How to prolong lithium-based batteries
...
Aging of lithium-ion is an issue that is often ignored. A lithium-ion battery in use typically lasts between 2-3 years. The capacity loss manifests itself in increased internal resistance caused by oxidation. Eventually, the cell resistance reaches a point where the pack can no longer deliver the stored energy although the battery may still have ample charge. For this reason, an aged battery can be kept longer in applications that draw low current as opposed to a function that demands heavy loads. Increasing internal resistance with cycle life and age is typical for cobalt-based lithium-ion, a system that is used for cell phones, cameras and laptops because of high energy density. The lower energy dense manganese-based lithium-ion, also known as spinel, maintains the internal resistance through its life but loses capacity due to chemical decompositions. Spinel is primarily used for power tools.
The speed by which lithium-ion ages is governed by temperature and state-of-charge. Figure 1 illustrates the capacity loss as a function of these two parameters.
...
Производитель | Заявлено, мАч | Измерено, мАч |
---|---|---|
Tomo | 3200 | 731, 774 |
SuperFire | 2600 | 462, 43 |
Sony | 2600 | 2150 |
TrustFire | 3000 | 1313, 1690 |
UltraFire | 3600 | 795, 705 |
GTL | 3000 | 1828, 1850 |
SpiderFire | 3000 | 1880, 1791 |
Panasonic | 2900 | 2464 |
Panasonic | 3100 | 2580 |
Sanyo | 2600 | 2491 |
Hengguan | 3500 | 30 |
Delipow | 2500 | 536, 876 |
Palight | 3000 | 1076, 543 |
Skyray | 3200 | 1024, 1036 |
Goop | 2800 | 1757 |
UltraFire | 4000 | 1411, 1618 |
Безусловными лидерами по соотношению цена/качество оказались Sanyo 2600 и GTL 3000. Первые добротно сделаны, честная емкость, очень вкусная цена. При разряде с тестовыми параметрами этот аккумулятор даже уделал Panasonic 2900! Вторые имеют лучший показатель удельной цены и малый разброс.
Оба Panasonic'а тоже выглядят очень хорошо, и, если нужна максимальная емкость, брать нужно именно их. Интересно также то, что под нагрузкой в 1А Panasonic 3100 всего на 4.7% более емкий, чем Panasonic 2900, хотя стоит на 29% дороже. Поэтому переплачивать именно за Panasonic 3100 имеет смысл, только если пиковая емкость действительно нужна. Учтите, что эти аккумуляторы значимо превосходят Sanyo 2600 по емкости только в том случае, если их разряжать до 2.5 В. Если у Вас устройство обрубает разряд на 3.0 В, Panasonic'и большого преимущества перед Sanyo не имеют.
Китайцы вчистую проиграли, делают они по-прежнему барахло. Лишь народные TrustFire попали в зеленую зону, «взяв» низкой стоимостью. Можно и покупать при отсутствии других вариантов, но я бы все-таки доплатил пару баксов за Sanyo — они в пересчете на Вт*ч много дешевле получаются и деньги свои отрабатывают на 100%.
При помощи рентгеновского микроскопа ученые увидели «заторы» на пути движения заряженных частиц, из-за которых батарейки работают не на полную мощность. В будущем исследователи планируют решить эту проблему и создать более эффективные элементы питания.
Литий-ионный аккумулятор состоит из двух электродов — анода и катода — и соединяющего ихэлектролита — вещества, проводящего заряженные частицы. Когда аккумулятор заряжается, на электродах создается разность потенциалов, которая заставляет ионы лития перетекать от одного электрода к другому, а при разрядке — в обратную сторону. С каждым циклом зарядки и разрядки аккумулятор работает все хуже — предположительно, из-за «пробок», которые возникают на пути движения ионов.
Используя сканирующий просвечивающий рентгеновский микроскоп (Scanning Transmission X-ray Microscope), авторы работы детально рассмотрели, как образуются скопления ионов в электролите. Оказалось, что дело в «налипающих» на ионы лития электронах, которые мешают заряженным частицам двигаться дальше.
Наличие подобных препятствий на пути ионов лития предполагалось и ранее, однако увидеть их при помощи рентгеновской микроскопии ученым удалось впервые. Более того, они локализовали положение этих электронов вплоть до орбиталей — «ячеек», которые они занимают в молекулах электролита.
Авторы исследования называют скопления электронов «лужами заряда», проводя аналогию с потоком воды. Заряд, распределенный по небольшим «лужам» в электролите, не может течь и, соответственно, совершать полезную работу. С каждым циклом зарядки-разрядки все больше заряда остается в «лужах» внутри электролита, не достигая электродов. Чтобы решить проблему, ученые предполагают разработать новые материалы, в которых вообще не будут образовываться «лужи».
Исследование групп ученых из США и Канады опубликовано в журнале Nature Communications.
Недавно российские ученые решили другую проблему аккумуляторов: они придумали, как их быстрее заряжать.