батарей на основі літію максимальна, а джерела струму на основі літію володіють високим розрядним напругою. Однак хімічна активність літію дуже ускладнює технологічні процеси виготовлення і пред'являє жорстокі вимоги до герметичності джерела струму, що в кінцевому рахунку позначається на собівартості акумуляторних батарей.
Довгий час взагалі не вдавалося отримати літій-іонні акумулятори для комерційного використання, оскільки виробники не могли забезпечити належного рівня безпеки при поводженні з ними. Якщо температура всередині акумулятора досягне температури плавлення літію, то в результаті бурхливого хімічної взаємодії літію з електролітом може статися вибух. Відомо, що велика кількість літієвих акумуляторів, поставлених до Японії на початку 1990-х років, було повернуто виробникам після того, як після вибухів елементів живлення в стільникових телефонах від опіків постраждало кілька людей. А останній скандал з приводу вибухів літій-іонних акумуляторів в мобільниках Nokia розгорівся зовсім недавно, в 2003 році, коли опіки отримали більше 20 осіб. Nokia, звичайно, стверджувала, що батареї у всіх вибухонебезпечних телефонах були несанкціоновано замінені на вироблені сторонніми фірмами, але незалежні дослідження показали, що і деякі фірмові батареї Nokia теж не захищені від короткого замикання і вибуху.
Намагаючись створити безпечне джерело струму на основі літію, виробники замінили нестійкий при підвищенні температури в процесі зарядки-розрядки металевий літій на з'єднання літію з іншими металами в оксидах. Спочатку для створення літій-іонних акумуляторів як активного матеріалу застосовувався літій/кобальту оксид (Li/CoO 2). Але цей матеріал досить доріг, схильний до розкладання, яке різко прискорюється і набуває незворотного характеру, якщо напруга акумулятора перевищує номінальне або падає нижче (наприклад, для акумуляторів 3,6 В допустимі межі - від 2,7 до 4,2 В). Тому використання акумуляторів на його основі неможливо без спеціального контролера, що обмежує напругу заряду і розряду на кожному акумуляторі, що входить до складу батареї. Такий контролер забезпечує і безпеку, зупиняючи роботу акумулятора при перевищенні граничних величин струму і температури. До речі, саме для того, щоб не допустити використання літій-іонних акумуляторів в обладнанні, що не пристосованому для їх застосування, виробники відмовилися від випуску акумуляторів в габаритах, ідентичних масовим побутовим типоразмерам.
Сьогодні під назвою літієві батареї об'єднані джерела з різною хімічною начинкою:
· літій/тіонілхлорідние (Li/SOCl 2);
· літій/сірки оксид (Li/SO 2);
· літій/нікелю оксид (Li/NiO 2);
· літій/марганцю оксид (Li/MnO 2).
Найбільш вивчений і технологічно відпрацьований тип літієвих батарей - елементи на основі літій/оксидів марганцю (Li/MnO 2 і Li/Mn 2 O 4), тому вони з усієї групи найдоступніші за ціною. Їх місткість нижче, ніж у матеріалів на основі кобальту, але вони дешевші і не вимагають складного контролера для управління процесами зарядки-розрядки. Li/NiO 2 має більш високу ємність, ніж попередній оксид, але важче у виробництві та більш небезпечний. Тому для підвищення безпеки в акумуляторах великої ємності почали використовувати змішані оксиди кобальту і нікелю (20-30% нікелю).
Батареї Li/SOCl 2 характеризуються найвищим вихідним напругою (3,6 В), найбільш широким діапазоном температур (від мінус 55 до плюс 85 ° С), дуже малими струмами саморозряду і невеликим типовим струмом розряду. Однак батареї з таким типом електроліту не виносять високої температури. А оскільки при значних токах розряду на внутрішньому опорі батареї може виділятися тепло, що перевищує допустимий рівень, в конструкцію елемента вводять запобіжник-обмежувач струму (терморезистор), який не допускає струмових перевантажень. Втім, існують спеціальні серії Li/SOCl 2 -елементів, здатних видавати підвищені струми розряду і нормально працювати при високій температурі. Досягти цього вдалося завдяки спеціальній конструкції циліндричного корпусу, що перешкоджає проникненню вологих парів зовні, але не заважає виходу газів.
Приблизно такі ж обмеження має і серія батарей на основі Li/SO 2, які теж критичні до високих температур і не допускають потужнострумового розряду, але мають менше робоча напруга (3,0 В). До речі, з усіх літій-іонних акумуляторів ця серія з'явилася на ринку раніше за інших.
Незважаючи на те що нові електродні матеріали мають у кілька разів меншою, ппро порівнянні з чистим літієм, питомої електричної енергією, акумулятори на їх основі виходять більш безпечними для людини за умови дотримання певних запобіжних заходів, в процесі зарядки-розрядки. При цьому питомі зарядно-розрядні характеристики літій-іонних акумуляторів на о...
