Как устроен и как работает литий-ионный аккумулятор
Подробности- Подробности
- Категория: Интересная техника
Литий-ионные аккумуляторы получили в последние годы, практически, повсеместное распространение. Они обладают низкой степенью саморазряда, высокой электрической емкостью и длительным сроком эксплуатации.
Особенности структуры аккумуляторов
В состав таких изделий входят:
- Катод. Производится из алюминиевой фольги покрытой оксидом лития.
- Анод. Выполняется из медной фольги, на которую наносят слой пористого углерода.
- Пористый сепаратор. Пропитан вязкой жидкостью-электролитом.
- Герметичный корпус. Предотвращает контакт узлов батареи с кислородом.
В некоторых современных АКБ устанавливают дополнительный клапан. Он служит для аварийного сброса внутреннего давления, что позволяет предотвратить взрыв батареи в экстренных ситуациях.
Принципы работы
Устройство функционирует благодаря способности ионов лития перемещаться между электродами. В упрощенном виде этот процесс можно описать так:
- При подаче напряжения на электроды, ионы металла перетекают с катода на анод. При этом происходит химическая реакция окисления.
- При подключении нагрузки к устройству ионы Li возвращаются на катод.
Важно учитывать, что каждый цикл приводит к постепенному износу. Он происходит из-за того, что после полного разряда не все ионы возвращаются на катод, а в электролите и на аноде накапливаются продукты окисления. В результате емкость постепенно снижается, когда происходит потеря 30% объема запасаемой энергии, считается, что жизненный цикл изделия завершился.
В данный момент аккумуляторы продолжают совершенствоваться и проходят испытания на специальных станциях тестирования - https://ilpa-tech.ru/produktsiya/testirovanie-batarej-stantsii-testirovaniya
Особенности процесса зарядки
Скорость и другие параметры этого процесса во многом определяются использованным производителем контроллером. Его могут размещать непосредственно внутри батареи либо в зарядном блоке. В отдельных случаях контроллер может находиться даже внутри аккумулятора.
Алгоритм зарядки выглядит так:
- Контроллер подает ток на уровне 10% от номинала.
- Постепенно уровень тока наращивается и доводится до номинала.
- Когда емкость АКБ практически заполнена, ток постепенно снижается.
Оптимальная сила тока во многом зависит от емкости аккумулятора и составляет 50% от нее. Например, для подзарядки АКБ на 3000 мА лучше использовать ток силой в 1,5 А. В этом случае процессы деградации электролита и электродов будут минимальными и устройство выдержит больше циклов перезарядки.
При использовании литий-ионных батарей важно учитывать, что они плохо переносят температурные перепады. Также желательно после покупки нового устройства зарядить его на 100% перед использованием. Если АКБ остыл до отрицательных температур, заряжать его можно только после прогрева до комнатной температуры.
Обязательный атрибут лаборатории по тестированию батарей - потенциостат. Официальным поставщиком потенциостатов в Екатеринбурге является компания ИлпаТех.