Особенности литий-ионных батарей

Существует множество вариантов аккумуляторов. На пассажирских воздушных суднах, таких, как Боинг 777, используются никель-кадмиевые батареи. Боинг 787 — это первое воздушное судно, на котором используются литий-ионные батареи.

Боинг 787 — это первый в мире большой пассажирский самолет, на котором литий-ионные аккумуляторные батареи используются для основного аккумулятора и для ВСУ. Однако, компания Boeing уже применяла их в разработке авиационно-космической техники, такой, как искусственные спутники Земли и марсоходы.

Преимущества литий-ионных батарей перед никель-кадмиевыми батареями :

• высокое напряжение и мощность электрического тока;
• меньший размер и сниженный примерно на 30% вес по сравнению с батареями с аналогичными характеристиками (в основном используются в портативных устройствах);
• больший срок службы (предусматривают вдвое больше циклов зарядки, чем никель-кадмиевые батареи);
• превосходные эксплуатационные характеристики (возможность быстрой перезарядки, отсутствие изменений в зарядной емкости, несмотря на повторяющиеся разрядки, медленное снижение заряда при неиспользовании).

В то же время, литий-ионные батареи отличаются следующими особенностями и рисками:

• более высокая энергетическая плотность;
• риск воспламенения при высоких температурах в связи с использованием органического растворителя;
• риск короткого замыкания при вибрации, ударах, воздействии внешних сил, деформации и т. п.

В связи с этим используются различные меры предосторожности.

Литий-ионные батареи используются на самолетах Боинг 787 в связи с тем, что они меньше и легче, и при этом обеспечивают больший объем электропитания на короткий период для осуществления энергоемких задач (таких, как запуск ВСУ или электроснабжение тормозной системы при невозможности подачи питания от генераторов двигателя). Было подтверждено, что безопасность литий-ионных батарей аналогична уровню безопасности никель-кадмиевых батарей.

Конструкция литий-ионных батарей

Как и обычные аккумуляторные батареи, литий-ионные батареи состоят из 3 элементов: положительного электрода (+), отрицательного электрода (-) и электролита.

Литий-ионные батареи, устанавливаемые на борту Боинга 787, предусматривают:

• положительный электрод (+): соединение алюминия +

ионы лития;

• отрицательный электрод (-) — медь + углеродный материал;
• электролит — органический растворитель с содержанием ионов лития (Li＋)

Батарея, состоящая из указанных выше элементов, называется элементом аккумулятора. При использовании в самолетах, автомобилях и бытовых устройствах, для создания высокого напряжения последовательно подключаются от нескольких до нескольких сотен элементов. В случае перегрева данных элементов, электролит внутри батареи начинает испаряться, и элемент перестает функционировать. Испаряющийся электролит превращается в пар (дым) и выделяется из элемента.

Литий-ионные батареи на борту самолетов Боинг 787

На самолете Боинг 787 в синем отсеке аккумуляторных батарей расположено 8 элементов. Каждый элемент вырабатывает 4 В постоянного тока. При объединении 8 элементов они вместе вырабатывают 32 В постоянного тока. Помимо элементов, устанавливается электронный блок, контролирующий напряжение и температуру аккумулятора.

Также предусмотрено устройство для контролирования и регулирования напряжения в зарядном устройстве.

В результате превышение уровня заряда и перегрев элементов в литий-ионных батареях на борту Боинга 787 предотвращаются 4 уровнями электронных цепей в зарядном устройстве.

To Page top