Чем литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы лучше Ni-Cd или Ni-MH

Ранее мы говорили, что литий-ионные аккумуляторы пришли на смену перезаряжаемым батарейкам Ni-MH и Ni-Cd, как достойная альтернатива, характеризующаяся высокими рабочими качествами. При этом мало кто знает, что до выхода литиевый источников тока было более 20 лет неудачных экспериментов, которые никак не давали положительного результата.

Ситуация кардинально переменилась после того, как учеными был сделан уклон в сторону ионов лития, вместо работы с металлическим литием. И сегодня аккумуляторы на базе литий ионов уже окружают нас повсеместно. Такие элементы питания сейчас используют:

— в фототехнике;
— в мобильных телефонах;
— в компьютерах и ноутбуках;
— в цифровой аппаратуре;
— в смартфонах, планшетах, электронных книгах и даже карманных фонариках.

Принципиальные преимущества Li-ion аккумуляторов

Если разобраться, то литий-ионные аккумуляторные батарейки имеют схожие типоразмеры, аналогичные никель-кадмиевым и никель-металлогидридным вторичным элементам. Форма батареек также может быть 2-х типов:

— цилиндр (в том числе таблетка, кнопка, пуговка);
— параллелепипед (внешне: прямоугольник, блок).

При схожих размерах аккумуляторы литий-ионной схемы накапливают большее количество энергии и дают более высокое напряжение, чем ранее популярные Ni-Cd или Ni-MH источники тока. Например, один литиевый элемент питания (одна батарейка) уже способна заменить 2 никелевые модели по напряжению и срокам службы.

Чем еще литий-ионные аккумуляторы лучше своих предшественников? Да практически всем:

— повышенной плотностью (удельной емкостью) энергии на единицу площади;
— высокой плотностью разрядных токов;
— незначительным и малозаметным саморазрядом;
— длительным сроком службы (10 лет);
— простотой в уходе и эксплуатации;
— отсутствием потребности в «тренировке» после покупки;
— постоянной готовностью к эффективной работе;
— возможностью регулярной незначительной дозарядки;
— широким рабочим температурным диапазоном;
— значительным количеством рабочих циклов (свыше 1000 разряд/зарядов);
— способностью сохранять накопленную энергию;
— отсутствием «эффекта памяти»;
— малым старением без регулярного использования;
— прочими полезными качествами.

Так, заряженная литий-ионная аккумуляторная батарейка может терять за год не более 3% накопленной емкости, что изначально предопределяет длительные сроки ее хранения в условиях, указанных производителем изделия. А спустя 2 года хранения без использования аккумулятор литий ионный может потерять всего 20% былой энергии, и готов в любое время приступить к работе.

Принципиальные недостатки Li-ion аккумуляторов

Этот абзац не будет большим, т.к. заметных недостатков не слишком много. Это:

— сравнительно высокая стоимость;
— «боязнь» перезарядки;
— «боязнь» полного разряда в ноль;
— ограниченный спектр рабочих температур, который выше Ni-MH или Ni-Cd, но все еще не безграничен;
— взрывоопасность при нарушении герметичности корпуса;
— невозможность обеспечить высокие разрядные токи, в чем могут нуждаться мощные портативные электроприборы вроде электробритвы или фотовспышки.

Перспективы развития Li-ion аккумуляторов


1. Уже сегодня аккумуляторы литий ионные считаются экспертами наиболее перспективным классом автономных перезаряжаемых элементов питания.

2. Идет поиск материала, способного заменить дорогостоящий оксид кобальта. При успехе этого поиска цена аккумуляторов может снизиться.

3. Повышение удельной энергоемкости – главное направление поиска ученых, и уже сейчас появляются новые успешные варианты, например, с переходом на литий-полимерную (Li-pol) основу аккумулятора.

В целом, аккумуляторные батарейки Li-ion идеальными, конечно, не назовешь, но высокая плотность накопленной энергии компенсирует здесь все имеющиеся недостатки. И именно поэтому литий-ионные элементы питания получили сегодня столь широкое распространение во всех видах портативной и автономной электротехнике, где компактность и эргономичность имеет большое значение.