Лучшие литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные АКБ стали прогрессивной заменой Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторам. Совершенствование литиевых технологий обеспечило огромный скачок в развитии персонального электротранспорта, портативной электроники и многих других направлений. Аккумуляторы Li-ion типа имеют хороший циклический ресурс, большую удельную емкость и стабильную токоотдачу. При компактных размерах и легком весе они обеспечивают отличную энерговооруженность и увеличенное время автономной работы аккумуляторной техники.

Критерии выбора

Ассортимент Li-ion аккумуляторов обширен и включает элементы питания разных форм, размеров и брендов, с разным химическим составом, технологией изготовления и характеристиками. В вопросе, какие литий-ионные аккумуляторы лучше, есть объективные и субъективные критерии сравнения. К объективным относятся технические характеристики: емкость, допустимые токи заряда и разряда, циклический ресурс, диапазон рабочих температур. Субъективные факторы связаны с предпочтениями покупателей, например, в плане формы, типоразмера, известности производителя.

Чаще всего Li-ion элементы имеют цилиндрическую форму, но есть аккумуляторы-призматики с типом химии LiFePO4 и литий-полимерные модели в форме пакетов с мягкой полимерной оболочкой. Из типоразмеров наиболее распространены 18650 и 21700, хотя остальные форм-факторы уступают им только шириной ассортимента. Чтобы выбрать хорошие литий-ионные аккумуляторы и оценить их преимущества на практике, важно учитывать обстоятельства их будущего использования. Для разных условий эксплуатации лучшими окажутся разные подвиды Li-ion элементов.

Подробнее о формах и размерах

При изготовлении Li-ion аккумуляторов на медную фольгу наносят слой катода (LiMn2O4, LiFePO4, LiNiMnCoO2, LiCoO2, LiNiCoAlO2), а на алюминиевую фольгу – слой анода (природный или синтетический графит, у моделей на основе литий-титаната – Li4Ti5O12). Между электродами прокладывают пористый сепаратор с пропиткой из этилен-карбонатного или другого электролита. В зависимости от метода сворачивания полученной слоистой заготовки, получаются цилиндрические и призматические ячейки.

Их размеры бывают разные, причем четко стандартизированы они только у цилиндрических элементов. Типоразмер имеет значение при выборе аккумуляторов для конкретных батарейных отсеков, например, для фонарика. В остальных случаях, включая сборку АКБ для складской техники, электроинструмента или транспорта, строгой привязки к размерам нет. Все зависит от того, какие элементы питания лучше всего подходят под параметры корпуса и позволят эффективно использовать имеющееся пространство.

С другой стороны, ячейки 18650 и 21700 более распространены и широко представлены в продаже разными брендами, поэтому найти аккумы с нужными характеристиками проще всего среди этих типоразмеров. В условиях, когда необходимы сверхтонкие аккумуляторы – толщиной от 1 мм – выручают модели Li-Pol. Они востребованы в портативной цифровой технике, рациях, РУМ, квадрокоптерах.

Типы химии

Рабочие параметры элементов питания зависят от их химического состава. Даже незначительное изменение формулы катодного материала существенно влияет на емкостные характеристики аккумуляторов и их способность выдерживать токовые нагрузки. Обратите внимание, что ячейки с увеличенным запасом емкости менее устойчивы к токовым нагрузкам, а высокотоковые элементы уступают им по емкостному запасу.

Поэтому производители экспериментируют с химическим составом и предлагают под разные задачи Li-ion аккумуляторы с различными типами химии. Например:

1. Группа LCO (маркировка ICR) – емкие модели с кобальтом (LiCoO2), используемые с 1991 года. Имеют удельную емкость ≈155 мА·ч/г, плотность энергии ≈600 Вт·ч/кг, допустимые токи разряда до 1С.
2. Группа LMO (маркировка IMR) – высокотоковые ячейки с марганцем (LiMn2O4). Отличаются высокой температурной и структурной стабильностью, малым внутренним сопротивлением, допустимыми токами разряда до 5С. Удельная емкость у них  ≈120 мА·ч/г, энерговооруженность ≈490 Вт·ч/кг.
3. Группа NCA или NCR (LiNiCoAlO2 с разным сочетанием никеля, кобальта и алюминия) – емкие ячейки с достаточно стабильной структурой. Имеют скромную токоотдачу (1C) емкость ≈180–200 мА·ч/г и энерговооруженность 670–740 Вт·ч/кг. Изначально применялись в электромобилях Tesla.
4. Группа NMC или INR (LiNiMnCoO2 с разным соотношением никеля, марганца и кобальта) – аккумы со сбалансированным сочетанием емкости и токоотдачи, низким уровнем самонагрева и допустимыми токами разряда до 2С. Популярные ячейки со стабильной структурой. Часто используются для сборки АКБ на электротранспорт. Имеют удельную емкость 150–200 мА·ч/г и энергетическую плотность ˃740 Вт·ч/кг.
5. Группа LFP (LiFePO4, встречается маркировка IFR) – морозоустойчивые ячейки со стабильной структурой, увеличенным циклическим ресурсом (˃2000 циклов), стабильно высокой токоотдачей (до 10С, импульсно ˃20С) и максимальным уровнем безопасности. В отличие от предыдущих Li-ion элементов, напряжение у них ниже –3,2–3,3 В. Удельная емкость ≈150 мА·ч/г, а энерговооруженность ≈510 Вт·ч/кг. Из таких ячеек собирают батареи для мощной аккумуляторной техники и оборудования, используемого в жестких условиях.
6. Группа LTO (Li4Ti5O12) – аккумуляторы с номинальным вольтажом 2,3–2,4 В, энергоемкостью 30–110 Вт·ч/кг, токоотдачей до 10 С (импульсно – до 30С), рабочими температурами от −40 до +60  C и ресурсом ˃20000 циклов. Рекордсмены по долговечности и скорости восполнения заряда, но уступают остальным ячейкам по вольтажу и емкости.

Защищенные и незащищенные

В продаже есть Li-ion банки с защитной платой и без нее. Плата отслеживает протекание заряда-разряда, защищает ячейки от некорректной полярности, КЗ и других рисков. Защищенные аккумы предназначены для фонариков и других приборов, которые не оснащены подобной платой. Они допускают зарядку простейшими ЗУ, не ограничивающими уровень заряда.

Незащищенные аккумы предназначены для сборки АКБ и их оснащения собственными BMS платами. Также банки без защиты устанавливают в узкие и короткие отсеки, не способные вместить элементы питания с защитой, т.к. они на 2–3 мм длиннее и на 0,5 мм шире. Актуальны незащищенные элементы и при оснащении мощных приборов (например, LED фонарей), с потреблением тока более 3 А. Только заряжать их нужно умными ЗУ, контролирующими уровень заряда. Защищенные ячейки при таком уровне токоотдачи отключаются.

Лучшие литий-ионные аккумуляторы 18650

В рейтингах Li-ion ячеек лидируют элементы 18650 ведущих брендов: Samsung, Panasonic, LG, Sony. Наиболее популярны в 2023 году:

1. INR18650-25R корейского бренда Samsung – высокотоковые банки с емкостным запасом 2500 мА·ч и токоотдачей до 25 А, вольтажом 3,6 В по номиналу и диапазоном 2,7–4,2 В. Незащищенные, подходят для изготовления батарей электротранспорта и других видов мощной аккумуляторной техники. Способны работать под нагрузкой до 20 А, кратковременно – до 100 А. Служат свыше 500 циклов.
2. INR18650-30Q от Samsung – ячейки с увеличенным емкостным запасом (3000 мА·ч), токоотдачей до 15 А (импульсами до 25 А), номинальным вольтажом 3,6 В, границами 2,7–4,2 В и ресурсом более 500 циклов. Без платы защиты.
3. ICR18650-22P от Samsung – незащищенные ячейки с кобальтом, имеют емкость 2150 мА·ч, номинал 3,6 В и промежуток работы от 2,75 до 4,2 В. Обеспечивают токоотдачу до 10 А. Допустимый ток заряда равен 2,1 А. Ресурс превышает 700 циклов. Такие элементы подходят для приборов с умеренным энергопотреблением и сборки АКБ.
4. INR18650HG2 корейского бренда LG, незащищенные – при емкости 2800 мА·ч и вольтаже 3,7 В обеспечивают отличную токоотдачу (до 20 А) и служат ˃500 циклов. Широко используются повсюду – от оснащения фонарей и модов до изготовления мощных АКБ. Имеют тип химии INR – с никелем, марганцем и кобальтом для получения сбалансированных характеристик.

5. LG HE4 18650 – высокотоковые ячейки номинальным вольтажом 3,7 В, емкостью 2500 мА·ч и токоотдачей до 20 А (кратковременно – до 30 А). Часто используются в модах. Отлично подходят для сборки АКБ портативного электроинструмента, персонального электротранспорта и других устройств с интенсивным энергопотреблением. Материал катода имеет литий-марганцевый состав (LiNiMnCoO2) и обеспечивает сбалансированное соотношение рабочих параметров.
6. NСR18650BD японского производителя Panasonic – незащищенные емкостные ячейки на 3200 мА·ч с номинальным напряжением 3,6 В и рабочим диапазоном 2,7–4,2 В. Используют катодный материал с никелем, кобальтом и алюминием. Имеют устойчивую химическую структуру, но на большие токи не рассчитаны. Хороший выбор для аппаратов с умеренным энергопотреблением. Отрабатывают ˃ 500 циклов.
7. Sony US18650VTC6 – незащищенные ячейки 3,6 В, 2,7–4,2 В с емкостным запасом 3000 мА·ч и отдаваемыми токами до 30 А. Допускают зарядку токами до 5 А, а в пульсирующем режиме – до 6 А. Отлично подходят для сборки мощных АКБ для беспроводного электроинструмента и другой аккумуляторной техники с интенсивным потреблением энергии.

В интернет-магазине Shura-Master.ru представлены лучшие Li-ion аккумуляторы надежных производителей. В продаже есть и емкостные, и высокотоковые ячейки, и элементы питания с уравновешенными техническими параметрами для всевозможных условий использования.

Ранее в блоге ShuraMaster вышла статья о выборе и использовании термопластавтоматов.