Литий-ионные аккумуляторные батареи

Литий – это самый лёгкий в мире металл, который обладает невиданными среди них электрохимическими свойствами. Исследования в направлении разработки безопасных источников тока на основе лития начались ещё в далеком 1912 году, но они достигли высокого уровня только в начале 90-х.

Исследования, которые проводились в 80-х годах показали, что внутри литиевого аккумулятора при внутреннем замыкании может происходить бурный химический процесс, который приводит к взрыву. По этой причине в своё время пострадало несколько человек в Японии, но благодаря этому мы сейчас пользуемся вполне безопасными литий-ионными батареями.

Качественное улучшение в безопасности аккумуляторов на основе лития произошли, когда литий начали применять в соединении с переходными металлами и графитом. Также в аккумуляторы был внедрён контроллер, который отслеживает напряжение и температуру каждого элемента аккумулятора. Это позволило достичь безопасности при вполне реализуемых для соблюдения правилах заряда-разряда аккумуляторов. И уже с 1991 года Японская компания Sony начала коммерческое производство безопасных литий-ионных аккумуляторов для портативных устройств и гаджетов различного рода, которыми мы пользуемся по сей день.

Основным отличием таких аккумуляторов является высокий ток, который применяется в мобильных устройствах, а также практически удвоенные характеристики по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами. Также они сохраняют емкость на протяжении длительного времени – в среднем, если аккумулятор зарядить и просто хранить, он разрядится максимум на 5%.

Аккумуляторы можно разделить на две категории по материалу “минусового” электрода – на основе кокса (Sony) или графита – как у большинства производителей. Этот фактор влияет на плавность разрядки аккумулятора – при графитовом электроде на низком уровне заряда он гораздо быстрее уходит. Именно поэтому в аккумуляторах с коксовым электродом выше температура при заряде, и минимальное напряжение ниже для достижения большой емкости (снижено до 2.5В, на графитовом- 3В). Именно поэтому последние имеют преимущество, поскольку установка высокой нижней планки делает более лёгким проектирование различных мобильных устройств, поскольку основная емкость аккумулятора доступна в верхнем диапазоне напряжения.

В данный момент исследования с целью модернизировать литий-ионные аккумуляторы не прекращаются, поскольку портативные устройства постоянно требуют всё больше энергии; к примеру, если взять мобильный телефон – он давно перестал быть просто телефоном – там вы найдёте зачастую и интернет, и навигацию, и мультимедиа. А запросы у пользователя остались те же – он хочет, чтобы аккумулятор выдерживал несколько дней без подзарядки и с ним без опаски можно было ехать в командировку. Поэтому постоянно идут эксперименты с материалами электродов для увеличения емкости, поиск материала для соединения с литием, чтобы удешевить аккумуляторы и снизить их температуру при заряде. Поэтому, нам следует ждать ещё много новшеств в этой сфере.