Литий ионные аккумуляторы 3      Первые эксперименты по созданию литиевых гальванических элементов были зафиксированы еще в 1012 году. Реально действующую модель смогли создать в 1940 году, первые серийные экземпляры (неперезаряжаемые!), появились 70-х годах, а триумфальное шествие этого типа аккумуляторов началось с начала 90-х годов, когда японская компания Sony смогла освоить их коммерческое производство.

      В настоящее время считается, что это одно из самых перспективных направлений создания автономных электрических источников энергии несмотря на их довольно высокую (на имеющемся уровне) стоимость.

      Главное преимущество такого типа аккумулятора – высокая энергетическая плотность (порядка 100 вт/час на 1 кг веса) и возможность выполнения большого цикла зарядки/разрядки.

      Вновь созданные батареи характеризуются и таким отличным показателем, как низкая скорость саморазряда (всего от 3-х до 5-ти % за первый месяц, с последующим снижением этого показателя). Это позволяет при 

      И это еще не все – по с равнению с широко распространенными Ni-Cd, новая схема при тех же габаритах обеспечивает втрое большую работоспособность при фактически отсутствующем негативном эффекте памяти.

 

      Отрицательные характеристики литий ионных аккумуляторов.

      Прежде всего – высокая стоимость, необходимость сохранения батареи в заряженном состоянии и так называемый «эффект старения», который проявляется даже в том случае, когда гальванический элемент не был в эксплуатации. Последнее неприятное свойство проявляется в постоянном снижении емкости, которая через два года может привести к полному выходу изделия из строя.

      Также такие аккумуляторы предполагают и применение своих («родных») источником зарядки, обеспечивающих необходимые режимы. Каждый блок для обеспечения необходимой безопасности должен быть оборудован соответствующей схемой управления, которая контролирует такие показатели, как пиковая нагрузка на каждый элемент в процессе зарядки с соответствующем контролем критического снижения уровня разряда.

      Есть и определенные ограничения по максимальному току процесса заряда-разряда с должным контролем внутренней температуры.

      Серьезной проблемой является также высокая способность такого типа аккумуляторов к возгоранию с большой вероятностью возникновения даже взрывного эффекта. Основной причиной является образование определенных пространственных образований (дендритов), приводящих к короткому замыканию электродов с последующим возгоранием. Для предотвращения таких явлений производители монтируют в корпус специальную электронную плату, которая способна создать необходимую защиту. 

      В современных разработках предусматривается также контроль за температурой, возможность аварийного отключения в случае перегрева, а также наличие таких функций, как регулирование глубины тока и тока потребления.

Литий ионные аккумуляторы 1      При этом нельзя не учитывать и такой фактор, что многие производители в погоне за снижением цены далеко не всегда готовы предоставить соответствующие гайджеты.

      Традиционное последовательное соединение секций подразумевает в этой конструкции зарядку по схеме балансировки ячеек. Ее главный смысл в том, что каждая банка имеет, хоть и небольшие, отличия, и ее максимальное «насыщение энергией» является сугубо индивидуальным процессом. Чтобы отслеживать эти процессы, применяется специальный узел балансировки, который просто шунтирует полностью заряженную секцию, обеспечивая прохождение тока по обходной схеме.

      Конструкция литий-ионных аккумуляторов состоит из специально разработанных электродов – катодов на основе алюминиевой фольги, и анодов на той же фольгированной (но уже медной) основе, которые разделены пористыми сепараторами, пропитанными электролитом, который изначально был представлен литием, растворенным в органическом растворителе.

      Все содержимое помещено в герметичный корпус, который оборудован специальным клапаном для сброса внутреннего давления при создании как аварийной ситуации, так и общих нарушениях условий эксплуатации.

      При выполнении этих условий сам процесс заряда/разряда не предусматривает каких-либо проблем в плане безопасности. 

Литий ионные аккумуляторы 2

 

      Основные преимущества и недостатки Li-ion технологии:

       Достоинства литий ионных аккумуляторов

- наилучший показатель в категории плотности сохранения энергии по отношению к габаритам;

- быстрый процесс восстановления емкости – до 90 % всего за 30-40 мин.;

- высокий потенциал, позволяющий использовать более 1000 циклов процесса заряда/разряда;

- низкий саморазряд, достигающий всего 5 % в месяц;

- возможность утилизации без предварительной обработки.

 

       Недостатки литий ионных аккумуляторов

- вероятность взрыва как в результате механического воздействия, так и в процессе плановой перезарядки. Следует отметить, что сейчас возможность такого вида катастроф резко снижена за счет использования современных технологий (в частности, благодаря использованию в качестве анода графита);

- быстрое старение такого типа батарей – как показала практика, большинство литий-ионных аккумуляторов;

- необходимость создания достаточно сложной электронной системы управления различными секциями батарей;

- достаточно высокая стоимость (правда, эту проблему обещают в ближайшем будущем решить производители из Китая).

      Анализ современных тенденций позволяет делать оптимистические выводы относительно перспектив развития этого направления в энергетике.


Рекомендуйте эту статью другим!



Применение сейсмостойких реле на АЭС
окт 06, 2013 2309

Применение сейсмостойких реле на АЭС

Современный этап эксплуатации электротехнического оборудования электрических станций…
нояб 30, -0001 6808

Особенности внутризаводского электроснабжения

Внутризаводское электроснабжение выполняется с применением радиальных и магистральных…
Что такое перенапряжение
фев 12, 2014 15785

Что такое перенапряжение? Виды перенапряжений и их опасность

Перенапряжение – это скачкообразное увеличение уровня напряженности в любой точке ЛЭП или…
дек 20, 2014 12478

Электрические машины высокого напряжения 3-10 кВ, конструкция, принцип работы, назначение

Электрические двигатели на высокое номинальное напряжение выпускаются мощностью от…
Основная система уравнивания потенциалов
янв 27, 2014 5509

Основная система уравнивания потенциалов

Система уравнивания потенциалов (СУП) используется для того, чтобы обеспечить одинаковый…