Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Właściwości eksploatacyjne ogniw litowych

Properties of lithium cells under operating conditions
Zasada działania akumulatora litowego
Zasada działania akumulatora litowego
Rys. W. Kurpiel, B. Miedziński

Akumulatory zbudowane z ogniw litowych pojawiły się w komercyjnym zastosowaniu na początku lat 90. i szybko zaczęły się upowszechniać. Dziś dostępne są różne odmiany akumulatorów litowych, a ich popularność bardzo szybko rośnie.

Akumulatory litowe są powszechnie stosowane w telefonach komórkowych, tabletach, laptopach, aparatach fotograficznych, elektronarzędziach, w samochodach elektrycznych i hybrydowych, lotnictwie, a także w górnictwie, gdzie zaczynają wypierać stosowane od lat akumulatory kwasowo-ołowiowe [1]. Oferują one największą gęstość energii spośród wszystkich akumulatorów dostępnych na rynku (rys. 1.). Nie występuje w nich również tzw. efekt pamięciowy, zaś samorozładowanie jest niewielkie, trwałość jest duża, i w wielu przypadkach przekracza 2000 cykli pracy (rys. 2.). Wymagają one niemniej dość szczególnej uwagi, ponieważ zarówno ich przeładowanie, jak też nadmierne rozładowanie mogą doprowadzić do trwałego uszkodzenia. Aby się przed tym uchronić, należy stosować odpowiednie zabezpieczenia, głównie elektroniczne, a także specjalną ich obudowę chroniącą przed przegrzewaniem, wilgocią, drganiami i uszkodzeniami mechanicznymi.

Oferta ogniw litowych w rynku szybko rośnie i rozszerza się o wersje o zwiększonej pojemności i lepszych specyficznych parametrach eksploatacyjnych. Obecnie nie odnotowano żadnej innej technologii, która mogłaby zagrozić akumulatorom litowym.

Rys. 1. Gęstość energetyczna; rys. W. Kurpiel, B. Miedziński
Rys. 1. Gęstość energetyczna; rys. W. Kurpiel, B. Miedziński
Rys. 2. Średnia żywotność akumulatorów; rys. W. Kurpiel, B. Miedziński
Rys. 2. Średnia żywotność akumulatorów; rys. W. Kurpiel, B. Miedziński

Akumulatory

Baterie i akumulatory (złożone z ogniw) są w ogólnym tego słowa znaczeniu elektrochemicznymi źródłami zasilania. W wyniku zachodzących w nich reakcji chemicznych powstaje energia elektryczna. Wymaganą wartość napięcia zasilania lub wyższą pojemność uzyskuje się poprzez szeregowe i/lub równoległe łączenie ogniw.

Wyróżnia się tutaj ogniwa pierwotne (ogniwa nieładowalne) i ogniwa wtórne (ogniwa ładowalne).

  • W ogniwach pierwotnych zachodzi nieodwracalna reakcja chemiczna, w wyniku której jest wytwarzana energia elektryczna. Ogniwa pierwotne są stosowane w bateriach.
  • Ogniwa wtórne zaś są elementami konstrukcyjnymi akumulatorów. Stanowią one zamknięte źródło zasilania, w którym energia przechowywana jest chemicznie, a następnie uwalniana w rezultacie reakcji chemicznych jako strumień elektronów wytwarzający prąd przepływający w obwodzie zamkniętym przez odbiornik.
Rys. 3. Zasada działania akumulatora litowego; rys. W. Kurpiel, B. Miedziński
Rys. 3. Zasada działania akumulatora litowego; rys. W. Kurpiel, B. Miedziński

Zasada działania ogniw litowych polega na migracji jonów Li+ przez elektrolit pomiędzy dwoma elektrodami, anodą i katodą, w trakcie odwracalnych procesów ładowania i wyładowania (rys. 3.). Elektrody rozdzielone są separatorem nasyconym roztworem soli litu (należy zaznaczyć, że w ogniwach galwanicznych katoda jest elektrodą dodatnią zaś anoda – ujemną). Jako elektrolit stosuje się zarówno ciecz, żel czy stały przewodzący polimer.

Większość ogniw litowo-jonowych zawiera ciekły elektrolit z rozpuszczoną solą litu, jak np. LiPF6, LiBF4 czy LiClO4. Rozpuszczalnikiem jest najczęściej mieszanina organicznych węglanów. Ponadto stosuje się dodatki zwiększające stabilność granicy faz elektroda/elektrolit [3–5].

Ładowane ogniwo litowe dokonuje transferu ładunku elektrycznego od katody, poprzez elektrolit zawierający sole litowe w mieszaninie organicznych związków, do anody. Odwrotny proces następuje podczas rozładowywania ogniwa. Zachodząca reakcja powoduje, że generowana jest SEM, a po podłączeniu odbiornika zaczyna przepływać w obwodzie prąd.

Literatura

  1. Górecki P.: „Akumulatory litowe”, Elektronika praktyczna nr 3/2015. 
  2. Kurpiel W., Polnik B., Miedziński B.: System nadzorujący pracę baterii akumulatorów (BMS) w celu zwiększenia bezpieczeństwa ich funkcjonowania i żywotności stosowanych ogniw. Mech. Autom. Gór. 2014 nr 5.
  3. B. Scrosati, J. Garche, J. Power Sources, 195 (2010) 2419
  4. Z. Yang, J. Zhang, M. C. W. Kintner-meyer, X. Lu, D. Choi, J. P. Lemmon, Chem. Rev., 111 (2011) 3577
  5. A. Mukhopadhyay, B. W. Sheldon, Prog. Mater. Sci., 63 (2014) 58
  6. Javier Gallardo-Lozano, Enrique Romero-Cadaval, M. Isabel Milanes-Montero, Miguel A. Guerrero-Martinez: „Battery equalization active methods” - University of Extremadura, School of Industrial Engineering, Avda. Elvas s/n, 06006 Badajoz, Spain. – The International Journal on the Science and Technology of Electrochemical Energy Systems; www.elsevier.com/locate/jpowsour.
  7. Jian Cao, Nigel Schofield, Ali Emadi: „Battery Balancing Methods: A Comprehensive Review” - IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, VPPC, September 3-5, 2008, Harbin, China.
  8. Mohamed Daowd, Noshin Omar, Peter Van Den Bossche, and Joeri Van Mierlo, Passive and Active Battery Balancing comparison based on MATLAB Simulation, 7th IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, VPPC’11, 2011,
  9. Jaroszyński L., Akumulatory litowe w pojazdach elektrycznych, Przegląd Elektrotechniczny nr 8/2011.
  10. Siedlecki M., Galant M., Fuć P., Lijewski P., Porównanie parametrów użytkowych akumulatorów w technologii litowo-jonowej stosowanych w układach napędowych pojazdów elektrycznych, Logistyka nr 3/2015.

streszczenie

W artykule omówiono właściwości eksploatacyjne ogniw litowych. Do najważniejszych ich zalet można zaliczyć stosunkowo szybkie ładowanie, wysoką gęstość energii i moc oraz szerszy zakres temperatur pracy w porównaniu z tradycyjnymi akumulatorami kwasowo-ołowiowymi. Z drugiej strony ogniwa te wrażliwe są na przeładowanie i nadmierne rozładowanie. Ze względu na ilość zgromadzonej energii awarie ogniw litowych mogą wywołać, w skrajnych przypadkach, zagrożenie życia oraz zdrowia ich użytkowników. Niezmiernie zatem istotnym jest zapobieganie niepożądanym stanom pracy ogniw litowych, głównie poprzez zastosowanie odpowiednich systemów BMS (Battery Management System) oraz odpowiednią zabudowę tych ogniw.



abstract

The article discusses performance of lithium cells under operational conditions.. Their most important advantages include relatively fast charging, high energy density and significant power as well as a wider range of temperatures compared to traditional lead-acid batteries. However, on the other hand, these batteries are sensitive to overcharging as well as excessive discharge. Due to the large amount of energy stored, the lithium cell failures can cause, in extreme cases, a threat to the life and health of the users. Therefore, it is extremely important to prevent their unwanted states of work mainly through the use of appropriate BMS system (Battery Management System) and the appropriate housing.


Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


[automatyka, ogniwa litowe, elektroniczne systemy zabezpieczające ogniwa, balansowanie ogniw, równoważenie ogniw, pasywne balansowanie ogniw, ogniwa litowe] 

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do wszystkich treści portalu (730 dni) - 185,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 79,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 15,00 zł
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Roczny dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Dwuletni dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie! - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
30 dniowy dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 138,00 zł
Dwuletni dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Regulamin korzystania z portalu elektro.info.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 10/2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

Poradnik inżyniera elektryka. Komplet 3 tomów »

Poradnik inżyniera elektryka Poradnik jest przeznaczony przede wszystkim dla inżynierów elektryków. Mogą z niego korzystać również inżynierowie innych specjalności oraz studenci wydziałów elektrycznych i energetycznych wyższych szkół technicznych(...) czytam dalej »


Czy istnieje niezniszczalna oprawa LED?

Jaki jest najlepszy hermetyk na rynku »

Niezniszczalne oprawy LED Ebook
Oprawy, które łączą w sobie zalety źródeł światła LED z nowoczesnymi systemami optycznymi. Źródła LED o dużej wydajności świetlnej, wytwarzają oświetlenie o bezprecedensowej (...) zobacz więcej  » Dzięki wprowadzonym rozwiązaniom konstrukcyjnym oprawa charakteryzuje się szczelnością oprawy IP66. Podstawa i klosz wykonany z poliwęglanu zapewnia oprawie wysoki stopień odporności na uderzenia IK09.
(...)
czytam dalej »

System zarządzania energią EMS CX3 »

System zarządzania energią EMS CX3 składa się z urządzeń o niezwykle kompaktowej budowie modułowej, które w łatwy sposób można zainstalować zarówno w nowopowstających instalacjach jak i już istniejących, w jednym rzędzie rozdzielnicy elektrycznej z innymi aparatami (...) czytam dalej »


Konkurs z nagrodami dla elektryków! Zobacz które miejsce zdobędziesz »

Przewody elektryczne i kable spełniające normy CPR »

Konkurs dla elektryków - liga specjalistów Kable przeowdy lapp
Jesteś specjalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Weź udział w pierszej edycji Ligi Specjalistów i poczuj emocje związane z rywalizacją w konkursie! Zaglądaj na stronę ligaspecjalistow.pl i odpowiadaj na pytania ze swojej branży.  
zobacz konkurs »
Nieposiadanie Deklaracji Własności Użytkowych na kabel lub przewód jako wyrób budowlany oznacza brak możliwości wprowadzenia go na rynek Unii Europejskiej jako wyrób budowlany, a w konsekwencji niemożliwość (...) czytam dalej »


Kable średniego i niskiego napięcia - wymagania standardów międzynarodowych»

Zobacz nowości na ELEKTROTECHNIKA 2019 »

PRzewody i kable standardy Ochrona przepięciowa systemów alarmowych
Szeroki asortyment przewodów i kabli produkowanych zgodnie z wymaganiami restrykcyjnych standardów międzynarodowych(...) czytam dalej » Targi ELEKTROTECHNIKA skierowane są do producentów i użytkowników sprzętu niskiego, średniego i wysokiego napięcia oraz systemów alarmowych i rozwiązań umożliwiających instalację przewodów elektrycznych w nowoczesnych budynkach. Równolegle odbędą się Targi ŚWIATŁO oraz Wystawa TELETECHNIKA..(...) czytam dalej »

Stacje ładowania pojazdów od Kolejowych Zakładów Łączności ?

UPS zasilacze Stacja umożliwia szybkie ładowanie prądem zmiennym o mocy do 22 kW (opcjonalnie 44 kW). Wyposażona jest w dwa gniazda osobno opomiarowane (...) czytam dalej »


Jak komunikować urządzenia w środowisku przemysłowym ??

Projektowanie skomplikowanych etykiet w terenie przy pomocy smartfona »

Switche zarządzalne Drukowanie etykiet ze smartfona
Switche niezarządzalne są to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Dzięki zainstalowaniu na dowolnym smartfonie naszej aplikacji Etykiety ekspresowe możesz projektować nawet najbardziej skomplikowane etykiety z kodami 1D, 2D i kodami kreskowymi czy etykiety seryjne korzystając (...) czytam dalej »

Nowe rozwiązania w dziedzinie zasilania gwarantowanego »

Jaką rozdzielnicę nn wybrać do projektu?

Zasilanie gwarantowane Co sie stało z kablami
Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które(...) czytam dalej » Wszelkie błędy popełnione na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji nawarstwiają się latami, stopniowo pro­wadząc do wydłużenia czasu poświęcanego na administrację systemu, zmniejszając pewność jego działania i tym samym (...) czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
1-2/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 1-2/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Projekt zasilania transformatorów elektromedycznych bloku operacyjnego szpitala
  • - Zasady wprowadzania do obrotu i stosowania urządzeń przeciwpożarowych
Zobacz szczegóły
Elastycznie i bezpiecznie

Elastycznie i bezpiecznie

Systematycznie rozbudowujące się systemy instalacji elektrycznych powodują, że szukamy nowych rozwiązań w zakresie bezpiecznego prowadzenia tras kablowych.
ZPAS ZPAS
ZPAS z siedzibą w Przygórzu to lider produkcji szaf i obudów teleinformatycznych, energetycznych i automatyki oraz kompleksowych rozwiązań...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl