Как устроен и как работает литий-ионный аккумулятор

Подробности

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.

 

 

   
© Все факты.ру