Baterie litowo-jonowe

Pakiety bateryjne są preferowanym źródłem energii dla urządzeń przenośnych ze względu na ich niewielkie rozmiary i wagę. W bateriach Litowo-jonowych nie występuje efekt pamięci (znany również jako spadek napięcia), co jest powszechne w starszych ogniwach chemicznych. Z wysoką gęstością energii niż w bateriach na bazie niklu oraz z niskim współczynnikiem samorozładowania, baterie litowo-jonowe zrewolucjonizowały możliwości projektowe urządzeń przenośnych, które wcześniej były ograniczone przez rozmiar źródeł energii, masę i czasu ich wytwarzania.

Ze względu na lotne właściwości litu i wysoką gęstość energii w porównaniu z bateriami niklowymi, bateria litowa jest zaprojektowana ze szczególnym uwzględnieniem kwestii bezpieczeństwa, począwszy od fazy projektowania, aż do rozpoczęcia masowej produkcji.

Baterie litowo-jonowe charakteryzują się niskim kosztem eksploatacji i jest to zaleta, której nie posiada większość innych ogniw chemicznych. Ze względu na brak występowania efektu pamięci nie ma potrzeby wykonywania cyklicznego serwisowania, aby przedłużyć żywotność baterii. Ponadto samorozładowanie się baterii występuje rzadziej, niż w połowie dostępnych bateriach niklowo-kadmowych, co sprawia, że baterie litowo-jonowe świetnie nadają się do zastosowania w przyrządach pomiaru poziomu paliwa. Ogniwa litowo-jonowe mają również mniejszy wpływ na środowisk w przypadku ich zbycia.

Pomimo ogólnych korzyści, bateria litowo-jonowe mają swoje wady. Jest podatna na uszkodzenia mechaniczne i wymaga obwodu elektrycznego do utrzymania bezpiecznej pracy. Wbudowany w każdym pakiecie bateryjnym zabezpieczenie ogranicza napięcie szczytowe każdego ogniwa podczas ładowania i zapobiega spadkowi napięcia w ogniwie do zbyt niskiego poziomu podczas rozładowania. Ponadto, temperatura ogniwa jest kontrowana, aby zapobiec przegrzaniu. Maksymalne napięcie ładowania i rozładowania jest ograniczone. Te środki ostrożności praktycznie eliminują możliwość nadmiernego obciążenia baterii.

Zużycie jest problemem większości baterii litowo-jonowych. Czasami spadek pojemności baterii jest zauważalny po roku, nie zależnie od tego, czy bateria jest w użyciu lub nie. Bateria często nie nadaje się do użycia po dwóch lub trzech latach. Należy zauważyć, że inne związki chemiczne również mają wpływ degeneracyjny przyspieszając zużycie. Jest to szczególnie zauważalne dla ogniw niklowo-wodorkowych, gdy wystawione są na działanie wysokich temperatur. Baterie litowo-jonowe są wstanie służyć przez pięć lat w niektórych zastosowaniach.

Producenci stale udoskonalają ogniwa litowo-jonowe. Nowe i ulepszone związki chemiczne wprowadzane są do użycia co sześć miesięcy. Podczas tak szybkiego rozwoju trudno jest ocenić, po jakim czasie wystąpi zużycie się baterii.

Przechowywanie baterii litowo-jonowych się (i innych) w chłodnym miejscu spowalnia proces starzenia. Producenci zalecają temperaturę przechowywania wynoszącą około 15° C (59° F). Dodatkowo, bateria powinna być częściowo naładowana gdy nie jest w użyciu. Producenci zalecają, by poziom naładowania wynosił 40%.

Najbardziej ekonomiczną baterią litowo-jonową pod względem stosunku kosztów do użytkowanej energii jest bateria cylindryczna 18650 (18 to średnica, a 650 długość w milimetrach). Ogniwo jest używane w komputerach przenośnych i innych zastosowaniach, które nie wymagają ultra smukłej geometrii. Gdy jednak wymagany jest pakiet bateryjny w smukłej obudowie, to pryzmatyczne ogniwa litowo-jonowe są najlepszym wyborem. Ogniwa te charakteryzują się wyższym kosztem w w stosunku do zmagazynowanej energii.

Zalety baterii litowo-jonowych

• Wysoka gęstość energii - potencjał do jeszcze większej pojemności.
• Nie wymaga długotrwałego ładowania na wstępnym etapie eksploatacji. Wystarczy regularne ładowanie.
• Stosunkowo niski współczynnik samorozładowania – wystąpienie samorozładowania jest mniejsze niż w przypadku połowy baterii zbudowanych na bazie niklu.< i>
• Niski koszt konserwacji - nie ma konieczności okresowego serwisowania, brak występowania efektu pamięci.
• Ogniwa specjalnego przeznaczenia mogą dostarczyć bardzo wysokie napięcie dla takich zastosowań jak elektronarzędzia.

Ograniczenia baterii litowo-jonowych

• Konieczność zastosowania obwodu elektrycznego, aby utrzymać napięcie w bezpiecznym zakresie.
• Zużywanie się, nawet jeśli nie są w użyciu - przechowywanie w chłodnym miejscu na poziomie naładowania około 40% redukuje efekt zużycia.
• Restrykcje podczas transportu – przewóz w większych ilościach może podlegać kontroli. Ograniczenie to nie ma zastosowania do baterii w urządzeniach osobistych. (Patrz ostatni akapit).
• Drogie w produkcji
• Nie są w pełni udoskonalone – stosowane w produkcji metale i związki chemiczne są zmieniane w sposób ciągły.

Restrykcje podczas przesyłania baterii litowo-jonowych

Każdy, kto nadaje do przesyłki baterie litowo-jonowe luzem jest zobowiązany do spełnienia przepisów transportowych. Odnosi się to do krajowych i międzynarodowych przesyłek drogą lądową, morską i powietrzną. Ogniwa litowo-jonowe, których równoważna zawartość litu przekracza 1,5 grama lub 8 gramów na jeden pakiet bateryjny muszą być przewożone jako ""klasa 9 - różne materiały niebezpieczne."" Pojemność ogniw oraz ich liczba w pakiecie bateryjnym wyznacza zawartość litu. Wyjątkiem są pakiety bateryjne, które zawierają mniej niż 8 gramów litu. Jeśli jednak przesyłka zawiera więcej niż 24 ogniwa lub 12 pakietów bateryjnych litowo-jonowych, to są wymagane specjalne oznaczenia i dokumenty przewozowe. Każda przesyłka musi być oznaczona, że zawiera ona baterie litowe. Wszystkie baterie litowo-jonowe muszą być testowane zgodnie z wytycznymi wyszczególnionymi według normy UN 3090, niezależnie od zawartości litu (przewodnik UN opisujący test i kryteria, część III pkt. 38.3). Te środki ostrożności zapobiegają wysyłaniu wadliwych baterii. Ogniwa i baterie muszą być od siebie oddzielone, aby zapobiec zwarciom i należy je pakować w wytrzymałych pudełkach.