Устройство литий-ионного аккумулятора и принцип действия

Литий-ионный аккумулятор состоит из электродов: анода, выполненного на медной фольге и катода - на алюминиевой фольге. Электроды разделяет пористый сепаратор, осуществляющий функцию проводника. Он сделан из полипропилена и пропитан электролитом. Электроды помещены в герметичный корпус и присоединены к клеммам-токосъемникам. Корпус может быть оснащен предохранительным клапаном, предназначенным для сбрасывания внутреннего давления при аварийных ситуациях или нарушении условий эксплуатации. Литий-ионные аккумуляторы различаются по типу используемого катодного материала.

Типы литий-ионных аккумуляторов

Литий-кобальтовые аккумуляторы (LiCoO2)

Применяются в мобильных телефонах, цифровых камерах, ноутбуках. Они имеют высокую емкость, но показатели удельной мощности, безопасности и срока службы не высоки.

Литий-марганцевые аккумуляторы (LiMn2O4)

Используются в электроинструменте, медицинском оборудовании, силовых и электрических агрегатах. Такие батареи более безопасны и долговечны, чем кобальтовые. Имеют высокую мощность, умеренную емкость. Ресурс порядка 5-6 лет ‒ до 1000 циклов “заряд-разряд”.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4)

Имеют высокий пиковый ток и стабильное напряжение, поэтому они идеально подходят для электромобилей, велосипедов, поломоечных машин, электрических погрузчиков и другой специализированной техники. Ресурс таких аккумуляторов составляет 10-20 лет, это более 2500 циклов “заряд-разряд”. В тяжелых условиях эксплуатации не выделяют газ, не возгораются и не взрываются.

Литий-титанатные аккумуляторы (Li4Ti5O12)

Обладают высокой долговечностью, широким температурным интервалом работы, быстрой зарядкой. Такие батареи обеспечивают более 15000 циклов “заряд-разряд”. Применяются в уличном освещении, ИБП, электрических силовых агрегатах.

Принцип действия литий-ионных аккумуляторов

Принцип действия литий-ионных аккумуляторов, независимо от материала катода одинаков. При подаче напряжения на электроды: “+” на оксид лития и “-” на графит, положительно заряженные ионы лития открепляются от молекул оксида и переходят на углеродную пластинку. Протекает окислительная реакция, и аккумулятор заряжается. При работе литий-ионного аккумулятора под нагрузкой протекает обратный процесс. Положительно заряженные ионы лития возвращаются на пластинку из оксида лития в первоначальное состояние. Графитовая пластинка на фольге из меди становится “минусом”, а оксид лития на фольге из алюминия - “плюсом”.