Меню

Что такое lmo аккумулятор

О типах литий-ионных батарей

Под литий-ионными батареями подразумевают целый класс батарей, которые существенно различаются своими электрохимическими, а следовательно и потребительскими качествами.

Наиболее распространенные сейчас: LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 , LiNMC. Следует особо отметить, что абсолютно все литиевые аккумуляторы не имеют эффекта памяти. Также абсолютно все литиевые аккумуляторы нуждаются в системе контроля заряда и разряда. Каждый конкретный элемент обладает минимальной и максимальной границей напряжения, пересекать которые категорически запрещается. В противном случае в элементе происходят необратимые изменения, что меняет его химическую структуру и приводит к частичной или полной потере работоспособности элемента и, иногда, к самовозгоранию. Отметим, что при соблюдении указанных производителем тока разряда, границ напряжений и температуры любые литиевые аккумуляторы полностью безопасны.

LiCoO 2 : Литий-кобальтовые

Обладают очень высокой удельной энергоемкостью, что предопределило их использование в портативной электронике. Однако такие аккумуляторы не способны отдавать большие токи и обладают небольшим ресурсом, что затрудняет их использование в электротранспорте.

Небольшой срок службы (300-500 циклов или 3 года)
Плохо переносят пониженные температуры

Средняя точка: 3.7 В
Удельная энергоемкость:

240 Втч/кг

LiMn 2 O 4 : Литий-марганцевые

Обладают средней удельной энергоемкостью, но могут быть разряжены большими токами (до 15С). Кроме того, обладают большим ресурсом – до 1000 циклов или 5 лет. Также этот тип литиевого аккумулятора обладает очень важной особенностью – самобалансировкой. Когда напряжение заряда достигает максимального значения, литий-марганцевый элемент начинает выделять тепло, стремясь не превысить пороговое напряжение. Такой эффект позволяет использовать эти элементы с минимальным контролем. Большое распространение такие аккумуляторы получили в дорогостоящем силовом инструменте. Часто применяются в легком электротранспорте.

Невысокая удельная энергоемкость
Неспособны заряжаться при отрицательных температурах

Средняя точка: 3.6 В
Удельная энергоемкость:

LiFePO 4 : Литий-железо-фосфатные

Обладают самым большим ресурсом среди литиевых аккумуляторов – от 1500 до 7000 циклов или 10-25 лет. В то же время имеют самую низкую удельную энергоемкость среди литиевых аккумуляторов. Способны разряжаться и заряжаться очень большими токами. Литий-фосфатные батареи наиболее безопасны среди литиевых аккумуляторов, что крайне важно при использовании в электротранспорте. Могут разряжаться на сильном (до –30 градусов) морозе при небольшой потере емкости и единственные из литиевых аккумуляторов могут заряжаться при отрицательных температурах с использованием особой методики. Модель аккумуляторной батареи LiFePO4 для электровелосипедов у нас в продаже.

Невысокая удельная энергоемкость
Высокая стоимость

Средняя точка: 3.2 В
Удельная энергоемкость:

Сочетание указанных свойств делает LiFePO аккумулятор практически идеальным кандидатом для электровелосипедов. Готовые батареи зачастую обладают более высокой ценой и увеличенным весом, однако огромный ресурс и стабильность параметров позволяет эксплуатировать их продолжительное время.

LiNMC : Литий-никель-марганец-кобальтовые

Новинка среди серийно выпускаемых литиевых аккумуляторов. Собрали в себе достоинства всех типов литиевых батарей и частично избежали основных недостатков. Высокая удельная энергоемкость, химическая стабильность, морозоустойчивость, большой ресурс, большая токоотдача – это все вобрали в себя литий-никель-марганец-кобальтовые элементы, LiNMC. В данный момент серийно устанавливаются в электромобили компании Tesla. Модель аккумуляторной батареи LiNMC для электровелосипедов у нас в продаже.

Нестандартное максимальное напряжение
Высокая стоимость

Средняя точка: 3.6 В
Удельная энергоемкость:

240 Втч/кг

LiPoly: Литий-полимерные

Литий-полимерные аккумуляторы — это не отдельный тип литиевой химии аккумуляторов, а лишь способ изготовления, когда электролит представляет собой густой гель, а корпус – тонкую оболочку. При этом тип используемой литиевой химии может быть любым. Часто таким названием пытаются выделить аккумуляторы с определенными параметрами и это некорректно.

Изначально такие аккумуляторы нашли применение в мобильных телефонах – ячейка могла иметь разные габариты и тонкий корпус, что облегчало ее размещение в корпусе телефона. Сегодня литий-полимерные аккумуляторы большой удельной энергоемкости используются повсеместно: в мобильных телефонах, планшетах, навигаторах и прочей потребительской электронике.

Уже несколько лет под таким названием выделен целый большой раздел литиевых аккумуляторов, так называемые модельные аккумуляторы, используемые в радиоуправляемых моделях для хобби – самолетах, вертолетах, многовинтовых коптерах. Такие аккумуляторы имеют небольшие габариты и характеризуются огромными токами разряда. Широкое распространение радиоуправляемых моделей позволило максимально удешевить производство подобных аккумуляторов, которые изготавливаются на многочисленных фабриках в Китае, преимущественно ручным способом, часто из сырья сомнительного происхождения.

Работая на огромных разрядных токах (для модели вертолета нормальным считается полет в 5 минут, в течение которых аккумулятор полностью разряжается, что соответствует току минимум 12С длительно, хотя на практике больше, так как вертолет потребляет ток неравномерно) такие аккумуляторы подвергаются серьезным нагрузкам, сильно нагреваются и в их химической структуре происходят быстрые необратимые изменения. Очень часто это выражается в виде газообразования. Внешне такой аккумулятор раздувается, увеличивая внутреннее сопротивление, и становится неспособным нормально переваривать прежние большие токи. Тем не менее, их продолжают использовать, и самым благоприятным исходом становится преждевременный разряд и падение дорогостоящей модели. Гораздо хуже если подобный аккумулятор самовоспламеняется в процессе разряда или даже через несколько часов после заряда. В интернете можно найти множество видеороликов о воспламенении подобных аккумуляторов при перезаряде (поискать можно по ключевым словам lipo fire). Стоит отметить, что такой пожар может произойти внезапно, даже в ячейке, которая внешне выглядит новой, не раздувшейся и лежит на полке дома, ночью (известны несколько случаев с трагическим исходом).

Причин подобного поведения модельных ячеек множество. Во-первых, это экстремальные токи, которыми разряжают и, иногда, заряжают такие аккумуляторы. Во-вторых, упаковка, которая подразумевает минимальный вес и отсутствие каких-либо защитных частей. Ячейки склеиваются друг с другом клейкой лентой, а сверху стягиваются пленкой, при этом оставаясь абсолютно незащищенными к внешним воздействиям. В-третьих, специфика применения таких элементов (несколько десятков циклов на огромных токах и в утиль) и требования рынка — «полегче, помощнее, подешевле» позволяют производителю закрывать глаза на выбор материала сепаратора, его толщину и однородность, что приводит к весьма печальным последствиям в плане безопасности.

Низкая цена, доступность и модульность таких аккумуляторов обусловила их частое применение в самодельном легком электротранспорте (в частности в электровелосипедах). Известны случаи использования огромного количества маленьких модельных ячеек в качестве батареи для электроавтомобиля. Стоит отметить, что батареи из таких аккумуляторов могут и должны применяться только очень опытными пользователями, которые очень хорошо понимают поведение таких ячеек, обладают необходимым оборудованием для обязательного мобильного и стационарного контроля параметров и несколькими зарядными устройствами для балансировки и общей зарядки.

Наши батареи

Предлагаемые нами аккумуляторные батареи LiFePO 4 и LiNMC спроектированы с учетом основных требований безопасности электротранспорта. В частности использованы сепараторы и внутренняя оболочка японской компании Showa Denko. Ячейки для каждой батареи проходят обязательное тестирование и обладают практически идентичными параметрами. За состоянием батареи следит система контроля — BMS, которая не позволит ячейкам перезарядиться или переразрядиться, а также проследит за точной балансировкой. Отличительной особенностью является тот факт, что BMS изготавливаются производителем ячеек самостоятельно, а не заказываются отдельно. Это позволяет оптимально подобрать их параметры и следить за качеством элементной базы. Батареи упакованы в надежный и в то же время легкий корпус. Учитывая автоматизированный послойный контроль во время изготовления и последующее тестирование элементов на фабрике, готовые батареи обладают наилучшими характеристиками и большим сроком службы.

Несмотря на строгий заводской контроль качества, мы проверяем наши батареи перед продажей на специально разработанном и откалиброванном оборудовании. Каждая аккумуляторная батарея имеет серийный номер, гарантийный талон и технический паспорт, который содержит результаты проверки данного конкретного экземпляра батареи и его измеренную емкость.

Источник



Химия литиевых аккумуляторов формата 18650: отличия, преимущества и недостатки

Многие из пользователей юзают разнообразные перезаряжаемые источники питания — используют они их и для вейпинга, и для других целей. Но, довольно большое количество фанатов электронных сигарет не знают, что одни электроаккумуляторы дозволяется использовать в модах, а другие вполне могут представлять опасность для юзера. В данной теме я хочу объяснить химию Li-ion аккумуляторов и её различия доступным для среднестатистического обывателя языком, чтобы юзер понимал, с чем он реально имеет дело.

Читайте также:  Аккумулятор для bluetooth колонки

Что в имени твоём?

Начнём с таблицы, в которой приведены полные названия электронакопителей формата 18650, химические формулы, а также их сокращения:

Любой из приведённых выше химсоставов, может предложить как положительные качества, так и отрицательные. Далее в теме, я заострю внимание на каждом химическом составе, на примере распространённых моделей форм-фактора 18650. Но сперва следует разобраться, что конкретно означают все эти названия.

Li-ion АКБ самого популярного формата 18650 имеет в своём распоряжении три составляющих: анод, катод и электролит.

Что касается анода, то практически у всех Li-ion батарей он одинаковый — это смесь углерода/кремния и графита. Катод же напротив, является тем, чем АКБ разнятся между собой и именно он придаёт каждой модели аккумулятора неповторимые свойства.

Формулы в размещённой в начале темы таблице, касаются катода электронакопителя. Компромиссами химсостава отрицательного электрода являются мощность, энергия, продолжительность службы, а также безопасность. К примеру, химия ICR, в основе которой кобальт, предлагает повышенную энергию и солидную ёмкость, но в то же время, к сожалению, она не является самой безопасной. А вот если взять для сравнения IMR, то этот состав будет безопаснее, однако в его распоряжении более скромная пропускная способность, относительно ICR. Если добавить к марганцу никель, то получим более высокий показатель удельной энергии.

Вот мы и узнали, что конкретно означает химсостав литиевой батареи, а теперь, настало время обсудить каждый в деталях.

Литий-магний (короткие названия IMR/LMO)

Такие девайсы высокого тока применяются главным образом в вейпинге и мощных осветительных приборах. Марганец внёс свою лепту в благое дело: он даёт возможность АКБ разряжаться при высоком токе не слишком греясь по ходу дела. Что это даёт пользователю? Безопасность! По этому показателю, IMR обыгрывает многие старые электронакопители ICR. Кроме того, большинство литий-магниевых батарей не нуждаются в интегрированной защитной плате PCB.

Для полного счастья, в состав большинства нынешних высокотоковых АКБ, вдобавок внедряется никель.

Литий-марганцевый никель (короткие названия INR/NMC)

INR является полноправным чемпионом среди батарей формата 18650! Он обыгрывает предыдущего оппонента по объёму внедрённого в его состав никеля, что делает INR «гибридом». Данная химия комбинирует в себе пониженное сопротивление марганца, повышенную энергию никеля и в придачу безопасность. Этот химсостав демонстрирует достаточно большую ёмкость и высокий ток разряда.

Что касается вейперов, то для них INR просто находка: он обладает крайней стабильностью, а это в свою очередь позволяет не встраивать вспомогательное средство защиты. Ещё, INR может похвастать самыми большими инновациями. Такие мировые гиганты электроники как Sony, Samsung и LG, занимаются разработками электроаккумуляторов INR следующей генерации с разными пропорциями кобальта, марганца и никеля.

Популярные модели INR 18650:

*Ссылки на AliexPress. На территории РФ, эти элементы также опасно покупать как и на Али, почти всегда можно нарваться на левак, но на Али хотя бы цена ниже да и производители китайские, земляки наверное лучше копируют. Сами ссылки не проверены нами, и размещены для наглядности.(прим. ред.)

Литий-алюминий (короткое название NCA)

Данный химсостав имеет схожесть с INR, но у него отсутствуют положительные свойства марганца. Как правило, подобная продукция может выдержать невысокие разрядные токи, однако она компенсирует это недоразумение более солидной ёмкостью и длительностью жизненного цикла. У NCA имеет место ещё одно достоинство — они обладают повышенной устойчивостью к физическим воздействиям, что позволяет эффективно использовать их на электрических велосипедах и не только. К примеру, популярный американский производитель электрокаров Tesla, устанавливает подобное оборудование на свои элитные транспортные средства.

Популярные модели NCA 18650:

*Ссылки на AliexPress. На территории РФ, эти элементы также опасно покупать как и на Али, почти всегда можно нарваться на левак, но на Али хотя бы цена ниже да и производители китайские, земляки наверное лучше копируют. Сами ссылки не проверены нами, и размещены для наглядности.(прим. ред.)

Литий-никель-кобальт (короткое название NCO)

Такой состав является скорее экзотикой, чем массовым продуктом. Для тех, кто всё-таки захочет опробовать на себе NCO, могу дать совет: ищите модель Samsung 29E, в распоряжении которой ёмкость 2900 mAh и предельный непрерывный разрядный ток 8,2 A.

Литий-кобальт (короткие названия ICR/LCO)

ICR предлагает юзерам самую большую удельную энергию, но в то же время имеется при этом и весьма серьёзное разочарование: литий-кобальт — опаснейший химсостав среди всех Li-ion накопителей форм-фактора 18650. Вдобавок, данное обстоятельство будет являться сложностью для высокотокового разряда, ведь ICR небезопасно подвергать разрядке сверх допустимой ёмкости.

Если вы планируете применять такие накопители для вейпинга либо мощного осветительного оборудования, то обязательно выбирайте модель с интегрированной защитной платой PCB. Она зачастую добавляется сторонними разработчиками, такими например, как Trustfire.

ICR — не самый лучший выбор для фонариков и фотокамер, зато такие аккумуляторы можно вполне юзать к примеру на ноутбуке. Батарейки доступны по цене, однако многим покажутся слишком капризными.

Литий-фосфат (короткие названия IFR/LFP)

IFR много в чём великолепны, однако присутствуют и недостатки: у них низкое номинальное напряжение — всего 3,2 V, что не даёт изделиям возможность влиться в когорту высокотоковых электронакопителей. Подливает масла в огонь и другое малоприятное обстоятельство: процесс саморазряда протекает у таких химических составов быстрее, чем у электробатарей с иным содержанием.

Из достоинств можно выделить такие: высокие номинальные токи (до 30C) и при этом сохраняется высокий показатель ёмкости, также IFR переносят больше зарядов/разрядов по сравнению с конкурентами.

Безусловно, любой уважающий себя пользователь просто обязан знать как расшифровываются все эти заумные обозначения. Но и это ещё не всё: нужно понимать, что разные химсоставы, обладают и разными свойствами, которые, естественно, нужно уметь применять с умом, то есть, использовать на тех устройствах, где они больше всего уместны и принесут максимум пользы, тогда и проблем у вас не будет!

Источник

Химия аккумуляторов. Различия, преимущества и недостатки

Содержание

  1. Что в имени твоем?
  2. IMR или LMO. Литий-магний
  3. INR или NMC. Литий-марганцевый никель
  4. NCA. Литий-алюминий
  5. NCO. Литий-никель-кобальт
  6. ICR или LCO. Литий-кобальт
  7. IFR или LFP. Литий-фосфат

Многие из нас используют разные аккумуляторы как для вейпинга, так и для других целей. Однако, большинство вейперов даже не подозревает, почему одни аккумуляторы можно использовать в модах, а другие попросту опасны. В данной статье мы постараемся объяснить химию литий-ионных батарей и ее различия простым языком.

В таблице ниже указаны полные названия аккумуляторов 18650, химические формулы и их сокращения:

Полное название химии Химическая формула Короткое название Второй вариант названия Третий вариант названия
Оксид лития марганца
( Lithium manganese oxide)
LiMn 2O 4 IMR LMO Li-manganese
Литий-марганец-никель
( Lithium manganese nickel)
LiNiMnCoO 2 INR NMC
Литий-никелевый кобальтовый оксид алюминия
( Lithium nickel cobalt aluminum oxide)
LiNiCoAlO 2 NCA Li-aluminum
Литий-никелевый кобальтовый оксид
( Lithium nickel cobalt oxide)
LiNiCoO 2 NCO
Литий-кобальтовый оксид
( Lithium cobalt oxide)
LiCoO 2 ICR LCO Li-cobalt
Литий-фосфат железа
( Lithium iron phosphate)
LiFePO 4 IFR LFP Li-phosphate
Читайте также:  Nimh аккумулятор для бритвы

У каждого из этих химических составов есть как свои преимущества, так и недостатки. Я остановлюсь на каждом из них на примере популярных моделей типоразмера 18650. Но сначала, давайте разберемся, что именно означают эти названия.

Что в имени твоем?

Литий-ионный аккумулятор формата 18650 состоит из трех частей: катода, анода и электролита.

Анод всех литий-ионных батарей в основном используется одинаковый: углерод/кремний и графит. Катод — именно то, чем батареи отличаются друг от друга, и именно это дает каждой модели свои уникальные характеристики. Химические формулы в таблице выше относятся к катоду аккумулятора. Компромиссами химического состава катода является энергия, мощность, срок службы и безопасность. Например, химия ICR (на основе кобальта) обладает высокой энергией и высокой емкостью, но не самая безопасная. IMR безопаснее, но имеет меньшую пропускную способность, чем ICR. Добавление никеля к марганцу (INR) дает ему более высокую удельную энергию.

Теперь, когда мы знаем, что именно означает химический состав литий-ионного аккумулятора, давайте познакомимся с каждым поближе.

IMR или LMO. Литий-магний

Высокотоковые батареи используются в основном в вейпинге и мощных фонарях и имеют химический состав под названием IMR. Причина в том, что марганец классный, он позволяет батарее разряжаться при высоком токе не сильно нагреваясь. Это означает, что такие аккумуляторы безопаснее многих старых аккумуляторов с химией ICR. Большинство аккумуляторов IMR не требуют встроенной платы защиты PCB.

Тем не менее, в состав большинства современных высокотоковых аккумуляторов добавляют еще и никель…

INR или NMC. Литий-марганцевый никель

INR — полноправный чемпион мира аккумуляторов 18650! В его состав добавлено никеля больше, чем в IMR, что делает его «гибридным». Он сочетает в себе безопасность, низкое сопротивление марганца и высокую энергию никеля.

Полученный химический состав батареи дает достаточно высокую емкость и высокий ток разряда. Особо важно для вейперов, что химия INR очень стабильна, а это означает отсутствие необходимости встраивать дополнительную защиту. В этой химии также происходят самые большие инновации. Sony, Samsung и LG разрабатывают аккумуляторы следующего поколения INR с различными соотношениями марганца, никеля и кобальта.

Популярные модели INR 18650:

  • Samsung 25R
  • Sony VTC4
  • Sony VTC5
  • LG HE2

NCA. Литий-алюминий

Эта химия похожа на INR, но без полезных свойств марганца. Эти батареи, как правило, способны выдерживать невысокие токи разряда, но компенсируют это большей емкостью и продолжительностью жизненного цикла. Они также более устойчивы к физическому воздействию, что делает их отличным вариантом для электровелосипедов. Например, Tesla использует их для своих крутых электромобилей.

Популярные модели NCA 18650:

  • Panasonic 18650PF
  • Panasonic 18650B
  • LG MH1

NCO. Литий-никель-кобальт

Аккумуляторы с этой химией очень редкие. Единственная модель, которую мне удалось найти — Samsung 29E, которая имеет емкость 2900мАч и максимальный непрерывный ток разряда 8,2А.

ICR или LCO. Литий-кобальт

Большие мальчики! Этот химический состав обеспечивает наивысшую удельную энергию, но является самым опасным среди литий-ионных аккумуляторов формата 18650. Это также является проблемой для высокотокового разряда, так как их опасно разряжать больше указанной емкости. Например, если вы используете их для вейпинга или мощных фонарях, понадобится модель со встроенной платой защиты PCB, которая чаще всего должна быть добавлена сторонней компанией, например, такой, как Trustfire.

Эти аккумуляторы не очень подходят для фотокамер или фонарей, но их можно использовать, например, в ноутбуке. Хорошие, дешевые батареи, но чересчур капризные.

IFR или LFP. Литий-фосфат

Эти батареи превосходны во многих отношениях, но их низкое (всего 3,2В) номинальное напряжение не позволяет им присоединиться к клубу высокотоковых аккумуляторов. Также их саморазряд происходит быстрее, чем у аккумуляторов с другими химическими составами. С другой стороны, они имеют высокие номинальные токи (может достигать 30C), при этом сохраняя высокую емкость. Также выдерживают б ольший цикл перезарядов, по сравнению с другой химией.

Источник

Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные аккумуляторы. Преимущества, недостатки, использование.

Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные аккумуляторы. Преимущества, недостатки, использование.

Статья обновлена: 2020-12-17

Что такое NMC-аккумуляторы?

Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные аккумуляторы (используемые аббревиатуры Li-NMC, LNMC, NMC или NCM), состоят из оксидов лития, никеля, марганца и кобальта, и имеют следующую химическую формулу: LiNixMnyCozO2. Наиболее распространённые модели аккумуляторов обладают химическим составом X+Y+Z=1, и имеют слоистую структуру, схожую с трёхвалентным оксидом лития-кобальта (LiCoO2). По заверениям некоторых источников-производителей, вторым оптимальным соотношением является LiNi5Mn2Co3O2.

NCM аккумуляторы сосредоточили в себе все существующие достоинства лития: большая токоотдача, химическая стабильность, высокая энергоёмкость.

Почему они так хороши?

Секретом их эффективности является практически идеальное сочетание никеля и марганца. Положительной стороной марганца является его шпинельная (от нем. Spinell – колючка) структура, с другой стороны, марганец обладает высоким внутренним сопротивлением (что, в итоге, понижает энергоёмкость батареи). Положительной стороной никеля является высокая энергоёмкость, но при этом никель сам по себе крайне нестабилен. Сочетание этих элементов позволят подчеркнуть их сильные стороны и компенсировать недостатки друг друга.

Положительные и отрицательные стороны.

В итоге, NMC-аккумуляторы имеют электроёмкость на уровне 220 Вт*ч/кг, что позволяет использовать их в переносных устройствах, где одним из ключевых факторов является вес. Ещё одной положительной стороной является низкая пожароопасность конечного изделия, что позволяет использовать их в качестве ИБП (источников бесперебойного питания).

Недостатком NMC-аккумуляторов можно назвать их относительно высокую стоимость, по сравнению с более устаревшими типами Li-ion ячеек.

Технические характеристики

0,7-1С. Если сила тока выше, то АКБ быстрее выйдет из строя.

1С. Некоторые модели поддерживают 2С

Таблица 1. Технические характеристики NCM–элементов

Использование

Основной сферой применения NMC–аккумуляторов является электротранспорт.

Аккумуляторы данного типа были впервые были установлены на электротранспорт в 2011 году на автомобиль BMW ActiveE, и в 2013 году на автомобиль BMW i8. На данный момент NCM-аккумуляторы устанавливались и устанавливаются на следующие модели электротранспорта:

  • Audi e-tron GE
  • BMW i3
  • Chevrolet Bolt
  • Hyundai Kona Electric
  • Jaguar I-pace
  • JMC E200L
  • Nissan Leaf
  • Renault ZOE
  • VW e-Golf и т.д

Множество производителей электротранспорта не используют в качестве составных частей тягового аккумулятора NCM–ячейки. Самым известным представителем таких производителей является компания Tesla, которые используют NCA–ячейки (Литий-никель-кобальт-алюминиевые ячейки (LiNiСoAlO2)). Однако, в бытовом аккумуляторе Tesla Powerwall, предназначенном для сохранения энергии в целях бытового использования, сдвига нагрузки потребления и резервного питания, по словам, используются NMC–ячейки.

Ещё одной сферой использования является (как было уже сказано в положительных сторонах) источники бесперебойного питания.

Например, в Южной Корее, в 2016 году были установлены ИБП, произведённых из NCM–элементов: один мощностью 16 МВт и ёмкостью 6 МВт*ч, и один мощностью 24 МВт и ёмкостью 9 МВт*ч. А в 2018 году подобный ИБП, мощностью 30 МВт и ёмкостью 11 МВт*ч был установлен и введён в эксплуатацию в городе Ньюман, штат Западная Австралия.

Зарядка и эксплуатация

По большей части, NMC–элементы используются в сборках из нескольких ячеек, а значит, для зарядки необходимо подключить сетевой адаптер к спец.разъёму, и зарядка пойдёт автоматически. Примерное время зарядки будет составлять в районе 3 часов.

На что обратить внимание при покупке

В первую очередь следует обратить внимание, при покупке NCM элементов на разрядный ток устройства, в котором будет использоваться АКБ. При высокой нагрузке рекомендуется выбрать элементы с относительно небольшой ёмкостью.

Компания VirtusTec в данный момент проводит внедрение нового продукта: аккумуляторных батарей, собранных исключительно из NCM–элементов. Сборка происходит исходя из требований заказчика, а размер и вес готовой АКБ будет несколько меньше, чем у схожего по характеристикам LiFePO4.

Источник

Типы литий-ионных аккумуляторов: маркировка и расшифровка

Типы литий-ионных аккумуляторов — как разбираться в маркировке по типам литий-ионных батарей

Литий-ионный аккумулятор (Li-Ion Battery) — это название объединяет все аккумуляторы литий-ионного типа, даже если у них совершенно разные материалы анода, катода и состав электролита.

Читайте также:  Аккумулятор для feron el14

Нужно сравнение аккумуляторов Li-Ion? Например, 18650? Рекомендуем перейти к полному руководству.

Всё кажется простым до тех пор, пока вы не услышите в одном предложении литий-титанат и литий-железо-фосфат, а потом не начнёте сравнивать литий-ионный с литий-полимерным. Как развязать клубок путаницы в этих многочисленных названиях?

Если вы слышите о литий-кобальтовом аккумуляторе, то знайте, что это самый обыкновенный и наиболее распространённый литий-ионный аккумулятор из наших с вами смартфонов. Почему он «кобальтовый»? Из-за кобальта на его катоде.

По маркетинговому названию производители могут понимать особенности конкретной ячейки.

Или другой пример. Зная о преимуществах кремниевых анодов аккумуляторов, в тех же массовых литий-кобальтовых ячейках можно достичь лучшей ёмкости, чем с традиционным графитовым анодом. То есть в проект смартфона инженером будет закладываться уже литий-кобальтовый аккумулятор с кремниевым анодом.

Разберёмся подробнее в маркировке Li-Ion.

Типы литий-ионных аккумуляторов — как разбираться в маркировке по типам литий-ионных батарей

Типы литий-ионных аккумуляторов отличаются по типу материала анода, катода, электролита

Для чего им разные материалы? У одной химии больше пользы в безопасности или ёмкости (увеличена плотность энергии), у другой лучше получится удерживать заряд в мороз или увеличить ток разряда (актуально в электроинструменте или электромобилях).

При выборе анода, катода, электролита многое зависит от назначения самого электронного устройства.

Разберём принцип выбора типа литий-ионного аккумулятора для смартфона

Инженер компании-производителя при проектировании исходит из следующих потребностей:

Ради этого можно пожертвовать определёнными характеристиками:

К литий-ионной аккумуляторной ячейке в компактном размере, ёмкой с приемлемым сроком службы и базовой безопасностью как раз идеально подходит кобальтовый катод (LiCoO2, LCO) в тандеме с графитовым анодом. Недорогой в производстве, быстро изготавливается, массовый продукт.

Но ведь есть устройства, где срок службы и безопасность куда важнее цены и ёмкости.

Например? Источники бесперебойного питания. Мы в подробностях рассказывали как раз о таких надёжных батареях — литий-железо-фосфатных (LiFePo4, LFP).

Служат больше 10 лет, высокий ток разряда, выдерживают термические потрясения, беспрецедентно для литий-ионной технологии стабильны даже при коротком замыкании. Но всё ещё слишком дорого стоят за ту же ёмкость, что и LCO.

О «гаджетовой» компактности LiFePo4 при этом можно забыть. Если только сравнивать их со свинцово-кислотными АКБ из наших с вами автомобилей. Потому они лучше подходят как раз для ИБП (безопаснее, работают более 10 лет, не нужно обслуживать).

Наиболее распространённые типы литий-ионных аккумуляторов

Типы литий-ионных аккумуляторов — как разбираться в маркировке по типам литий-ионных батарей

Разделение на типы и маркировка обычно выбирается по катоду. Реже по аноду. Ещё реже по электролиту.

LCO | Литий-кобальтовые с катодом LiCoO2

Наиболее распространённый тип Li-Ion благодаря отличным характеристикам ёмкости (самая высокая энергоёмкость после NCA), мощности и цены.

В LCO хуже, чем в других системах: безопасность (требуется хорошая защита и контроль заряда-разряда) и долговечность (но её обычно хватает на цикл жизни одной модели потребительского устройства, такого как смартфон или ноутбук). Из-за дефицита кобальта [источник] ячейкам LCO стремительно ищут замену.

LFP | Литий-железо-фосфатные с катодом LiFePo4

Лучшие стороны — безопасность, высокие токи нагрузки и долговечность. В жертву идёт цена и ёмкость.

Катоды LFP отличаются по содержанию углерода и удельной поверхности: одни лучше себя показывают при низких температурах (например, электробусы), а другие обеспечивают лучшие показатели по устойчивому сопротивлению и стабильности в высокотемпературных режимах (например, те же источники бесперебойного питания и системы хранения энергии).

NMC | Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные с катодом LiNiMnCoO2

Наиболее сбалансированный по характеристикам материал с относительно высокой ёмкостью (примерно, как у LCO без графита на аноде) и уравновешенными свойствами безопасности, мощности, стоимости и долговечности.

Наиболее распространённая формула катодного материала: 33% никеля + 33% марганца + 33% кобальта (или 1:1:1). В маркировке может добавляться трёхзначная цифра, обозначающая как раз это соотношение (например, NMC 333 или NMC 811).

NCA | Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные с катодом LiNiCoAlO2

Литий-ионные аккумуляторы с маркировкой NCA особенно востребованы в электротранспорте из-за лучшего сочетания характеристик энергоёмкости (лучше всех в Li-Ion) и долговечности.

Основной недостаток — высокая цена. Также бОльших усилий относительно других электрохимических систем требует контроль заряда, разряда, температуры.

LMO | Литий-марганцево-оксидные с катодами LiMn2O4 и Li2MnO3

Литий-марганцевая шпинель на катоде LMO обеспечивает литий-ионному аккумулятору высокую термическую стабильность, сравнительно высокую ёмкость и низкую себестоимость.

Подвержен быстрому старению и разрушению при перегреве выше 60°C. На исправление недостатков направлены усилия по усовершенствованию гетероструктуры, чтобы предотвратить воздействие высокоактивного электролита на катод при эксплуатации и в моменты нагрева.

LTO | Литий-титанат-оксидные с анодом Li4Ti5O12

При безупречных характеристиках безопасности, долговечности, температурной стойкости (эффективнее других в морозы -30°C) и при высоком токе разряда (в десять раз превышает его ёмкость, то есть «10C»), быстрой зарядке, напряжении всего

1,8-2,8В литий-титанат невероятно дорогой и обладает относительно невысокой ёмкостью.

Считается многообещающей и перспективной технологией с точки зрения скорости усовершенствования производственных линий (удешевление продукции) и улучшения электрохимических процессов (увеличение ёмкости). Используется сейчас в основном в силовых агрегатах (например, электропоезда, водный и спецтранспорт) и в энергонакопителях (аккумуляция энергии от возобновляемых источников и аварийное питание).

Следует сказать, что на этих электрохимических системах разновидности аккумуляторов и маркировки Li-Ion не заканчиваются. Каждый год появляются новые типы катодов и анодов, разрабатываются добавки в целях улучшения характеристик технологии.

Основное препятствие на пути к массовому распространению и коммерциализации инновационных литий-ионных элементов — дороговизна производства чего-то «необкатанного». Ещё осложняет внедрение усовершенствованных катодов отсутствие заметного прогресса в электролитах (очень часто многообещающие изобретения откладывают до лучших времён, когда появится подходящий электролитический материал).

Типы литий-ионных аккумуляторов — как разбираться в маркировке по типам литий-ионных батарей

А что с литий-полимерными аккумуляторами?

Литий-полимерный аккумулятор (Li-Polymer Battery, LiPo) назван как раз по электролиту нового типа. В теории подразумевается, что внутри такой ячейки настоящий твердотельный полимерный электролит на основе органической химии.

Вот только в реальном мире истинных Li-Polymer практически не существует.

Тогда что такое литий-полимерный аккумулятор на практике?

Под литий-полимерной чаще всего понимают гибридную LCO-батарею. У неё будет пластиковый сепаратор и так называемый «гелевый твёрдый» полимерный электролит.

То есть на практике Li-Polymer — это та же самая распространённая литий-кобальтовая ячейка с графитовым анодом и незначительно усовершенствованной (а зачастую даже удешевлённой) конструкцией.

С микропористым гелевым электролитом вместо пористого сепаратора вы можете создавать аккумуляторы в более изощрённых формах, компактнее размещать контроллер или изгибать. Это способствует, например, увеличению ёмкости или добавлению большего числа компонентов при сохранении прежних габаритов ячейки.

Нередко производители в маркетинговых целях называют литий-ионным полимерным (Li-Ion Polymer Battery), например, обыкновенный литий-кобальтовый аккумулятор. У него жидкостный электролит, пористый сепаратор — ничего в конструкции не изменено. Но всё это просто заключено в полимерную оболочку (полимерный ламинат или ячейка-пакет «pouch-bag»).

То есть маркетинговое обозначение «Li-Polymer» (LiPo, LiPoly, Li-Po, Li-Poly) порой не имеет отношения даже к хотя бы гелевому электролиту, не говоря уже о редком семействе твердотельных истинных Li-Polymer.

Надеемся, что вам теперь легче ориентироваться в мире литий-ионных аккумуляторов.

Источники для самостоятельного изучения:

Пишите вопросы в комментарии. Оставляйте замечания, если что-то непонятно, чтобы мы могли сделать статью максимально простой для всех и каждого.

Подпишитесь на нашу группу ВКонтакте @NeovoltRu, чтобы узнавать новости из мира автономности гаджетов, об их улучшении и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.

Источник