1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Питание для холодного климата: морозостойкие литий-полимерные АКБ от EEMB

Питание для холодного климата: морозостойкие литий-полимерные АКБ от EEMB

Бесплатная техническая библиотека:
▪ Все статьи А-Я
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
▪ Новости науки и техники
▪ Журналы, книги, сборники
▪ Архив статей и поиск
▪ Схемы, сервис-мануалы
▪ Электронные справочники
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Голосования
▪ Ваши истории из жизни
▪ На досуге
▪ Случайные статьи
▪ Отзывы о сайте

Справочник:
▪ Большая энциклопедия для детей и взрослых
▪ Биографии великих ученых
▪ Важнейшие научные открытия
▪ Детская научная лаборатория
▪ Должностные инструкции
▪ Домашняя мастерская
▪ Жизнь замечательных физиков
▪ Заводские технологии на дому
▪ Загадки, ребусы, вопросы с подвохом
▪ Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
▪ Искусство аудио
▪ Искусство видео
▪ История техники, технологии, предметов вокруг нас
▪ И тут появился изобретатель (ТРИЗ)
▪ Конспекты лекций, шпаргалки
▪ Крылатые слова, фразеологизмы
▪ Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
▪ Любителям путешествовать — советы туристу
▪ Моделирование
▪ Нормативная документация по охране труда
▪ Опыты по физике
▪ Опыты по химии
▪ Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
▪ Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
▪ Охрана труда
▪ Радиоэлектроника и электротехника
▪ Строителю, домашнему мастеру
▪ Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
▪ Чудеса природы
▪ Шпионские штучки
▪ Электрик в доме
▪ Эффектные фокусы и их разгадки

Техническая документация:
▪ Схемы и сервис-мануалы
▪ Книги, журналы, сборники
▪ Справочники
▪ Параметры радиодеталей
▪ Прошивки
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатный архив статей
(200000 статей в Архиве)

Алфавитный указатель статей в книгах и журналах

Бонусы:
▪ Ваши истории
▪ Загадки для взрослых и детей
▪ Знаете ли Вы, что.
▪ Зрительные иллюзии
▪ Веселые задачки
▪ Каталог Вивасан
▪ Палиндромы
▪ Сборка кубика Рубика
▪ Форумы
▪ Карта сайта

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на https://www.diagram.com.ua


сделано в Украине

БЕСПЛАТНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ БИБЛИОТЕКА

В нашей Бесплатной технической библиотеке Вы можете бесплатно и без регистрации скачать
Питание для холодного климата: морозостойкие литий-полимерные АКБ от EEMB, статья 2016 года из журнала Новости электроники.

В результатах поиска запишите название журнала, год и номер. Затем нажмите на ссылку «скачать в Бесплатной технической библиотеке» и бесплатно скачайте архив с нужным Вам номером.

Полное название статьи и дополнительная информация:
Питание для холодного климата: морозостойкие литий-полимерные АКБ от EEMB. АННОТАЦИЯ: Литий-полимерные аккумуляторные батареи производства компании EEMB с индексом LC в конце наименования имеют возможность разряда при отрицательных температурах до -40°C. При этом значение емкости остается на уровне 70% от номинальной.

Для быстрого бесплатного скачивания можно сразу перейти в нужный раздел Библиотеки.

Поиск по книгам, журналам и сборникам:

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

Морозостойкие литиевые аккумуляторы от компании EEMB

Литий-полимерный аккумулятор с возможностью заряда при температуре окружающей среды -10°С, а работы – при температуре до -40°С? Легко! Это стало возможным с новой серией аккумуляторов производства компании EEMB. Их можно отличить по аббревиатуре LC в серийном обозначении.

Первый литиевый аккумулятор, – а именно литий-ионный (Li-Ion), – был продемонстрирован в 1991 году, и в этом же году началось серийное производство. С того момента прошла уже четверть века, и в течение этого времени технические характеристики аккумуляторов развивались и совершенствовались. В основном внимание уделялось увеличению удельной энергоемкости и срока службы, снижению массогабаритных характеристик и стоимости, повышению экологичности и безопасности. Время не было потрачено впустую – в результате развития появились новые разновидности аккумуляторов, например литий-полимерные (Li-Pol) и литий-железофосфатные (Li-FePO4).

Сравнивая указанные типы аккумуляторов по основным параметрам (таблица 1), видим, что каждый из них обладает как преимуществами, так и недостатками. Литий-ионные обладают самой высокой удельной энергоемкостью, средней стоимостью ватт-часа и меньшим количеством циклов «заряд/разряд». Литий-полимерные аккумуляторы обладают наименьшей стоимостью ватт-часа, немного меньшей удельной энергоемкостью и средним значением циклов «заряд/разряд». Литий-железофосфатные имеют максимальную стоимость ватт-часа, меньшую энергоемкость среди литиевых аккумуляторов, но самый длительный срок службы и срок хранения.

Таблица 1. Основные параметры литиевых аккумуляторов

ПараметрыТип аккумулятора
Li-IonLi-PolymerLiFePO4
Номинальное напряжение на ячейку, В3,73,2
Число циклов заряд/разряд до потери 20% емкости300…500500…800Более 2000
Срок хранения до потери 20% емкости, лет1,5 (тип.)5…10
Температурный диапазон разряда тип., °С-20…60-10…60-20…50
Удельная энергоемкость, Вт час/кг (тип.)210…230130…160120…130
Стоимость за ватт-час тип., $0,6…1,10,4…0,60,8…2,3

Учитывая комплекс указанных параметров, можно считать, что на сегодняшний день для подавляющего большинства применений оптимальным типом аккумулятора является литий-полимерный, а литий-железофосфатный аккумулятор имеет очень хорошие перспективы, особенно при снижении стоимости ватт-часа.

Отрицательной потребительской характеристикой всех литиевых аккумуляторов является то, что они весьма плохо приспособлены к минусовым температурам. Как правило, они допускают разряд при температуре не ниже -10…-20°С (с уменьшением емкости и отдаваемого тока), а заряд – только при положительной температуре. Конечно, есть литиевые аккумуляторы, которые можно разряжать при температуре -50°С, а также и заряжать вплоть до -30°С, но это специально разработанные достаточно дорогостоящие аккумуляторы, например, продукция французской компании SAFT. Подобная продукция востребована в авиации, нефтегазовой отрасли, военной технике и там, где требуется повышенная надежность и безопасность.

Во многих приложениях коммерческого и бытового назначения не всегда требуются превосходные характеристики, но важной является приемлемая стоимость проекта, то есть желательно иметь аккумулятор с оптимальным соотношением «цена-качество». Есть ряд приложений, в которых необязательно иметь аккумулятор с возможностью заряда при отрицательной температуре, например, носимая аппаратура, которую можно зарядить в нормальных условиях, но она обязана работать и на улице в зимний период. Это могут быть средства радиосвязи, контрольно-измерительная и контрольно-диагностическая аппаратура, устройства индивидуальной сигнализации (электронный маяк спасателя) и так далее.

Для таких приложений оптимальным образом подходит продукция компании EEMB, которая производит литиевые источники тока промышленного назначения уже с 1995 года. В настоящий момент компания разработала и серийно производит литий-полимерные аккумуляторы с возможностью разряда при температуре до -40°С.

На российском рынке компания известна уже более 10 лет и за это время заработала статус производителя качественной продукции среднего ценового диапазона. Головной офис компании и производство находятся в Китае, имеются представительства в США (Калифорния), Японии (Токио) и в России (Москва).

Рис. 1. Li-Pol-аккумулятор: внешний вид

Компания обладает современным оборудованием и необходимыми специалистами в области разработки и производства литиевых элементов питания, что подтверждается наличием сертификата на производство по стандарту ISO9001 и имеющимися собственными патентами. В частности, новая серия литий-полимерных аккумуляторов (рисунок 1) обладает тремя патентами, один из которых – на изобретение, и характеризуется улучшенными характеристиками при низких температурах. Аккумуляторы обладают повышенной стабильностью емкости, повышенной безопасностью и увеличенным жизненным циклом. Отличить новую серию от существующей стандартной можно по символам «LC» в конце наименования, например LP385590LC, где:

  • LP – тип аккумулятора (Li-Pol);
  • 38 – толщина аккумулятора (3,8 мм);
  • 50 – ширина аккумулятора (55 мм);
  • 90 – длина аккумулятора (90 мм);
  • LC – низкотемпературная версия.

Рис. 2. Зависимость емкости Li-Pol-аккумуляторов при температуре -10/-20°C

Выше упоминалось, что литиевые аккумуляторы плохо приспособлены к отрицательным температурам, и это подтверждается рисунком 2. На нем приведены графики значений емкости и напряжения при температуре -10 и -20°С для стандартной версии аккумулятора (синий и красный цвет), а также для низкотемпературной версии аккумулятора (черный цвет). Приведенные зависимости снимались при разрядном токе 0,2С (C – емкость аккумулятора) до напряжения отсечки 2,75 В. В таблице 2 приведены значения емкости в явном виде при тех же условиях разряда.

Таблица 2. Емкость Li-Pol-аккумуляторов в зависимости от температуры

Версия аккумулятораЕмкость аккумулятора/рабочая температура
60°С25°С-20°С-40°С
Стандартная98%83%нет
Низкотемпературная98%85%72%

На рисунке 3 приведена обобщенная типовая кривая зависимости только для низкотемпературной версии аккумулятора, снятая при температуре уже -40°С.

Рис. 3. Зависимость емкости низкотемператорной версии Li-Pol-аккумулятора при температуре -40°C

Из графиков и таблицы видно, что стандартная версия допускает возможность разряда только до -20°С и при этом потеря емкости составляет 17%. Потеря емкости небольшая, но и предельная температура (-20°С) невелика, особенно для нашего климата.

У новой серии аккумуляторов также снижается емкость при отрицательной температуре, и снижение составляет 25…30%, но уже при температуре -40°С, что является неплохим показателем. Принимая во внимание, что стоимость ватт-часа новой серии аккумуляторов находится на уровне стандартной версии плюс 18…25%, можно утверждать, что у компании EEMB имеется очень интересный продукт для применения в российском климате.

Новая серия аккумуляторов допускает не только разряд при отрицательной температуре, но и возможность заряда. Аккумулятор можно заряжать при температуре не ниже -10°С током 0,2C. Однако зарядить в таких условиях его можно только до 70% от номинальной емкости. Следует оговориться, что в листе данных такая информация отсутствует – это недокументированные данные.

Обычно, выбирая аккумулятор, определяют его емкость, исходя из предполагаемого времени работы устройства. При выборе низкотемпературной версии аккумулятора в случае, если устройство потребляет повышенный ток, следует руководствоваться не только необходимой емкостью, но и возможностью получить требуемый ток при пониженной температуре (имеется ограничение на ток разряда при -40°С не более 0,2С). Может оказаться так, что главным фактором будет выступать уже не емкость, а именно возможность получить нужный ток. Требуемое значение тока всегда можно получить, но за счет увеличения емкости аккумулятора.

Традиционно литиевые аккумуляторы считаются потенциально опасными. В принципе это так, если принимать во внимание первые их образцы. Однако за время развития аккумуляторов их производители существенно повысили их безопасность. Опасность может возникнуть при физическом повреждении, а если аккумуляторы используются в соответствии с техническими условиями – они безопасны. Компания EEMB очень строго относится к этому аспекту и предусматривает различные меры, повышающие безопасность.

Процесс заряда-разряда литиевых аккумуляторов должен контролироваться. При разряде нельзя допускать снижения напряжения до значений менее 2,75 В, а при заряде – превышения значения 4,20 В. При этом необходимо контролировать ток, а в некоторых случаях – и температуру. Контроль можно возложить на специальную схему в составе конечного устройства, но удобнее заказать исполнение со встроенной в сам аккумулятор схемой. Например, если аккумулятор производителя EEMB содержит такую схему (или она входит в его конструкцию согласно условиям заказа), то в обозначении присутствуют дополнительные символы PCM; если требуется иметь аккумулятор с дополнительно установленными проводами (LD) и разъемом (/), то обозначение будет таким: LP385590LC-PCM-LD/.

Компания EEMB изготавливает аккумуляторы новой серии со стандартными или требуемыми параметрами (емкость/напряжение) и размерами. При определении собственных параметров следует руководствоваться величиной удельной энергоплотности, которая не должна превышать значения 100…110 Ач/дм³, если требуются аккумуляторы с индексом LC. Для стандартной версии аккумуляторов допускается несколько более высокая величина энергоплотности (зависит от емкости аккумулятора).

Литиевые аккумуляторы чувствительны к режиму заряда. Для полного и правильного заряда этого типа аккумуляторов используется комбинированный режим CC-CV (Constant Current – Constant Voltage) (см. рисунок 4).

Рис. 4. Режим заряда литиевых аккумуляторов

На начальном этапе продолжительностью два часа аккумулятор заряжается постоянным током, равным 0,5С, до достижения напряжения 4,2 В. Иногда допускается на первом этапе заряд током 1С в течении одного часа. Затем начинается второй этап длительностью 1 час, в течение которого контроллер при постоянном напряжении 4,2 В снижает зарядный ток до величины 0,02С или ниже, и на этом режим заряда считается законченным.

Компания EEMB кроме Li-Pol-аккумуляторов выпускает также Li-Ion, LiFePO4 и Ni-MH. В линейке продукции имеется широкий ряд первичных источников тока (батареек) наиболее популярных электрохимических систем и типоразмеров.

В мире достаточно много производителей литиевых химических источников тока, и подавляющее большинство сосредоточено в Китае. Это объясняется тем, что именно в этой стране находятся основные запасы лития. Однако не все производители имеют в линейке аккумуляторы с возможностью работы при -40°С. Выпустив низкотемпературную версию литий-полимерных аккумуляторов, компания EEMB существенно расширяет возможные области применения и подтверждает статус производителя качественной продукции.

Питание для холодного климата: морозостойкие литий-полимерные АКБ от EEMB

Литий-полимерные аккумуляторные батареи производства компании EEMB с индексом LC в конце наименования имеют возможность разряда при отрицательных температурах до -40°C. При этом значение емкости остается на уровне 70% от номинальной.

С егодня химические источники тока, — литиевые аккумуляторные батареи (АКБ) и гальванические элементы, — используются как в портативной электронике — в ноутбуках, сотовых телефонах, карманных ПК, мр3-плеерах и так далее, – так и в электротранспорте, накопителях энергии, энергосистемах. При этом производители всеми силами стараются повысить плотность хранения энергии, увеличив тем самым время автономной работы устройств. По своим характеристикам литиевые аккумуляторы превосходят разработки, произведенные по другим химическим технологиям (Ni-Cd – никель-кадмиевые аккумуляторы, Ni-MH – никель-металлгидридные аккумуляторы). Можно выделить следующие преимущества литиевых аккумуляторов:

  • отсутствие «эффекта памяти», что дает возможность заряжать и подзаряжать аккумулятор по мере необходимости;
  • высокая удельная емкость;
  • небольшая масса;
  • низкий уровень саморазряда – не более 3…5% в месяц.
Читать еще:  Pirelli (Пирелли) Ice Zero FR - Отзывы

Конечно, как и в любой технологии, у литиевых аккумуляторов есть и недостатки, например:

  • необходимость схемы защиты (встроенной или внешней), которая ограничивает максимальное напряжение на каждом элементе аккумулятора во время заряда и предохраняет напряжение элемента от слишком низкого понижения при разряде. Кроме того, она ограничивает максимальные токи заряда-разряда и контролирует температуру элемента;
  • более высокая стоимость по сравнению с Ni-Cd-аккумуляторами.

Типовые характеристики литиевых АКБ зависят от химического состава их компонентов, наличия или отсутствия в них примесей и варьируются в следующих пределах:

  • напряжение единичного элемента (ячейки):
    • номинальное: 3,6…3,7 В;
    • максимальное: 4,2 В;
    • минимальное: 2,5…3,0 В;
  • удельная энергоемкость: 110…243 Вт•ч/кг;
  • число циклов «заряд/разряд» до достижения 80 % емкости: 600;
  • саморазряд при комнатной температуре: 3…5% в месяц;
  • ток нагрузки относительно емкости С, представленной в А•ч:
    • постоянный: до 3…5С (тип.);
    • оптимальный: до 1С;
  • диапазон рабочих температур: -20…60°C (оптимальная: 20°C).

Технологии изготовления литиевых аккумуляторов постоянно улучшаются. Способы решения проблем с обеспечением безопасности эксплуатации и высокой стоимости привели к появлению литий-полимерных (Li-polymer или Li-pol) аккумуляторов.

Основное их отличие от Li-ion отражено в названии и заключается в типе используемого электролита. Изначально, в 70-х годах, применялся сухой твердый полимерный электролит, похожий на пластиковую пленку и не проводящий электрический ток, но допускающий обмен ионами (электрически заряженными атомами или группами атомов). Полимерный электролит фактически заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом.

Такая конструкция упрощает процесс производства, характеризуется большей безопасностью и позволяет выпускать тонкие аккумуляторы произвольной формы. К тому же отсутствие жидкого электролита исключает возможность воспламенения. Толщина элемента составляет около одного миллиметра, поэтому разработчики оборудования свободны в выборе формы, очертаний и размеров, вплоть до внедрения его во фрагменты одежды.

Основные преимущества литий-полимерных аккумуляторов:

  • малый саморазряд;
  • толщина элементов: от 1 мм;
  • свобода в выборе формы АКБ;
  • незначительный спад напряжения по мере разряда;
  • улучшенная безопасность.

По сравнению с жидкими электролитами в литий-ионных аккумуляторах, полимерные электролиты имеют меньшую ионную проводимость, которая, к тому же, снижается при температуре ниже нуля. Поэтому проблема разработок Li-pol-аккумуляторов состояла не только в поиске наиболее подходящего электролита с достаточно высокой проводимостью, совместимого с электродными материалами, но и в расширении диапазона рабочих температур.

Аккумуляторы с полимерным электролитом выпускают многие мировые производители. Электродные материалы, рецептуры электролита и технологии изготовления Li-pol-аккумуляторов разных компаний значительно отличаются. Соответственно, отличаются и их характеристики. На качество Li-pol-аккумуляторов и стабильность их работы сильно воздействует однородность полимера, на которую оказывают влияние как соотношение компонентов электролита, так и температура полимеризации.

Среди компаний, выпускающих литий-полимерные АКБ, выделяется компания EEMB – известный и хорошо зарекомендовавший себя производитель литиевых аккумуляторов, предлагающий широкий спектр химических источников тока [1]. Продуктовая линейка включает в себя первичные (неперезаряжаемые) и вторичные (перезаряжаемые) литиевые батареи. Со времени основания в 1995 году компания стала широко известна во многих ключевых сегментах рынка химических источников тока. EEMB производит высокотехнологичные литиевые батареи для промышленности и специальных применений.

Основным минусом литиевых аккумуляторов является существенное уменьшение емкости и быстрый разряд при низких температурах. Как правило, предельной температурой у аккумуляторов такого типа является -20°C.

В настоящий момент компания EEMB разработала и серийно производит литий-полимерные АКБ с возможностью разряда при температуре от -40°C (таблица 1). При этой температуре значение емкости остается на уровне 70% от номинальной при токе разряда 0,2С и напряжении отсечки 2,75 В, что намного больше военного стандарта емкости 40%. В дополнение к этому компания EEMB имеет ряд патентов на свое изобретение.

Таблица 1. Морозостойкие аккумуляторы EEMB

НаименованиеНоминальное напряжение, ВЕмкость, мАчРазмеры, ммВес, г
СтандартнаяМинимальнаяТолщинаШиринаВысота
LP383454LC3,77206703,8345414,4
LP603048LC3,79008506304818
LP963450LC3,7180017009,6345036
LP103450LC3,71850180010345037
LP505597LC3,7310029005559762

Низкотемпературные литий-поли­мерные батареи найдут широкое применение в устройствах, предназначенных для холодного климата.

Рис. 1. Низкотемпературный аккумулятор LP603449LC

Отличить морозостойкую серию аккумуляторов можно по наличию символов LC в конце наименования, например LP103454LC (рисунок 1), где:

  • LP – тип аккумулятора (Li-Pol);
  • 10 – толщина аккумулятора (1,0 мм);
  • 34 – ширина аккумулятора (34 мм);
  • 54 – длина аккумулятора (54 мм);
  • LC – низкотемпературная версия.

Данные АКБ открывают новые возможности применения литиевых аккумуляторов, и это – существенная веха в аккумуляторном производстве.

На рисунке 2 изображены графики зависимости емкости и напряжения при температуре -10°С и -20°С для стандартной версии аккумулятора (синий и красный цвет), а также для низкотемпературной LC-версии аккумулятора (черный цвет). Изображенные зависимости снимались при разрядном токе 0,2 С (C – емкость аккумулятора) до напряжения отсечки 2,75 В. В таблице 2 приведены абсолютные значения емкости при тех же условиях разряда.

Рис. 2. Разряд стандартных и LC-АКБ в зависимости от температуры

Из графиков, изображенных на рисунке 2, и данных таблицы 2 видно, что стандартная версия допускает возможность разряда только до -20°С, и при этом потеря емкости составляет 15…17%. Потеря емкости несущественна, но и предельная температура (-20°С) невелика для северного климата.

Таблица 2. Емкость Li-Pol и стандартных аккумуляторов в зависимости от температуры

Версия батареи/температураЭнергоемкость батареи при разных рабочих температурах, %
60°С25°С-20°С-40°С
Стандартная батарея989883
Низкотемпературная (LC)98989898

У новой LC-серии аккумуляторов также снижается емкость при отрицательной температуре, и снижение составляет 25…28%, но уже при температуре -40°С, что является весьма неплохим показателем. Принимая во внимание, что стоимость Ватт*часа новой серии АКБ выше стандартной версии примерно на 18…25%, можно утверждать, что EEMB имеет линейку очень перспективных аккумуляторов для применения в суровом российском климате.

Новые аккумуляторы допускают не только разряд при отрицательной температуре, но и возможность заряда. АКБ можно заряжать при температуре до -10°С током 0,2C. Однако зарядить в таких условиях его можно только до 70% от номинальной емкости (в технических данных эта информация отсутствует).

Немаловажным параметром низкотемпературных аккумуляторов является изменение их свойств при низкой температуре хранения. На рисунке 3 изображена зависимость емкости от температуры хранения при 20°С (красная линия) и -40°С (зеленая линия). Время хранения аккумуляторов составляло 15 суток, за эти дни емкость при 20°С уменьшилась на 5…6%, при -40°С – на 48%. Затем аккумулятор был заряжен при температуре 0°С, и вновь была проверена его емкость (рисунок 4). Значение емкости оказалось на уровне 99% от первоначального значения.

Рис. 3. График зависимости емкости аккумулятора от температуры хранения при 20°С и -40°С

Нужно отметить, что получены весьма неплохие результаты, так как -40°С для аккумулятора – это очень суровые условия, и то, что он за пятнадцать дней сохранил половину своей емкости, а при последующем заряде его емкость практически полностью восстановилась, говорит о высоком качестве продукции EEMB.

Рис. 3. График зависимости емкости аккумулятора от температуры хранения при 20°С и -40°С

Заключение

Существует ряд приложений, для которых весьма актуальна возможность работы при отрицательной температуре, например, для портативной аппаратуры, средств радиосвязи, контрольно-измерительной и контрольно-диагностической аппаратуры, устройств индивидуальной сигнализации (электронный маяк спасателя) и тому подобного. Для таких приложений, из соображений оптимального сочетания цены/качества, наилучшим образом подойдет продукция компании EEMB.

Производителей литиевых АКБ в мире достаточно много, их технологии изготовления и сама продукция могут существенно различаться. Однако не все они имеют в своей линейке продукции морозостойкие АКБ, актуальность которых для целого ряда областей применения очевидна. Наличие подобных АКБ в номенклатуре компании EEMB еще раз подтверждает ее статус производителя высококачественной продукции.

Современные литий-полимерные аккумуляторы обеспечивают удельные характеристики, сравнимые с характеристиками литий-ионных аккумуляторов, а благодаря отсутствию жидкого электролита они более безопасны.

При всех стандартных проверках на безопасность использования (перезаряд, форсированный разряд, короткое замыкание, вибрация, раздавливание и протыкание) Li-pol-аккумуляторы имеют существенно более высокие показатели по сравнению с литий-ионными аккумуляторами с жидким электролитом. Перспективы серьезного расширения производства Li-pol-аккумуляторов и использования их в самых разнообразных областях техники не вызывают сомнений.

С появлением элементов литий-полимерных аккумуляторных батарей толщиной всего в 1 мм перед конструкторами электронных устройств открылись новые возможности в отношении конечной формы и размеров новой аппаратуры. Были убраны многие ограничения касательно микроминиатюризации радиоэлектронных устройств.

Характеристики аккумуляторных батарей LiFePO4

Надоело постоянно менять свинцово-кислотные АКБ на объектах альтернативной энергетики? Регулярная замена АКБ делает сроки окупаемости неприлично долгими? Новое поколение литий-железо-фосфатных АКБ от компании «Санвэйс» полностью решают эту проблему. Литий-железо-фосфатный АКБ (LiFePO4 pack) — современная аккумуляторная батарея, с более 4000 циклов заряда-разряда, абсолютно нечувствительная к режимам хронического недозаряда. Имеет встроенную плату управления аккумуляторной батареей (Battery Management System). Заряд осуществляется постоянным напряжением и постоянным током, без стадий. На объектах малой энергетики в режимах постоянного циклирования позволяют использовать втрое меньшую собственную емкость АКБ по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами за счет допустимого глубокого разряда до 80%. Модуль имеет встроенную защиту от перенапряжений, низкого заряда, повышенных токов. Модуль совместим со всеми приборами, в т.ч. инверторами и зарядными устройствами, работающими со свинцово-кислотными аккумуляторами. Первоначально, при неверном расчете, цена на литий-железо-фосфатные АКБ кажется невероятно высокой. Важно, что при расчете емкости АКБ в режиме циклирования, LiFePO4 требуется в 3 раза меньше емкости, чем для свинцово-кислотных АКБ AGM/GEL! Для примера, если ранее вы использовали свинцово-кислотный АКБ AGM/GEL 150 Ач в режиме циклирования, то для его замены Вам будет достаточно АКБ LiFePO4 50 Ач без потери эксплуатационных характеристик. При верном расчете 1 к 3, стоимость LiFePO4 АКБ всего на 25-35% больше, чем свинцово-кислотных АКБ, при этом LiFePO4 АКБ имеют непревзойденные характеристики в сравнении с свинцово-кислотными АКБ.
Характеристики:
Емкость 50, 100, 150, 200 Ампер-часов
Металлический корпус IP54
Рабочие напряжения 12, 24 В
Более 2000 циклов 80% DoD, Более 3500 циклов 70% DoD БЕЗ ПОТЕРИ СОБСТВЕННОЙ ЕМКОСТИ
Встроенные балансиры ячеек
Встроенная защита при перегрузке, перезаряде, переразряде
Температура эксплуатации от 0С (при отсутствии системы внешнего подогрева) до +60С.

Преимущества LiFePO4 по сравнению с свинцово-кислотными АКБ:
Отдают полную ёмкость при любых токах разряда
Заряжаются в 5 раз большим током по сравнению со свинцово-кислотными АКБ
Время полного заряда 2 часа (с текущими настройками BMS)
Не требуют строгого алгоритма заряда
КПД 95%
Не чувствительны к режимам хронического недозаряда
В 4 раза легче, чем свинцово-кислотные
10-кратное количество циклов по сравнению со свинцово-кислотными
Необслуживаемые
Не чувствительны к повышенным температурам
Пожаро-взрывобезопасны
Высокая «снимаемая» мощность
Длительный срок эксплуатации
Встроенная система балансировки и защиты делает АКБ высоконадежными

Вывод: в режимах циклирования выгодней литиевая батарея, так как для достижения энергетических и эксплуатационных параметров достаточно емкости в 3 раза меньшей , чем у свинцово-кислотной. Не меньшую ценность представляют: полная нечувствительность к хроническому недозаряду, повышенный КПД и ускоренный заряд большими токами.

Обратите внимание на график зависимости емкости АКБ и количества циклов. Снижение емкости происходит линейно, при разряде 80% DoD, через 4000 циклов, емкость упадет всего на 5%!

ГДЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ LiFePO4 АКБ «Лиферы»

1. Системы с ежедневным циклированием. В таких системах можно устанавливать в 3 (. ) раза меньше по емкости LIfePO4, чем свинцово-кислотных АКБ, с сохранением потребительских свойств системы. При этом срок службы аккумуляторной батареи будет минимум в 3 раза больше. Это связано с тем, что в таких режимах свинцово-кислотные АКБ можно разряжать только на 30%, а «Лиферы» до 80%. То есть, например, вместо 300Ач свинцово-кислотной АКБ AGM/GEL можно устанавливать 100Ач «Лифер».

2. В системах с генератором и малым количеством солнечных батарей. Как правило в таких системах невозможно обеспечить все стадии заряда свинцово-кислотных аккумуляторов. Поэтому хронических недозаряд не влияет на срок службы «Лифера», в то время как свинцово-кислотные АКБ быстро выходят из строя.

3. В солнечных энергосистемах работающих в условиях короткого светового дня. Особенно актуально для средней полосы России и северных регионов. «Лиферы» легко принимают мощный зарядный ток. Поэтому нагрузив на них втрое мощный (относительно свинцово-кислотных АКБ) солнечный массив, можно зарядить «Лиферы» за короткое время (2-4 часа). А с учетом нечувствительности к глубокому разряду и хроническому недозаряду эти батареи незаменимы в зимний период, особенно учитывая тот факт, что «Лиферы» имеют более высокое КПД 95% (80% свинцово-кислотные АКБ), а значит в пасмурную и дождливую погоду эти АКБ заряжаются быстрее.

4. В системах с ограничением по массе. Имея в 4 раза меньшую массу, «Лиферы» гораздо удобнее на передвижных установках, а так же объектах, доставка до которых осуществляется малыми вертолетами, лодками и т.д.

Читать еще:  Свеча накаливания: нагрев и поджиг топлива без искры

Питание для холодного климата: морозостойкие литий-полимерные АКБ от EEMB

Компания EEMB специализируется на производстве первичных Литиевых Батарей и перезаряжаемых Литиевых Аккумуляторнов с 1995 года. Принципы как Качество, Искренность, и Обслуживание, определяют культуру нашей корпорации.

НАШ ТОВАР

Литиевыая батарея CR14505BL-AX EEMB 3.0В 1800мАч, AA; Не перезаряжаемая, с аксиальными выводами; Сертифицирована ГОСТ, UL, UN 38.3

Литиевыая батарея CR14505BL EEMB 3.0В 1800мАч, AA; Не перезаряжаемая; Сертифицирована ГОСТ, UL, UN 38.3

Литиевыая батарея CR14250BL-AX EEMB 3.0В 900мАч, 1/2AA; Не перезаряжаемая, с аксиальными выводами; Сертифицирована ГОСТ, UL, UN 38.3

Литиевыая батарея CR14250BL EEMB 3.0В 900мАч, 1/2AA; Не перезаряжаемая; Сертифицированя ГОСТ, UL, UN 38.3

Литиевая батарея ER34615 EEMB 3.6В 19Ач, типоразмер D; сертифицированы ГОСТ, UL, UN 38.3;

Литиевая батарея ER26500 EEMB 3.6В 9000 мАч, типоразмер С; сертифицированы ГОСТ, UL, UN 38.3

Литиевая батарея ER14505 EEMB 3.6В 2600 мАч, AA, пальчиковая; сертифицированы ГОСТ, UL, UN 38.3

Литиевая батарея ER14250 EEMB 3.6В 1200 мАч, 1/2AA; сертифицированы ГОСТ, UL, UN 38.3

Литиевая батарея CR2477 EEMB 3.0В 1000 мАч, круглая кнопочная; сертифицированы ГОСТ, UL, UN 38.3

Литиевая батарея CR2450 EEMB 3.0В 550 мАч, круглая кнопочная; сертифицированы ГОСТ, UL, UN 38.3

Литиевая батарея CR2032-VBY2 EEMB 3.0В 210 мАч, круглая кнопочная, с пинами (ножками) под пайку; сертифицированы ГОСТ, UL, UN 38.3

Литиевая батарея CR2032-VAY3 EEMB 3.0В 210 мАч, круглая кнопочная, с пинами (ножками) под пайку; сертифицированы ГОСТ, UL, UN 38.3

Литиевая батарея CR2032-LD/ EEMB 3.0В 210 мАч, круглая кнопочная, с проводами и разъёмом; сертифицированы ГОСТ, UL, UN 38.3

Литиевая батарея CR1225 EEMB 3.0В 50 мАч, круглая кнопочная; сертифицированы ГОСТ, UL, UN 38.3

Аккумулятор литий-ионный EEMB LP603449LC 1100мАч 3.7V, морозостойкий (-40

+50 С); сертифицирован ГОСТ, UL, UN 38.3

Аккумулятор литий-ионный EEMB LP603449LC 1100мАч 3.7V, морозостойкий (-40

+50 С) с термистором NTC; сертифицирован ГОСТ, UL, UN 38.3

Аккумулятор литий-ионный EEMB LP603449 1100мАч 3.7V; сертифицирован ГОСТ, UL, UN 38.3

Аккумулятор литий-ионный EEMB LP502030 250 мАч 3.7V; сертифицированы ГОСТ, UL, UN 38.3

Аккумулятор литий-ионный EEMB LP103450LC 1850мАч 3.7V, морозостойкий (-40

+50 С); сертифицированы ГОСТ, UL, UN 38.3

УСЛОВИЯ ДОСТАВКИ

УСЛОВИЯ ВОЗВРАТА

Возврат товара осуществляется на адрес:
117393, г. Москва, ул. Архитектора Власова №49, офис 128

ООО «ЕЕМБ»

Адрес: 117393, г. Москва, ул. Архитектора Власова №49, офис 128
ИНН: 7728394473
ОГРН: 1187746009164

Литий-полимерные аккумуляторные батареи для холодного климата

В настоящее время такие химические источники тока, как литиевые аккумуляторные батареи (АКБ) и гальванические элементы, широко используются как в портативной электронике: в планшетных ПК, сотовых телефонах, ноутбуках, МР3 плеерах и т.п., так и в накопителях энергии, электротранспорте и энергосистемах.

Компании-производители изо всех сил стремятся повы­сить плотность хранения энергии в своих изделиях, с тем чтобы увеличить время автономной работы устройств. Ха­рактеристикам современных литиевых аккумуляторов выше, чем у аккумуляторов произведенных по другим технологи­ям, например, Ni-MH (никель-металлгидридные аккумулято­ры) и Ni-Cd (никель-кадмиевые аккумуляторы).

Литиевые аккумуляторы обладают следующими преиму­ществами:

  • высокая удельная емкость.
  • небольшая масса;
  • отсутствие «эффекта памяти», что дает возможность заряжать и подзаряжать аккумулятор по мере необхо­димости,
  • низкий уровень саморазряда — не более 3…5% в месяц. Однако литиевые аккумуляторы имеют и ряд недостат­ков, а именно:
  • более высокая стоимость по сравнению с Ni-Cd-аккумуляторами;
  • необходимость наличия схемы защиты, которая ограни­чивает максимальное напряжение на каждом элементе аккумулятора во время его заряда и предохраняет эле­мент от слишком низкого понижения напряжения на нем при разряде.
  • необходимость наличия еще одной схемы защиты, кото­рая контролирует температуру элемента и ограничивает максимальные токи его заряда и разряда.

Основные характеристики литиевых АКБ, в некоторой сте­пени, зависят от химического состава их компонентов и мо­гут изменяться в указанных ниже пределах:

  • удельная энергоемкость (С) 110…243 Вт·ч/кг,
  • напряжение единичного элемента:
  • номинальное 3,6…3,7 В;
  • максимальное 4,2 В;
  • минимальное 2. 3,0 В;
  • ток нагрузки относительно емкости С, представленной в А·ч
  • постоянный до 3…5С (тип.);
  • оптимальный до 1С;
  • саморазряд при комнатной температуре 3…5% в месяц;
  • число циклов «заряд/разряд» до уменьшения емкости до 80 % 600;
  • диапазон рабочих температур -20…60 ºС (оптимальная 20 ºС).

Развитие технологии производства литиевых аккумуляторов

Основными задачами развития технологии являются ре­шения проблемы обеспечения безопасной эксплуатации и уменьшение и высокой стоимости АКБ, Развитие в этих 2 направлениях привело к разработке литий-полимерных (Li-pol) аккумуляторов.

Основное их отличие, от ставших уже привычными Li-ion, заключается в типе используемого в них электролита.

При разработке Li-pol аккумуляторов использовался су­хой твердый полимерный электролит. Он похож на пласти­ковую пленку и не проводит электрический ток, но позволя­ет обмен ионами. Такой полимер заменил традиционно ис­пользуемый в АКБ пористый сепаратор, пропитанный элек­тролитом. Полимерный электролит упрощает процесс произ­водства, характеризуется большей безопасностью и позво­ляет выпускать тонкие аккумуляторы произвольной формы. Дополнительным плюсом такой технологии производства ак­кумуляторов является то, что отсутствие жидкого электроли­та исключает возможность воспламенения. Итоговая толщи на элемента составляет около 1 мм, что позволяет разра­ботчикам свободно выбирать его форму, размеры и очерта­ния, и даже включать его во фрагменты одежды.

Достоинства литий-полимерных аккумуляторов:

  • незначительное уменьшение напряжения по мере раз­ряда;
  • малый саморазряд;
  • свобода в выборе формы АКБ;
  • толщина элементов от 1 мм;
  • повышенная безопасность.

Однако, по сравнению с жидкими электролитами в литий-ионных аккумуляторах, полимерные электролиты имеют мень­шую ионную проводимость, более того, она снижается при температуре ниже нуля.

Таким образом, перед разработчиками Li-pol-аккумуляторов стоят две задачи: расширение диапазона рабочих тем­ператур и поиск наиболее подходящего электролита с повы­шенной проводимостью и, к тому же, совместимого с элек­тродными материалами.

Li-pol-аккумуляторы выпускают многие мировые произво­дители, но при этом технологии изготовления Li-pol -аккумуляторов и используемые при этом электродные материалы и ре­цептура электролита у разных компаний, сильно отличаются.

В итоге АКБ разных производителей имеют как разные ха­рактеристики так и разные габариты, при одной и той же ем­кости. Технология производства АКБ, а именно соотношение компонентов электролита и температура его полимеризации оказывают сильное влияние на однородность полимера, от ко­торой зависит стабильность работы Li-pol аккумуляторов.

Надо отметить, что продуктовая линейка компаний про­изводителей включает в себя первичные (неперезаряжаемые) и вторичные (перезаряжаемые) литиевые батареи.

Морозоустойчивые Lipol АКБ

Основным недостатком литиевых ак­кумуляторов является существенное уменьшение их емкости и быстрый раз­ряд при низких температурах. У АКБ боль­шинства производителей минимальная ра­бочая температура составляет -20°С.

Компания ЕЕМВ разработала и серийно произво­дит литий-полимерные АКБ работающие при темпера­туре -40 0 С и выше (табл.1). При температуре -40°С и токе разряда 0.2С (напряжение отсечки 2.75 В) емкость АКБ остается на уровне 70% от номинальной, что пре­вышает требование военных стандартов — 40%.

Наименование

Номинальное напряжение, В

Емкость. мА·ч

Размеры, мм

Вес, г

Морозостойкая серия АКБ от компании ЕЕМВ мар­кируется символами LC в конце наименования, напри­мер, LP103454LC имеющего емкость 2 А·ч (см. фото в начале статьи), где:

  • LP — тип аккумулятора (Li-Pol);
  • 10 — толщина аккумулятора (1,0 мм);
  • 34 — ширина аккумулятора (34 мм);
  • 54 — длина аккумулятора (54 мм);
  • LC — низкотемпературная версия.

Благодаря запуску в производство этой серии акку­муляторов открываются новые возможности применения Li-pol АКБ.

Графики зависимости емкости и напряжения при темпе­ратуре -10°С и -20°С, для стандартной версии аккумулятора (кривые 1 и 2), а также для низкотемпературной LC-версии аккумулятора (кривая 3) приведены на рис.1. Эти кривые снимались при разрядном токе 0,2 С до напряжения отсеч­ки 2,75 В. В табл.2 приведены абсолютные значения емкости АКБ при тех же условиях раз­ряда.

Как видно из рис.1 и табл.2. стандартные АКБ компании ЕЕМВ, допускают возможность разряда только до температуры -20°С, и при этом, у них потеря емкости составляет 15…17%. Это немного, но их минимально до­пустимая температура -20°С не­достаточная для холодных райо­нов Земли.

Версия батареи/температура

Энергоемкость батареи при разных рабочих температурах, %

У морозоустойчивой LC-ceрии аккумуляторов также проис­ходит снижение емкости при от­рицательной температуре. Это снижение составляет 25…30%, при температуре -40°С, что является весьма неплохим показателем. Учитывая, что сто­имость Вт·ч новой серии АКБ выше стандартной версии примерно на 18…25%. можно утверждать, что ЕЕМВ имеет линейку очень перспективных аккумуляторов для примене­ния в суровом арктическом или высокогорном климате. Особенностью морозоустойчивой LC-серии аккумулято­ров от компании ЕЕМВ является то, что они могут не толь­ко отдавать заряд при отрицательной температуре, но и их можно заряжать при низкой температуре. АКБ серии LC можно заряжать при температуре выше -10°С током 0,2С, но при этом АКБ можно зарядить только до 70% от номи­нальной емкости (в технических данных большинства про­изводителей. эта информация, как правило, отсутствует).

Важным параметром морозоустойчивых аккумуляторов является изменение их свойств при низкой температуре хранения. На рис.2 изображена зависимость емкости от температуры хранения при 20°С и -40°С. Аккумуляторы раз­ряжались током 1500 мА после хранения в течение 15 су­ток (при температуре -40°С) и 30 суток (при температуре 20°С). За это время емкость АКБ, хранившегося при темпе­ратуре 20 0 С. уменьшилась на 7%, а хранившегося при тем­пературе -40°С — на 48%.

Впоследствии АКБ, которая хранилась 15 суток при тем­пературе -40°С, и была затем полностью разряжена, была заряжена при температуре 0°С, и вновь была проверена ее емкость (рис.3). На рис.3 обозначены:

  1. — первый цикл разряда при 0 0 С;
  2. — второй цикл разряда при 0 0 С;
  3. — первый цикл заряда при 0 0 С;
  4. — второй цикл заряда при 0 0 С.

Измеренная в ходе второго цикла разряда емкость АКБ составила 99% от первоначального значения. Это очень хо­рошие результаты, ведь температура -40°С для аккумулято­ра — это очень суровые условия. Тот факт, что за 15 дней хранения при такой температуре АКБ сохранила половину своей емкости, а при последующем заряде емкость АКБ практически полностью восстановилась, говорит о высоком ка­честве морозоустойчивой LC-серии аккумуляторов ЕЕМВ.

Заключение

В ряде случаев весьма актуальна возможность работы при низких температурах, например, для средств радиосвя­зи, портативной аппаратуры, устройств индивидуальной сиг­нализации (электронный маяк спасателя), контрольно-измерительной и контрольно-диагностической аппаратуры, и т.п. В этом случае целесообразно использовать рассмотренные выше АКБ серии LC компании ЕЕМВ. Далеко не все произ­водители литий-полимерных АКБ имеют в линейке своей про­дукции морозостойкие АКБ.

Основным достоинством современных литий-полимер­ных аккумуляторов является отсутствие в них жидкого элек­тролита, благодаря чему они более безопасны, чем имеющие несколько лучшие удельные характеристики, но пожаро опасные литии-ионные аккумуляторы. В ходе проведения про­верок по безопасности использования:

  • короткое замыкание
  • перезаряд;
  • форсированный разряд.
  • раздавливание;
  • протыкание Li-pol-аккумуляторы показали существенно более высокие показатели безопасности по сравне­нию с литий-ионными аккумуляторами с жидким элек­тролитом.

В связи с этим, не вызывают сомнения перспективы серьезного расширения производства Li-pol-аккумуляторов и использования их в самых разнообразных областях техни­ки. Тем более, что появление элементов Li-pol АКБ толщи­ной всего в 1 мм открыло, перед конструкторами электрон­ных устройств, новые возможности в отношении конечной формы и размеров новой аппаратуры и сняло многие огра­ничения относительно микроминиатюризации радиоэлектрон­ных устройств.

Автор: Андрей Довгань, г. Белгород

Литиевый аккумулятор на морозе

Статья обновлена: 2020-08-21

Пользователи литиевых батарей не понаслышке знают, что на холоде заряд исчерпывается быстрее. Это характерно не только для аккумуляторов смартфонов. Любая литиевая батарея на морозе теряет свою емкость, а насколько – зависит от химического состава используемого электролита. Наиболее подходящими для эксплуатации в холодный период считаются батареи типа LiFePO4 – литий-железо-фосфатные. Литиевые элементы питания другого химического состава также используются зимой, но по сравнению с эксплуатацией в теплый сезон эффективность их работы падает.

Что происходит с Li-ion аккумуляторами на морозе?

Из-за снижения температуры электролита уменьшается скорость движения ионов и интенсивность прохождения химических реакций. На практике это выглядит так: при комнатной температуре аккум имеет заряд 100%, а после попадания на улицу и дальнейшего пребывания на холоде падает до 80% и ниже, не считая расходования энергии на питание устройства. Но потеря емкости литий-ионных аккумуляторов на морозе – временное явление. При последующем прогреве до комнатной температуры характеристики накопителей энергии полностью восстанавливаются.

Необратимое повреждение происходит только при охлаждении ниже допустимого уровня в -40 °С. Во избежание негативных последствий для большинства литий-ионных АКБ рекомендуется не превышать нижнюю температурную границу в -20 °С, для литий-железо-фосфатных – минус 30 °С. В целом литиевые аккумуляторы и мороз вполне совместимы. Главное – помнить, что на холоде АКБ разряжаются быстрее, а долгое хранение при глубоком разряде ведет к неминуемой смерти батареи.

Можно ли хранить Li-Ion аккумуляторы на морозе?

В отличие от эксплуатации, длительное хранение литиевых аккумов на морозе недопустимо. При низких температурах временно снижается токоотдача, и увеличивается скорость саморазряда источников питания. Это некритично, если после использования АКБ снова окажется в помещении с плюсовой температурой и после нагрева будет заряжена.

Но при долгом хранении на холоде быстрый саморазряд может спровоцировать критическую разрядку источника питания. А при хранении Li-Ion аккумуляторов на протяжении 3-х месяцев или более длительного срока с напряжением ниже 2,5 В емкость теряется необратимо – АКБ утрачивает способность к восполнению заряда. Поэтому заморозка литий-ионным аккумуляторам противопоказана. Оптимальная температура для их хранения– от +1 до +25 °С, допустимая – от 0 до +40 °С.

Читать еще:  Устройство и принцип работы системы пассивной безопасности SRS

Хранить литиевые АКБ нужно в сухом месте, извлеченными из оборудования, с уровнем заряда порядка 40%. Это поможет не допустить критического снижения напряжения при саморазряде. Если же напряжение упадет ниже значения 2,5 В на элемент, последующее хранение АКБ в течение 3-х месяцев или более длительного срока приведет к невосстанавливаемому падению емкости. Может произойти и коррозия элементов. При хранении аккумуляторов более 7 дней с напряжением до2 В на элемент происходит критическое изменение их химической структуры. Такие элементы питания подлежат утилизации.

Можно ли заряжать литиевые аккумуляторы на холоде?

Зарядка литиевых АКБ на морозе недопустима. Более того – после использования при низкой температуре аккумуляторную батарею нужно выдержать в помещении, чтобы она прогрелась. Прогрев должен быть естественным и постепенным, без использования близко расположенных источников тепла.

Оптимальный температурный диапазон для подзарядки литий-ионных АКБ – от +10 до +25 °С. Если зарядить литиевый аккумулятор на холоде, при последующем нагреве накопитель энергии окажется перезаряженным. А перезаряд, как и критический разряд, губительно сказывается на работоспособности батарей и их ресурсе.

Простые правила для сохранения работоспособности АКБ

Уберечь литий-ионные батареи от преждевременного выхода из строя поможет соблюдение нижеприведенных правил:

  1. Заряжайте АКБ, не дожидаясь ее глубокого разряда, при положительных температурах.
  2. Не заряжайте переохлажденные источники питания. Вначале прогрейте их до комнатной температуры.
  3. Используйте оригинальные зарядные устройства, рекомендованные для данной модели АКБ ее производителем.
  4. Не храните литиевые батареи на морозе и при температуре выше 30 °С.
  5. На длительное хранение отправляйте АКБ с уровнем заряда 35–50%.
  6. Не допускайте продолжительного хранения накопителей энергии в состоянии глубокого разряда, иначе они быстро деградируют.
  7. Избегайте перезаряда источника питания. Он неизбежен, если полностью зарядить АКБ в прохладе, а затем внести в более теплое помещение.

Морозоустойчивость литиевых аккумуляторов разных типов

​К эксплуатации в холода наиболее адаптированы аккумуляторы на основе литий-железо-фосфата и литий-титаната (LiFePO4 и Li4Ti5O12). Но для оснащения персонального электротранспорта модели на основе литий-титаната практически не используются из-за высокой цены и низкой удельной энергоемкости. Другое дело – батареи LiFePO4. Они считаются лучшим вариантом для использования в холодное время года, т.к.:

  1. способны работать в широком температурном диапазоне – от -30 до +55°C;
  2. отличаются малым сопротивлением;
  3. долговечны;
  4. термически стабильны;
  5. терпимы к высокому заряду;
  6. могут храниться при высоком напряжении;
  7. максимально безопасны в применении, даже при 100% заряде.

Более чувствительны к низким температурам Li-Ion аккумуляторы типа LiCoO2 (литий-кобальтовые), LiMn2O4 (литий-марганцевая шпинель), LiNiMnCoO2 (литий-никель-марганец-кобальт-оксидные, сокращенно NMC).

Способы защиты литиевых АКБ от холода

Чтобы уберечь аккумуляторную батарею от воздействия отрицательных температур, не оставляйте ее надолго на морозе – по возможности снимайте АКБ и заносите в помещение. Защитить батарею от переохлаждения во время работы позволяет использование термокейса. Для его изготовления можно использовать изолон, пенопласт и другие термоизоляционные материалы. В процессе работы АКБ нагреется, а термокейс не даст ей быстро остыть во время непродолжительной стоянки.

Выводы

Боятся ли литиевые аккумуляторы мороза – зависит от химического состава используемого накопителя энергии и соблюдения правил его эксплуатации. Наиболее устойчивы к воздействию отрицательных температур батареи типа LiFePO4. Остальные литий-ионные АКБ также допустимо использовать зимой (до -20 °С), но желательно поместить их в термокейс из теплоизоляционных материалов.

Дальность хода на одном заряде у одной и той же батареи зимой будет ниже, чем в теплое время года, поскольку при снижении температуры временно уменьшается и емкость АКБ. Заряжать и хранить литиевые АКБ нужно исключительно при положительных температурах. После использования в холодных условиях аккумулятор нужно внести в помещение и выдержать 2–3 часа при комнатной температуре, а затем зарядить.

При какой температуре работают литиевые аккумуляторы?

Допустимая температура эксплуатации Li-Ion аккумуляторов – от -20 до +50 °С (у некоторых моделей – от -40 °С). Но работа в пограничных режимах – как по температуре, так и по напряжению – негативно сказывается на способности аккумулятора запасать энергию. При эксплуатации в пограничных режимах ощутимо снижается рабочая емкость АКБ и ее ресурс. Чтобы продлить эксплуатационный ресурс литий-ионной батареи и избежать сокращения времени ее работы без подзарядки, необходимо придерживаться температурного режима, максимально комфортного для АКБ.

Лучшая температура работы Li-Ion аккумуляторов – около +20 °С. Хранить такие накопители рекомендуется в прохладных условиях – от 0 до 10 °С. Оптимальный уровень заряда для длительного хранения литий-ионных АКБ – 30–50%. Если отправить на хранение полностью заряженный аккумулятор, со временем его емкость значительно уменьшится. Если же накопитель будет храниться в глубоко разряженном состоянии, восстановить его вряд ли удастся.

Рекомендуемая температура работы литий ионного аккумулятора

Злейшие враги Li-Ion батарей – перегрев и переохлаждение. Нельзя оставлять такие устройства под воздействием прямых солнечных лучей и поблизости с источниками тепла. Вредны для литиевых накопителей и отрицательные температуры – они снижают отдаваемую энергию. Если сравнить запас отдаваемой энергии при +20 °С и других температурах, то:

  • при падении температуры до +4 °С объем отдаваемой энергии снижается на 5–7%;
  • при последующем снижении температуры ниже 0 °С – теряются 40–50% емкости, и преждевременно исчерпывается ресурс батареи.

Заряжать литиевые АКБ рекомендуется при температурах от +5 до +20 °C. Важно соблюдение температурного режима и при хранении Li-Ion аккумуляторов. Примерные потери емкости в зависимости от уровня заряда и температурного режима при хранении АКБ приведены в таблице:

t, °С

Потеря емкости при хранении АКБ с 40% уровнем заряда

Потеря емкости при хранении АКБ с полным зарядом

Как ведут себя Li-ion аккумуляторные батареи на морозе

Распространено мнение, что литиевые батареи замерзают при минусовой температуре. Соответственно, весь беспроводной строительный электроинструмент, если следовать этой точки зрения, в зимнее время года не годится для уличных работ. Оказывается это заблуждение и тесты, о которых пойдет речь ниже, покажут, что происходит на самом деле.

Аккумуляторный блок электроинструмента представляет собой набор элементов определенного форм-фактора соединенных между собой. Они заключены в пластиковый корпус и управляются электроникой. Подробно об аккумуляторах, ячейках и вольтаже мы недавно рассказывали в одном из наших видео.

Тест аккумуляторных ячеек при температуре ниже нуля

Чтобы провести эксперимент взяты 7 литиевых элементов 18650 от 4 производителей:

  • Samsung — 30Q, 25R
  • Sony — VTC5
  • LG — HE2, HE4, HG2
  • Sanyo — NSX

Такие ячейки чаще всего можно встретить в беспроводной технике: электроинструменте, электро-самокатах и электрокарах, переносных зарядных устройствах, даже некоторые электронные сигареты работают от этих элементов.

Все 7 образцов выдерживают ток с разрядом 20 Ампер. Итак, все эти ячейки подверглись тестированию в морозильной камере, температура в которой составляла -24 С, разряд током в 10 Ампер.

О результатах

Сработали все без исключения элементы, но их результаты отличались.

На графике разряд батареек в комнатной температуре и при -24С.

Увеличив график можно увидеть что поведение ячеек довольно сильно отличается друг от друга.

У батарейки 30Q значение напряжения критически опустилось, зато напряжение у элемента HG2 в пределах стандартных значений.

Процесс разряда литиевых ячеек при -24 С.

Наблюдается просадка 30Q до минимума, который вообще допустим. Вывод можно сделать такой, что промерзший аккумуляторный инструмент на ячейках 30Q, с большой вероятностью, не станет работать на сильном холоде.

Так разряжается ячейка 30Q в -24 градуса С

Изменение напряжения в ячейках на холоде

Целые сутки элементы держали в морозильнике, температура в нем была -24С. Чтобы сделать необходимые замеры напряжения, ячейки не доставали из морозильной камеры.

Напомним, что тестировались элементы с номинальным напряжением 3.6В. Рабочее напряжение находится в диапазоне 2,5 — 4,2В, если это электронные устройства 2,7— 4,2В. Для фонарей и других неприхотливых устройств диапазон немного отличается 2,5 — 4,35В.

Что показали измерения:

  • 30Q — 2,68В; 25R — 2,78В
  • VTC5 — 2,6В;
  • HE2 — 2,89В; HE4 — 2,82В; HG2 — 3,16В
  • NSX — 2,67В

Результаты показывают, что значения напряжения всех тестируемых элементов больше значения разряда. У ячейки HG2 значение не сильно отличается от номинала. У элементов 25R, LG HE2 и LG HE4 показатели меньше номинальных, но даже таких значений достаточно, чтобы запустить большинство потребителей. А вот цифры у 30Q, NSX, VTC5 практически на нижней границе диапазона. В такой ситуации, есть вероятность, что инструмент не запустится, а индикатор зарядки продемонстрирует полный заряд.

Мороз и время работы литиевых аккумуляторов

Этот график отражает разницу по времени работы элемента HG2 при отрицательной и комнатной температуре. Мы видим, что оно одинаковое.

2000 mAh низкотемпературный литий-полимерный аккумулятор LP103454LC со склада МТ-Систем по специальной цене.

Компания МТ-Систем распродает со склада низкотемпературную аккумуляторную батарею LP103454LC — всего за 430 рублей, со склада.

LP103454LC – низкотемпературная аккумуляторная батарея, имеет встроенную плату защиты, термистор 10 кОм, провод 150 мм и разъем 3 контакта, способна обеспечить надежное питание в широком диапазоне температур -40…+60C°.

Продукция компании EEMB хорошо известна Российским потребителям и зарекомендовала себя высоким качеством. Политика компании EEMB направлена на дальнейшее увеличение качества, а так же на развитие и совершенствование своей продукции и снижение цены.

Аккумуляторная батарея LP103454LC благодаря встроенным элементам защиты и широкому диапазону рабочих температур, отлично подходит для применения, как в автомобильной электронике, так и других устройствах работающих при отрицательных температурах и требующих высокого импульсного тока отдачи.

Краткие технические характеристики LP103454LC:

  • Литий-полимерный АКБ емкостью 2000 мАч
  • выходное напряжение 3.7 В (номин.)
  • выходной ток 0.5A/2A (постоянный/импульсный)
  • встроенная плата защиты (обеспечивает защиту по напряжению, току и ограничивает минимальное напряжение разряда батареи)
  • встроенный термистор 10 кОм
  • наличие провода AWG28 150 mm и разъема JST-PHR-03
  • рабочий диапазон температур -40…+60°C
  • размер 10.3×34.5×56 mm максимальные значения (в/ш/д)
  • вес 45 грамм

Доступность:

Аккумуляторная батарея LP103454LC доступна со склада МТ-Систем по специальной цене 430 рублей за шт с НДС.

Со склада для заказа доступен разъем-ответная часть на плату W2103-03PSS, W2103-03PSR (угловая).

Литий-ионные аккумуляторы научили работать при -70 градусах

X. Dong et al./ Joule, 2018

Китайские ученые разработали материал электролита для литий-ионных аккумуляторов, который позволяет батареям работать при отрицательных температурах вплоть до −70 градусов Цельсия. Емкость батарей на основе предложенного электролита и органических электродов при такой температуре составляет около 70 процентов от их емкости при комнатной температуре, пишут ученые в Joule.

Одна из проблем литий-ионных аккумуляторов — резкое уменьшение емкости при падении температуры ниже нуля. Наиболее морозостойкие батареи продолжают работать и при температурах до −40 градусов Цельсия, однако их емкость при этом снижается примерно до 12 процентов. Связано это с тем, что вещество электролита или просто замерзает, или сильно падает его проводимость по ионам лития.

Китайские химики под руководством Юняо Ся (Yongyao Xia) из Фуданьского университета разработали новый материал органического электролита на основе этилацетата. В качестве литийсодержащего компонента в электролите выступает бис(трифторметансульфонил)имид лития (LiTFSI). Такой электролит обладает достаточной для нормальной работы аккумулятора ионной проводимостью как при высоких температурах (до 55 градусов Цельсия), так и при достаточно низких отрицательных температурах. Даже при −70 градусах Цельсия его проводимость по ионам лития составляет 0,2 миллисименса на сантиметр. Для сравнения, у одного из часто используемых электролитов LB303 на основе LiPF6, при комнатной температуре проводимость заметно выше, чему у этилацетатного электролита, но при снижении температуры до −40 градусов Цельсия падает сразу на 3 порядка.

Зависимость ионной проводимости от температуры для предложенной батареи (красные точки) и для традиционного электролита LB303 (синие точки)

X. Dong et al./ Joule, 2018

Оказалось, что органические полимерные электроды действительно позволяют перезаряжаемой литий-ионной батарее работать и при комнатной, и при достаточно низкой отрицательной температуре. При −70 градусах Цельсия емкость такой батареи по сравнению с емкостью при комнатной температурой падает всего на 30 процентов. При этом, однако, для катодов на основе слоистых интеркаляционных соединений авторам работы не удалось добиться достаточной скорости растворения ионов лития, и такая ячейка так и не заработала при отрицательных температурах.

Авторы работы отмечают, что разработанные ими литий-ионные аккумуляторы перспективны для использования в первую очередь в качестве кратковременных источников энергии при низких температурах, в частности, для космических приложений.

В качестве альтернативного варианта решения проблемы переохлаждения литий-ионных аккумуляторов при низких температурах ученые предлагают встраивать в батареи внутренние нагревательные элементы, которые активируются при охлаждении и не дают батарее замерзнуть.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector