Bateriile cu litiu-ion nu sunt la fel de pretențioase precum omologii lor de nichel-hidrură de metal, dar necesită totuși puțină îngrijire. Lipindu-se de cinci reguli simple , nu poți doar extinde ciclu de viață litiu-ion baterii, dar și creșterea timpului de funcționare dispozitive mobile fara reincarcare.

Nu permiteți descărcarea completă. Bateriile litiu-ion nu au așa-numitul efect de memorie, așa că pot și, în plus, trebuie încărcate fără a aștepta să se descarce la zero. Mulți producători calculează durata de viață a unei baterii litiu-ion în funcție de numărul de cicluri de descărcare completă (până la 0%). Pentru baterii de calitate asta 400-600 de cicluri. Pentru a prelungi durata de viață a bateriei cu litiu-ion, încărcați telefonul mai des. În mod optim, de îndată ce încărcarea bateriei scade sub 10-20 la sută, poți pune telefonul la încărcare. Acest lucru va crește numărul de cicluri de descărcare la 1000-1100 .
Experții descriu acest proces cu un astfel de indicator ca adâncimea de descărcare. Dacă telefonul dvs. este descărcat la 20%, atunci adâncimea de descărcare este de 80%. Tabelul de mai jos arată dependența numărului de cicluri de descărcare ale unei baterii litiu-ion de adâncimea de descărcare:

Descarcă o dată la 3 luni.Încărcarea completă pentru o perioadă lungă de timp este la fel de dăunătoare pentru bateriile cu litiu-ion ca și descărcarea constantă la zero.
Datorită procesului de încărcare extrem de instabil (încărcăm adesea telefonul la nevoie, și oriunde este posibil, de la USB, de la o priză, de la o baterie externă etc.), experții recomandă descărcarea completă a bateriei o dată la 3 luni și apoi încărcarea acesteia. la 100% și ținând-o la încărcare 8-12 ore. Acest lucru ajută la resetarea așa-numitelor steaguri de baterie mare și scăzută. Puteți citi mai multe despre asta.

Magazin parțial încărcat. Condiția optimă pentru depozitarea pe termen lung a unei baterii litiu-ion este între 30 și 50% încărcare la 15°C. Dacă lăsați bateria complet încărcată, capacitatea acesteia va scădea semnificativ în timp. Și iată bateria care pentru o lungă perioadă de timp strângea praf pe raft, descărcat la zero, cel mai probabil nu mai era în viață - este timpul să-l trimiteți spre reciclare.
Tabelul de mai jos arată cât de multă capacitate rămâne într-o baterie litiu-ion în funcție de temperatura de depozitare și de nivelul de încărcare atunci când este depozitată timp de 1 an.

Utilizați încărcătorul original. Puțini oameni știu că în majoritatea cazurilor încărcătorul este încorporat direct în dispozitivele mobile, iar adaptorul extern de rețea doar scade tensiunea și redresează curentul rețelei electrice de uz casnic, adică nu afectează direct bateria. Unele gadget-uri, cum ar fi camerele digitale, nu au un încărcător încorporat și, prin urmare, bateriile lor litiu-ion sunt introduse într-un „încărcător” extern. Aici folosirea unui încărcător extern de calitate discutabilă în locul celui original poate afecta negativ performanța bateriei.

Evitați supraîncălzirea. Ei bine, cel mai rău inamic al bateriilor cu litiu-ion este temperatura ridicată - nu pot tolera deloc supraîncălzirea. Prin urmare, nu expuneți dispozitivele mobile la lumina directă a soarelui și nu le plasați lângă surse de căldură, cum ar fi încălzitoarele electrice. Maxim temperaturi admisibile, în care este posibil să se utilizeze baterii litiu-ion: de la –40°C la +50°C

De asemenea, poți să te uiți

• Traducere

Moartea bateriei: Cu toții am văzut cum sa întâmplat. În telefoane, laptopuri, camere și acum mașinile electrice, procesul este dureros și - dacă ai noroc - lent. De-a lungul anilor, bateria litiu-ion care a alimentat odată dispozitivele tale ore (și chiar zile!) își pierde treptat capacitatea de a menține încărcarea. În cele din urmă, te vei împăca cu el, poate îl vei blestema pe Steve Jobs și apoi vei cumpăra o baterie nouă sau chiar un gadget nou cu totul.

Dar de ce se întâmplă asta? Ce se întâmplă într-o baterie care provoacă moartea acesteia? Răspunsul scurt este că, din cauza daunelor cauzate de expunerea prelungită la temperaturi ridicate și a unui număr mare de cicluri de încărcare și descărcare, mișcarea ionilor de litiu între electrozi începe în cele din urmă să se destrame.

Un răspuns mai detaliat care ne poartă prin reacții chimice nedorite, coroziune, amenințarea temperaturilor ridicate și alți factori care afectează performanța începe cu o explicație a ceea ce se întâmplă în bateriile litiu-ion când totul funcționează bine.

Introducere în bateriile Li-ion

Într-o baterie litiu-ion obișnuită, vom găsi un catod (sau un electrod negativ) fabricat din oxizi de litiu, cum ar fi oxidul de litiu-cobalt. Vom găsi, de asemenea, un anod sau un electrod pozitiv, care astăzi este de obicei făcut din grafit. Un separator subțire poros ține cei doi electrozi depărtați pentru a preveni scurt-circuit. Și un electrolit făcut din solvenți organici și pe bază de săruri de litiu, care permite ionilor de litiu să se deplaseze în interiorul celulei.

În timpul încărcării curent electric mută ionii de litiu de la catod la anod. În timpul descărcării (cu alte cuvinte, când este folosită bateria), ionii se deplasează înapoi spre catod.

Daniel Abraham, un om de știință la Laboratorul Național Argonne, care efectuează cercetări privind degradarea celulelor cu ioni de litiu, a comparat procesul cu apa dintr-un sistem hidroenergetic. Mișcarea apei în sus necesită energie, dar curge în jos foarte ușor. De fapt, furnizează energie cinetică, spune Abraham, într-un mod similar în care oxidul de litiu-cobalt din catod „nu vrea să renunțe la litiu”. La fel ca apa în mișcare în sus, este necesară energie pentru a muta atomii de litiu din oxid și în anod.

În timpul încărcării, ionii sunt plasați între foile de grafit care formează anodul. Dar, așa cum spune Avraam, „nu vor să fie acolo; prima șansă pe care o au, se vor muta înapoi”, ca apa care curge pe un deal. Aceasta este destindere. O baterie cu durată lungă de viață va rezista la câteva mii de astfel de cicluri de încărcare-descărcare.

Când este o baterie descărcată cu adevărat?

Când vorbim despre o baterie descărcată, este important să înțelegem două parametri de performanță: energie și putere. În unele cazuri, viteza cu care puteți extrage energie din baterie este foarte importantă. Aceasta este puterea. La vehiculele electrice, puterea mare face posibilă accelerarea rapidă, precum și frânarea, care necesită încărcarea bateriei în câteva secunde.

ÎN telefoane mobile Pe de altă parte, puterea mare este mai puțin importantă decât capacitatea sau cantitatea de energie pe care o poate stoca o baterie. Bateriile de mare capacitate durează mai mult la o singură încărcare.

În timp, o baterie se degradează în mai multe moduri care pot afecta atât capacitatea, cât și puterea, până când, în cele din urmă, pur și simplu nu poate îndeplini funcțiile de bază.

Gândiți-vă la asta într-o altă analogie cu apa: încărcarea unei baterii este ca și cum ați umple o găleată cu apă de la robinet. Volumul găleții reprezintă capacitatea sau capacitatea bateriei. Viteza cu care îl puteți umple - dând robinetul la maxim sau într-un figur - este puterea. Dar timpul, temperaturile ridicate, ciclurile multiple și alți factori creează în cele din urmă o gaură în găleată.

În analogia cu găleata, apa se scurge. Într-o baterie, ionii de litiu sunt îndepărtați sau „legați”, spune Abraham. Drept urmare, ei sunt lipsiți de capacitatea de a se deplasa între electrozi. Deci, după câteva luni, un telefon mobil care inițial necesita încărcare o dată la două zile trebuie acum încărcat la fiecare 24 de ore. Apoi de două ori pe zi. În cele din urmă, prea mulți ioni de litiu vor deveni „legați” și bateria nu va păstra nicio încărcare utilă. Găleata nu va mai reține apă.

Ce se rupe și de ce

Partea activă a catodului (sursa de ioni de litiu din baterie) este proiectată cu o structură atomică specifică pentru a asigura stabilitate și performanță. Pe măsură ce ionii se deplasează la anod și apoi înapoi la catod, în mod ideal ați dori ca aceștia să revină la locația lor inițială pentru a menține o structură cristalină stabilă.

Problema este că structura cristalului se poate schimba cu fiecare încărcare și descărcare. Ionii din apartamentul A nu se vor întoarce neapărat acasă, dar se pot muta în apartamentul B alăturat. Atunci ion din apartamentul B își găsește locul ocupat de acest vagabond și, fără a intra în confruntare, decide să se mute mai departe pe coridor. Și așa mai departe.

Treptat, aceste „tranziții de fază” din substanță transformă catodul într-o nouă structură cristalină cu proprietăți electrochimice diferite. Aranjamentul exact al atomilor care produce inițial performanța necesară se modifică.

În cazul bateriilor de mașini hibride, care sunt necesare doar pentru a furniza energie atunci când vehiculul accelerează sau frânează, notează Abraham, aceste modificări structurale apar mult mai lent decât la vehiculele electrice. Acest lucru se datorează faptului că în fiecare ciclu doar o mică parte din ionii de litiu se deplasează prin sistem. Drept urmare, le este mai ușor să se întoarcă la pozițiile inițiale.

Problemă de coroziune

Degradarea poate apărea și în alte părți ale bateriei. Fiecare electrod este conectat la un colector de curent, care este în esență o bucată de metal (de obicei cupru pentru anod, aluminiu pentru catod) care colectează electroni și îi mută într-un circuit extern. Deci avem argilă făcută dintr-un material „activ” numit oxid de litiu cobalt (care este ceramică și nu un foarte bun conductor) și un material de lipire asemănător unui adeziv aplicat pe o bucată de metal.

Dacă materialul de lipire se defectează, suprafața colectorului de curent se va „desprinde”. Dacă un metal se corodează, nu poate mișca electronii în mod eficient.

Coroziunea într-o baterie poate rezulta din interacțiunea dintre electrolit și electrozi. Anodul de grafit este „eliberat ușor”, adică. ea „donează” cu ușurință electroni electrolitului. Acest lucru poate duce la o acoperire nedorită pe suprafața grafitului. Între timp, catodul este foarte „oxidabil”, ceea ce înseamnă că acceptă cu ușurință electronii din electrolit, care în unele cazuri pot coroda aluminiul colectorului de curent sau poate forma o acoperire pe părți ale catodului, spune Abraham.

Prea mult lucru bun

Grafitul, un material utilizat pe scară largă pentru fabricarea anozilor, este instabil termodinamic în electroliții organici. Aceasta înseamnă că încă de la prima încărcare a bateriei noastre, grafitul reacţionează cu electrolitul. Acest lucru creează un strat poros (numit interfață cu electrolit solid sau SEI), care în cele din urmă protejează anodul de atacuri ulterioare. Această reacție consumă și ea număr mare litiu. ÎN lume ideală această reacție s-ar întâmpla o dată pentru a crea un strat protector și acesta ar fi sfârșitul.

În realitate, însă, TEI este un apărător foarte instabil. Protejează bine grafitul la temperatura camerei, spune Abraham, dar la temperaturi ridicate sau când încărcarea bateriei scade la zero („ descărcare profundă"), TEI poate fi parțial dizolvat în electrolit. La temperaturi ridicate, electroliții tind, de asemenea, să se descompună, iar reacțiile secundare sunt accelerate.

Când conditii favorabile va reveni, se va forma un alt strat protector, dar acesta va consuma o parte din litiu, ceea ce va duce la aceleași probleme ca o găleată care curge. Va trebui să ne încărcăm telefonul mobil mai des.

Deci, avem nevoie de TEI pentru a proteja anodul de grafit și, în acest caz, chiar poate exista prea mult lucru bun. Dacă stratul de protecție devine prea gros, acesta devine o barieră pentru ionii de litiu, care trebuie să se miște liber înainte și înapoi. Acest lucru afectează puterea, despre care Abraham subliniază că este „extrem de importantă” pentru vehiculele electrice.

Crearea de baterii mai bune

Deci, ce putem face pentru a prelungi durata de viață a bateriilor noastre? Cercetătorii din laboratoare caută suplimente de electroliți care să funcționeze ca vitaminele din dieta noastră, de exemplu. va permite bateriilor să funcționeze mai bine și să dureze mai mult prin reducerea reacțiilor dăunătoare dintre electrozi și electrolit, spune Abraham. Ei caută, de asemenea, structuri cristaline noi, mai stabile pentru electrozi, precum și lianți și electroliți mai stabili.

Între timp, inginerii de la companiile de baterii și vehicule electrice lucrează la carcase și sisteme de management termic în încercarea de a menține bateriile cu litiu-ion într-un interval de temperatură constant și sănătos. Noi, în calitate de consumatori, suntem lăsați să evităm temperaturile extreme și descărcările profunde și continuăm să mormăim despre bateriile care par să mor întotdeauna prea repede.

Bateriile litiu-ion și litiu-polimer sunt folosite astăzi în majoritatea dispozitivelor mobile - de la playere și telefoane până la tablete laptop

Bateriile litiu-ion (precum și bateriile litiu-polimer, care diferă de acestea doar prin tipul de electrolit) au apărut pe piață cu mult timp în urmă - în 1992. Tehnologia a fost elaborată până la cel mai mic detaliu și a fost îmbunătățită în mod repetat, toți factorii care afectează capacitatea, stabilitatea și durabilitatea sunt cunoscuți, luați în considerare de dezvoltatorii de baterii și gadgeturi, reflectați în manualele de operare pentru dispozitive portabile și în numeroase publicații; pe internet și în presa de hârtie. Dar printre sfaturile despre manipularea bateriilor care pot fi auzite de la vânzătorii de echipamente mobile sau de la „guru” familiari, se pot auzi în continuare atât pur și simplu inutile, cât și de-a dreptul dăunătoare. Să facem în sfârșit o listă cu recomandările potrivite pentru prelungirea duratei de viață a bateriei.

1. Încărcați bateria cu încărcătorul original. Utilizați baterii originale.

Caracteristicile analogilor ieftini ale bateriilor și încărcătoarelor de marcă pot diferi considerabil de cele originale în parametrii lor. S-ar părea că așa ce - dar știați că depășind valoarea nominală tensiune de încărcare O baterie cu doar 0,15 V poate reduce la jumătate durata de viață a bateriei?

Și când tensiunea de încărcare este redusă cu 0,1 V, capacitatea bateriei încărcate scade cu aproximativ 10%. Acest lucru nu este dăunător pentru ea, dimpotrivă - dar nu vei fi mulțumit de reducerea duratei de viață a bateriei, nu-i așa?

Problema este că în telefoanele mobile și smartphone-uri, controlerele de încărcare a bateriei sunt amplasate pe placa de circuite a telefonului însuși. Ei sunt „antrenați” să încarce doar bateria „nativă”, iar dacă analogul compatibil diferă de originalul (și cel mai adesea acesta este cazul), atunci poate apărea una dintre situațiile descrise mai sus. Prin urmare, economisirea înseamnă economisire, iar în acest caz, sfatul de a folosi baterii și încărcătoare „originale” are o justificare foarte practică.

2. Încărcați complet bateria înainte de prima utilizare.

Acest lucru este necesar în primul rând pentru ca dispozitivul alimentat să-și determine corect capacitatea completă și, ulterior, să afișeze cu acuratețe încărcarea rămasă. Dar nu ar trebui să lăsați dispozitivul încărcat „toată noaptea” sau „timp de 12 ore”, așa cum vă sfătuiesc unii vânzători. Acest lucru este inutil pentru că... controler de încărcare încorporat în telefon și încorporat în baterie circuit electronic protecțiile pur și simplu opresc încărcarea când este atinsă capacitatea maximă.

Nici „antrenamentul” sau „construirea” sub formă de 3-5 cicluri complete nu este necesar pentru bateriile litiu-ion. După prima încărcare, bateria litiu-ion este complet gata de utilizare. O descărcare profundă va deveni stresantă pentru acesta și nu poate decât să-i scurteze durata de viață. Un ciclu complet poate fi necesar doar pentru unele dispozitive pentru așa-numita „calibrare” a bateriei și afișarea corectă a încărcării acesteia. Cu toate acestea, bateria în sine nu are nevoie de ea.

3. Respectați condițiile de temperatură.

Nu depozitați și nu utilizați baterii litiu-ion în medii în care nu v-ați simți confortabil. Bateriile Li-ion practic nu pot funcționa normal la temperaturi sub -20 °C. Și la +30 °C și peste, procesele de îmbătrânire în ele sunt accelerate, ceea ce duce la pierderea ireversibilă a unei părți a capacității și defecțiunea prematură. Prin urmare, nu vă expuneți smartphone-urile la îngheț sau la supraîncălzire.

Temperatura optimă pentru încărcarea și descărcarea bateriei este de aproximativ +20 °C. În același timp, descărcarea la temperaturi negative până la -18 ° C nu dăunează bateriei (cu excepția cazului în care se întâmplă vizibil mai repede decât de obicei). Dar absolut nu îl puteți încărca în frig - este atât dăunător, cât și periculos. Deci, încărcați-vă bateria în condiții mai confortabile.

4. Nu descărcați complet bateria și nu urmăriți încărcarea 100%.

Spre deosebire de bateriile mai vechi nichel-hidrură metalică, pentru bateriile litiu-ion atât o încărcare completă, cât și o descărcare profundă sunt un fel de stres. Ciclurile complete frecvente pot reduce semnificativ durata de viață a bateriei:

Dacă este posibil, pune gadget-ul la încărcare imediat după un avertisment despre un nivel scăzut de încărcare (10-15%), fără a aștepta ca acesta să se oprească. Dacă are loc o oprire de protecție, în niciun caz nu lăsați bateria descărcată pentru o perioadă lungă de timp - ar trebui să o încărcați rapid la cel puțin 30-40% din capacitate.

De asemenea, ar fi o idee bună să nu încărcați bateria complet, la 100%. Dar, în practică, această recomandare este greu de implementat, deși unii producători de laptopuri (Samsung) oferă deja un astfel de mod pentru dispozitivele lor.

5. Reguli pentru depozitarea bateriilor nefolosite.

Chiar și întinse pe un raft sau pe un blat de magazin, bateriile își pierd o parte semnificativă din capacitatea lor, iar viteza acestui proces depinde direct de starea lor de încărcare și temperatura de depozitare:

Temperatura de depozitare Capacitatea (resursa) rămasă a bateriei după un an de depozitare:

la un nivel de încărcare inițial de 40% și la un nivel de încărcare inițial de 100%

0°C 98% 94%

25°C 96% 80%

40°C 85% 65%

60°C 75% 60% (după 3 luni)

Degradarea caracteristicilor celor mai comune baterii cu litiu-cobalt în funcție de temperatura de depozitare și starea de încărcare

Astfel, nu are rost să cumpărați baterii „în rezervă”. Și atunci când cumpărați o baterie nouă, ar trebui să aflați data fabricării acesteia.

Bateriile pentru dispozitivele pe care le folosiți foarte rar, dar doriți să le păstrați în stare de funcționare, sunt recomandate:

• Încărcați până la 40-50%;

• Scoateți din dispozitivul alimentat;

• Ambalați într-o pungă de plastic închisă ermetic (fiecare baterie separat, dacă sunt mai multe);

• A se păstra la frigider (dar niciodată în congelator!);

• O dată la 2-3 luni, reîncărcați la aceeași 40-50%, după ce l-ați lăsat să se încălzească la temperatura camerei;

• Încărcați complet înainte de utilizare după depozitare pe termen lung.

Bateriile litiu-ion și litiu-polimer au dimensiuni și forme diferite, dar bunele practici de manipulare sunt aceleași pentru toate soiurile.

Nu lăsați bateria descărcată mult timp. După câteva săptămâni, din cauza autodescărcării, tensiunea bateriei moarte va scădea sub valoarea critică, la 2,2-2,9 V. În acest caz, circuitul de protecție va pune bateria în modul „sleep” și se va opri. După care încărcătorul standard, cel mai probabil, nu îl va putea scoate din această stare.

Nu dezasamblați și nu încercați să reparați singur o baterie defectă. În primul rând, în combinație cu un controler și un dispozitiv de protecție, reprezintă un dispozitiv (circuit) foarte complex, care nu poate fi înțeles fără echipamente speciale. În al doilea rând, poate fi nesigur. În acest caz, este strict interzisă dezasamblarea (deschise) celulelor bateriei litiu-ion! De asemenea, merită să protejați bateria de deteriorarea mecanică.

Nu înghețați sau supraîncălziți bateriile litiu-ion, în special la temperaturi peste 60°C. Pe lângă defecțiunea rapidă, dacă există o supraîncălzire sau o deteriorare semnificativă, există pericolul de explozie sau ardere spontană a celulei cu litiu. Prin urmare, este strict interzisă lipirea celulelor cu ioni de litiu și acestea sunt asamblate în baterii din fabrică folosind sudarea prin puncte cu rezistență.

Sursele de energie pe bază de litiu au o istorie de aproape un secol, dar până în anii 90 ai secolului trecut nu s-au putut răspândi din cauza tehnologiei imperfecte. Litiul metalic folosit în primele dezvoltări este prea activ din punct de vedere chimic, ceea ce a dus la incendii frecvente și explozii ale bateriilor pe baza acestuia. Inginerii SONY Corporation au făcut o descoperire tehnologică prin înlocuirea litiului cu cobaltat de litiu mai puțin activ. De asemenea, au implementat un sistem de control și protecție BMS (Battery Management System), care monitorizează parametrii electrici și fizici ai elementelor bateriei și oprește încărcarea sau descărcarea în cazul în care funcționarea normală este încălcată. De atunci, tehnologia și materialele au fost îmbunătățite semnificativ, iar în acest moment, bateriile litiu-ion sunt dispozitive foarte avansate, fiabile și sigure. Desigur, sub rezerva recomandărilor de mai sus.

Cum să prelungești durata de viață a bateriilor litiu-ion.

Telefoanele mobile, laptopurile și tabletele moderne folosesc baterii litiu-ion. Au înlocuit treptat bateriile alcaline de pe piața de electronice portabile. Anterior, toate aceste dispozitive foloseau baterii cu nichel-cadmiu și nichel-hidrură metalică. Dar zilele lor s-au încheiat, deoarece bateriile Li─Ion au trecut cele mai bune caracteristici. Adevărat, nu le pot înlocui pe cele alcaline din toate punctele de vedere. De exemplu, curenții pe care îi pot produce bateriile cu nichel-cadmiu sunt de neatins pentru ei. Acest lucru nu este esențial pentru alimentarea smartphone-urilor și tabletelor. Cu toate acestea, în domeniul sculelor electrice portabile care consumă mult curent, bateriile alcaline sunt încă calea de urmat. Cu toate acestea, lucrările la dezvoltarea bateriilor cu curenți mari de descărcare fără cadmiu continuă. Astăzi vom vorbi despre bateriile litiu-ion, despre proiectarea, funcționarea și perspectivele lor de dezvoltare.

Primele celule de baterie cu un anod de litiu au fost lansate în anii șaptezeci ai secolului trecut. Aveau o intensitate energetică specifică mare, ceea ce le-a făcut imediat solicitate. Experții au căutat de mult să dezvolte o sursă bazată pe metal alcalin, care are activitate mare. Datorită acestui fapt, s-a atins tensiunea ridicată a acestui tip de baterie și densitatea de energie. În același timp, dezvoltarea designului unor astfel de elemente a fost realizată destul de repede, dar lor utilizare practică a cauzat dificultăți.

Ele au fost tratate abia în anii 90 ai secolului trecut. De-a lungul acestor 20 de ani, cercetătorii au ajuns la concluzia că principala problemă este electrodul de litiu. Acest metal este foarte activ și în timpul funcționării au avut loc o serie de procese care au dus în cele din urmă la aprindere. Aceasta a ajuns să fie numită ventilație generatoare de flăcări. Din această cauză, la începutul anilor 90, producătorii au fost nevoiți să recheme bateriile produse pentru.

telefoane mobile

Acest lucru s-a întâmplat după o serie de accidente. La momentul convorbirii, curentul consumat din baterie a atins maximul si ventilatia a inceput odata cu degajarea flacarilor. Ca urmare, au existat multe cazuri de utilizatori care au suferit arsuri faciale. Prin urmare, oamenii de știință au trebuit să perfecționeze designul bateriilor litiu-ion. Litiul metalic este extrem de instabil, mai ales la încărcare și descărcare. Prin urmare, cercetătorii au început să creeze o baterie reîncărcabilă tip litiu

fără utilizarea litiului. Ionii acestui metal alcalin au început să fie utilizați. De aici vine numele lor.

Bateriile litiu-ion au o densitate de energie mai mică decât . Dar sunt sigure dacă sunt respectate standardele de încărcare și descărcare.

O descoperire în direcția introducerii bateriilor litiu-ion în electronicele de larg consum a fost dezvoltarea bateriilor în care electrodul negativ a fost realizat din material carbon.

Rețeaua cristalină de carbon a fost foarte potrivită ca matrice pentru intercalarea ionilor de litiu. Pentru a crește tensiunea bateriei, electrodul pozitiv a fost realizat din oxid de cobalt. Potențialul oxidului de cobalt este de aproximativ 4 volți.

Tensiunea de funcționare a majorității bateriilor litiu-ion este de 3 volți sau mai mult. În timpul procesului de descărcare pe electrodul negativ, litiul este deintercalat din carbon și intercalat în oxidul de cobalt al electrodului pozitiv. În timpul procesului de încărcare, procesele au loc invers. Se pare că în sistem nu există litiu metalic, dar ionii săi funcționează, trecând de la un electrod la altul, creând un curent electric.

Reacții la electrodul negativ

Toate modelele comerciale moderne de baterii litiu-ion au un electrod negativ din material care conține carbon. Procesul complex de intercalare a litiului în carbon depinde în mare măsură de natura acestui material, precum și de substanța electrolitului. Matricea de carbon de pe anod are o structură stratificată. Structura poate fi comandată (grafit natural sau sintetic) sau parțial ordonată (cocs, funingine etc.).

În timpul intercalării, ionii de litiu împing straturile de carbon în afară, inserându-se între ele. Se obțin diverse intercalate. În timpul intercalării și deintercalării, volumul specific al matricei de carbon se modifică nesemnificativ. Pe lângă materialul de carbon, argintul, staniul și aliajele lor pot fi folosite în electrodul negativ. De asemenea, încearcă să folosească materiale compozite cu siliciu, sulfuri de staniu, compuși de cobalt etc.

Reacții la electrodul pozitiv În celulele cu litiu primare (baterii), cel mai mult materiale diferite

. Acest lucru nu se poate face în baterii și alegerea materialului este limitată. Prin urmare, electrodul pozitiv al unei baterii Li─Ion este realizat din nichel litiat sau oxid de cobalt. Se pot folosi și spinele de litiu mangan. Cercetările sunt în curs de desfășurare asupra materialelor amestecate de fosfat sau oxizi amestecați pentru catod. După cum au demonstrat experții, astfel de materiale se îmbunătățesc caracteristici electrice

Reacțiile care apar într-o baterie litiu-ion în timpul încărcării pot fi descrise prin următoarele ecuații:

electrod pozitiv

LiCoO 2 → Li 1-x CoO 2 + xLi + + xe -

electrod negativ

С + xLi + + xe — → CLi x

În timpul procesului de descărcare, reacțiile merg în direcția opusă.

Figura de mai jos arată schematic procesele care au loc într-o baterie litiu-ion în timpul încărcării și descărcării.

Design baterie litiu-ion

Conform designului lor, bateriile Li─Ion sunt realizate în modele cilindrice și prismatice. Designul cilindric reprezintă o rolă de electrozi cu material separator pentru separarea electrozilor. Această rolă este plasată într-o carcasă din aluminiu sau oțel. Electrodul negativ este conectat la acesta.

Contactul pozitiv este scos sub forma unui pad de contact la capătul bateriei.

Bateriile Li-Ion cu design prismatic sunt realizate prin stivuirea plăcilor formă dreptunghiulară unul la altul. Astfel de baterii fac posibilă densitatea ambalajului. Dificultatea constă în menținerea forței de compresiune asupra electrozilor. Există baterii prismatice cu un ansamblu role de electrozi răsucite în spirală.

Designul oricărei baterii litiu-ion include măsuri pentru asigurarea acestora munca sigura. Aceasta se referă în primul rând la prevenirea încălzirii și aprinderii. Sub capacul bateriei este instalat un mecanism care mărește rezistența bateriei ca coeficient de temperatură. Pe măsură ce presiunea din interiorul bateriei crește, cu atât mai mare limita admisibila, mecanismul rupe terminalul pozitiv și catodul.

În plus, pentru a crește siguranța în funcționare, bateriile Li-Ion trebuie să utilizeze o placă electronică. Scopul său este de a controla procesele de încărcare și descărcare, pentru a preveni supraîncălzirea și scurtcircuitele.

În prezent sunt produse multe baterii prismatice litiu-ion. Găsesc aplicații în smartphone-uri și tablete. Designul bateriilor prismatice poate diferi adesea între diferiți producători, deoarece nu au o singură unificare. Electrozii cu polaritate opusă sunt separați printr-un separator. Pentru producerea sa, se folosește polipropilenă poroasă.

Designul bateriilor Li-Ion și al altor tipuri de baterii cu litiu este întotdeauna sigilat. Acest cerință obligatorie, deoarece scurgerile de electroliți nu sunt permise. Dacă se scurge, electronica va fi deteriorată. În plus, designul sigilat împiedică intrarea apei și a oxigenului în baterie. Dacă intră înăuntru, vor distruge bateria ca urmare a unei reacții cu electrolitul și electrozii. Productie de componente pt baterii cu litiu

iar ansamblul lor este amplasat în cutii speciale uscate în atmosferă de argon. În acest caz se folosesc tehnici complexe de sudare, etanșare etc.

În ceea ce privește cantitatea de masă activă a unei baterii Li-Ion, producătorii caută mereu un compromis. Ele trebuie să atingă capacitatea maximă și să asigure funcționarea în siguranță. Următoarea relație este luată ca bază:

A o / A p = 1,1, unde

A o – masa activă a electrodului negativ;

Și n este masa activă a electrodului pozitiv.

Acest echilibru previne formarea litiului (metal pur) și previne incendiul.

Parametrii bateriilor Li-Ion Bateriile litiu-ion produse astăzi au o intensitate energetică specifică mare și tensiune de operare

. Acesta din urmă este în majoritatea cazurilor între 3,5 și 3,7 volți. Intensitatea energetică variază de la 100 la 180 wați-oră pe kilogram sau 250 până la 400 pe litru. Cu ceva timp în urmă, producătorii nu puteau produce baterii cu o capacitate mai mare de câțiva amperi-ore. Acum problemele care împiedicau dezvoltarea în această direcție au fost eliminate. Deci, bateriile cu litiu cu o capacitate de câteva sute de amperi-ore au început să fie găsite la vânzare. Curentul de descărcare al bateriilor moderne Li─Ion variază de la 2C la 20C. Ele funcționează în intervalul de temperatură

mediu

de la -20 la +60 Celsius. Există modele care funcționează la -40 Celsius. Dar merită să spunem imediat că seria specială de baterii funcționează la temperaturi sub zero. Bateriile convenționale litiu-ion pentru telefoane mobile devin inoperabile la temperaturi sub zero.

Autodescărcarea acestui tip de baterie este de 4-6 la sută în prima lună. Apoi scade și se ridică la un procent pe an. Acesta este semnificativ mai mic decât cel al bateriilor cu nichel-cadmiu și nichel-hidrură metalică. Durata de viață este de aproximativ 400-500 de cicluri de încărcare-descărcare.

Acum să vorbim despre caracteristicile de funcționare ale bateriilor litiu-ion.

Funcționarea bateriilor litiu-ion Încărcarea bateriilor Li─Ion. Prima etapă durează aproximativ o oră, iar a doua aproximativ două. Pentru a încărca bateria mai repede, se folosește modul puls. Inițial, au fost produse baterii Li-Ion cu grafit și pentru acestea a fost stabilită o limită de tensiune de 4,1 volți per celulă. Ideea este că cu mai mult înaltă tensiune Reacțiile secundare au început în celulă, scurtând durata de viață a acestor baterii.

Treptat, aceste dezavantaje au fost eliminate prin doparea grafitului cu diverși aditivi. Celulele moderne litiu-ion se încarcă până la 4,2 volți fără probleme. Eroarea este de 0,05 volți pe element. Există grupuri de baterii Li─Ion pentru sectoarele militar și industrial, unde sunt necesare o fiabilitate sporită și o durată lungă de viață. Pentru astfel de baterii pot rezista tensiune maxima pe element 3,90 volți. Au o densitate de energie puțin mai mică, dar o durată de viață crescută.

Dacă încărcați o baterie litiu-ion cu un curent de 1C, atunci timpul pentru a câștiga capacitatea completă va fi de 2-3 ore. Bateria este considerată complet încărcată atunci când tensiunea crește la maxim și curentul scade la 3% din valoarea de la începutul procesului de încărcare. Acest lucru poate fi văzut în graficul de mai jos.

Graficul de mai jos arată etapele încărcării unei baterii Li─Ion.

Procesul de încărcare constă din următorii pași:

• Etapa 1. În această etapă, bateria are scurgeri curent maximîncărca. Continuă până la atingerea tensiunii de prag;
• Etapa 2. La o tensiune constantă pe baterie, curentul de încărcare scade treptat. Această etapă se oprește atunci când curentul scade la 3 la sută din valoarea inițială;
• Etapa 3. Dacă bateria este depozitată, atunci în această etapă există o încărcare periodică pentru a compensa autodescărcarea. Acest lucru se face aproximativ la fiecare 500 de ore.
  Din practică se știe că creșterea curentului de încărcare nu reduce timpul de încărcare a bateriei. Pe măsură ce curentul crește, tensiunea crește mai repede până la valoarea de prag. Dar apoi a doua etapă de încărcare durează mai mult. Unele încărcătoare (încărcătoare) pot încărca o baterie Li─Ion într-o oră. În astfel de încărcătoare nu există o a doua etapă, dar, în realitate, bateria în acest moment este încărcată cu aproximativ 70 la sută.

În ceea ce privește încărcarea cu jet, nu se aplică bateriilor litiu-ion. Acest lucru se explică prin faptul că acest tip de baterie nu poate absorbi excesul de energie la reîncărcare. Încărcarea cu jet poate duce la trecerea unor ioni de litiu la starea metalică (valență 0).

Și o încărcare scurtă compensează autodescărcarea și pierderea de energie electrică. Încărcarea în a treia etapă se poate face la fiecare 500 de ore. De regulă, se realizează atunci când tensiunea bateriei este redusă la 4,05 volți pe un element. Încărcarea se efectuează până când tensiunea crește la 4,2 volți.

Este demn de remarcat rezistența slabă a bateriilor litiu-ion la supraîncărcare. Ca rezultat al surplusului de sarcină pe matricea de carbon (electrodul negativ), poate începe depunerea de litiu metalic. Are activitate chimică foarte mare și interacționează cu electrolitul. Ca urmare, eliberarea de oxigen începe la catod, ceea ce amenință o creștere a presiunii în carcasă și depresurizarea.

Prin urmare, dacă încărcați un element Li-Ion ocolind controlerul, nu permiteți ca tensiunea de încărcare să crească mai mult decât recomandă producătorul bateriei. Dacă reîncărcați constant bateria, durata de viață a acesteia va fi scurtată. Producătorii acordă o atenție deosebită siguranței bateriilor Li-Ion. Încărcarea se oprește atunci când tensiunea crește peste nivelul permis. De asemenea, este instalat un mecanism pentru a opri încărcarea atunci când temperatura bateriei crește peste 90 Celsius. Unele modele moderne

bateriile au un comutator de tip mecanic în design. Se declanșează atunci când presiunea crește în interiorul carcasei bateriei. Mecanismul de control al tensiunii al plăcii electronice deconectează recipientul de la lumea exterioară pe baza tensiunii minime și maxime.

Există baterii litiu-ion fără protecție. Acestea sunt modele care conțin mangan. Când este reîncărcat, acest element ajută la inhibarea metalizării litiului și a eliberării de oxigen. Prin urmare, protecția nu mai este necesară în astfel de baterii.

Caracteristicile de stocare și descărcare ale bateriilor litiu-ion

Bateriile cu litiu sunt depozitate destul de bine, iar autodescărcarea pe an este de doar 10-20%, în funcție de condițiile de depozitare. Dar, în același timp, degradarea celulelor bateriei continuă chiar dacă nu este folosită. În general, toți parametrii electrici ai unei baterii litiu-ion pot diferi pentru fiecare caz specific. De exemplu, tensiunea în timpul descărcării se modifică în funcție de gradul de încărcare, curent, temperatura ambiantă etc. Durata de viață a bateriei este influențată de curenții și modurile ciclului de descărcare-încărcare și temperatură. Unul dintre principalele dezavantaje ale bateriilor Li-Ion este sensibilitatea lor la modul de încărcare-descărcare, motiv pentru care conțin o mulțime de diferite tipuri

Graficele de mai jos arată caracteristicile de descărcare ale bateriilor litiu-ion. Ei examinează dependența tensiunii de curentul de descărcare și temperatura ambiantă.

După cum puteți vedea, pe măsură ce curentul de descărcare crește, scăderea capacității este nesemnificativă. Dar, în același timp, tensiunea de funcționare scade considerabil. O imagine similară se observă la temperaturi mai mici de 10 grade Celsius. De asemenea, merită remarcată scăderea inițială a tensiunii bateriei.

NiCd - baterii nichel-cadmiu
Tehnologia bateriilor alcaline cu nichel a fost introdusă în 1899, când Waldmar Jungner a inventat prima baterie cu nichel-cadmiu (NiCD). Materialele folosite în ele erau scumpe la acea vreme, iar utilizarea lor era limitată la echipamente speciale. Acest tip de baterie are un anod de nichel și un catod de cadmiu. În 1932, materialele active au fost introduse într-un electrod de nichel cu placă poroasă, iar în 1947, au început cercetările asupra bateriilor NiCD sigilate, în care gazele interne eliberate în timpul încărcării au fost recombinate în interior, mai degrabă decât eliberate în exterior, ca în versiunile anterioare. Aceste îmbunătățiri au condus la acumulatorul modern etanșat NiCD folosit astăzi.
În prezent, bateriile NiCD continuă să fie cele mai populare baterii pentru alimentarea radiourilor portabile, a echipamentelor medicale, a camerelor video profesionale, a dispozitivelor de înregistrare și a instrumentelor de mare putere. Deci peste 50% din toate bateriile pentru echipamente portabile sunt NiCD. Apariția bateriilor electrochimice mai noi, deși a condus la o scădere a utilizării bateriilor NiCD, cu toate acestea, identificarea deficiențelor noilor tipuri de baterii a condus la reînnoirea interesului pentru bateriile NiCD.
Bateria NiCD este ca un muncitor puternic și silentios, care lucrează intens, fără a provoca mari probleme. Preferă o încărcare rapidă decât o încărcare lentă și o încărcare cu puls în detrimentul unei încărcări DC. Eficiența îmbunătățită este obținută prin distribuirea impulsurilor de descărcare între impulsurile de încărcare. Această metodă de încărcare, denumită în mod obișnuit încărcare reversibilă, menține o suprafață activă ridicată a electrozilor, crescând astfel eficiența și durata de viață a bateriei. Încărcarea inversă îmbunătățește și încărcarea rapidă, deoarece... ajută la recombinarea gazelor eliberate în timpul încărcării. Rezultatul este că bateria funcționează mai rece și se încarcă mai eficient în comparație cu metodele standard de încărcare DC.
Alte problemă importantă, care se rezolvă la utilizarea unei încărcări inverse, este reducerea formațiunilor cristaline din celulele bateriei, ceea ce crește eficiența și prelungește durata de viață a acesteia. Cercetările efectuate în Germania au arătat că încărcarea inversă adaugă aproximativ 15% la durata de viață a unei baterii NiCD.
Este dăunător ca bateriile NiCD să rămână în interior încărcătorîn câteva zile. De fapt, bateriile NiCD sunt singurul tip de baterie care funcționează cel mai bine atunci când sunt supuse periodic la o descărcare completă. Toate celelalte tipuri de baterii conform sistemului electrochimic preferă descărcarea superficială. Deci, descărcarea completă periodică este importantă pentru bateriile NiCD, iar dacă acest lucru nu se face, bateriile NiCD își pierd treptat eficiența din cauza formării de cristale mari pe plăcile celulelor, fenomen numit efect de memorie.
Printre dezavantajele bateriilor NiCD se numără necesitatea periodică descărcare completă pentru păstrarea proprietăților operaționale (eliminarea efectului de memorie), auto-descărcare ridicată (până la 10% în primele 24 de ore) și dimensiuni mari în comparație cu alte tipuri de baterii. În plus, bateria conține cadmiu și necesită o eliminare specială. Într-o serie de țări scandinave, din acest motiv, este deja interzisă utilizarea. Datorită dimensiunilor mari și problemelor cu eliminarea, bateriile NiCD părăsesc treptat piața telefoanelor mobile.

NiMh - baterii nichel-hidrură metalică
La sfârșitul anilor 60 ai secolului XX, oamenii de știință au descoperit un număr de aliaje capabile să lege hidrogenul atomic într-un volum de 1000 de ori mai mare decât al lor. Ele sunt numite hidruri, iar din punct de vedere chimic sunt de obicei compuși ai metalelor precum zincul, litiul și nichelul. Când sunt utilizate corect, hidrurile pot stoca suficient hidrogen pentru a fi utilizate în reacții reversibile în interiorul bateriilor. Au un catod de hidrură și un anod de nichel. Cu toate acestea, compușii de hidrură metalică utilizați la acel moment erau instabili și nu au fost atinse caracteristicile necesare. Ca urmare, dezvoltarea bateriilor NiMH a încetinit. Compuși de hidrură metalică suficient de stabili pentru utilizarea bateriilor au fost dezvoltați în anii 1980 De la sfârșitul anilor optzeci, bateriile NiMH au fost îmbunătățite în mod continuu, în special în ceea ce privește densitatea energiei. Dezvoltatorii lor au remarcat că tehnologia NiMH are potențialul de a obține densități de energie și mai mari.
Numărul de cicluri de încărcare/descărcare pentru bateriile NiMH este de aproximativ 500. Se preferă descărcarea superficială, mai degrabă decât cea profundă. Durabilitatea bateriilor este direct legată de adâncimea de descărcare.
Bateria NiMH emite semnificativ în comparație cu NiCd Mai mult căldură în timpul încărcării și necesită un algoritm mai complex pentru a detecta momentul încărcării complete dacă nu este utilizat controlul temperaturii. Majoritatea bateriilor NiMH sunt echipate cu un senzor de temperatură intern pentru a oferi criterii suplimentare pentru detectarea complet încărcată. În plus, bateriile NiMH nu se pot încărca la fel de repede - timpii de încărcare sunt de obicei de două ori mai lungi decât NiCD. Încărcarea flotant trebuie să fie mai controlată decât pentru bateriile NiCd.
Curentul de descărcare recomandat pentru bateriile NiMH este semnificativ mai mic decât pentru NiCD. Astfel, producătorii recomandă un curent de sarcină de 0,2C până la 0,5C (de la o cincime la jumătate din capacitatea nominală). Acest dezavantaj nu este critic dacă curentul de sarcină necesar este scăzut. Pentru aplicații care necesită curent de sarcină mare sau care au sarcină de impuls, cum ar fi radiourile portabile și uneltele de mare putere, se recomandă bateriile NiCD.
Atât bateriile NiMH, cât și NiCD au o auto-descărcare acceptabilă. O baterie NiCD își pierde aproximativ 10% din capacitatea sa în primele 24 de ore, după care autodescărcarea este de aproximativ 10% pe lună. Autodescărcarea bateriilor NiMH este de 1,5-2 ori mai mare decât cea a NiCD. Utilizarea materialelor hidrură care îmbunătățesc legarea hidrogenului pentru a reduce autodescărcarea duce de obicei la o scădere a capacității bateriei.
Bateriile NiMH au o capacitate cu aproximativ 30% mai mare decât o baterie standard NiCD de aceeași dimensiune. Celulele NiCD cu capacitate foarte mare oferă niveluri de capacitate apropiate de cele ale NiMH.
Prețul bateriilor NiMH este cu aproximativ 30% mai mare decât NiCD. Cu toate acestea, prețul nu este principala problemă dacă utilizatorul o cere capacitate mare si dimensiuni reduse. În comparație, celulele NiCD de foarte mare capacitate sunt doar puțin mai scumpe decât celulele NiCD standard. Din punct de vedere al raportului capacitate/cost, bateriile NiCD cu capacitate foarte mare sunt mai economice decât NiMH.

Li-Ion - baterii litiu-ion
Litiul este cel mai reactiv metal. Sursele de alimentare moderne pentru laptopuri funcționează pe baza acesteia. Aproape toate sursele de alimentare de înaltă densitate folosesc litiu datorită acestuia proprietăți chimice. Un kilogram de litiu poate stoca 3860 amperi oră. Pentru comparație, indicele zincului este 820, iar cel al plumbului este chiar 260. În funcție de tipul de anod, celulele cu litiu pot crea o tensiune de la unu și jumătate până la 3,6 volți, care este mai mare decât cea a oricăror alte elemente.
Problema era că litiul era prea activ. Litiul este cel mai mult metal ușor, în același timp, are și un potențial electrochimic puternic negativ. Din acest motiv, litiul se caracterizează prin cel mai înalt specific teoretic energie electrica. Sursele de curent secundare pe bază de litiu au o tensiune de descărcare ridicată și o capacitate semnificativă.
Prima lucrare la bateriile cu litiu a fost realizată de G.N. Lewis (G.N. Lewis) în 1912. Cu toate acestea, abia în 1970 au apărut primele copii comerciale ale surselor primare de alimentare cu litiu. Încercările de a dezvolta surse de alimentare cu litiu reîncărcabile au fost făcute încă din anii 80, dar nu au avut succes din cauza imposibilității de a asigura un nivel acceptabil de siguranță la manipularea acestora.
Ca rezultat al studiilor efectuate în anii 80, s-a constatat că în timpul ciclării unei surse de curent cu un electrod metalic de litiu, pe suprafața litiului se formează dendrite. Creșterea unei dendrite la electrodul pozitiv și apariția unui scurtcircuit în interiorul sursei de curent cu litiu determină defectarea elementului. În acest caz, temperatura din interiorul bateriei poate atinge punctul de topire al litiului (180 o C). Ca urmare a interacțiunii chimice violente a litiului cu electrolitul, are loc o explozie. Astfel, un număr mare de baterii cu litiu furnizate Japoniei în 1991 au fost returnate producătorilor după ce mai multe persoane au suferit arsuri în urma exploziilor bateriilor de la telefonul mobil.

Principiul de funcționare al bateriei Li-ion

Producătorii de baterii au încercat să folosească litiu sub formă de ioni. În încercarea de a crea o sursă de curent sigură pe bază de litiu, cercetările au condus la înlocuirea litiului metalic instabil în baterii cu compuși interstițiali de litiu în oxizi de carbon și metale de tranziție. În acest fel, au reușit să obțină toate proprietățile electrochimice utile fără a fi nevoiți să se ocupe de forma capricioasă a metalului.
În celulele cu ioni de litiu, ionii de litiu sunt legați de molecule ale altor materiale. Cele mai populare materiale pentru crearea bateriilor cu ioni de litiu sunt în prezent grafitul și oxidul de cobalt (LiCoO2). Într-o astfel de sursă de curent, în timpul încărcării-descărcării, ionii de litiu se deplasează de la un electrod interstițial la altul și invers. Deși aceste materiale electrozi au energie electrică specifică de câteva ori mai mică în comparație cu litiu, bateriile bazate pe ele sunt destul de sigure, cu condiția să se ia anumite precauții în timpul încărcării și descărcării. În 1991, compania Sony a început producția comercială de baterii litiu-ion și este în prezent cel mai mare furnizor al lor.
Caracteristicile specifice ale bateriilor litiu-ion sunt de cel puțin două ori mai mari decât ale bateriilor cu nichel-cadmiu și funcționează bine atunci când funcționează pe curenți mari, care este necesar, de exemplu, atunci când utilizați aceste baterii în telefoane mobile și laptopuri. Bateriile litiu-ion au o auto-descărcare destul de scăzută (2–5% pe lună).
Pentru a asigura siguranța și durabilitatea, fiecare acumulator trebuie să fie echipat cu schema electrica control pentru a limita tensiunea de vârf a fiecărei celule în timpul încărcării și pentru a preveni scăderea tensiunii celulei sub un nivel acceptabil atunci când este descărcată. În plus, curentul maxim de încărcare și descărcare trebuie limitat și temperatura celulei trebuie monitorizată. Dacă se respectă aceste măsuri de precauție, posibilitatea formării de litiu metalic pe suprafața electrozilor în timpul funcționării (ceea ce duce cel mai adesea la consecințe nedorite) este practic eliminată.
Pe baza materialului electrodului negativ, bateriile litiu-ion pot fi împărțite în două tipuri principale:
- cu un electrod negativ pe bază de cocs (Sony)
- și pe bază de grafit (majoritatea celorlalți producători).
Sursele de curent cu un electrod negativ pe bază de grafit au o curbă de descărcare mai netedă, cu o cădere accentuată de tensiune la sfârșitul descărcării, în comparație cu curba de descărcare mai plată a unei baterii cu electrod de cocs. Prin urmare, pentru a obține cea mai mare capacitate posibilă, tensiunea finală de descărcare a bateriilor cu electrod negativ de cocs este de obicei setată mai mică (până la 2,5V) în comparație cu bateriile cu electrod de grafit (până la 3V). În plus, bateriile cu electrod negativ din grafit sunt capabile să furnizeze un curent de sarcină mai mare și mai puțină căldură în timpul încărcării și descărcării decât bateriile cu electrod negativ de cocs.
Producătorii îmbunătățesc continuu tehnologia bateriilor litiu-ion. Există o căutare și o îmbunătățire constantă a materialelor electrozilor și a compoziției electroliților. În paralel, se depun eforturi pentru îmbunătățirea siguranței bateriilor litiu-ion, atât la nivelul surselor individuale de curent, cât și la nivelul circuitelor electrice de control.
Bateriile litiu-ion sunt cele mai scumpe baterii disponibile pe piață astăzi. Îmbunătățirea tehnologiei de producție și înlocuirea oxidului de cobalt cu un material mai puțin costisitor ar putea duce la o reducere a costului acestora cu 50% în următorii câțiva ani.
Dezvoltarea altor tehnologii cu ioni de litiu continuă, după cum arată rezultatele cercetărilor publicate. Astfel, conform FujiFilm, materialul oxid compozit amorf pe bază de staniu dezvoltat de această companie pentru electrodul negativ este capabil să furnizeze de 1,5 ori mai mult capacitate electrică comparativ cu bateriile cu un electrod standard de carbon. Posibilele avantaje ale bateriilor cu acest material includ siguranță mai mare, încărcare mai rapidă, caracteristici bune de descărcare și randament ridicat la temperatură scăzută. Dezavantajele nu sunt de obicei menționate în stadiile incipiente ale cercetării.
Bateriile litiu-ion au o densitate de energie foarte mare. Aveți grijă când manipulați și testați. Nu scurtcircuitați bateria, nu supraîncărcați, nu distrugeți, dezasamblați, perforați cu obiecte metalice și nu conectați polaritate inversă, nu le expuneți la temperaturi ridicate. Acest lucru vă poate provoca vătămări fizice.

Li-Pol - baterii cu litiu polimer
Aceasta este cea mai recentă inovație în tehnologia cu litiu. Anodul este separat de catod printr-o barieră polimerică, un material compozit, cum ar fi poliacrilonitritul, care conține o sare de litiu. Ca rezultat, devine posibilă simplificarea designului celulei, deoarece orice scurgere a electrolitului gelificat este imposibilă. Astfel, pentru aceeași greutate specifică, bateriile cu polimer de litiu cu formă optimă pot stoca cu 22% mai multă energie decât bateriile litiu-ion comparabile. Acest lucru se realizează prin umplerea volumelor „moarte” din colțurile compartimentului, care ar rămâne nefolosite dacă s-ar folosi o baterie cilindrică.
Pe lângă aceste avantaje evidente, celulele cu polimer de litiu sunt ecologice și mai ușoare datorită absenței unei carcase metalice externe.