Аккумулятор Samsung S10

Характеристики литий-ионных аккумуляторов зависят от химического состава составляющих компонентов и варьируются в следующих пределах:

• напряжение единичного элемента:
  • номинальное: 3.6 В;
  • максимальное: 4.23 В;
  • минимальное: 2.5-3.0 В;
• удельная энергоёмкость: 110 … 230 Вт*ч/кг;
• внутреннее сопротивление: 5 … 15 мОм/А*ч;
• число циклов заряд/разряд до потери 80 % ёмкости: 600;
• время быстрого заряда: 15 мин … 1 час;
• саморазряд при комнатной температуре: 3 % в месяц;
• ток нагрузки относительно ёмкости (С):
  • постоянный: до 65 С;
  • импульсный: до 500 С;
  • наиболее приемлемый: до 1 С;
• диапазон рабочих температур: −0 … +60 °C (при отрицательных температурах заряд батарей невозможен).

Телефон батарея. Аккумулятор смартфон.

Зарядные устройства поддерживают конечное напряжение в диапазоне 4.05-4.2 В.

Из-за превышения напряжения при заряде аккумулятор может загореться, поэтому в корпус аккумуляторов встраивают специальную миниатюрную электронную плату, которая защищает аккумулятор от превышения напряжения заряда. Также эта плата может опционально контролировать температуру аккумулятора, отключая его при перегреве, ограничивать глубину разряда и ток потребления. Тем не менее надо учитывать что не все аккумуляторы снабжаются защитой. В погоне за себестоимостью или ёмкостью защиту могут не ставить.

Литиевые аккумуляторы имеют специальные требования при подключении нескольких банок последовательно. Зарядные устройства для таких многобаночных аккумуляторов снабжаются схемой балансировки ячеек. Смысл балансировки в том что банки немного разные, и какая-то достигнет полного заряда раньше других. При этом необходимо прекратить заряд этой банки, продолжая заряжать остальные. Эту функцию выполняет специальный узел балансировки аккумулятора. Он шунтирует заряженную банку так, чтобы ток заряда шёл мимо неё.

Литий-ионный аккумулятор состоит из электродов (катодного материала на алюминиевой фольге и анодного материала на медной фольге), разделённых пропитанными электролитом пористыми сепараторами. Пакет электродов помещён в герметичный корпус, катоды и аноды подсоединены к клеммам-токосъёмникам. Корпус имеет предохранительный клапан, сбрасывающий внутреннее давление при аварийных ситуациях и нарушении условий эксплуатации. Литий-ионные аккумуляторы различаются по типу используемого катодного материала. Переносчиком заряда в литий-ионном аккумуляторе является положительно заряженный ион лития, который имеет способность внедряться (интеркалироваться) в кристаллическую решётку других материалов (например, в графит, окислы и соли металлов) с образованием химической связи, например: в графит с образованием LiC6, окислы (LiMO2) и соли (LiMRON) металлов.

Первоначально в качестве отрицательных пластин применялся металлический литий, затем - каменноугольный кокс. В дальнейшем стал применяться графит. Применение оксидов кобальта позволяет аккумуляторам работать на значительно более низких температурах, повышает количество циклов разряда/заряда одного аккумулятора. Распространение литий-феррум-фосфатных аккумуляторов обусловлено их относительно низкой стоимостью. Литий-ионные аккумуляторы применяются в комплекте с системой контроля и управления - СКУ или BMS (battery management system) и специальным устройством заряда/разряда.

В настоящее время в массовом производстве литий-ионных аккумуляторов используются три класса катодных материалов:

• кобальтат лития LiCoO2 и твёрдые растворы на основе изоструктурного ему никелата лития
• литий-марганцевая шпинель LiMn2O4
• литий-феррофосфат LiFePO4.

Электро-химические схемы литий-ионных аккумуляторов:

• литий-кобальтовые LiCoO2 + 6xC → Li1-xCoO2 + xLi+C6
• литий-ферро-фосфатные LiFePO4 + 6xC → Li1-xFePO4 + xLi+C6

Благодаря низкому саморазряду и большому количеству циклов заряда-разряда, Li-ion-аккумуляторы наиболее предпочтительны для применения в альтернативной энергетике. При этом помимо системы BMS (СКУ) они укомплектовываются инверторами (преобразователи напряжения).

• Высокая энергетическая плотность (ёмкость).
• Низкий саморазряд.
• Не требуют обслуживания.