Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы: маркетинговые уловки и распространенные ошибки

Неоднократно сталкиваюсь в статьях и комментариях (в статьях все же гораздо реже) с использованием неправильных данных или названий, которые впоследствии приводятся, как аргументы, хотя на самом деле они ошибочны изначально. И эти ошибки распространяются по всем ресурсам, включая Гиктаймс.

Этой статьей я бы хотел разъяснить некоторые моменты и провести своеобразный ликбез.

Литий-полимерные аккумуляторы


Сразу с главного — в свободном доступе на рынке не существует литий-полимерных аккумуляторов в техническом смысле этого слова. В англоязычном мире с этим уже разобрались, а вот на постсоветском пространстве существуют некоторые издержки в терминологии, которыми пользуются маркетологи. Маленькое отступление — не то, чтобы этим не пользовались в других регионах, но там хотя бы есть возможность проверки этой информации на родном языке.

Немного истории


Любой литий-ионный аккумулятор имеет 4 основных составляющих — два электрода (анод и катод), электролит и сепаратор. Все 4 элемента развивались и развиваются дальше. Для электролита на начало исследований (1970-ые) было предложено два варианта — жидкий или твердый электролит. В то время твердый электролит обещал больше перспектив в эксплуатации — электролит не вытекает при повреждении корпуса, сам элемент более прочный. Главным недостатком было и остается высокое сопротивление твердого электролита, оно сводит на нет физические характеристики.

Фактически снижение количества ресурсов, выделяемых компаниями на разработку твердых электролитов, произошло в начале 1990-х, когда Sony вывела на рынок аккумулятор с жидким электролитом. Сама компания Sony еще в 1988 году была уверена в будущем успехе твердого электролита.

Не смотря на ориентацию на жидкий электролит компании не перестали искать альтернативы. Одним из вариантов стали так называемые гибридные электролиты. Фактически для них используется сепаратор с мелкими отверстиями и тем же жидки электролитом. Хотя он на ощупь кажется сухим, на самом деле количество электролита в нем не отличается от подобного в обычном аккумуляторе. Как в принципе и конструкция:


Схематическая модель литий-ионного аккумулятора с катодом LiCoO2 и графитовым анодом из Википедии на немецком языке.

Подобные аккумуляторы довольно распространены, их коммерческое распространение началось еще в начале 2000-х, но физически и химически это те же самые литий-ионные аккумуляторы с жидким электролитом и их в общем не очень много.

Что же представлено на рынке?


Одним из способов классификации аккумуляторов является его корпус. На сегодня существуют три популярных способа упаковки:
  • Цилиндрические ячейки
  • Призматические ячейки
  • «Мешочек» или pouch-bag ячейки

Первый тип аккумуляторов известен своим использованием в ноутбуках и автомобилях Тесла (там используется его самый распространенный размер 18650).

Второй тип является измененной формой цилиндрических. Алюминиевый корпус, прямоугольник или квадрат в поперечном сечении. Популярен для стационарного применения и в транспорте.

Третий тип имеет мягкий корпус и не всегда оснащается встроенной системой защиты. Фактически удешевленный вариант призматической ячейки. Этот тип аккумуляторов используется, в частности, в мобильных телефонах.

Последние в списке и есть те самые «полимерные». Они так называются по нескольким причинам. Самый наглый способ маркетологов — корпус из полимеров, потому и «полимерные».

Второй вариант — использование полимерного мелкопористого сепаратора. Фактически ничем не отличается от обычного литий-ионного аккумулятора.

Третий вариант, который я не встречал — давать название «полимерный» на основании использования полимерных элементов в качестве основ катодов, анодов и прочих элементов. Как правило попадает в множество аккумуляторов в пластиковом корпусе.

Проблемы терминологии


При разработке концепции идея была такова, что под понятием «жидкий электролит» понимались жидкий или гелеобразный раствор соли лития, в то время как под понятием «твердый электролит» (solid electrolyte) — твердое состояние вещества. Так как возникло желание продать то, что обещалось но чего нет, то сегодня даже в среде исследователей гелевый электролит вносят в перечень «твердых» электролитов, хотя его характеристики все же скорее гибридные. Потому можно встретить описание в научных работах «твердый гелевый электролит», которое некоторыми учеными считается вводящим в заблуждение.

Будущее полимерных электролитов


Разработки ведутся и в перспективе возможно появление аккумуляторов с настоящим полимерным электролитом. Однако по состоянию на 2015 год лабораторные образцы полимерных электролитов на основе органической химии не показывали ощутимого прогресса, потому на дату публикации статьи в обозримом будущем не предвидится массового ухода от жидкого электролита.

Проблемы с наименованием типов аккумуляторов


На рынке представлено несколько различных типов литий-ионных аккумуляторов. Они имеют различные наименования, которые позволяют описывать их характеристики в плане емкости или безопасности. В целом можно встретить следующие типы:

  • Литий-кобальтовые с катодом LiCoO2 — самые емкие модели имеют графитовый анод.
  • Литий-марганцево-оксидные с катодом LiMn2O4, Li2MnO3 или LMnO, последние могут выступать как просто литий-марганцовые
  • Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные или NMC с катодом LiNiMnCoO2
  • Литий-железо-фосфатные с катодом LiFePO4 (LFP)
  • Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные (NCA) с катодом LiNiCoAlO2
  • Литий-титанат-оксидные (LTO) с анодом Li4Ti5O12

Сразу можно заметить неравномерность наименований. Некоторые названы в честь катода, некоторые — в честь анода. И если в первом случае еще можно попытаться угадать с высокой степенью вероятности, что анод будет графитовый, то в случае названия по аноду остается только гадать. Также на сегодня ведутся разработки и в принципе можно найти на рынке аккумулятор с катодом LiFePO4 и анодом Li4Ti5O12, т.е. литий-железо-фосфатные литий-титанатовые, которые в этой системе не имеют простого маркетингового наименования По ссылке — научная статья 2013 года с испытаниями такого аккумулятора.

Причина существования такого большого числа катодов и анодов аккумуляторов в различных требованиях к аккумуляторам. Где-то нужна бóльшая безопасность, а где-то емкость или мощность. Получить представление о запасаемой энергии можно исходя из того, что каждый тип катода и анода имеет разный потенциал, как видно из изображений ниже (в качестве потенциала в 0 В выбирается потенциал металлического лития, больше разница напряжений — больше мощность, энергетическая плотность зависит от количества атомов лития):


Общая схема с потенциалами от университета г. Киль. Источник


Материал из статьи 2013 года авторов Jiantie Xu, Shixue Dou и др. Источник


Еще одна картинка от Purdue School of Engineering and Technology. Источник

Общее представление о причинах может давать следующее грубое изображение связи потенциалов элементов и возможности металлизация лития при очень низком разряде или термической нестабильности при перезаряде:


Изображения взято из курса лекций

Самые небезопасные в эксплуатации из представленных на рынке — литий-кобальтовые с графитовый анодом, самые безопасные — с катодом LiFePO4 и анодом Li4Ti5O12. Естественно, наличие BMS (Battery Management System) уменьшает риски, но пренебрегать ими не стоит, тот же слишком сильный разряд эта система предотвратить не сможет, что критично для аккумуляторов с графитовым анодом.

Распространенные ошибки


Общие ошибки


Самая главная и часто встречаемая ошибка — противопоставление «обычному литий-ионному аккумулятору». Как видно выше, такого понятия, как «обычный» просто нет. И разница в напряжениях может быть самой разной для вроде бы одинаковых катодов и одинаковой для разных наборов катодов и анодов.

Вторая ошибка, не столь существенная, связанная с предыдущим пунктом, написание материала катода LiFePO4 следующим образом — LiFePo4. Здесь путаница довольно распространенная и сразу показывает, насколько можно доверять такому источнику.

Еще одна крупная ошибка — противопоставление LiPo-аккумулятора литий-ионному. Здесь несколько вариантов сравнения. Первое — это общее, связанное с заблуждением о существовании на рынке аккумуляторов с полимерным электролитом. Второе, имеющее более узкое применение, которое обычно озвучивается в следующем виде «литий-полимерный аккумулятор [речь о корпусе] лучше/хуже LFP/LTO/NCA (подставить нужное)».

Здесь идет смешение типа корпуса и начинки.

Например, по этой ссылке можно прочитать о LFP аккумуляторе в формате литий-полимерного (призматический корпус в данном случае).

Аккумулятор А долговечнее аккумулятора Б


Это еще одно своеобразное перекручивание фактов для аргументации при продаже. Такой метод применяется для разных типов аккумуляторов, но чаще всего сравнивается LFP вариант аккумулятора и литий-кобальтовый или NMC с графитовым катодом. В статьях в интернете, как рекламных так и просто популярных, можно найти соотношение полных эквивалентных циклов в 2000 к 500 в пользу LFP и как результат — рассказ о значительном превосходстве первого.

Здесь есть несколько неточностей. Во-первых, бóльшее число статей по литий-кобальтовым датировано 2005-2006 годами, в то время как для LFP — с 2012-2013. Данные по циклам основаны на этих статьях. Тем не менее разработки на останавливались и были одинаково активными для всех типов аккумуляторов и разрыв не настолько большой в один и тот же временной интервал. Во-вторых, не уточняется объем энергии, который передаст за свою жизнь аккумулятор, а ведь при равных размерах LFP имеет меньшую емкость.
Что же касается главного преимущества — бóльшего числа циклов, то если брать новые исследования и сравнивать в равных условиях серийные образцы, то разница не такая и драматическая. В общей сложности она составляет 20-30% (800 циклов против 1000 для 40°C, например), что не всегда оправдывает покупку того же LFP, так как будет передано меньше энергии за счет меньшей разницы напряжений за весь срок эксплуатации.

Источников с непосредственным сравнением нет, поскольку сам процесс тестирования длительный и дорогостоящий, осложненный договорами про не раскрывание названий участников, но сравнивая по ряду данных можно сделать вывод об аналогичных характеристиках на сегодня для всех литий-ионных аккумуляторов в плане срока эксплуатации во всех возможных сценариях, в т.ч. и простого хранения. Эти данные приведены, например, в источниках 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Прочие источники


BU-206: Lithium-polymer: Substance or Hype?

Kazuo Murata, Shuichi Izuchi, Youetsu Yoshihisa «An overview of the research and development of solid polymer electrolyte batteries»

A. Manuel Stephan, K.S. Nahm «Review on composite polymer electrolytes for lithium batteries. Polymer»

D. Golodnitskya, E. Straussc, E. Peleda and S. Greenbaum «Review — On Order and Disorder in Polymer Electrolytes»

Моя предыдущая статья про литий-ионные аккумуляторы — Эксплуатация литий-ионных аккумуляторов
Поделиться публикацией
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 70

    +3
    Статья отличная, но её название желательно изменить на более информативное.
      +3
      Спасибо за замечание, сменил на «Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы: маркетинговые уловки и распространенные ошибки».
        0
        Опишите лучше различные типы химии, применяемой в 18650. Я на днях заказал около 70 банок lg mj1 для зимней эксплуатации, немного переплатив по сравнению с sanyo ga, которые мало того что были дешевле, так еще и имеют чуть лучшую ВАХ. Сделал я это токмо потому, что полагал nca более долговечной химией. А затем мне сказали, что nca для зимы не лучший вариант. Яеще раз погуглил — в русскоязычных источниках такой нюанс не упоминается.
          0
          Я ещё не встречал 18650 не литий, а как любой литий (голый) боится отрицательных температур (у полимерок ситуация не лучше).
            0
            Есть лифер в 18650, как минимум а123 (видимо, из старых запасов), я еще встречал некие grade a.
              +2
              Лифер это тот же литий-ионный аккумулятор. Чистый литий в аккумуляторах вообще не используется. Везде в соединении с какими-то другими металлами в оксидной форме — кобальтом/марганцем/никелем/алюминием или их различными сочетаниями.

              Лифер от A123 это просто вариант где этот дополнительный металл — железо, все остальное (2й электрод, электролит, устройство) тоже самое.
            +1
            Они перечислены в статье:
            • Литий-кобальтовые с катодом LiCoO2 — самые емкие модели имеют графитовый анод.
            • Литий-марганцево-оксидные с катодом LiMn2O4, Li2MnO3 или LMnO, последние могут выступать как просто литий-марганцовые
            • Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные или NMC с катодом LiNiMnCoO2
            • Литий-железо-фосфатные с катодом LiFePO4 (LFP)
            • Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные (NCA) с анодом LiNiCoAlO2
            • Литий-титанат-оксидные (LTO) с анодом Li4Ti5O12

            Вы можете в принципе встретить любую из них.

            А насчет зима/не зима — как показывают исследования они там отличаются настолько незначительно в плане температуры, при которой эксплуатируются, что разницы нет в плане долговечности. Точнее, значимых различий не зафиксировано по серьезным научным статьям, что я видел.
              0
              Читайте документ от производителя — разряд на -60 работать будет, но рекомендуется использовать до -20
                0
                Там 6 упоминаний +60°C и минимальная температура -20°C.
                +1
                А куда вы их применять будете? Строите теслу в гараже?) Включил чайник, подготовил заварку, жду подробностей ))))
                  0
                  Сарказм не понял. Вероятно, вы редко заходите на хабр.
                  В данном случае, для ответа на свой вопрос вам достаточно было сделать ровно два клика мышкой вместо затраченных трудов на коммент.
                  А ещё, например, народ покупает их для солнечных батарей, самокатов и т.д, и т.п. — читайте хабр.
                    0
                    Сарказма не было, праздный интерес) Профиль и пбликации сейчас погляжу)
                    На хабр захожу часто, прочитал статью, стало интересно.
            0
            Картинка плохая, но там читается первая строчка Li-Polymer
            http://i.ebayimg.com/00/s/MTYwMFgxMTEy/z/ELIAAOSwZVhWR9hs/$_1.JPG
            То есть, Sony меня всегда обманывала и этот аккумулятор не полимерный? Вообще, по сроку службы, он лет 15 мне служил, а когда заменил на новый большей в несколько раз ёмкости, то на этом я с этим телефоном и расстался, потому что новый тянул так же как убитый за 15 лет старый (старый держал больше недели, в конце срока службы меньше дня. от нового я расчитывал месяц..). Сейчас у меня K10000, на полмесяца хватает.
            Просто, по качествам того аккумулятора во мне закрепилась мысль, что Li-Polymer это круто и жалко что они не пошли.
              0
              То есть, Sony меня всегда обманывала и этот аккумулятор не полимерный?


              Он скорее всего с т.н. «гелевым твердым полимерным электролитом». Чисто технически он скорее гибридный. Но нельзя исключать, что просто более качественный аккумулятор со специальным пластиковым сепаратором.
              У меня есть простой призматический для фотоаппарата, на котором возраст не сказывается практически (ему уже больше 10 лет), держит как заявлено в характеристиках, а вот отзывы об аналогичных моделях нового выпуска уже не такие хорошие.
                0
                Не подскажете модель фотоаппарата и аккумулятора?
                  0
                  Это Nikon D50. Аккумулятор EN-EL 3. Куплен в начале 2006 года.
                  В 2012 хотел купить еще один аккумулятор, нашел отзывы на одном форуме, что официальный аккумулятор хуже, чем оригинал по результатам полугодового использования. Может то был и единичный случай, да и там разница была не сильно большая и вообще я зря отказался от покупки, но я поступил в университет и из-за смены приоритетов отложил поиски.
                    +1
                    А он не призматический, там внутри две банки 18500.
                      0
                      Похоже вы правы. Меня сбила с толку в свое время эта разборка.
              0
              Ещё стоит упомянуть, что количество циклов сильно (и не линейно) зависит от глубины разряда. При DOD 70% любой литий прослужит ощутимо дольше (и пропустит через себя энергии — больше)
                +1
                Я в свое время упоминал это в другой статье — Эксплуатация литий-ионных аккумуляторов. Здесь больше об общем положении вещей в плане соотношений.
                  +2
                  Укажите эту ссылку в статье, я думаю это будет очень полезно для многих. Многие пользователи могли ее пропустить.
                    0
                    прочел вашу статью и все равно нет ясного понимания связи между DOD и оптимальным режимом зарядки.
                    Согласно определению DOD — степень разряда батареи, т.е. если осталось 20% заряда значит DOD 80%
                    Правильно ли я понимаю что
                    для увеличения жизни Li батареи надо поддерживать на ней уровень заряда 30%-80%
                    т.е. не допускать DOD более 70% и снимать с зарядки по достижению 80% заряда

                      +1
                      Согласно определению DOD — степень разряда батареи, т.е. если осталось 20% заряда значит DOD 80%

                      Все верно.
                      Заряд аккумулятора — SoC, State of Charge.
                      SoC=100%-DOD
                      Правильно ли я понимаю что для увеличения жизни Li батареи надо поддерживать на ней уровень заряда 30%-80%

                      Комментарий одного пользователя к статье выше — «у нетбуков Samsung есть под виндой утилита, увеличивающая срок эксплуатации аккумулятора. Она устанавливает верхний порог зарядки 80%».

                      Здесь важен следующий момент — есть противоречие в удобстве и в долговечности. Удобнее тот же аккумулятор телефона заряжать 100-0-100-0-…, а вот для долговечности идеально, например, 45-55-45-55-…

                      В принципе Самсунг использует схему, как и предложенная вами.
                        0
                        да, именно этот комментарий и добавил мне неясности.
                        shtirlitsus написал «утилита устанавливает верхний порог зарядки 80%.» и Вы ответили «Все верно. Получается 70% DOD что дает примерно в 1,5 больший ресурс по зарядкам-разрядкам»
                        тут у меня арифметика и не сошлась. Откуда взялось «70% DOD» при верхнем пороге заряда 80%
                        спасибо по разъяснение, теперь ситуация гораздо понятнее
                  0
                  Естественно, наличие BMS (Battery Management System) уменьшает риски, но пренебрегать ими не стоит, тот же слишком сильный разряд эта система предотвратить не сможет

                  А почему не сможет? Вроде как одна из основных задач BMS — предотвращение переразряда.

                    0
                    Она предотвращает переразряд при эксплуатации, но она не в силах предотвратить переразряд как таковой — у аккумулятора есть свой ток саморазряда, да и схема защиты хоть и микроамперы потребляет но всё же разряжает аккумулятор. Хоть это и происходит достаточно медленно но процесс неотвратим если ничего не предпринять.
                    +2
                    Ну вот прямо вы этой статьёй мировоззрение всё перевернули! Хочется подробностей и примеров!

                    С потребительской точки зрения вопрос. В случае аккумуляторов для телефонов всем известно, что есть некие «хорошие оригинальные» аккумуляторы, и дешевые «китайские», которые стоят в пять раз дешевле и при этом имеют примерно раза в три меньшую ёмкость (по ощущениям). Это связано с разным типом аккумуляторов внутри, с культурой производства или с чем? И, самое главное, есть какие-то способы отличить?

                    И второй вопрос, в «бытовом» обиходе литий-ионные аккумуляторы стоят в телефонах/плеерах, а «литий-полимерные» используют для более нагруженных применений, таких как авиамодели и шуруповерты. Даже на самих аккумуляторах пишут LI-poly. Что это же такое на самом деле по правильной классификации и чем по характеристикам это отличается от того, что стоит в телефонах? Взаимозаменяемы ли они? Можно ли аккумулятор из телефона поставить в вертолет и наоборот?
                    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                        0
                        Не знаю, все авиамодельные аккумуляторы LiPo, даже если и меньше 20С.
                          +1
                          Подтверждаю, чаще всего [авиа]модельные батареи продают как Li-Poly, что, в общем-то, укладывается в канву статьи — для экономии веса почти все они на основе ПВХ pouch-bag ячеек (т.е. как бы «полимерные»). Есть еще «Li-HV» батареи (типа, «High Voltage», 4.35V per cell), что еще раз указывает на чисто маркетинговый подход к наименованию батарей.

                          Статья отличная, спасибо за работу! Особенно понравилось про LiFePo4 — до сих пор как-то не придавал этому значения. Ну а что, полониевые батарейки — будущее рядом.
                      +3
                      Позитивный электрод радует, негативный — огорчает. Все же более уместно правильное Русское название: Положительный и Отрицательный.
                      А в целом за статью — спасибо, давно хотел разобраться в различиях.
                        0
                        Спасибо, а я как-то и не заметил. Поправлю.
                        0
                        в подписи к картинке — у аккумулятора два катода. А ведь не всем так везёт!

                        И, если уж сказано «а», может, про литий-кислородные перспективы расскажете? Как там с ними дела, всё так на лабораторном уровне и останется?
                          +1
                          у аккумулятора два катода. А ведь не всем так везёт!


                          Поправил.

                          И, если уж сказано «а», может, про литий-кислородные перспективы расскажете? Как там с ними дела, всё так на лабораторном уровне и останется?


                          Я этой темой не интересовался сильно, материалов у меня нет, а по лекциям нам говорилось, что до коммерчески привлекательного еще далеко, хотя очень и хотелось бы и разработок ведется едва ли не больше, чем на обычные литиевые. Но я в этой теме, увы, плаваю и ничего конкретнее рассказать не смогу.
                            0
                            ясно, спасиб
                          0
                          У меня штук 7 аккумуляторов для вертолета… так вот, хоть и новые, но 4 из них заметно растолстели… упругая оболочка стала как мячик. При этом они нормально работают и держат заряд.
                          Не знаю на сколько это опасно… кто то сталкивался с таким… можно их использовать?
                            +1
                            Скорее всего они уже потеряли большУю часть емкости. Использовать их не безопасно.
                              0
                              Если Lipo относительно новые — скорее всего они раздуваются от неправильной эксплуатации. Вообще, при правильной эксплуатации Lipo практически не дуются. У самого парк RC самолетов. «Толстеют» они изза трех причин:
                              1. Плохое зарядное устройство, допускающее overcharge.
                              2. Хранение заряженной батареи (например зарядил, пошел дождь, так и осталась лежать заряженная).
                              3. Слишком глубокая разрядка во время полета.

                              Если взять за правило не держать Lipo батареи заряженными больше, чем несколько часов, всегда разряжать/зaряжать их до «напряжения хранения на полке» (3.8-8.82v на cell) после полетов и не допускать слишком глубокого разряда — они не будут дуться до самой старости, лишь постепенно увеличивая внутреннее сопротивление, что влияет на максимальный ток отдачи.

                              А с дутыми летать опасно, может рвануть прямо в воздухе. Или в багажнике )
                              +1
                              Блин… Вот так и ломаются ментальные стереотипы в голове… Как теперь жить? Спорить с продавцами о правильности названий?
                                0
                                Спорить не выйдет, это уже укоренилось, тем более что и среди ученых нет единства в плане наименований, что вносит свою лепту в этот почти хаос. Но знать, на что обращать внимание и не верить в слепую надписям или наценке — это важно для безопасной эксплуатации. Ну и просвещать других людей.
                                  0
                                  Никак. Вам же написали, что разница в пределах 30%. Вам не всеравно как их называют?
                                    0
                                    Это мягко говоря неправильно написано. В зависимости от конкретной химии, конкретной модели (под что оптимизировалось) и конкретного производителя у аккумулятора емкость может отличаться до 3 раз (в одинаковых габаритах), срок службы по циклам до 5 раз (в одинаковых условиях), а по мощности (допустимым токам разряда не приводящим к слишком быстрой деградации) до 10 раз.
                                    Ну и в 2-4 раза по цене.
                                      0
                                      срок службы по циклам до 5 раз (в одинаковых условиях)

                                      По циклам разница не такая большая. Для первых, экспериментальных моделей, это так и было, но для серийных экземпляров из-за потокового производства эта разница уменьшилась до уровня, когда важно смотреть на область применения для оптимального выбора аккумулятора.
                                  +1
                                  Но ведь «полимер/не полимер» — это не один лишь чистый маркетинг! И не только сами элементы, ещё и зарядники. Взять, например, один из самых распространённых литиевых зарядников IMAX B6 — у него в экранном меню эти пункты идут отдельно, и по ним выставлены разные пороги отключения при зарядке: 4,2 вольта для LiPo и 4,15 для LiIon. Что имели ввиду разработчики, устанавливая эту разницу в порогах?
                                    +1
                                    Материалы катода и анода. Они определяющие для разницы напряжений. Я давал ссылку в статье на литий-полимерный (речь о формфакторе) с LiFePO4, для которого зарядка в 4,15 будет одинакова с 4,2 — и та и та многовато.
                                      0
                                      спасибо за статью!
                                      Вопрос про разные типы: там http://4pda.ru/forum/index.php?showtopic=631581&view=findpost&p=45485916
                                      специалист написал о зарядном напряжении в 4.8 Вольта — интересны Ваши комментарии про такое значение.
                                        0
                                        Да нет таких аккумуляторов в продаже, видел только в презентации от НАСА, кажется, один раз, что они ищут специальные электролиты для напряжений выше 4,6 В. Иначе он деградировать начинает. Там же есть пост про проверку и что контроллер сам ограничивает до 4,2 В (комментарий про тесты зарядки). Скорее всего 4,8 нужно для компенсации падения напряжения, и только. Я бы предположил, что качество аккумулятора и контроллера неровное, т.е. какие-то экземпляры показывают зарядку при 4,8 и бóльшую емкость, но это всего лишь статистический разброс, он даже у всяких именитых производителей до 5% доходит.
                                    0
                                    В зарядке IMAX B6 (неоригинал) есть два режима зарядки: Li-io (3.6v) и Li-Po (3.7v). Так в каком режиме правильнее заряжать?
                                      0
                                      Смотря какой анод и катод. Хотя при такой разнице это скорее для галочки, т.к. те, что называются литий-титанатные лучше вообще ни в одном не заряжать, а остальным вроде как все равно. Оно действительно дает напряжение с разницей в 0,1 В?
                                        0
                                        На пачках номинальное напряжение должно быть написано, 3.6 или 3.8 соответственно.
                                        Судя по типу зарядки — заряжаете модельные аккумуляторы с большим током отдачи. Они все 3.8. Надумаете напрямую заряжать батарейку от телефона или планшета — ставте 3.6 и ток меньше 0.1 С.
                                        0
                                        Что же тогда есть LiHV?
                                          0
                                          В общем-то что угодно, соединенное последовательно.
                                            0
                                            Хотя здесь похоже тоже есть два разных High Voltage. Одни так называют соединенные последовательно блоки для напряжений в 15 В, например, а другие так называют обычные литий-кобальтовые с графитовым катодом (т.е. вообще одни из самых массовых на рынке просто в другой упаковке) с напряжением в 4,35 В.
                                          0
                                          вообще-то, например, в ЗУ iMax B6 для зарядки и разрядки литиево-ионных и литиево-полимерных аккумуляторов существуют отдельные различающиеся программы, литиево-полимерная заряжает большим напряжением, до 4,2 вольта. Так что сдаётся мне, что дело не в одном только полимерном корпусе…
                                            +1
                                            4,2 В — стандартное напряжение для литий-кобальтовых с катодом LiCoO2 и графитовым анодом. По этому рисунку, который приведен в статье можно узнать напряжение аккумулятора просто вычитая потенциал катода от потенциала анода. Корпус и тип электролита на это влияет очень мало.
                                            0
                                            Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные (NCA) с анодом LiNiCoAlO2

                                            Как LiNiCoAlO2 из катодного материала превратился в анодный? NCA по свойствам довольно близок к LCO (литий-кобальт оксид) и NMC(литий-никель-марганец-кобальт оксид) и используется как катод: Prevention of the Micro Cracks Generation in LiNiCoAlO2 Cathode
                                            А анод везде графитовый кроме варианта с титанатом лития.
                                              +2
                                              Изображения взято из курса лекций

                                              Пора бы его исправить раз так часто везде вставляете. Потому что на нем ошибка — это потенциалы не относительно лития, а относительно графитового анода приведены.
                                              Относительно лития будут примерно на 0.2в больше. Что видно в т.ч. по предыдущему графику (http://www.engr.iupui.edu/~yk35/img/res-anca.png — графит сам имеет ненулевой потенциал относительно лития)

                                              Ну и подпись получается сама себе противоречит — одновременно указано что это потенциал относительно лития и то что это напряжение аккумулятора при полном заряде. Хотя аккумуляторов с чисто литиевым анодом сейчас нет и напряжение полностью заряженного аккумулятора это потенциал относительно графитового анода.
                                                +1
                                                А еще там две опечатки — LiMeO2 (а должно быть LiMnO2)
                                                  +1
                                                  Me — это метал, там или Mn или Co.
                                                  0
                                                  Про подпись возможно не четко написал. Имеется ввиду, что это напряжение ячейки, которое она показывает при полном заряде.
                                                  Потенциал поправлю.
                                                  +1
                                                  Здесь есть несколько неточностей. Во-первых, бóльшее число статей по литий-кобальтовым датировано 2005-2006 годами, в то время как для LFP — с 2012-2013. Данные по циклам основаны на этих статьях. Тем не менее разработки на останавливались и были одинаково активными для всех типов аккумуляторов и разрыв не настолько большой в один и тот же временной интервал. Во-вторых, не уточняется объем энергии, который передаст за свою жизнь аккумулятор, а ведь при равных размерах LFP имеет меньшую емкость.
                                                  Что же касается главного преимущества — бóльшего числа циклов, то если брать новые исследования и сравнивать в равных условиях серийные образцы, то разница не такая и драматическая. В общей сложности она составляет 20-30% (800 циклов против 1000 для 40°C, например), что не всегда оправдывает покупку того же LFP, так как будет передано меньше энергии за счет меньшей разницы напряжений за весь срок эксплуатации.

                                                  С первой частью можно согласится. По другим типам нужно тоже более свежие данные брать, прогресс в длительности службы у них был. Однако не особо заметный — стабильно за 1000 циклов ни один так и не выбрался. Ну и разницу в емкости разумеется нужно в уме держать независимо от конкретного типа аккумуляторов.

                                                  А со 2й совершенно не могу согласиться — все работы что я читал и собственный опыт работы с аккумуляторами говорит, что есть железо-фосфат (с низкой емкостью, но отличной живучестью и намного меньшей деградацией от циклов заряд-разряд) и есть «все остальное» — все остальные химии, которые в этом плане дейсвительно не слишком сильно отличаются.
                                                  Ну еще есть титанат-лития, тоже сильно выделяющийся от всех остальных, но это пока редкая и дорогая экзотика в отличии от всех остальных упомянутых типов.

                                                  Работы пока по ссылкам пока нет возможности почитать (все платный доступ, а Sci-Hub глючит и не может помочь), но накидаю своих:
                                                  Sony Fortelion (бренд Sony для их версии LiFePO4 аккумуляторов):
                                                  http://www.sklep.asat.pl/pl/p/file/b82d9c09831c75890e5e8b74dc8829f7/Product-presentation_Sony-Energy-Storage-Station.pdf

                                                  8я страница, результаты тестов на износ: 8000 циклов с 100% DoD, падение емкости до 74% от номинала

                                                  http://www.auto88.cz/_info/Tests/GWL-Power-Performance-Test.pdf
                                                  13 000 циклов (правда всего с 10% DoD) — деградация близка к нулю (разницы с новыми ячейками почти нет)

                                                  http://www.pbqbatteries.com/media/datasheet/lithium-ferro-phosphate-batteries-vs-vrla-batteries.pdf
                                                  Циклы на 4й стр. Это уже не для индивидуальных ячеек как обычно тестируют, а для большой последовательно соединенной батареи(24В номинальных — т.е. 8 ячеек последовательно) — общая деградация в которой определяется износом наихудших из
                                                  Порядка 2300 циклов с 80% DoD до стандартных 80% от номинальной емкости.

                                                  Тут научная работа с тестами LiFePO4 от знаменитой A123 system.
                                                  https://www.researchgate.net/publication/251588109_Cycle-life_model_for_graphite-LiFePO_4_cells

                                                  Данные в ней старые — тесты начались еще в начале 2010 года, аккумуляторы соответственно образца 2009 года. Т.е. практически самое первое поколение пошедшее в серийное производство на этой химии, которое в дальнейшем совершенствовалось значительно.
                                                  Однако если не брать экстремальные режимы (по токам или температурам) даже ячейки самого 1го поколения по 2000 — 4000 циклов выдерживали прежде чем теряли больше 10-15% емкости. По многим ячейкам(зеленые в главной таблицы) исследователи так и не дождались существенной деградации и привенные в таблице количества циклов это не ресурс, а лишь количество завершенных циклов на момент завершения исследования из-за нехватки времени.

                                                  Тест LiFePO4 аккулуяторов в «полевых» (а не лабораторных) условиях в жарком климате (Эфиопия), что обычно сильно сокращает срок службы:
                                                  http://www.ijareeie.com/upload/2014/december/10_A%20study_n.pdf
                                                  Аккумуляторы образца 2011 года (тоже довольно ранних серий) — деградация в среднем порядка 8% за 2 года службы. Что эквивалентно не менее 2000-3000 циклов.

                                                  Огромный подробный тест:
                                                  http://webfiles.portal.chalmers.se/et/Lic/JensGroot.pdf
                                                  Сводные результаты на 74й страницы. В зависимости от условий — от 2000 до 8000 циклов эквивалентных 100% DoD. Причем 2000 это для жестких условий (заряд/разряд высоким током около 3.5 номинала, полный цикл заряд+разряд прогоняется всего за полчаса). А в нормальных условиях (как обычно тесты приводятся — обычно не выше 1С) дают 5000 — 8000 циклов до 80% от номинальной емкости…

                                                  Вообще исследований и тестов масса. И практически все они показывают, что LiFePO4 служат минимум в 2-3 раза дольше чем другие типы литиевых аккумуляторов поставленных в такие же условиях.
                                                    0
                                                    Данные от производителей, вроде презентации Сони, это не самый надежный источник. У некоторых были презентации про отсутствие термической нестабильности у кобальтовых катодов. Они заинтересованные лица.

                                                    Кроме того, есть один важный момент, который редко озвучивается. Возьмем приведенный вами тест аккумуляторов от А123. Там приведен рисунок с тестированием в разных условиях. И внизу рисунка есть важная приписка — в каждом режиме тестировалось по 2 аккумулятора. Как можно делать серьезные выводы по двум аккумуляторам? Кроме того, возьмем их главную картинку с циклами. Там есть такой результат, например, для условий 6С, 15°C и DoD 90% — 418, 480, 700, 1222 циклов. Это очень большой разброс. Или, например, C/2, 15°C, DoD 80% — 2439 и 563. Или же лучшие результаты при более высокой температуре, хотя должно быть наоборот.

                                                    Это главная проблема всех подобных тестов — малый выбор экземпляров. Обычно это 100 штук, редко доходит до 400 штук. С учетом числа необходимых тестов это означает в лучшем случае 4 штуки на тест. Один из тестов, проводимых в RWTH на момент 200 циклов 3 одинаковые ячейки из одной партии показали результаты остаточной емкости в 95%, 98% и 102%. Это проблема всех таких тестов. На сегодня самый крупный из известных мне тестов будет M5BAT, промышленная установка на 5 МВт. Там установлено 12500 ячеек 4 разных типов для тестов в полевых условиях.
                                                    Также нехватка времени. Иногда для публикации используется экстраполяция данных, что может быть неверной в принципе.

                                                    Второй момент — результаты более новых партий могут иметь больший разлет в следствии более низкого контроля качества при росте производства. Так что тесты первых партий могут быть более показательны и оптимистичны, чем последующих. И в целом качество может плавать от партии к партии.
                                                      0
                                                      С учетом близких режимов выборка достаточно большая.

                                                      Там есть такой результат, например, для условий 6С, 15°C и DoD 90% — 418, 480, 700, 1222 циклов.

                                                      Это уже очень большой ток (6 номинальных емкостей, т.е. полная разрядка за 10 минут или на 90% за 9 минут), большой разброс для таких условий не удивителен. Многие аккумуляторы «обычной» химии под такими нагрузками вообще через 50-100 циклов выходят из строя(простые кобальтовые еще и загореться могут от таких издевательств), а тут от 400 до 1200 циклов — в любом случае в разы лучше.

                                                      Или, например, C/2, 15°C, DoD 80% — 2439 и 563. Или же лучшие результаты при более высокой температуре, хотя должно быть наоборот.

                                                      А это вообще не разброс — все эти клетки зеленые, значит все аккумуляторы из этой группы на момент публикации все еще находились в отличном состоянии. А разница в цифрах только из-за того, что какие-то позже начали тестировать, какие-то раньше, конкретно эти 563 циклов скорее всего был какой-то сбой в процедуре тестирования(типа отвалившего контакта на тестовой установке, который долго не замечали) и он не успел набрать много циклов. Или выход из строя не по причине износа (например какой-нибудь силовой ключик в многоканальном зарядном устройстве за месяцы непрерывного тестирования сгорел и зажарил ячейку подачей слишком высокого напряжения, из-за чего пришлось ее заменить и тест в этом режиме начать заново)
                                                      Ну и ДоД и ток влияет — при прочих равных ячейки тестировавшиеся с малым ДоД естественно успели набрать больше циклов за то же выделенное время, когда пришлось публиковаться с тем что есть.

                                                      Единственная «проблема» только в том, что аккумуляторы оказались намного живучее чем предполагалось при подготовке и время выделенное на тестирование вышло еще до того, как большая часть хотя бы на 20% успела деградировать. Например 2000 циклов с 90% ДоД на токе 0.5с — это полный ГОД непрерывной зарядки-разрядки в режиме 24/7.
                                                      Можно попробовать поискать, может они позже еще раз публиковались если условия и финансирование позволили закончить все тесты.

                                                      Впрочем и так ясно — если взять кобальтовые или NCA ячейки, то экземпляров переживших 1000 циклов практически вообще не будет, основной диапазон будет 300-800 циклов до падения ниже 80%. А тут в «нормальных условиях », т.е. без экстрима (от 0 до 45 градусов температура воздуха, ток от 0.5 до 2 номиналов) самая плохая ячейка из всей выборки показала 1660 циклов прежде чем емкость снизилась ниже 80%.
                                                      А выборка то совсем немаленькая была — 44 ячейки протестировано в таких условиях. И только 10 из этих 44 потеряли 20% емкости после 1660 — 4490 циклов, остальные 34 ячейки к моменту окончания тестирования все еще сохраняли больше 80% исходной емкости пройдя не меньше 1-2 тысяч циклов каждая.
                                                        0
                                                        конкретно эти 563 циклов скорее всего был какой-то сбой в процедуре тестирования(типа отвалившего контакта на тестовой установке, который долго не замечали) и он не успел набрать много циклов

                                                        Если так, то это уже проблемы в методике. Смысл теста в непрекращающихся циклах, а с перерывами это уже не то. И почему 44 ячейки их же там 107?
                                                        Там есть такой результат, например, для условий 6С, 15°C и DoD 90% — 418, 480, 700, 1222 циклов.

                                                        Это уже очень большой ток (6 номинальных емкостей, т.е. полная разрядка за 10 минут или на 90% за 9 минут),

                                                        И где гарантия, что такой же разницы не будет при большем числе тестов при нормальном режиме? Раз такой разлет, то не мешало бы провести больше тестов в нормальном режиме. Чтобы можно было объяснить разницу в 3 раза в показателях. Есть еще один момент — учитывая разброс данных где гарантия, что не были выброшены показания еще каких-то аккумуляторов, которые показали очень слабые результаты в промежуточных тестах?
                                                          0
                                                          Не в методике, а во времени и доступных ресурсах. Методика стандарная, по плану и опыту тестирования других аккумуляторов это должно было занять полгода, максимум год, т.к. до 1000 циклов другие аккумуляторы почти никогда не доживают. А эти в легкую и массово за 2000 циклов переходят. Максимальный срок выделенный на исследования закончился, а аккумуляторов еще не износившихся больше чем на 20% еще осталось много. Лучше опубликовать то что есть(минимальную оценку снизу) циклов, чем не публиковать ничего(нет данных).
                                                          Перерыва тут не было никакого. Все тестировались без остановок, замена в случае технического сбоя — как раз для обеспечения непрерывности. Если не нравится — можно выкинуть эту одну ячейку из выборки.

                                                          44 ячейки это моя собственная выборка из общей выборки протестированных в 107, которая укладывается в понятие «нормальные условия эксплуатации» в которые укладывается подавляющая часть реально используемых аккумуляторов: от 0 до 45 градусов температура окружающей среды, токи заряда и разряда от 0.5С до 2С.
                                                          В этих нормальных условиях 2-4 кратное преимущество над любыми другими типами литиевых.

                                                          Нет никакого существенно разброса — как-то странно данные интерпретируете, что он мерещится. Износ достаточно стабильный и почти линейный, с четкой зависимостью от кол-ва циклов(тут они в виде суммарной объема заряда прошедшего через аккумулятор приведены, чтобы циклы с разным DoD можно было сравнивать) и температуры эксплуатации:
                                                          image
                                                          Тут заодно корректно учтены «зеленые» (еще не достигшие 20% падения емкости) аккумуляторы. Если добавить данные по падению емкости к моменту окончания теста — видно, что никакого существенного разброса нет.
                                                            +1
                                                            Нет никакого существенно разброса — как-то странно данные интерпретируете, что он мерещится.

                                                            Я писал о вполне конкретном участке, где закончились измерения — ток 6С. Там 4 измерения — 418, 480, 700, 1222 циклов. В одной из статей за 2013 или 2014 году упоминалось, что при токе 8С падение в циклах составляет 3 раза от номинального и где-то на уровне 500-600 циклов. Здесь же две ячейки показали худшие результаты. Кстати, за 2000 они в том тесте при 0,8C не переходили, в лучшем случае получалось 1500.
                                                            Методика стандарная, по плану и опыту тестирования других аккумуляторов это должно было занять полгода, максимум год, т.к. до 1000 циклов другие аккумуляторы почти никогда не доживают.

                                                            В нашем университете минимальный срок тестирования — один год. Так что здесь всего лишь желание побыстрее опубликовать, а не какие-то ограничения в 1000 циклов. Потому как нужно получить 80%.

                                                            Кстати, приведенные тесты похоже всего лишь 100-дневные.
                                                              0
                                                              Тут тоже полный год их гоняли непрерывно (кроме красных — по падению емкости ниже 80% номинальной тест конкретной ячейки прекращался).
                                                              Это из самых результатов очевидно — для токов С/2 один полный цикл больше 4 часов реального времени занимает(больше т.к. зарядка была по схеме cccv и поэтому идет дольше чем разряд, а разряд соответственно около 2 часов). 2100-2500 циклов на 80-90% DoD при С/2 это минимум 350-380 дней непрерывного теста.

                                                              Из-за этого же многие «зеленые»(т.е. не дошедшие до падения емкости ниже 80%) результаты на токе 2С и 6С оказались существенно выше чем на токе 0.5С. Например 4000 — 9000 циклов с 50% DoD при токе 2С и 6С против максимум 3976 циклов на токе С/2 и том же DoD — просто за полный год непрерывного тестирования аккумуляторы при таком токе не успели больше 3900 циклов пройти.
                                                                0
                                                                Один тест в лаборатории университета проходил на момент лекций 500 дней (еще был не закончен) и потому статью не публиковали. Здесь же половину еще не протестировали, а уже публикуются. При этом результат теста (противоречащий всем существовавшим ранее исследованиям) — температура не влияет существенно на долговечность аккумулятора (там степенная зависимость, если правильно помню).
                                                                  0
                                                                  Как это не влияет? В статье таких выводов не было — буквально 2мя коментариями выше приводил график из статьи с обощенными результатами:
                                                                  image
                                                                  3 температуры при которых проводились тесты (15, 45 и 60 градусов) образуют 3 резко отличающихся графика старения показывающих очень высокое влияние температуры на скорость износа. Причем графики это не просто тренды по 3м отдельным наборам точек, это результаты сформулированной ими модели старения, где температура дейсвительно оказывается в показателе экспоненты exp (T). Ну а точки — фактические результаты измерений для сравнения с предсказанными моделью значениями.

                                                                  Что у них было в выводах из неочевидного — это только что влияние DoD получилось незначительное. Незначительное в том плане, что кол-во циклов до заданного падения емкости при снижении DoD конечно увеличивается, но практически линейно. Т.е. снижение DoD с 90% до 45% увеличивает кол-во циклов лишь чуть больше чем в 2 раза и соответственно ресурс в часах работы под нагрузкой или в зависимости от объема энергии (в А*ч или Вт*ч) прошедших через ячейку остается почти не увеличивается.
                                                                  Хотя в большинстве исследований приходили к выводам, что кол-во циклов растет намного быстрее чем снижается DoD и общий ресурс существенно увеличивается. Впрочем почти все эти исследования что я видел были аккумуляторы на другой химии. Возможно LFP в этом плане как раз отличаются.
                                                                    0
                                                                    На этих же графиках прямая как-то не связывается с точками, особенно в случае красного графика. Кроме того, в исследованиях нужно доводить до определенного одинакового значения при экспериментах или по переданной энергии, или остаточной емкости, или времени испытаний. Здесь же где-то осталось 95% емкости, где-то 75%, собрано в кучу все температуры (обычные графики — отдельно для разных DoD при постоянных температурах и наоборот), да еще и некоторые спорные результаты.

                                                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                  Самое читаемое