На рубежі 20-го і 21-го століть, на тлі виникаючих ряду енергетичних і екологічних проблем, що виходять з них, світова спільнота, в першу чергу в особі вчених та інженерів-розробників, шукала ефективне і раціональне рішення як в галузі використання відновлюваних джерел енергії, так і у сфері споживання та зберігання електроенергії. На тлі цього, поряд з іншими розробками, в останні десятиліття все більше уваги приділяється розробці та застосуванню акумуляторів, які здатні забезпечити тривале автономне живлення пристроїв, які постійно потребують споживання електроенергії.
Винайдений і запущений у виробництво наприкінці 20-го століття літієвий акумулятор, став ключовим моментом в історії створення джерел живлення, що перезаряджаються. В даний час літій - іонний акумулятор - джерело живлення, що найбільш часто застосовується. Будучи одними з універсальних типів елементів живлення, особливо широке використання вони отримали в електромобілях, складській техніці, інвалідних візках, гіроскутерах, електросамокатах та електровелосипедах, спецінструменті, джерелах безперебійного живлення, побутовій електронній техніці - цифрових фотоапаратах та відеокамерах. д.
Что такое литий – ионный аккумулятор?
Літій – іонний акумулятор є типом хімічного джерела струму. Сьогодні він витісняє з ринку нікель-кадмієві та нікель-металогідридні джерела харчування, що підійшли до своєї технічної межі, порівняно з літіями – іонними технологіями, що знаходяться на стадії планомірного розвитку. Вибір було зупинено на літії через його унікальні властивості: він є сильним відновником по відношенню до окислювачів – кисню, фтору, азоту. Внаслідок цього літій має низький електродний потенціал. Також він має низький електрохімічний еквівалент, що забезпечує більшу питому ємність. Дані властивості дозволяють запасати високу енергію з розрахунку на одиницю маси пристрою.
Джерела живлення на основі літію мають ряд переваг: досить висока напруга, відносно малий саморозряд, великий діапазон температур – від 0°С до 45°С при зарядці та від -20°С до 60° Під час роботи, відсутність «ефекту пам'яті», велика кількість циклів розряд – заряд, тривалий термін експлуатації, відносна екологічна безпека. До недоліків акумулятора можна віднести: - ще досить високу вартість, конструкція вимагає доробок, по «хімії» процесів вона ще не доведена до досконалості, при високих навантаженнях або надто великому відсотку розряду можливе самозаймання.
Пристрій джерел живлення схематично нескладний: один з електродів виконаний з алюмінієвої основи (фольги) покритої похідними літію, в якості яких використовуються з'єднання літію з залізом, кобальтом, марганцем, нікелем, титаном у різних співвідношеннях, інший електрод виготовлений з мідної основи ( фольги) з нанесеним вуглецевим покриттям. Між електродами міститься сепаратор пористої структури, просочений електролітом з функціями провідника, здатним забезпечити високий струм розряду з мінімальним тепловиділенням і втратою напруги. Пакет електродів та сепаратора згортається у необхідну форму, залежно від геометрії герметичної оболонки (корпусу). У деяких видах акумуляторів призматичної форми проводиться рулонне складання електродів та сепаратора, скручених у еліптичну спіраль. Поміщені в корпус анод і катод приєднуються до струмознімачів. Зазвичай корпус акумулятора виконують циліндричного або призматичного виду із сталі, алюмінію чи полімерного матеріалу.
Принцип роботи літій - іонних акумуляторів досить простий і ґрунтується на забезпеченні оптимальних умов для переміщення іонів літію між різнозарядженими електродами. При подачі на електроди напруги утворюється хімічна реакція, що призводить до утворення вільних електронів, які прямують від літієвого електрода до вуглецевого, прагнучи вбудуватись у його молекулярну структуру. Цей процес супроводжується реакцією окислення і в цей час акумулятор заряджається. При подачі навантаження на струмознімач електродів відбувається зворотний процес. У період розрядки акумулятора продовжується реакція окислення та накопичення її продуктів, у зв'язку з чим батарея втрачає частину своєї ємності. До цих пір не до кінця вирішеним питанням є старіння та вихід з ладу акумуляторів при неправильній експлуатації, вони втрачають ефективність при повному розряді батареї.
Літій-полімерні представлені такими видами, що відрізняються за структурою електроліту: - з гомогенним гелеподібним електролітом, створеним з включенням до складу полімерних солей літію; - електроліти з полімерної матриці, що являють собою мікропористу структуру з неводними складовими солей літію; - З сухим полімерним електролітом, на основі поліетиленоксиду з солями літію.
