ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности аккумулятора из "Герметичные химические источники тока" Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) появились тогда, когда было показано, что очень удобной матрицей для внедрения большого количества ионов лития являются различные углеродные материалы. [c.151] Процесс разряда и заряда литий-ионного аккумулятора сводится к переносу ионов лития из матричного анода в матричный же катод. Металлический литий в системе отсутствует, поэтому аккумуляторы и получили свое специфическое название. [c.151] Аналогичные процессы происходят и на электродах из других материалов. [c.151] Кроме углеродных материалов в качестве матрицы отрицательного электрода исследуются структуры на основе олова, серебра и их сплавов, сульфиды олова, фосфориды кобальта, композиты углерода с наночастицами кремния [17, 65-68. [c.152] В настоящее время в качестве катодных материалов все чаще используются материалы на основе смешанных оксидов или фосфатов [68-70]. На рис. 5.2 сравниваются возможности различных катодных материалов в обеспечении электрических характеристик эксплуатации. Показано, что с катодами из смешанных оксидов достигаются наилучшие характеристики источников тока. Разрабатываются и технологии покрытий поверхности катодов тонкодисперсными оксидами. [c.152] Выбор электролита, который во многом определяет стабильность работы литий-ионного аккумулятора, зависит от электродных материалов. Обычно используется смесь органических растворителей, основой которой является этиленкарбонат. В нее вводят различные литиевые соли, тип которых определяет проводимость электролита, состав и морфологию пассивного слоя на положительном электроде. [c.153] Электролит находится в порах сепаратора из полиолефина. [c.153] Высокая агрессивность органического электролита в литий-ионных аккумуляторах создает дополнительные проблемы кроме возможной во всех герметичных аккумуляторах с жидким электролитом течи электролита в ЛИА возможно его воспламенение. ЛИА стабильно работают при разогреве примерно до 120 °С. При превышении этой температурной фа-ницы растворитель электролита бурно реагирует с катодным активным материалом и выделяется дополнительное тепло. Для исключения термического разгона используют специальный сепаратор, который при температуре 110°С претерпевает фазовые изменения и закрывает поры, в результате чего значительно увеличивается его внутреннее сопротивление. [c.153] Именно с изменением рецептур электролита связывают возможности изменения характеристик пассивной пленки на аноде, расширения рабочего диапазона температур, снижения пожароопасности ЛИА. [c.153] Конструктивно литий-ионные аккумуляторы, как и щелочные, изготавливаются в цилиндрическом и призматическом вариантах. [c.153] В цилиндрических аккумуляторах скрученный в виде рулона пакет электродов и сепаратора помещен в стальной или алюминиевый корпус, с которым соединен отрицательный электрод. Положительный полюс аккумулятора выведен через изолятор на крышку (рис. 5.3, а). [c.153] Призматические аккумуляторы изготавливаются складыванием прямоугольных пластин друг на друга (рис. 5.3, б). Призматические аккумуляторы обеспечивают более плотную упаковку в батарее, но в них труднее, чем в цилиндрических, поддерживать сжимающие усилия на электроды. [c.153] В некоторых призматических аккумуляторах используется рулонная сборка пакета электродов, который скручивается в эллиптическую спираль (рис. 5.3, в). Это позволяет объединить достоинства двух описанных выше вариантов конструкций. [c.153] Некоторые конструктивные меры обычно предпринимаются и для предотвращения быстрого разофева и обеспечения безопасности работы ЛИА. Под крышкой аккумулятора имеется устройство, реагирующее на положительный температурный коэффициент повышением сопротивления, и другое, которое разрывает электрическую связь между катодом и положительной клеммой при увеличении давления газов внутри аккумулятора выше допустимого предела. [c.153] Аварийный клапан на крышке срабатывает при давлении более высоком, чем во внутреннем устройстве прерывания тока. [c.154] которое выделяется в ЛИА, рассеивается на его поверхности. С увеличением размеров аккумулятора проблема переноса тепла к поверхности усложняется. К тому же обнаружилось, что из-за значительной разницы тепловых характеристик фольги, на которую наносится активная масса, и самих активных масс электродов термическая диффузия в плоскости металлического коллектора на порядок выше теплопереноса в перпендикулярном направлении. По этой причине решение конструктивной задачи вывода полюсов аккумулятора существенно сказывается на его разофеве в процессе работы. Полагают, что для мощных аккумуляторов наилучшие результаты могут быть достигнуты при цилиндрическом аккумуляторе с центральным стержнем коллектора и выводами с обоих концов цилиндра [17. [c.154] Для увеличения безопасности эксплуатации литий-ионных аккумуляторов в составе батареи обязательно используется также и внешняя электронная защита, цель которой предотвратить возможность ее перезаряда и переразряда каждого аккумулятора, короткого замыкания его и чрезмерного разофева. [c.154] Изготавливаются электроды обычно нанесением покрытий на металлическую фольгу. Свойства покрытия (толщина, плотность, площадь поверхности, сцепление с коллектором, электропроводность, пористость и равномерность нанесения) во многом определяют поведение аккумулятора в эксплуатации. [c.154] Вернуться к основной статье