Ogniwa elektryczne
na bazie litu
Budowa, zastosowanie
Wykonał
Arkadiusz Kubik
Ogniwa litowo-jonowe (Li-Ion)
Akumulator elektryczny, w którym jedna z elektrod jest wykonana z porowatego węgla
(grafitu), a druga z tlenków metali, zaś rolę elektrolitu pełnią złożone chemicznie sole
litowe rozpuszczone w mieszaninie organicznych rozpuszczalników. Napięcie znamionowe
tego typu akumulatorów to 3,6V na jedno ogniwo.
Zalety:
" Dwukrotnie większa pojemność w stosunku do ogniw NiMH
(niklowo-metalowo-wodorkowe) przy tym samym ciężarze i
wielkości
" Brak efektu pamięci i leniwej baterii
" Możliwość szybkiego ładowania (80% pojemności w 15-30
minut)
Wady:
" Konieczność stosowania bardziej skomplikowanych algorytmów
Å‚adowania
" Ryzyko eksplozji i pożaru podczas ładowania lub nadmiernego
rozładowania
Algorytm Å‚adowania
" Ogniwa litowo-jonowe należy ładować w określony sposób,
ciągle i dokładnie monitorując wartości napięcia i natężenia
prÄ…du. A
adowanie składa się z dwóch faz:
1. A
adowanie stałym natężeniem prądu odpowiednim dla
danego ogniwa aż do uzyskania 4,20 V na ogniwo
2. A
adowanie stałym napięciem 4,20 V na ogniwo aż prąd
spadnie do 50 mA bÄ…dz
do ustalonego ułamka wartości
zdanej w pierwszej fazie (2-10%)
Należy unikać pełnego rozładowania akumulatorów tego typu
(3,2 V/ogniwo) i przechowywania ich w takim stanie.
Ogniwa litowo-polimerowe
(LiPo lub Li-Poly)
" Różnią się od ogniw litowo-jonowych tym, że do ich budowy
wykorzystywane sÄ… stopy metalicznego litu oraz polimery
przewodzące. W działaniu są podobne do akumulatora litowo-
jonowego. Ze względu na obecność polimerów nowa
technologia umożliwia konstruowanie giętkich, bardzo
cienkich i płaskich elastycznych ogniw (nawet o grubości
milimetrowej). Ogniwa te sÄ… jednak nieodporne mechanicznie,
a także łatwo je uszkodzić w wyniku niewielkiego nawet
przeładowania, dlatego układy elektroniczne kontrolujące
proces ładowania są bardzo złożone. Napięcie znamionowe
tych ogniw to 3,7 V
Ogniwa LiFePO4
" Są to ogniwa przede wszystkim dużo bezpieczniejsze w
użytkowaniu względem ogniw typu Li-Po. Najczęściej
zamknięte są w aluminiowym cylindrze, co znacznie podnosi
ich wytrzymałość mechaniczną. Drugim istotnym faktem jest
brak możliwości samozapłonu w przypadku przegrzania (dla Li-
Po już od 150 °C). Różnica w budowie to głównie skÅ‚ad katody
 wspomniany zwiÄ…zek LiFePO4 zamiast LiCO2 stosowanego w
akumulatorach Li-Ion i Li-Po. Ogniwa tego typu posiadajÄ…
napięcie znamionowe 3,2 V, a operują w granicach 2,8-3,6V.
Cechują się niższą wydajnością prądową i pojemnością w
stosunku do podobnych gabarytowo ogniw litowo-
polimerowych. Do zalet należy zaliczyć dłuższą żywotność.
Efekt pamięci
Zespół zjawisk towarzyszących eksploatacji akumulatorów Ni-Cd
(niklowo-kadmowych) oraz Ni-MH (niklowo-metalowo-
wodorkowych) powodujących obniżenie nominalnego napięcia
oraz pojemności. Jest to zjawisko odwracalne, występuje w
przypadku:
" Częściowego rozładowania oraz ponownego naładowania
powtarzanego wielokrotnie
" Przechowywania ogniw w stanie w pełni naładowanym
" Zbyt długiego ładowania, szczególnie w przypadku ładowania
tylko z pomiarem czasu (najprostsze Å‚adowarki)
Efekt pamięci
DZI
KUJ
ZA UWAG