота над створенням ідеального акумулятора триває.

Новини по темі