Перезаряжаемый литий-ионный аккумулятор повышенной прочности

Литий-ионный аккумулятор или более известный как Li-on аккумулятор - это тип перезаряжаемой батареи, который чаще используется в портативной электронике и электронных транспортных средствах.

В аккумуляторах этого типа ионы лития перемещаются от отрицательного электрода во время разряда и обратно при зарядке. В литий-ионной батарее в качестве электродного материала используется интеркалированное соединение лития, по сравнению с металлическим литием, используемым в неперезаряжаемой литиевой батарее.

Батареи обладают высокой плотностью энергии и низким саморазрядом. Однако они легко воспламеняются, поскольку содержат горючий электролит, и в случае их повреждения или неправильной зарядки они могут привести к взрывам и пожарам.

Анализ литий-ионной аккумуляторной батареи High Endurance 2019 г.

Рынок литий-ионных аккумуляторов оценивается в более 33 миллиардов долларов США в 2019 году и, как ожидалось, вырастет на 11% к 2025 году. Это в основном вызвано увеличением покупательной способности потребителей, а также постоянным снижением спроса на электромобили, где это тип батареи используется чаще всего.

В разгар глобального потепления, когда страны вынуждены производить меньше углерода, действуют строгие правила, ограничивающие выбросы углерода в транспортном секторе. Это еще один фактор, который может повлиять на рост отрасли.

Мало того, в 2019 году сегмент промышленного применения был оценен более чем в 2 миллиарда долларов США. Согласно прогнозам, он будет расти из-за растущей озабоченности по поводу безопасности работников и длительного срока службы. Длительный гарантийный срок наряду с увеличенным сроком службы позволит ускорить установку этих систем. Кроме того, растущий спрос на электромобильность в логистике и цепочках поставок улучшит промышленный ландшафт.

Ожидается, что к 2025 году катод в литий-ионной батарее превысит 20 миллионов долларов США. Некоторыми из характеристик, которые будут стимулировать спрос на новую химию, будут короткое время разряда, низкие эксплуатационные расходы, а также длительный срок службы.

Как выбрать литий-ионный аккумулятор повышенной емкости

Существуют различные типы литий-ионных аккумуляторов, которые имеют свои плюсы и минусы. Список разновидностей можно найти ниже:

1. оксид лития-кобальта - LCO

Это один из самых популярных типов батарей, которые обычно используются в телефонах, мобильных телефонах, ноутбуках и цифровых камерах. Батарея состоит из катода из оксида кобальта и графитового угольного анода. Катод имеет слоистую структуру, и во время разряда литий-ион перемещается к катоду. При зарядке этот поток меняет направление обратно.

Недостатком этого типа аккумулятора является его короткий срок службы, низкая тепловая способность и ограниченные возможности нагрузки. Мало того, эта батарея теряет популярность по сравнению с литий-марганцевыми батареями из-за высокой стоимости производства, которую имеет LCO.

2. литий-марганец - ЖИО

Архитектура батареи образует трехмерную структуру слоя шпинели, которая улучшает поток ионов на электроде, что приводит к более низкому внутреннему сопротивлению и улучшенному управлению током. Еще одно преимущество этого типа аккумуляторов - высокая термостойкость и повышенная безопасность.

Однако у этого типа батареи очень ограниченный цикл перезарядки. Емкость этого типа батарей также на треть ниже, чем у литий-кобальтовых.

3. оксид лития, никеля, марганца, кобальта - NMC

Это одна из самых удачных литий-ионных систем. Батареи этого типа могут быть адаптированы для использования в качестве элементов энергии или элементов питания.

Комбинируя никель и ион марганца, никель будет служить источником энергии с высокой удельной энергией. Хотя он имеет плохую стабильность, марганец уравновесит его. Три активных материала; никель-марганец и кобальт могут быть легко смешаны для решения широкого круга задач в автомобильной промышленности и системах хранения энергии.

NMC обычно используется для электроинструментов, таких как электровелосипеды и другие электрические силовые агрегаты. Эта батарея - единственная, у которой стабильная работа по всем параметрам; срок службы, стоимость, удельная энергия и безопасность.

4. литий-ионный фосфат - LFP

Батареи этого типа более устойчивы к условиям полной зарядки и менее подвержены нагрузкам по сравнению с батареями другого типа. Однако его напряжение обычно ниже. Как и у всех батарей, низкая температура снижает производительность, а высокая емкость хранения сокращает срок их службы.

Этот тип батареи имеет более высокую скорость разряда, чем большинство других батарей. Об этом можно было позаботиться, купив более качественные элементы или используя гораздо более сложную управляющую электронику, что, в свою очередь, повысило бы стоимость производства. Большинство производителей хотели бы этого избежать.

Батарея очень чувствительна к влаге и выдержит всего 50 циклов.

Тем не менее, он отличается безопасностью, потому что этот тип батарей имеет тенденцию быть намного более стабильным, чем их аналоги. Он также обладает высокой удельной мощностью.

5. оксид лития, никеля, кобальта, алюминия - NCA

Он имеет сходство с батареями NMC из-за хорошей удельной мощности, высокой удельной энергии и длительного срока службы. Однако этот тип батареи небезопасен и требует высокой стоимости производства. Даже в недавних разработках в его компонент добавлен алюминий, чтобы сделать его намного более стабильным.

Как сохранить высокую выносливость литий-ионного аккумулятора

Литиевая батарея работает от движения ионных положительных и ионных отрицательных электродов. При езде на велосипеде повышенная температура и старение со временем снижают производительность батарей. Большинство производителей указали, что срок службы продуктов составляет от 300 до 500 циклов разряда или заряда.

Как пользователь, при зарядке аккумулятора лучше снизить напряжение заряда. Также не следует оставлять аккумулятор полностью заряженным при более высокой температуре. Литий-ионный аккумулятор подвергается стрессу при воздействии тепла, а также из-за того, что аккумулятор заряжается при более высоком напряжении. 30 градусов по Цельсию считается высокой температурой для большинства литий-ионных батарей, а 4,10 В / элемент - высоким напряжением.

По этой же причине пользователям следует избегать использования сверхбыстрых зарядных устройств, которые утверждают, что могут заряжаться в течение часа.