XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Электрический аккумулятор — вторичный химический источник тока многоразового действия, который может быть вновь заряжен после разряда [1]. Для заряда аккумулятора электрический ток про­пус­ка­ется в направлении, обратном направлению тока при разряде [2].

В настоящее время применяются следующие виды аккумуляторов:

Литий-ионные (Li-Ion)

Никель-металл гидридные (NiMH)

Литий-полимерные(Li-Pol)

Рассмотрим теперь каждый вид аккумуляторной батареи для телефона по отдельности.

Большая часть предлагаемых рынком смартфонов имеют встроенные аккумулятор типа Li-Ion(Литий-Ионный), что связано с его длительной работоспособностью без подзарядки. Параметры Li-Ion аккумуляторов: наибольшее количество циклов зарядки/разрядки: 2000 и более, средний срок службы: почти 1,5 года, саморазряд: очень мал, примерно 3% за месяц. К достоинствам данного типа аккумулятора можно отнести: небольшие размеры,  отсутствие эффекта памяти,  хорошая емкость и большое число циклов зарядки/разрядки. К недостаткам же относятся: небольшой срок службы, высокая цена, взрывоопасность.

Рис. 1. Литий-ионный аккумулятор [1]

NiMH(Никель-металл) Отличаются отсутствием токсичных веществ и необходимостью использования специального зарядного устройства, сложного в производстве. Параметры аккумулятора: саморазряд: от 30%, наибольшее количество циклов зарядки/разрядки: не менее 800, срок использования ограничен числом зарядно-разрядными циклами. Положительный стороны заключаются в следующем: малом эффекте памяти, экологической безопасности, большой емкости. Недостатки следующие: быстрый саморазряд, небольшое число зарядных и разрядных циклов, невозможность восстановления после сильного и длительного разряда

Рис. 2. Никель металл-гибридные аккумуляторы [1]

«Модифицированным» вариантом литий-ионных аккумуляторов стал Li-Pol(Литий-Полимерный) тип аккумуляторов. Параметры Li-Pol аккумуляторов: наибольшее количество циклов зарядки/разрядки: 2000 и более, средний срок службы: почти 1,5 года, саморазряд: очень мал, примерно 3% за месяц. К достоинствам данного типа аккумулятора можно отнести: небольшие размеры,  отсутствие эффекта памяти,  хорошая емкость, производство батарей любой формы и большое число циклов зарядки/разрядки. К недостаткам же относятся: небольшой срок службы, высокая цена.

Рис. 3. Литий-полимерный аккумулятор [1]

Физические эффекты, происходящие внутри АКБ смартфона во время его зарядки(разрядки)

Большинство современных мобильных устройств используют литий-ионные (Li-Ion) батареи, состоящие из двух основных частей: пары электродов и электролита между ними. При разряде Li-ion аккумулятора происходят деинтеркаляция лития из углеродного материала (на отрицательном электроде) и интеркаляция лития в оксид (на положительном электроде). Следовательно, во всей системе отсутствует металлический литий, а процессы разряда и заряда сводятся к переносу ионов лития с одного электрода на другой.

Отрицательный электрод Li-Ion АКБ представляет собой углеродныый материал. Ионы лития при внедрении раздвигают слои углеродной матрицы и располагаются между ними, образуя интеркалаты разнообразных структур. Удельный объем углеродных материалов в процессе интеркаляции-деинтеркаляции ионов лития меняется незначительно.

Положительный электрод Li-Ion АКБ представляет собой литированные оксиды кобальта или никеля и литий-марганцевые шпинели. В настоящее время в качестве катодных материалов применяются материалы на основе смешанных оксидов или фосфатов.

Литература

Немного теории о Li-Ion аккумуляторах https://zapas-m.ru/articles/a_bit_of_theory_about_li-ion_batteries/#:~:text=%D0%9F%D1%80%D0%B8%20%D1%80%D0%B0%D0%B7%D1%80%D1%8F%D0%B4%D0%B5%20Li%2Dion%20%D0%B0%D0%BA%D0%BA%D1%83%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B0,%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81%D1%8B%20%D0%B8%D0%B4%D1%83%D1%82%20%D0%B2%20%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%BC%20%D0%BD%D0%B0%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B8.

Виды аккумуляторов для телефона http://citforum.ru/news/41194/

Батарея смартфона. Часть 1. Как она работает и как правильно заряжать свой телефон https://deep-review.com/articles/smartphone-battery-1-charging/