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: LiCoO₂, LiMn₂O₄, LiFePO₄, 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.

LiCoO₂: 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.

Очень высокая удельная энергоемкость

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

Средняя точка: 3.7 В
Удельная энергоемкость: ~ 240 Втч/кг

LiMn₂O₄: 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.

Эффект самобалансировки  Большие отдаваемые токи  Низкий саморазряд  Большой срок службы (1000 циклов или 5 лет)  Хорошо переносят отрицательные температуры

Невысокая удельная энергоемкость  Неспособны заряжаться при отрицательных температурах

Средняя точка: 3.6 В
Удельная энергоемкость: ~ 150 Втч/кг

LiFePO₄: 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.

Очень большой ресурс (до 7000 циклов или до 25 лет)  Практически постоянное напряжение разряда  Способны отдавать большой ток (до 50C);  Очень низкий саморазряд  Полная химическая и термическая стабильность  Хорошо переносят низкие температуры  Могут заряжаться при отрицательных температурах по особым алгоритмам

Невысокая удельная энергоемкость  Высокая стоимость

Средняя точка: 3.2 В
Удельная энергоемкость: ~ 140 Втч/кг

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.

Большой ресурс (до 1000 циклов или до 5 лет)  Большая токоотдача  Хорошо переносят отрицательные температуры  Низкий саморазряд  Химическая стабильность  Хорошо переносят низкие температуры  Могут заряжаться при отрицательных температурах по особым алгоритмам

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 LiFePO4 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.