Литий-ионные аккумуляторные батареи

Технические характеристики

Наименование Номинальная емкость, Ач Номинальное напряжение, В Габариты, мм Срок службы / циклы Масса, кг Рабочая температура, °С
2ЛИА-1,5 1,5 7,2 118х58х18 7/500 0,2 от -40 до +50
3ЛИА-4 4,0 10,8 134х55х56 7/500 1 от -40 до +50
3ЛИА-7 7,0 10,8 177х72х69 7/500 1,85 от -40 до +50
3ЛИА-14-1 14,0 10,8 177х72х99 7/500 3,1 от -40 до +50
3ЛИА-14-2 14,0 10,8 194х87х124 7/500 4 от -40 до +50
4ЛИА-18 18 14,4 250х80х150 7/500 5,2 от -20 до +55
4ЛИА-25 25 14,4 250х80х150 7/500 6,5 от -20 до +55

История создания литий-ионного аккумулятора началась с разработки первичных элементов с литиевым анодом в начале 70-х годов прошлого века.

В литий-ионном аккумуляторе положительный электрод, Lix Me O y , (M-Co либо Ni, либо Mn) является источником ионов лития, а отрицательный углеграфитовый электрод является приёмником этих ионов. При этом на аноде в процессе циклирования происходит внедрение (интеркаляция) ионов лития в кристаллическую решетку при заряде и их удалении (деинтеграция) то время разряда.

В качестве электролита используется литиевая соль, растворённая в апротонных органических соединениях.

Суммарный процесс работы литий-ионного аккумулятора может быть представлен уравнением:

Li MO2+ 6 C ← Li (1-x)MO2+LixC6

Таким образом, при заряде и разряде источника тока происходит перемещение х ионов лития с одного электрода на другой.

Конструкция

ЛИА-18 ЛИА-25

ЛИА выпускают в призматических, дисковых, цилиндрических вариантах. Отрицательные электроды ЛИА изготавливают, как правило, намазкой активной массы, состоящей из графита и связующего, растворенного в органическом растворителе, на медную фольгу. Положительные электроды изготавливают также намазкой активной массы, включающей активный катодный реагент, электропроводную добавку и связующий, на алюминиевую фольгу. Сепаратор изготавливают из полипропилена и полиэтилена.

Отсутствие в литий-ионных аккумуляторах высокоактивного в химическом отношении лития делает их практически безопасными системами, а замена процесса осаждения и растворения металлического лития на процесс миграции ионов лития с одного электрода на другой позволяет почти неограниченно увеличить срок их службы (до нескольких тысяч и более циклов).

Технические преимущества

  • Высокие удельные характеристики
  • Устойчивость к механическим нагрузкам
  • Длительный срок службы
  • Низкий саморазряд

Сравнительные характеристики герметичных аккумуляторов

Тип аккумулятора Литий-ионный Никель-Металлгидридный Никель-кадмиевый Никель-водородный
Номинальное напряжение, В 3,6 1,25 1,2 1,25
Удельная энергия по массе, Втч/кг 130 60—75 40—45 50—55
Удельная энергия по объему, Втч/дм3 260 180—200 80—100 100—120
Саморазряд, % (сут.) До 15 (28 ) 20 (28) 20 (28) 40(3)
Максимальное избыточное давление, мпа   0,15 0,15 12
Отдача по емкости, % 98 96-98 72 90—92
Срок службы, годы/циклы 5/500 5/500 5/500 7/1000

Литий-ионные аккумуляторы и батареи на их основе.

Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) в настоящее время производятся огромными тиражами в ряде стран и применяются во всем мире в качестве источника электрической энергии для портативных электронных устройств (радиотелефоны, портативные компьютеры, видеокамеры и т. п.)

В то же время ведутся интенсивные научно-исследовательские работы по совершенствованию активных электродных материалов, электролитов, сепараторов и других составляющих. С целью дальнейшего повышения потребительских качеств ЛИА (стабилизации электрических характеристик, увеличения срока службы, расширения рабочего температурного диапазона, увеличения удельной мощности, совершенствования технологии, снижения стоимости).

Однако уже на сегодня создан научный и экспериментальный задел, достаточный для создания источников энергии, способных заменить традиционные источники для таких потребителей, как электромобили, подводные аппараты и космические аппараты. При этом ЛИА способны обеспечить энерговооруженность объектов в 1,5—2,5 раза больше, чем традиционные ХИТ. Сравнительные характеристики аккумуляторов различных систем приведены в таблице на предыдущей странице.

На данный момент в АО «НИАИ «Источник» существуют разработки цилиндрических ЛИА в габаритах R6 и ряда призматических аккумуляторов емкостью от 0,4 до 1000 Ач, а также батарей на их основе.