W naszym codziennym życiu nieustannie korzystamy z różnych urządzeń i nie zwracamy uwagi na źródło energii tych gadżetów. Częste i wygodne jest dla nas włączenie smartfona i sprawdzenie pogody na dziś, ale nie myślimy o bateriach w tych komfortowych urządzeniach. Baterie litowe są stosowane w większości urządzeń elektrycznych. Wśród wielu różnych typów ogniw akumulatorowych, akumulatory litowe są najbardziej kompaktowe i energochłonne. Obecnie na rynku stosowane są dwa główne rodzaje baterii litowych – litowo-jonowe (Li-Ion) oraz litowo-żelazowo-polimerowe (LiFePo). Baterie litowe mają najlepsze właściwości spośród wszystkich typów prezentowanych na współczesnym rynku. Poznajmy cechy akumulatorów Li-Ion i LiFePo oraz różnice między nimi. Główną różnicą w stosunku do innych typów jest wielkość i waga przypadająca na jednostkę mocy, tzw. charakterystyka wat/kg, czyli moc skumulowana w jednym kilogramie baterii. Ze względu na najniższą wagę i wymiary baterie litowe stosowane są głównie w pojazdach elektrycznych i urządzeniach kompaktowych. Istotną różnicą jest również prąd ładowania/rozładowania, który może być dość duży w stosunku do pojemności (Li-Ion pozwala na ładowanie prądem 1C. Czyli ogniwo 2000 mA/h można naładować prądem ok. 2A).

Akumulatory litowo-jonowe (Li-Ion) to akumulatory typu zamkniętego, w których reakcja chemiczna zachodzi bez udziału powietrza z otoczenia. Lit jest jednym z najaktywniejszych metali, który zapala się w obecności tlenu w temperaturze pokojowej, pali się bardzo szybko i przy wysokiej temperaturze (około 1300 0C), w kontakcie z wodą reaguje z wydzielaniem wodoru, dlatego zwrócić uwagę na bezpieczeństwo przeciwpożarowe. Dzięki zamkniętej (izolowanej) konstrukcji akumulatory te nadają się do pracy w próżni, dlatego ten typ jest stosowany w pojazdach podwodnych i kosmicznych w systemach zasilania.

Charakterystyka akumulatorów Li-Ion:

Napięcie ładowania: 4,25 V;

Standardowe napięcie robocze: 3,7 V;

Napięcie odcięcia obciążenia:                2,5 V;

Prąd ładowania: 0,5-2 C (w zależności od modelu);

Prąd rozładowania: 0,5-2 C (w zależności od modelu);

Żywotność: od 10 lat/od 2000 cykli ładowania-rozładowania;

Temperatura użytkowania:                      od -40 0C do +60 0C (w zależności od modelu);

Gęstość ładunku: 130-200 watogodzin na kg.

Do normalnej pracy konieczne jest zastosowanie urządzeń kontrolujących ładowanie BMS (Battery management system). Podczas pracy z akumulatorem typu Li-Ion bardzo ważne jest, aby wyraźnie zachować charakterystykę w zakresie roboczym. Ten akumulator jest bardzo łatwo uszkodzony przez zbyt niskie napięcie poniżej 2,5 V lub zwarcie. Przy zachowaniu normatywnych warunków pracy akumulatory spokojnie wytrzymują 2000 cykli i pracują niezawodnie w dość trudnych warunkach, co umożliwia zasilanie systemów autonomicznych przez wiele lat. To właśnie zdolność do zwracania energii o dużej gęstości (prąd do 2C) do 100% energii sprawia, że ​​akumulatory te są niezastąpione do zasilania potężnych urządzeń (na przykład elektrycznych silników i mechanizmów transportowych). Żywotność każdego akumulatora w dużej mierze zależy od temperatury przechowywania i eksploatacji. Optymalna temperatura użytkowania to +200C. Podczas użytkowania baterii ważne jest, aby nie dopuścić do jej przegrzania, co znacznie zmniejsza liczbę cykli życia baterii.

Wadą Li-Ion można uznać stosunkowo wysoki koszt i wrażliwość na nieregularne warunki ładowania/rozładowania. Baterie mają napięcie elementu (klaster) 3,7 wolta i prawie zawsze są używane w zespołach szeregowo, aby uzyskać wymagany poziom napięcia roboczego. To właśnie przy zastosowaniu montażu szeregowego efekt niewyważenia squattersów występuje zgodnie z prawami fizyki w wyniku różnic w charakterystyce klastrów (różna rezystancja wewnętrzna elementu baterii), co z kolei prowadzi do szybszego zużycia elementu (zwykle jeden) zespołu baterii. Aby rozwiązać ten problem i wydłużyć żywotność zespołu baterii Li-Ion, konieczne jest zastosowanie urządzenia równoważącego (BMS).

Myśląc o akumulatorach Li-Ion, należy zwrócić uwagę na ich wysoką wydajność oraz szczególnie wysokie wymagania dotyczące warunków pracy. Przy zakupie i podłączaniu akumulatorów obowiązkowe jest stosowanie kontrolerów ładowania i rozładowania. Inwestując w baterie litowe, uzyskujesz maksymalną wydajność przy minimalnych wymiarach i wadze, co jest bardzo ważne w transporcie, satelitach i autonomicznych systemach zasilania. Aby wydłużyć żywotność, zaleca się ustawienie prądu ładowania na 0,2C-0,5C, a prądu rozładowania na 1C-2C.