Литиевые аккумуляторы и их характеристики.

Прогресс идет вперед, и на смену традиционно используемым NiCd (никель-кадмиевым) и NiMh (никель-металлогидридным) мы получили возможность использовать литиевые аккумуляторы. Среди литиевых аккумуляторов различают два основных типа - литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (LiPo, Li-Po или Li-Pol). Разница между ними – в типе используемого электролита. В случае LiIon – это гелевый электролит, в случае LiPo – специальный полимер, насыщенный литийсодержащим раствором. Плотность энергии Li-ion аккумуляторов обычно вдвое превышает плотность стандартных NiCd.В дополнение к большой емкости Li-ion аккумулятор при разряде ведет себя аналогично NiCd (форма их разрядных характеристик подобна и отличается лишь напряжением).

Так, литий-ионный аккумуляторы серии MP, выпускаемые фирмой SAFT с номинальной емкостью от 2,1 до 5 А-ч характеризуются удельной энергией на уровне 250...... 280 Вт-ч/дм3, что существенно выше, чем для любого другого типа щелочных аккумуляторов. Номинальное напряжение этих ак. лежит в пределах 3,5... 3,7 В. Аккумуляторы работоспособны в широком диапазоне температур и токов разряда. Саморазряд их составляет 5..10% в месяц. Гарантированный срок службы 500 циклов заряд-разряд, после которых они теряют не более 10... 15 % начальной емкости. Фирма Panasonic выпускает литий-ионные ак., удельная энергия которых достигает 400 Вт-ч/дм3. Номинальное напряжение этих аккумуляторов — 3,7 В. Причем при разряде токами до 2Сн аккумуляторы способны отдать 80 % емкости при снижении напряжения до 3,0 В. Диапазон рабочих температур от -40 до +50 °С. Дальнейшее совершенствование литий-ионных ак. считается одним из самых перспективных направлений работ в области электрохимической энергетики. Li-Pol аккумуляторы имеют примерно такую же плотность энергии, что и Li-Ion, но допускают изготовление в не традиционных для обычных аккумуляторов пластичных геометрических формах. Такие аккумуляторы способны заполнить любое свободное пространство в сотовом телефоне. Диапазон рабочих температур для Li-Pol аккумуляторов от 0 до +60 °С.

Основные преимущества.

• Высокая плотность энергии и как следствие большая емкость при тех же самых габаритах по сравнению с аккумуляторами на основе никеля.
• Низкий саморазряд.
• Высокое напряжение единичного элемента (3.6 В против 1.2 В у NiCd и NiMH), что упрощает конструкцию - зачастую аккумулятор состоит только из одного элемента. Многие производители сегодня применяют в сотовых телефонов именно такой одноэлементный аккумулятор (вспомните Nokia). Однако, чтобы обеспечить ту же самую мощность, необходимо отдать более высокий ток. А это требует обеспечения низкого внутреннего сопротивления элемента.
• Низкая стоимость обслуживания (эксплуатационных расходов) - результат отсутствия эффекта памяти, требующего периодических циклов разряда для восстановления емкости.

Недостатки.

• Для аккумулятора требуется встроенная схема защиты (что ведет к дополнительному повышению его стоимости), которая ограничивает максимальное напряжение на каждом элементе аккумулятора во время заряда и предохраняет напряжение элемента от слишком низкого понижения при разряде. Кроме того, она ограничивает максимальные токи заряда, разряда и контролирует температуру элемента. В результате возможность металлизации лития практически исключена.
• Аккумулятор подвержен старению, даже если не используется и просто лежит на полке. Процесс старения характерен для большинства Li-ion ак.. По вполне очевидным причинам производители об этой проблеме умалчивают. Незначительное уменьшение емкости становится заметным уже через год вне зависимости от того, находился аккумулятор в эксплуатации или нет. Через два или три года он часто становится непригодным к использованию. Впрочем, аккумуляторы других электрохимических систем также имеют возрастные изменения с ухудшением своих параметров (это особенно справедливо для NiMH, подверженных воздействию высокой температуры окружающей среды).
• Более высокая стоимость по сравнению с NiCd аккумуляторами.
• Затруднено быстрое тестирование аккумуляторов,поскольку технология их изготовления до конца еще не отработана и постоянно меняется.