Типы li ion аккумуляторов размеры

Аккумуляторы и батареи

Информационный сайт о накопителях энергии

Типы аккумуляторов Li-ion

От начала работ по созданию аккумуляторных батарей на основе чистого лития до появления первой партии литий-ионных перезаряжающихся элементов прошло более 80 лет. В 1991 году компанией Sony была выпущена Li-ion батарея. Литий – металл легкий, активный и энергоемкий, но его создатели источников энергии не смогли приручить, пока. Все типы литиевых батареек и аккумуляторы работают с ионами LI в составе сложных солей. По видам активного элемента названы типы батарей, от состава зависит их напряжение на одну ячейку и уровень саморазряда. Удельная энергия гальванических элементов с Li в несколько раз выше, чем Ni-Cd.

Типы литиевых аккумуляторов, размеры

Батарея состоит из положительного и отрицательного электродов из алюминиевой или медной фольги. На поверхность катода тонким слоем нанесен оксид лития, а анод представляет пористый углерод. Между ними сепаратор. Электролит представляет раствор соли лития. При зарядке анод теряет электроды, катод притягивает. Разрядка сопровождается обратной реакцией.

На катод наносят:

• литий- оксид кобальт или литий-кобальт;
• литий- оксид марганца, именуемый шпиндель, литий- марганец;
• литий-фосфат железа, LEP;
• литий никель-марганец-кобальт, сокращенно НКМ;
• Литий- никель-кобальт-оксид алюминия или НКА.

Анод выполнен из графитовой пластины – чистый углерод. Но уже ведутся работы по замене его кремниевым.

Подбирая состав ионных компонентов, производители улучшают отдельные свойства батарей. В зависимости от агрегатного состояния электролита литиевые аккумуляторы могут быть ионными или полимерными. Какой тип выбрать зависит от суммы технических показателей.

Получили известность и используются в различных приборах и технике следующие типы литиевых батарей.

1. Литий-ионные, с номинальным напряжением 3,6 В. В них в необслуживаемой батарее залит жидкий электролит.
2. Литий-полимерные – номинальное напряжение 3,7 В, электролит заполняет свободное пространство в виде геля.
3. Литий- железо фосфатные – номинальное напряжение 3,3 В, характеризуется устойчивостью к морозу, не страшна глубокая разрядка, вариант для транспорта.

Характеристики батарей зависят от толщины фольги, % состава компонентов в активной обмазке. Производители создают модели с большей емкостью или мощностью, подбирая состав, технологию нанесения, вид токопроводящих пластин.

Конструкция литий-ионных аккумуляторов

По конструкции батареи li-ion бывают рулонного типа и с набором пластин. Рулонный тип предполагает, что сложенные пластины закручивают в цилиндр или полоса сматывается так, как будто внутри установлена пластина, рулон получается плоским. В корпусе может разместиться несколько таких рулонов. Как отдельные банки, они подключаются в общий вывод параллельно.

Именно из набора литиевых пластин состит призматический АКБ.

Цилиндрические литиевые аккумуляторы используются отдельно батареей или комплектом, в общем корпусе. Токовыводы представляют контактные площадки или винтовые борны. За счет высоких борнов можно самостоятельно собрать батарею нужной емкости, соединяя контакты с помощью токопроводящей ленты. Размеры цилиндрических батарей унифицированы. Так 18650 означает, высота цилиндра 65 мм, диаметр 18 мм.

В оболочке из ламинированой фольги могут быть только литий-полимерные аккумуляторы. Они легкие, компактные, принимают нужную форму. Но непрочный корпус сокращает срок службы батареи.

Видео

Интересует, из каких компонентов собрана литий-ионная батарейка – посмотрите видео.

Источник

Определить формат или размер Li-ion аккумулятора

Для обозначения используется 5-значное число, в котором:

• первые 2 цифры указывают на значение диаметра источника энергии (в мм);
• последующие 2 цифры отображают его длину (в мм);
• последняя цифра отражает форму элемента питания (0 – цилиндрическая форма).

Например, маркировка самого распространенного типоразмера 18650 указывает на то, что перед нами накопитель энергии цилиндрической формы, диаметром 18 мм и длиной 65 мм. Хотя литиевые элементы питания представлены обширной номенклатурной линейкой, аккумуляторы Li-ion формата 18650 остаются самыми распространенными и востребованными.

Обычно Li-ion аккумуляторы производятся в форме цилиндра или призмы. В цилиндрических моделях содержится завернутый в рулон комплект электродов и сепаратора. Они находятся в корпусе из стали или алюминия. С корпусом соединяется электрод» –», а через изолятор на крышку выводится полюс» +». Накопители в форме призмы содержат уложенные одна на другую прямоугольные пластины. Иногда в призматических источниках энергии используется рулонная сборка комплекта электродов, завернутого в виде эллиптической спирали.

Таблица типоразмеров аккумуляторов Li-ion

Приведем самые распространенные размеры Li-ion аккумуляторов в таблице:

Тип

Обозначение

Типоразмеры

Схожие типоразмеры

XX – указание диаметра в мм,

YY – значение длины в мм,

0 – отражает исполнение в виде цилиндра

1/2 AAA ( Ø соответствует ААА, но на половину длины)

Ø 7 мм (как у АА), но длина меньше

2xCR123 (или 168S/600S)

2xCR123 (или 150A/300P)

2xCR123 (или 168A/600P)

Параметры определяются примерно и могут варьироваться в зависимости от нюансов изготовления источников питания. В частности:

• толщина наружного покрытия на перезаряжаемых элементах питания бывает толще, чем на простых батарейках;
• толщина защитной платы способна достигать 3 мм.

Также следует учесть, что соответствие типоразмеров указывает на эквивалентность геометрических, но не электрических характеристик, т.е. выходное напряжение таких источников питания не идентично! К примеру, при установке пары элементов CR123 взамен ячейки 18650 важно убедиться, что повышенное напряжение не навредит приборам.

Размеры литиевых аккумуляторов в форме «таблеток » обозначаются формулой CRXXYY, где ХХ – это диаметр (в мм), а YY – высота (в десятых долях мм). К примеру, обозначение CR2032 указывает на то, что перед нами 3V источник питания с размерами 20х3,2 мм.

У «плоских » элементов питания формат 3R12 соответствует 3-м типоразмерам R12 (больше не производятся). Модель 6F22 9V соответствует 6-ти источникам питания F22 или последовательно соединенным элементам АААА.

Форматы литиевых аккумуляторов

Обычно литиевые аккумуляторы производятся с привычными контактами:» +» в виде выступа на торце и» –» в виде рельефной или плоской площадки. Также в них могут быть предусмотрены контакты под пайку. В зависимости от химического состава различают источники питания: Li-ion, Li-Po, Li-Mn, LFP, Li-FeS, LTO. В зависимости от входящих в состав химических элементов цилиндрические источники питания маркируются так:

• ICR – содержащие кобальт;
• IMR – имеющие в составе марганец;
• INR – содержащие никель и марганец;
• NCR – имеющие в составе никель и кобальт, а в роли изолятора – оксид алюминия.

В частности, обозначение ICR18650 характерно для цилиндрических элементов питания на основе кобальта с диаметром 18 мм и длиной 65 мм. По внешнему виду они напоминают батарейки АА, но превышают их по величине. Такие аккумуляторы востребованы в фонарях и других приборах, нуждающихся в высокой емкости, а также используются для сборки аккумуляторных батарей с различными параметрами. Наиболее распространены элементы с номинальным напряжением 3,7 В.

Подробнее о разновидностях литий-ионных аккумуляторов читайте в нашем предыдущем материале.

Источник

Типы литий-ионных аккумуляторов (Li-ion)

Разные подвиды литий-ионной электрохимической системы именуются по типу своего активного вещества, и могут обозначаться как полностью словами, так и в укороченном виде — химическими формулами. Объединяется литиевые аккумуляторы то, что все они относятся к герметичным необслуживаемым аккумуляторам. Такие формулы не очень удобны для прочтения или запоминания ввиду своей сложности, поэтому и они упрощаются — к буквенной аббревиатуре.

Например, кобальтит лития, один из самых распространенных материалов для литий-ионных аккумуляторов, имеет химическую формулу LiCoO2 и аббревиатуру LCO. Из соображений простоты также может использоваться короткая словесная форма — “литий-кобальт”. Кобальт является основным активным веществом и именно по нему характеризуется тип батареи. Другие типы литий-ионной электрохимической системы также аналогично сводятся к краткой форме. В данном разделе перечислены шесть наиболее распространенных типов Li-ion.

1. Литий-кобальтовый аккумулятор ( LiCoO2)

Высокий показатель удельной энергоемкости делает литий-кобальтовый аккумулятор популярным выбором для мобильных телефонов, ноутбуков и цифровых камер. Аккумулятор состоит из графитового анода и катода из оксида кобальта. Катод имеет слоистую структуру и во время разряда ионы лития перемещаются к нему от анода. При зарядке направление меняется на противополжное. Недостатком литий-кобальтовых аккумуляторов является относительно короткий срок службы, низкая термическая стабильность и ограниченные возможности нагрузки (удельная мощность). На рисунке 1 показана структура такого аккумулятора.

Рисунок 1: Структура литий-кобальтового аккумулятора. Во время разряда ионы лития перемещаются от анода к катоду, при зарядке — от катода к аноду.

Литий-кобальтовый аккумулятор не может заряжаться или разряжаться при силе тока выше его С-рейтинга. Это означает, что ячейка типоразмера 18650 емкостью 2400 мАч может заряжаться или разряжаться силой тока не превышающей 2400 мА. Принудительный быстрый заряд или подключение нагрузки, требующей больше чем 2400 мА, приведет к чрезмерному стрессу и перегреву. Для быстрой зарядки производители рекомендуют С-рейтинг 0,8С или около 2000 мА. При использовании системы защиты аккумулятора она автоматически ограничивает заряд и разряд до безопасного уровня — около 1С.

Standard Range AGM	Deep Cycle Range AGM	Gellyte Range GEL
10 — 12 лет / 600 циклов	10 — 12 лет / 700 циклов	10 — 12 лет / 750 циклов
универсальная серия AGM	для глубоких разрядов AGM	универсальная серия GEL

Гексагональный график (рисунок 2) суммирует производительность литий-кобальтового аккумулятора с точки зрения таких характеристик — удельная энергоемкость, которая отвечает за время работы; удельная мощность, или способность обеспечить большую силу тока; безопасность; производительность при высоких и низких температурах; срок службы и долговечность; стоимость. Другими важными характеристиками, не учтенными на этом графике, являются токсичность, возможность быстрой зарядки, саморазряд и срок возможного хранения. (Смотрите: Принцип “восьмигранной” батареи — что делает батарею батареей).

Рисунок 2: Оценка усредненного литий-кобальтового аккумулятора. Литий-кобальтовая электрохимическая система выделяется высокой удельной энергоемкостью, но предлагает средние показатели удельной мощности, безопасности и срока службы.

Таблица характеристик

60% кобальта), графитовый анод
Сокращенное обозначение: LCO или Li-кобальт
Разработан в 1991 году Напряжение 3,60 В номинальное; стандартный рабочий диапазон — 3,0-4,2 В Удельная энергоемкость 150-200 Вт*ч/кг; специализированные модели обеспечивают до 240 Вт*ч/кг С-рейтинг зарядки 0,7-1С, напряжение зарядки 4,20 В (большинство моделей); процесс зарядки обычно занимает 3 часа; зарядка силой тока больше 1С сокращает срок службы батареи С-рейтинг разряда 1С; при напряжении ниже 2,50 В срабатывает отсекатель; разряд силой тока выше 1С сокращает срок службы батареи Количество циклов заряда/разряда 500-1000, зависит от глубины разрядов, нагрузки, температур Тепловой пробой Обычно при 150°С. Полный заряд способствует тепловому пробою Области применения Мобильные телефоны, планшеты, ноутбуки, фотоаппараты Комментарий Очень высокая удельная энергоемкость, ограниченная удельная мощность. Высокая стоимость кобальта. Служит в областях, где требуется большая емкость. Имеет стабильный спрос на рынке.

Таблица 3: Характеристики литий-кобальтового аккумулятора.

2. Литий-марганцевый аккумулятор (LiMn2O4)

Устройство литий-ионного аккумулятора с марганцевой шпинелью было впервые опубликовано в журнале “Materials Research Bulletin” в 1983 году. В 1996 году компания Moli Energy коммерциализировала литий-ионную ячейку с литий-марганцевой шпинелью в качестве материала катода. Трехмерная структура шпинели улучшает поток ионов на электроде, что приводит к уменьшению внутреннего сопротивления и улучшению обработки тока. Еще одним преимуществом шпинели является высокая термическая стабильность, но срок жизни и количество циклов ограничены.

Низкое внутреннее сопротивление такой ячейки обеспечивает быструю зарядку и высокое возможное значение силы тока разряда. В типоразмере 18650 литий-марганцевый аккумулятор может разряжаться силой тока в 20-30 А с умеренным теплообразованием. Кроме того, он способен выдерживать импульсы до 50 А в течение одной-двух секунд. Непрерывная же нагрузка в 50 А приведет к нагреву аккумулятора, который не должен превышать 80°С во избежание деградации. Литий-марганцевые аккумуляторы используются для мощных инструментов, медицинского оборудования, а также в гибридном и электротранспорте.

На рисунке 4 представлена графическая иллюстрация трехмерного кристаллического каркаса материала катода. Этим материалом является шпинель, у которой начальная ромбовидная решеточная структура трансформируется в трехмерную.

Рисунок 4: Структура литий-марганцевого аккумулятора. Катод из кристаллической литий-марганцевой шпинели имеет трехмерную каркасную структуру, которая появляется после начального формирования. Шпинель обеспечивает низкое сопротивление, но имеет более умеренную удельную энергоемкость чем кобальт.

Marin GEL Range	Deep Cycle GEL Range	Solar GEL Range
10 — 12 лет / 800 циклов	10 — 12 лет / 800 циклов	10 — 12 лет / 800 циклов
для электромоторов лодок и катеров	для глубоких циклических разрядов	для солнечных электростанций

Емкость литий-марганцевого аккумулятора примерно на треть меньше емкости литий-кобальтового. Гибкость конструкции позволяет оптимизировать батарею под разные задачи и создавать модели с улучшенными показателями долговечности, удельной мощности или удельной энергоемкости. Например, версия в типоразмере 18650 с улучшенными показателями мощности имеет емкость только 1100 мАч, в то время как оптимизированная под емкость — 1500 мАч.

На рисунке 5 показан гексагональный график типичного литий-марганцевого аккумулятора. Характеристики могут казаться не особо впечатлительными, но последние разработки имеют улучшенные показатели удельной мощности, безопасности и продолжительности жизни.

Рисунок 5: Характеристики обычной литий-марганцевого аккумулятора. Несмотря на умеренную общую производительность, новые модели демонстрируют улучшенную удельную мощность, безопасность и продолжительность жизни.

Большинство литий-марганцевых аккумуляторов комбинируются с литий-никель-марганец-кобальтовыми (NMC) для повышения удельной энергоемкости и продления срока службы. Этот союз позволяет использовать сильные стороны обеих систем и называется LMO (NMC). Именно эти комбинированные аккумуляторы используются в большинстве электромобилей, таких как Nissan Leaf, Chevy Volt и BMW i3. LMO – часть такого аккумулятора, которая составляет около 30 %, обеспечивает высокие ускорительные возможности электродвигателя, а NMC часть отвечает за размер автономного пробега.

Исследования в литий-ионной системе в значительной степени тяготеют к объединению литий-марганцевых ячеек с никель-марганец-кобальтовыми. Эти три активных металла могут легко комбинироваться для получения необходимого результата, будь то повышение удельной мощности, нагрузочных характеристик или долговечности аккумулятора. Этот широкий диапазон возможностей необходим для удовлетворения единым технологическим подходом и рынка потребительских аккумуляторов, где на первом месте стоит емкость; и промышленности, где необходимы аккумуляторные системы с хорошими нагрузочными характеристиками, с длительным сроком службы и с надежной безопасной эксплуатацией.

Таблица характеристик

Литий-марганцевая шпинель: LiMn2O4 катод, графитовый анод Сокращенное обозначение: LNO или Li-марганцевый (шпинельная структура) Разработан в 1996 году
Напряжение	3,70 В (3,80 В) номинальное; стандартный рабочий диапазон — 3.0-4.2 В
Удельная энергоемкость	100-150 Вт*ч/кг
С-рейтинг зарядки	Стандарт 0,7-1С; 3С максимум; зарядка до 4,20 В (большинство батарей)
С-рейтинг разряда	Стандарт 1С; существуют модели с 10С; импульсный режим работы (до 5 секунд) — 50С; при 2,50 В срабатывает отсекатель
Количество циклов заряда/разряда	300-700 (зависит от глубины разрядов и температуры)
Тепловой пробой	Обычно при 250°С. Полный заряд способствует тепловому пробою
Области применения	Электроинструмент, медицинское оборудование, электрические силовые агрегаты
Комментарий	Высокая мощность, но умеренная емкость; безопаснее литий-кобальтовых; обычно используется вместе с NMC

Таблица 6: Характеристики литий-марганцевого аккумулятора.

3. Литий-никель-марганец-кобальт-оксидный аккумулятор (LiNiMnCoO2 или NMC)

Одним из наиболее успешных вариантов исполнения литий-ионной электрохимической системы является сочетание никеля, марганца и кобальта (NMC) в катоде. По аналогии с литий-марганцевыми, эти системы могут быть оптимизированы под емкость или мощность. Например, NMC аккумулятор в типоразмере ячейки 18650 для умеренной нагрузки имеет емкость 2800 мАч и может обеспечивать силу тока в 4-5 А; а версия в том же типоразмере, но оптимизированная под мощностные показатели имеет емкость только 2000 мАч, но максимальная сила тока разряда у нее — 20 А. Показатель емкости можно увеличить и до 4000 мАч, если добавить кремний в состав анода. Но с другой стороны, это значительно уменьшит нагрузочные характеристики и долговечность такого аккумулятора. Столь неоднозначные свойства кремния появляются из-за его расширения и уменьшения при зарядке и разрядке, что приводит к механической неустойчивости конструкции аккумулятора.

Секрет технологии NMC заключается в сочетании никеля и марганца. Аналогией может служить обыкновенная поваренная соль, где по отдельности ее компоненты, натрий и хлор, весьма токсичны, но их соединение образует полезное пищевое вещество. Никель известен своей высокой удельной энергоемкостью, но низкой стабильностью; марганец же имеет преимущество в виде шпинельной структуры, которая обеспечивает низкое внутреннее сопротивление, но и приводит к недостатку — низкой удельной энергоемкости. Сочетание же этих металлов позволяет компенсировать недостатки друг друга и в полной мере использовать сильные стороны.

OPzS	NI-CD	OPzV
20 лет / 1500 циклов	25 лет / 2000 циклов	20 лет / 1500 циклов
для промышленного и частного применения: телекоммуникации, аварийное освещение, солнечные электростанции, системы безопасности, (UPS) источники бесперебойного питания и т.д.

NMC аккумуляторы используются для мощных инструментов, электровелосипедов и других силовых агрегатов. Состав катода, как правило, сочетает никель, марганец и кобальт в равных частях, то есть каждый металл занимает треть от общего объема. Такое распределение также известно как 1-1-1. Сочетание в таком соотношении выгодно своей стоимостью, так как содержание дорогого кобальта по сравнению с другими версиями батареи относительно невелико. Еще одна успешная комбинация NMC содержит 5 частей никеля, 3 части кобальта и 2 части марганца. Эксперименты по поиску удачных комбинаций этих активных веществ продолжаются и сейчас. На рисунке 7 продемонстрированы характеристики NMC аккумулятора.

Рисунок 7: Оценка характеристик NMC аккумулятора. NMC имеет хорошую общую производительность и отличную удельную энергоемкость. Данная аккумуляторная батарея является предпочтительным выбором для электротранспорта и имеет самый низкий уровень самонагрева.

В последнее время именно NMC семейство литий-ионных аккумуляторов становится наиболее популярным, так как благодаря возможности комбинации активных веществ стало можно сконструировать экономичную батарею с хорошей производительностью. Никель, марганец и кобальт могут быть легко смешаны, чтобы удовлетворить широкий спектр требований для электротранспорта или систем аккумулирования энергии, специфика которых предполагает регулярную циклическую работу. Семейство NMC аккумуляторов активно развивается в своем многообразии.

Таблица характеристик

Литий-никель-марганец-кобальт-оксид: LiNiMnCoO2 катод, графитовый анод Сокращенное обозначение: NMC (NCM, CMN, CNM, MNC, MCN аналогично комбинации металлов) Разработан в 2008 году
Напряжение	3,60-3,70 В номинальное; стандартный рабочий диапазон — 3,0-4,2 В на ячейку, или выше
Удельная энергоемкость	150-220 Вт*ч/кг
С-рейтинг зарядки	0,7-1С, зарядка до 4,20 В, в некоторых моделях до 4,30 В; процесс зарядки обычно занимает 3 часа; зарядка силой тока больше 1С сокращает срок службы батареи
С-рейтинг разряда	1С; некоторые модели поддерживают 2С; при 2,50 В срабатывает отсекатель
Количество циклов заряда/разряда	1000-2000 (зависит от глубины разрядов и температуры)
Тепловой пробой	Обычно при 210°С. Полный заряд способствует тепловому пробою
Области применения	Электровелосипеды, медицинское оборудование, электроавтомобили, промышленность
Комментарий	Обеспечивают высокую емкость и мощность. Широкий спектр практического применения, доля рынка стремительно растет

Таблица 8: Характеристики литий-никель-марганец-кобальт-оксидного (NMC) аккумулятора.

4. Литий-железо-фосфатный аккумулятор (LiFePO4)

В 1996 году в Университете Техаса были проведены исследования, в результате которых был открыт новый материал для катода литий-ионного аккумулятора — фосфат железа. Литий-фосфатная система обладает хорошими электрохимическими свойствами и низким внутренним сопротивлением. Основными преимуществами таких аккумуляторов являются высокие показатели силы тока и длительный срок службы, к тому же они обладают хорошей термической стабильностью, повышенной безопасностью и стойкостью к неправильному использованию.

AGM Deep Cycle	GEL Deep Cycle	Литиевые (LiFePO4)
10 лет / 400 циклов	10 лет / 500 циклов	20 лет / 2200 циклов
универсальное применение	для циклических разрядов	для частых глубоких разрядов

Литий-фосфатные аккумуляторы более стойкие к перезаряду; если в случае длительного времени к ним приложено высокое напряжение, то деградационные последствия будут заметно меньше в сравнении с другими литий-ионными аккумуляторами. Но напряжение ячейки в 3.20 В снижает показатель удельной энергоемкости до уровня, даже меньшего, чем у литий-марганцевого аккумулятора. Для большинства электрических батарей холодная температура снижает производительность, а жаркая — сокращает срок службы, литий-фосфатная система не является исключением. У нее также более высокий показатель саморазряда в сравнении с другими литий-ионными аккумуляторами. На рисунке 9 показаны характеристики литий-фосфатного аккумулятора.

Flooded 6V	Flooded 8V	Flooded 12V
10 — 12 лет / 600 циклов	10 — 12 лет / 600 циклов	10 — 12 лет / 600 циклов
для тяжелых условий работы с электромотрами в составе лодок, погрузчиков, подъемников, поломоечных машин и т.д.

Литий-фосфатные аккумуляторы часто используются в качестве замены стартерным свинцово-кислотным. Четыре ячейки такой батареи обеспечат напряжение в 12,8 В — аналогично напряжению шести двухвольтовых ячеек свинцово-кислотного. Генератор транспортного средства подзаряжает свинцово-кислотный аккумулятор до 14,40 В (2,40 В на ячейку). Для четырех литий-фосфатных ячеек предельное напряжение будет 3,60 В, после подзарядку следует отключить, чего не происходит в обычном транспортном средстве. Литий-фосфатные аккумуляторы стойкие к перезаряду, но даже они при длительном сохранении повышенного напряжения деградируют. Низкие температуры также могут стать проблемой при использовании литий-фосфатного аккумулятора в качестве замены обычному стартерному.

Рисунок 9: Оценка характеристик литий-фосфатного аккумулятора. Литий-фосфатная электрохимическая система обеспечивает отличную безопасность и долгий срок службы, но удельная энергоемкость имеет умеренные показатели, также стоит отметить высокий саморазряд.

Таблица характеристик

Литий-феррофосфат: LiFePO4 катод, графитовый анод Сокращенное обозначение: LFP или Li-фосфат
Напряжение	3,20, 3,30 В номинальное; стандартный рабочий диапазон — 2,5-3,65 В на ячейку
Удельная энергоемкость	90-120 Вт*ч/кг
С-рейтинг зарядки	1С стандарт, зарядка до 3,65 В; процесс зарядки обычно занимает 3 часа
С-рейтинг разряда	1С; в некоторых версиях до 25С; 40 А импульсные токи (до 2 секунд); при 2,50 В срабатывает отсекатель (напряжение ниже 2 В наносит вред)
Количество циклов заряда/разряда	1000-2000 (зависит от глубины разрядов и температуры)
Тепловой пробой	270°С. Безопасный даже при полном заряде
Области применения	Портативные и стационарные устройства, где необходимы высокие токи нагрузки и выносливость
Комментарий	Очень ровный график разряда, но небольшая емкость. Один из самых безопасных в семействе литий-ионных. Используется в специализированных устройствах. Повышенный саморазряд.

Таблица 10: Характеристики литий-железо-фосфатного аккумулятора.

5. Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидный аккумулятор (LiNiCoAlO2)

Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидный аккумулятор, или сокращенно NCA, был разработан в 1999 году и схож с NMC аккумулятором, выделяясь высокой удельной энергоемкостью, достаточно хорошей удельной мощностью и длительным сроком службы. Слабыми местами являются безопасность и стоимость. На рисунке 11 приведены шесть ключевых характеристик этого аккумулятора. NCA электрохимическая система представляет собой дальнейшее развитие литий-никелевой, добавление алюминия дало повышение стабильности.

Рисунок 11: Оценка характеристик NCA аккумулятора. Высокие показатели энергоемкости и плотности энергии вкупе с хорошей долговечностью делают NCA аккумуляторы интересными для электротранспорта. Но высокая стоимость и показатели безопасности являются недостатком этой электрохимической системы.

Таблица характеристик

Литий-никель-кобальт-алюминий-оксид: LiNiCoAlO2 катод (

9% кобальта), графитовый анод
Сокращенное обозначение: NCA или Li-алюминий Напряжение 3,60 В номинальное; стандартный рабочий диапазон — 3,00-4,20 В на ячейку Удельная энергоемкость 200-260 Вт*ч/кг, ожидается улучшение до 300 Вт*ч/кг С-рейтинг зарядки 0,7С, зарядка до 4,20 В (большинство версий); процесс зарядки обычно занимает 3 часа, для некоторых версий доступна быстрая зарядка С-рейтинг разряда 1С стандарт; при 3,00 В срабатывает отсекатель; глубокие разряды укорачивают срок службы Количество циклов заряда/разряда 500 (зависит от глубины разрядов и температуры) Тепловой пробой Обычно при 150°С. Полный заряд способствует тепловому пробою Области применения Медицинское оборудование, промышленность, электрические силовые агрегаты Комментарий По характеристикам очень похож на литий-кобальтовый. В основном используется в устройствах, требующих высокие показатели емкости

Таблица 12: Характеристики литий-никель-кобальт-алюминий-оксидного (NCA) аккумулятора.

6. Литий-титанатный аккумулятор (Li4Ti5O12)

Аккумуляторы с титанатом лития в составе известны еще с 1980-х. В классическом литий-ионном аккумуляторе анод графитовый, в рассматриваемом же — из нанокристаллов титаната лития. Графит присутствует в составе литий-титанатного аккумулятора, но уже в роли катода. У этого аккумулятора номинальное напряжение ячейки составляет 2,40 В, он может быть очень быстро заряжен и обеспечивает высокий ток разряда — 10С, то есть в 10 раз превышающий показатель его емкости. Количество циклов заряда/разряда больше, чем у обычного литий-ионного. Литий-титанатный аккумулятор безопасен, имеет отличные низкотемпературные характеристики — при минус 30°С его емкость сохраняется на уровне 80%. Но стоимость такого аккумулятора высока, а показатель удельной энергоемкости в 65 Вт*ч/кг позволяет конкурировать разве что с никель-кадмиевым. Номинальное напряжение ячейки литий-титанатного аккумулятора составляет 2,80 В; работоспособным аккумулятор считается до значения 1,80 В. На рисунке 13 представлены характеристики литий-титанатного аккумулятора. Его типичные области применения – электрические силовые агрегаты, системы аккумулирования электроэнергии и уличное освещение на солнечных элементах.

Рисунок 13: Характеристики литий-титанатного аккумулятора. Литий-титанатные аккумуляторы имеют отличные показатели безопасности, производительности при низких температурах и долговечности. Ведутся разработки по увеличению удельной энергоемкости и удешевлению производства.

Таблица характеристик

Титанат Лития: графитовый катод, Li4Ti5O12 анод Сокращенное обозначение: LTO или Li-титанат
Напряжение	2,40 В номинальное; стандартный рабочий диапазон — 1,80-2,75 В на ячейку
Удельная энергоемкость	70-80 Вт*ч/кг
С-рейтинг зарядки	1С номинальное; 5С максимальное; зарядка до 2,85 В
С-рейтинг разряда	10С допустимо; 30С импульс (5 секунд); при 1,80 В срабатывает отсекатель
Количество циклов заряда/разряда	3000-7000
Тепловой пробой	Один из самых безопасных литий-ионных аккумуляторов
Области применения	ИБП, электрические силовые агрегаты (Mitsubishi i-MiEV, Honda Fit-EV),уличное освещение на солнечных элементах
Комментарий	Длительный срок службы, быстрая зарядка, широкий температурный диапазон, но низкая удельная энергоемкость и высокая стоимость. Наиболее безопасная литий-ионная аккумуляторная батарея.

Таблица 14: Характеристики литий-титанатного аккумулятора.

Trojan Marine RV	AGM Deep Cycle	Trojan GEL Deep Cycle
10 — 12 лет / 700 циклов	10 — 12 лет / 600 циклов	10 — 12 лет / 800 циклов
для речного и морского траспорта	для электромоторов, солнечных электростанций, высоких нагрузок

На рисунке 15 сравнивается удельная энергоемкость свинцовых, никелевых и литиевых электрохимических систем. В то время как литий-алюминиевая (NCA) система является явным победителем по этому параметру, не стоит забывать и о других важных характеристиках, где преимущество находится у других систем. В отношении удельной мощности и термической стабильности лидерами являются литий-марганцевая (LMO) и литий-фосфатная системы (LFP). Литий-титанатная (LTO) не отличается выдающейся энергоемкостью, но по продолжительности жизни и низкотемпературным характеристикам ей нет равных. Наиболее полное соответствие требованиям питания электрических силовых агрегатов, безопасности и количеству циклов заряда/разряда по праву делают литий-кобальтовую (LCO) систему самой распространенной на сегодняшний день.

Рисунок 15: Показатели удельной энергоемкости свинцовых, никелевых и литиевых аккумуляторных батарей. NCA обладают самой высокой удельной энергоемкостью. Тем не менее, марганцевые и фосфатные превосходят по удельной мощности и термической стабильности. Литий-титанатные имеют наибольший срок службы.

Источник