Из преимуществ современных Li-Ion-аккумуляторов по сравнению с другими технологиями можно отметить следующие:
· самый высокий уровень удельной емкости и плотности разрядного тока;
· минимальный саморазряд (для некоторых типов литий-ионных батарей при 20 °С – не более 3% в год);
· длительный срок службы (до 10 лет);
· большое количество циклов заряда-разряда (гарантируется свыше 1000 циклов);
· работоспособность в широком диапазоне температур;
· высокая сохранность запасенной энергии и постоянная готовность к работе.
Следует иметь в виду, что стандартные элементы обеспечивают более высокую емкость при средних токах и высокое напряжение разряда в широком диапазоне рабочих температур, а элементы повышенной емкости обеспечивают более долгий срок службы при малых токах.
За последние годы общая картина производства литий-ионных источников претерпела значительные изменения. Производители непрерывно совершенствуют технологию, меняют материалы электродов и состав электролита. Параллельно осуществляются усилия для повышения безопасности эксплуатации аккумуляторов на основе лития, как на уровне отдельных источников тока, так и на уровне управляющих электрических схем.
Что касается главного недостатка Li-Ion-аккумуляторов – высокой цены, то сегодня идет работа по замене оксида кобальта батарей на менее дорогие материалы, что может привести к уменьшению их стоимости в течение ближайших лет примерно в 2 раза. Дополнительные резервы к снижению стоимости Li-Ion-аккумуляторов при использовании новых материалов кроются в повышении безопасности при использовании этой технологии в источниках питания.
Однако у Li-Ion-технологии, помимо высокой цены, есть и другие недостатки. Известно, что стандартные литий-ионные аккумуляторы лучше всего функционируют при комнатной температуре, но работа при повышенной температуре сокращает срок их службы, поскольку это приводит к ускоренному старению, сопровождаемому увеличением внутреннего сопротивления. Из других недостатков можно отметить следующие: Li-Ion-аккумулятор не любит глубокого разряда, очень требователен к температурному диапазону (при переохлаждении устройства с литиевым аккумулятором повышается внутреннее сопротивление батарей, что может проявляться в самопроизвольном отключении устройства), боится перезаряда, взрывоопасен при нарушении герметичности и понемногу теряет емкость со временем (то есть старится даже при отключенной нагрузке). Одним словом, до идеального источника энергии и ему еще далеко, хотя все недостатки компенсируются высокой удельной энергоемкостью.
В последнее время в области технологий на основе лития наметился переход на литий-полимерные аккумуляторы (Lithium-Polimer battery). Собственно, принципиальных различий в указанных технологиях нет, однако, имея примерно такую же плотность энергии, что и литий-ионные аккумуляторы, литий-полимерные батареи могут изготовляться в различных пластичных геометрических формах, что особенно актуально для миниатюрных устройств. Нетрадиционные для обычных аккумуляторов формы литий-полимерных батарей позволяют заполнять все свободное пространство внутри портативного устройства и не требуют специального отсека, как прежде. Таким образом, при использовании литий-полимерной батареи той же удельной емкости, что у и цилиндрической, за счет выбора оптимальной формы и заполнения всех неиспользуемых объемов, не меняя формы самого портативного устройства, можно сохранять на 20-30% больше энергии.
Основное отличие литий-полимерных (Li-Pol, Li-Polymer) аккумуляторов от литий-ионных заложено в самом их названии и заключается в типе используемого электролита. Сухой твердый полимерный электролит (или электролит в виде полимерного геля) похож на пластиковую пленку и не проводит электрический ток, но допускает обмен ионами. В результате становится возможным упрощение конструкции элемента, поскольку полимерному электролиту не грозит утечка, а значит, и проблема герметичности решена. Полимерный электролит фактически заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом. Такая конструкция упрощает процесс изготовления, более безопасна и позволяет производить тонкие аккумуляторы произвольной формы, но пока, к сожалению, сухие Li-Pol-аккумуляторы обладают недостаточной электропроводностью даже при комнатной температуре. Внутреннее сопротивление их слишком высоко и не может обеспечить величину тока, необходимую современным портативным устройствам. Кроме того, вследствие недостаточной отработанности технологии изготовления они еще довольно дороги и недолговечны – гарантированное число полных циклов зарядки-разрядки для них по крайне мере в 2 раза меньше, чем для Li-Ion-аккумуляторов. Правда, промежуточные решения – с жидким гелевым электролитом – уже достаточно надежны и применяются довольно широко.
Несомненно, в обозримом будущем каждая из рассмотренных выше электрохимических систем в той или иной степени не исчезнет – ведь они разные, а процесс поиска оптимального источника для конкретного устройства порой довольно сложен. Кроме того, достижение максимальной эффективности – всегда компромисс между характеристиками и ценой в различных областях применения – приборы-то ведь тоже разные!
Сегодня аккумуляторы с анодом на основе соединений лития и полимерным электролитом наиболее перспективны, а повышение проводимости твердых электролитов при комнатных температурах и решение проблем безопасности позволит максимально эффективно эксплуатировать эту пока что самую энергоемкую систему. А по мере повышения спроса на аккумуляторы и увеличения объема их выпуска цена обязательно будет падать, и тогда литиевые батареи наконец-то станут такими же распространенными, как NiMH (если, конечно, за это время их не догонят топливные элементы).
Интенсивное развитие должны получить литий-полимерные системы, дающие широкие перспективы разработчикам портативной аппаратуры по размещению источников питания.
Возможно также, что вскоре будут в полной мере реализованы технологии топливных элементов на основе метанола, водорода или какого-либо другого топлива, что позволит осуществлять зарядку аккумуляторов столь же легко, как и дозаправку автомобилей. Кстати, весьма перспективными выглядят также разработки в области различных гибридных систем, где новые электрохимические технологии используются для подзарядки традиционных носителей энергии.
Список использованной литературы
1. Лупов А. Знакомство с Windows XP TabletPC Edition 2005 // Компьютера. – 02.12.2004.
2. http://www.abbyy.ru
3. http://www.compress.ru/article.aspx?id=14438&iid=687
4. http://www.inomir.ru/tainy/bioenergetics/54452.html
5. http://www.pc-bios.net/
6. http://www.svoboda.org/ll/sci/0705/ll.071405-1.asp