Ионно-литиевые аккумуляторы

С уменьшением объема и веса портативных электронных устройств и увеличением числа их функций возрастает потребность в источниках питания с высокой удельной энергоемкостью. Наивысшим достижением в технологии изготовления аккумуляторов в настоящее время являются получившие широкое распространение ионно-литиевые полимерные аккумуляторы. Главным их преимуществом является наибольшая среди всех известных типов удельная энергоемкость 160-170 Вт·час/кг или 320-350 Вт·час/л. В таблице представлена удельная энергоемкость пяти типов аккумуляторов: щелочных, никель-кадмиевых, никель-металло-гидридных, ионно-литиевых и ионно-литиевых полимерных.

Среднее значение рабочего напряжения ионно-литиевых полимерных аккумуляторов составляет 3.7-3.8 В, что втрое больше, чем никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов. К тому же на­дежность одного аккумулятора всегда выше, чем не­скольких, соединенных последовательно.

Технология изготовления ионно-литиевых полимерных аккумуляторов позволяет создавать низкопрофильные (толщиной несколько миллиметров) конструкции. Их площадь может быть достаточно большой (например, 70×100 мм). Такие аккумуляторы могут быть удобно встроены в аппаратуру геодезического назначения.

Число зарядно-разрядных циклов, после которых емкость аккумулятора уменьшается до 80 % номинальной, обычно превышает 300, а при уменьшении емкости до 60 % - 600. Причем, с увеличением числа циклов наблюдается постепенное уменьшение емкости, а не внезапный отказ, как в других типах аккумуляторов.

На срок службы аккумуляторов влияют условия зарядки и разрядки, а также температура окружающей среды. Так, слишком короткий цикл зарядки (менее 1 часа) и повышенная температура среды уменьшают число зарядно-разрядных циклов. Напротив, при не-

Табл Удельная энергоемкость аккумуляторов (средняя)

глубоком разряде (не более 60 % емкости) и более длительном зарядном цикле (не менее 2.5 часа) срок службы аккумуляторов увеличивается.

Саморазряд аккумуляторов обусловлен электрохимическими процессами в них и эквивалентен подключению внешнего резистора, через который протекает ток саморазряда. Обычно ионно-литиевые полимерные аккумуляторы теряют около 8 % емкости в первые 4 месяца и по 2 % за каждый последующий. Саморазряд ускоряется при температуре выше 45 °С и замедляется при температуре ниже 10 °С. Поэтому рекомендуется хранить их частично заряженными при низкой температуре.

В противоположность никель-кадмиевым и никель-металлогидридным аккумуляторам, саморазряд которых составляет более 25 % в месяц (что делает необходимым их подзарядку перед эксплуатацией) ионно-литиевые полимерные аккумуляторы даже после хранения в течение нескольких месяцев сохраняют готовность к эксплуатации.

Одним из недостатков никель-кадмиевых аккумуляторов является эффект "памяти", из-за чего необходимо, чтобы время от времени аккумуляторы подвергались полной разрядке. Ионно-литиевые аккумуляторы не имеют этого недостатка и могут быть поставлены на зарядку в любое время без предварительной полной разрядки.

Ионно-литиевые полимерные аккумуляторы имеют высокий КПД. Количество энергии (А·ч), отданное аккумулятором при разрядке, превышает 99.8 % полученного им во время зарядки. Это позволяет уменьшить затраты энергии при зарядке.

Ионно-литиевые полимерные аккумуляторы не содержат металлический литий или его сплавы, что значительно повышает безопасность их использования. Они также не содержат кадмий, что упрощает их утилизацию без нанесения вреда окружающей среде.

Ионно-литиевые полимерные аккумуляторы могут успешно работать при низкой температуре (до -20 °C), хотя при этом их емкость значительно уменьшается.

Однако ионно-литиевые аккумуляторы имеют сравнительно большое внутреннее сопротивление и не предназначены для работы при больших импульсных токах, поэтому для питания некоторых изделий предпочтительно применение других типов аккумуляторов (например, никель-кадмиевых). К таким изделиям относятся, в частности, электроинструменты. Возникающие во время их работы кратковременные импульсы тока лучше переносятся никель-кадмиевыми аккумуляторами из-за их малого внутреннего сопротивления.

Поиск по сайту: