Их рост популярности непрерывен в связи с разнообразными областями применения. Поэтому давайте выясним, благодаря каким свойствам таких аккумуляторов они все чаще применяются производителями различных типов электронных устройств.
Конструкция литий-ионных аккумуляторов
Литий-ионные аккумуляторы состоят из катода, анода, сепаратора и электролита. Катод может быть изготовлен из различных оксидов металлов, таких как оксид кобальта (III) лития (LiCoO2) или оксид марганца лития (LiMn2O4). Анод же чаще всего изготавливается из графита. Однако ключевую роль здесь играет литий, ионы которого перемещаются между электродами во время разряда и заряда. Электролит чаще всего представляет собой жидкость, содержащую соли лития, растворенные в смеси органических растворителей, или твердое вещество. Для изготовления электролита часто применяется винилиденкарбонат. Литий-ионные аккумуляторы состоят из нескольких таких маленьких элементов, соединенных в пакеты. Их можно свободно конфигурировать для достижения требуемого напряжения.
Преимущества и недостатки литий-ионной технологии
Давайте сначала опишем преимущества, которыми обладают литий-ионные аккумуляторы.
- Высокая плотность энергии: Литий-ионная технология отличается одной из самых высоких плотностей энергии, что позволяет хранить большое количество энергии в небольших по размеру аккумуляторах.
- Низкий саморазряд: По сравнению с другими типами аккумуляторов, они имеют очень низкий уровень саморазряда, что позволяет им хранить энергию в течение длительного времени без значительного снижения емкости.
- Длительный срок службы: Литий-ионные аккумуляторы характеризуются длительным сроком службы. Стандартные элементы чаще всего имеют срок службы от 300 до 1 000 циклов заряда-разряда, но бывают и элементы с более длительным сроком службы.
- Отсутствие «эффекта памяти»: В отличие от некоторых других технологий в литий-ионных аккумуляторах практически отсутствует эффект памяти. Благодаря этому их не нужно полностью разряжать перед повторным подключением для зарядки.
- Скорость зарядки: По сравнению с другими распространенными аккумуляторами, литий-ионные характеризуются более быстрым процессом зарядки, что является особым преимуществом для устройств, потребляющих много энергии.
- Низкое воздействие на окружающую среду: Литий-ионная технология гораздо менее вредна для окружающей среды, чем другие решения, такие как свинцовые или никель-кадмиевые аккумуляторы. Прежде всего, они не содержат тяжелых металлов, которые опасны для окружающей среды. Большая эффективность процесса перезарядки и его короткое время означают, что меньше энергии тратится впустую.
Благодаря вышеперечисленным характеристикам литий-ионные аккумуляторы охотно применяются и все чаще встречаются во многих повседневных устройствах. К сожалению, литий-ионная технология имеет и недостатки, которые накладывают определенные ограничения на ее применение. Ниже рассмотрены некоторые из них.
- Высокая цена: Себестоимость производства литий-ионных аккумуляторов выше по сравнению с другими решениями, что приводит к высокой продажной цене.
- Проблема глубокого разряда: Разрядка литий-ионных аккумуляторов ниже рекомендуемого уровня может привести к необратимым повреждениям.
- Деградация емкости: Со временем литий-ионные аккумуляторы теряют свою емкость даже при отсутствии интенсивной эксплуатации. Этот процесс сокращает время работы устройств, в которых применяется данный тип аккумуляторов.
- Безопасность применения: Дефектные литий-ионные аккумуляторы могут представлять опасность взрыва или пожара. Экстремально высокие температуры или чрезмерная зарядка также могут привести к подобным событиям.
Несмотря на недостатки, которыми обладают литий-ионные аккумуляторы, они применяются в самых разных областях.
Где применяются литий-ионные аккумуляторы?
Литий-ионная технология в настоящее время является одним из самых популярных методов производства аккумуляторов. Благодаря ряду преимуществ и возможности их адаптации к потребностям пользователей, литий-ионные аккумуляторы активно применяются в различных устройствах.
Где же можно найти эти типы аккумуляторов?
Потребительская электроника
Литий-ионные аккумуляторы находят применение прежде всего в бытовой электронике. Они применяются в смартфонах, компьютерах, телевизорах, ноутбуках, беспроводных наушниках, часах, камерах и многих других электронных устройствах. Благодаря высокой плотности энергии, малым размерам и длительному сроку службы часто применяются в портативных устройствах для повседневного применению.
Электромобили
Популярная группа устройств, в которых применяются литий-ионные аккумуляторы — это электромобили и гибридные автомобили. Здесь они применяются потому, что они легче традиционных свинцово-кислотных аккумуляторов, но при этом позволяют преодолевать довольно большие расстояния между зарядками. Применение аккумуляторов в современных автомобилях снижает выбросы CO2 от выхлопных газов.
Накопление энергии
Все более популярными становятся системы хранения энергии, как в промышленных, так и в бытовых масштабах, которые накапливают запасы энергии из возобновляемых источников, таких как ветровая или солнечная энергия. Собственно в таких системах также применяются литий-ионные аккумуляторы.
Электроинструменты
Высокая производительность и возможность быстрой зарядки литий-ионных аккумуляторов делают их популярными для применения и в большинстве беспроводных электроинструментов. В частности, их можно встретить в таком оборудовании, как шлифовальные машины, дрели, цепные пилы, и многих других.
Медицинские приборы
Небольшие размеры литий-ионных аккумуляторов позволяют применять их в специализированных медицинских приборах. В частности, они применяются в дефибрилляторах, электрокардиографах, мониторах артериального давления, медицинских тележках и другом жизненно важном оборудовании.
Это лишь некоторые из основных областей применения литий-ионных аккумуляторов. Часто их можно встретить и в системах, отвечающих за подачу энергии в случае различных аварий, а также в дронах и дистанционно управляемых транспортных средствах. Ведутся эксперименты по их применению даже в авиации.