Химия аккумуляторов. Различия, преимущества и недостатки

Многие из нас используют разные аккумуляторы как для вейпинга, так и для других целей. Однако, большинство вейперов даже не подозревает, почему одни аккумуляторы можно использовать в модах, а другие попросту опасны. В данной статье мы постараемся объяснить химию литий-ионных батарей и ее различия простым языком.

Оригинал статьи

В таблице ниже указаны полные названия аккумуляторов 18650, химические формулы и их сокращения:

Полное название химии	Химическая формула	Короткое название	Второй вариант названия	Третий вариант названия
Оксид лития марганца (Lithium manganese oxide)	LiMn2O4	IMR	LMO	Li-manganese
Литий-марганец-никель (Lithium manganese nickel)	LiNiMnCoO2	INR	NMC	—
Литий-никелевый кобальтовый оксид алюминия (Lithium nickel cobalt aluminum oxide)	LiNiCoAlO2	—	NCA	Li-aluminum
Литий-никелевый кобальтовый оксид (Lithium nickel cobalt oxide)	LiNiCoO2	—	NCO	—
Литий-кобальтовый оксид (Lithium cobalt oxide)	LiCoO2	ICR	LCO	Li-cobalt
Литий-фосфат железа (Lithium iron phosphate)	LiFePO4	IFR	LFP	Li-phosphate

У каждого из этих химических составов есть как свои преимущества, так и недостатки. Я остановлюсь на каждом из них на примере популярных моделей типоразмера 18650. Но сначала, давайте разберемся, что именно означают эти названия.

Что в имени твоем?

Литий-ионный аккумулятор формата 18650 состоит из трех частей: катода, анода и электролита.

Анод всех литий-ионных батарей в основном используется одинаковый: углерод/кремний и графит. Катод — именно то, чем батареи отличаются друг от друга, и именно это дает каждой модели свои уникальные характеристики. Химические формулы в таблице выше относятся к катоду аккумулятора. Компромиссами химического состава катода является энергия, мощность, срок службы и безопасность. Например, химия ICR (на основе кобальта) обладает высокой энергией и высокой емкостью, но не самая безопасная. IMR безопаснее, но имеет меньшую пропускную способность, чем ICR. Добавление никеля к марганцу (INR) дает ему более высокую удельную энергию.

Теперь, когда мы знаем, что именно означает химический состав литий-ионного аккумулятора, давайте познакомимся с каждым поближе.

IMR или LMO. Литий-магний

Высокотоковые батареи используются в основном в вейпинге и мощных фонарях и имеют химический состав под названием IMR. Причина в том, что марганец классный, он позволяет батарее разряжаться при высоком токе не сильно нагреваясь. Это означает, что такие аккумуляторы безопаснее многих старых аккумуляторов с химией ICR. Большинство аккумуляторов IMR не требуют встроенной платы защиты PCB.

Тем не менее, в состав большинства современных высокотоковых аккумуляторов добавляют еще и никель…

INR или NMC. Литий-марганцевый никель

INR — полноправный чемпион мира аккумуляторов 18650! В его состав добавлено никеля больше, чем в IMR, что делает его «гибридным». Он сочетает в себе безопасность, низкое сопротивление марганца и высокую энергию никеля.

Полученный химический состав батареи дает достаточно высокую емкость и высокий ток разряда. Особо важно для вейперов, что химия INR очень стабильна, а это означает отсутствие необходимости встраивать дополнительную защиту. В этой химии также происходят самые большие инновации. Sony, Samsung и LG разрабатывают аккумуляторы следующего поколения INR с различными соотношениями марганца, никеля и кобальта.

Популярные модели INR 18650:

• Samsung 25R
• Sony VTC4
• Sony VTC5
• LG HE2

NCA. Литий-алюминий

Эта химия похожа на INR, но без полезных свойств марганца. Эти батареи, как правило, способны выдерживать невысокие токи разряда, но компенсируют это большей емкостью и продолжительностью жизненного цикла. Они также более устойчивы к физическому воздействию, что делает их отличным вариантом для электровелосипедов. Например, Tesla использует их для своих крутых электромобилей.

Популярные модели NCA 18650:

• Panasonic 18650PF
• Panasonic 18650B
• LG MH1

NCO. Литий-никель-кобальт

Аккумуляторы с этой химией очень редкие. Единственная модель, которую мне удалось найти — Samsung 29E, которая имеет емкость 2900мАч и максимальный непрерывный ток разряда 8,2А.

ICR или LCO. Литий-кобальт

Большие мальчики! Этот химический состав обеспечивает наивысшую удельную энергию, но является самым опасным среди литий-ионных аккумуляторов формата 18650. Это также является проблемой для высокотокового разряда, так как их опасно разряжать больше указанной емкости. Например, если вы используете их для вейпинга или мощных фонарях, понадобится модель со встроенной платой защиты PCB, которая чаще всего должна быть добавлена сторонней компанией, например, такой, как Trustfire.

Эти аккумуляторы не очень подходят для фотокамер или фонарей, но их можно использовать, например, в ноутбуке. Хорошие, дешевые батареи, но чересчур капризные.

IFR или LFP. Литий-фосфат

Эти батареи превосходны во многих отношениях, но их низкое (всего 3,2В) номинальное напряжение не позволяет им присоединиться к клубу высокотоковых аккумуляторов. Также их саморазряд происходит быстрее, чем у аккумуляторов с другими химическими составами. С другой стороны, они имеют высокие номинальные токи (может достигать 30C), при этом сохраняя высокую емкость. Также выдерживают больший цикл перезарядов, по сравнению с другой химией.

batterybro.com

2018 | Перевод Raznoglaz1y
2018 | Павел Котков