Часто читаю про литиевые аккумуляторы откровенную ерунду. ИХБИНО не есть спец по аккумуляторам, ровно так же, как и не физик, и не химик. И все же позволю представить на паблике некоторую информацию. Постараюсь быть кратким: общую информацию, широко представленную в интернете, в т.ч Википедии, дублировать, не буду. 
а)Вполне понятно, что материал, представлен в том объеме, который представляет интерес именно пользователям данного Форума.
б)Вполне понятно, что каждый раздел – это отдельная огромная тема.
в)Материал общепознавательный, рассчитанный на пересиченого вайпера, очень далекого от фундаментальных дисциплин, а ПАТАМУ позволил много примитивизации.
г)Термин "литий" или аббревиатура "ЛИА" – подразумевает литий-ионный аккумулятор.

1.Аккумуляторы . Очень общая информация.
1.Химический источник электрического тока – это гальванический элемент (Луиджи Гальвани 1791 год), т.е. устройство, в котором :
- возникает разность потенциалов при контакте разных видов металлов (электроды – анод (+), катод (-), гальваническая пара) вследствие того, что металлы имеют разные электрохимические потенциалы (электрохимический ряд);
-возникает электрический ток при погружении гальванической пары в электролит, вследствие наличия разницы потенциалов и окислительно-восстановительной реакции (анод – окисление, разрушение; катод – восстановление).

2.Следует различать часто употребляемые термины "первичные источники" и "вторичные источники".
Первичный химический источник тока – устройство, вырабатывающие электрический ток за счёт энергии электрохимических реакций однократно, т.е. это просто "батарейки". На сегодня существуют батарейки с возможностью подзарядки, однако, данные устройства дороже + требуют специального подзарядного устройства + количество циклов подзарядки крайне мало ( от 3 до 10 циклов).
Вторичный химический источник тока – устройство, допускающее многократное использование энергии электрохимических реакций, т.е. это просто "аккумулятор".

3.Если вышеизложенное принимается, становится понятным, что аккумулятор не является источником "неограниченной мощности": генератора нет, есть только конкретные сильноогранченные "внутренние ресурсы". Количество энергии четко определяется максимальной разницей электрохимических потенциалов "ингредиентов"; площадью, на которой происходит эл.-хим. реакция и её скоростью. Т.е. конкретный аккумулятор имеет конкретный объем энергии, по науке – "максимально возможный полезный заряд" или " зарядную ёмкость" или просто "ёмкость", которая для наших скромных запросов обозначается латинской буквой С и выражается в миллиАмпер*часах (реже Ампер*часах) – мАч (Ач), mAh(Ah), часто на форумах – мах (рус.).
Если проще: каждому конкретному геометрическому размеру аккумулятора соответствует максимально возможная емкость (объем энергии). 
Из форумной практики пользователей цилиндрических ЛИА (диаметр ХХ – мм; длина ХХХ/10 мм) реальные емкости :
-10 440 – 400 mAh;
-14 500 – 900 mAh;
-16 340 / 16 350 – 650 mAh;
-18 350 – 900 mAh;
-18 650 – 3000 mAh;
-26 650 – 4800 mAh;
-32 650 – 6000 mAh.
UPD 2015г. - http://ekurilka.ua/showthread.php/36...=1#post240004:
18 650 - 3600 mAh - Panasonic NCR18650G
26 650 - 5200 mAh .

ГЫ-ГЫ 1: По принципу работы с учетом электрохимической природы процесса литий-ионный аккумулятор – это есть химический источник тока. А это означает , что в процессе работы напряжение меняется в диапазоне 4,2 – 2,7 В, а ток – практически константа и определяется химической способностью аккумулятора. С точки зрения классической электротехники литиевый аккумулятор – это источник напряжения, т.к. внутреннее сопротивление литиевого аккумулятора крайне мало (до 100 миллиом) ….

2.Емкость аккумулятора.
Ох, не ФСЕ так просто с емкостью литиевых аккумуляторов !!! 

-Паспортная емкость лития (то, что в даташите или на акке) – это номинальная емкость (ГОСТ Р МЭК 61960-2007), определяемая в лабораторных условиях при разряде аккумулятора током I=0,2С при температуре 20 град.Ц. до установленного значения конечного напряжения. По такой же методе определяется емкость аккумуляторов такими брэндами как Сони, Панасоник, Саньо, Самсунг, что имеет отражение в дата-шитах аккумуляторов. 
Следует понимать, все паспортные характеристики (в т.ч. и по циклам заряда-разряда) также подразумевают разряд током 0,2С. 
-Факт - емкость лития зависит от тока разряда (чем выше ток, тем меньше емкость) и от температуры лития (чем ниже температура, тем ниже емкость; для некоторых типов ЛИА имеет место значительное снижение емкости при повышении температуры). 

Что еще не радует – это зависимость не только емкости, но и напряжения! от тока разряда: чем больше ток, тем ниже фактическое напряжение, что очень часто называется "просадка". Просадка – термин народный, сильнофилософский. В электротехнике различают потерю напряжения, падение напряжения и отклонение напряжения. В нашем случае имеет место потеря напряжения, обусловленная внутренним сопротивлением аккумулятора. Закон Ома актуальности не теряет, просто формулы несколько отличаются от школьного курса физики U=I*R как-то так U=E*R/(Rвн+R). Впрочем, и это весьма упрощенно, т.к. в реальности необходимо рассматривать полное внутреннее сопротивление (импеданс) с учетом активной и реактивной составляющей… 

-Говоря о реальной емкости, необходимо учитывать, что даже при неиспользовании акка, она снижается, хотим мы этого или нет. Например , 100% заряженный аккумулятор при комнатной температуре в год теряет 20% емкости. Поэтому , аккумуляторы для длительного хранения заряжают 40-70 %. При этом потеря емкости за год 4%. При длительном хранении рекомендована подзарядка до 70% - 1 раз в 6 месяцев. 

-Говоря о реальной емкости , следует понимать, что при работе "ингредиенты" аккумулятора вырабатываются (народный термин "старение лития"). Это приводит к снижению реальной емкости аккумулятора, т.е. каждый аккумулятор имеет конкретный срок жизни, что имеет отражение в даташитах "Количество циклов заряд-разряд" . Опять же напомню, что паспортные данные приводятся для тока разряда 0,2С. Реально – чем жестче эксплуатация лития: чем больше ток разряда (чем ниже сопротивление нагрузки), чем меньше период между зарядкой аккумулятора, тем быстрее снижается паспортная емкость. 

-Некоторые гальванические пары позволяют создавать литиевые аккумуляторы с неприлично большими емкостями, например для цилиндрического формата 14500 – 1800 мах, для 18650 – 4200 мах, для 34650 – 19000мах. Это имеет место быть для литий-тионилхлоридных (Li/SOCl2) аккумуляторов. Однако, данный вид аккумуляторов характеризуется малыми токами разряда. Такие акки для безопасной работы имеют встроенный терморезистор, и очень малые рабочие токи. Данный вид аккумуляторов подразделяется на группы "Энергосберегающие аккумуляторы" – максимальный ток разряда ER18505 A 3500мах - 100мА; ER34615 D 19000мах - 230 мА; "Высокомощные аккумуляторы" - максимальный ток разряда ER18505M A 3000мах – 600 мА; ER34615M D 14500мах – 2000мА (2А).

-Сильно и быстро снизить емкость аккумулятора, т.е "убить" литий, очень просто большими токами заряда (на литий-ферофофат LiFe почти не распространяется). Токи заряда определяются производителем, указываются в даташите. Обычно нормальный ток заряда 0,5С.

ГЫ-ГЫ 2 (из личного): Ограниченный электрохимический ресурс определяет, что при непрерывном режиме "быстрый разряд лития токами до 2С – заряд – быстрый разряд …" время работы аккумулятора очень сокращается. Т.е. , если попробовать непрерывно парить акк 18350 в течении дня – при первой зарядке время непрерывного парения 40 мин, после 5-ой зарядки – в лучшем случае 20 мин. После небольшого "отдыха" (сутки) – длительность работы восстанавливается.

ГЫ-ГЫ 3 (из форумного) : Пока лично не столкнулся с литий-тионилхлоридом писал на Форуме бред про "восстановленный литий".

3. Разряд – заряд аккумулятора.
Разряд ЛИА. Ток разряда аккумулятора часто путают с разрядным током. Разрядный ток определяется разрядной способностью аккумулятора и сопротивлением нагрузки , превышающей внутреннее сопротивление акка. Понятно, что при низком внутреннем сопротивлении такие токи могут достигать десятков и даже сотен ампер. Однако, данный параметр носит оценочный характер , т.к. разрядный ток не является рабочим . Тем не менее корявый перевод часто приводит к путанице с этими терминами и появлению сказок о литиевых аккумуляторах.
Ток разряда аккумулятора определяется заводом-изготовителем и указывается в даташите на изделие (акк).. Как правило указывается номинальный ток разряда и максимальный ток разряда. Величина тока чаще указывается в Амперах, реже - кратность к емкости (1С, 2С).
При номинальном токе - изготовителем гарантируются паспортные характеристики и гарантийные обязательства, т.к. именно это является стандартным рабочим режимом. Максимальный ток – это кратковременной режим, который не является нормальным рабочим режимом, изготовитель ничего не гарантирует . 
Для лития разряд "в ноль" ("глубокий разряд") смерти подобно, т.к. утрачивается зарядная способность, причем необратимо. Поэтому изготовитель всегда указывает минимальное напряжение для ЛИА, а устройства защиты контролируют этот параметр. В нашем случае Umin=2,7В. Частый разряд ЛИА ниже установленного значения очень снижает емкость и сокращает срок службы акка. Для любителей неиспользования устройств контроля напряжения нужно понимать, что напряжение на нагрузке даже на качественном литии всегда ниже, чем напряжение акка без нагрузки, а большой ток разряда вполне реально при Umin ниже 2,7В (см. пункт 2).

Заряд ЛИА. Заряд 2-этапный (2-стадийный) по алгоритму "постоянный ток - постоянное напряжение" CC-CV, т.е. первоначально осуществляется заряд постоянным током до момента достижения конечного напряжения на аккумуляторе (например, 4.2 В), а затем при постоянном напряжении до момента уменьшения тока до величины, равной 0,05С. После этого заряд полностью прекращается. Правильная зарядка для лития очень важно, т.к. большие токи снижают емкость, а перезвряд по напряжению (свыше 4,3 В) не только снижает емкость, но чревато взрывом или возгоранием акка. 

4. Материалы.
Изначально (1978г. начало промышленного производства литиевых батарей) в конструкции литиевых химических источников тока применялся металлический литий. Такие "конструкции" получили название – "литиевый" (lithium battery) . Большое количество недостатков литиевых аккумуляторов (главные - высокая пожаро-взрывоопасность, малое количество циклов "заряд-разряд") привело к замене металлического лития композитными материалами на основе лития и его оксидов, которые вследствие электрохимических процессов в аккумуляторе вырабатывают ионы лития. Промышленное производство таких батарей - 1991 г. Сони. Именно с этого периода времени стал широко применятся термин "литий-ионный" (Li-ion), который акцентирует то, что используется не чистый металлический литий, а ионы лития.
Состав материалов гальванической пары "анод-катод" называется "электрохимическая схема аккумулятора". Сегодня таких схем масса, т.к. тема альтернативных источников энергии (в т.ч. для автотранспорта) сверхактуальная. Каждая схема характеризуется конкретными параметрами по напряжению (Uмах – максимальное, Uн – номинальное, Umin – минимальное) и рабочему току (Ip). Наиболее распространенные (в т.ч. и в нашем "парном" деле):
Литий-кобальт – наиболее распространенная и обширная (LiCoO2; LiCo1/3 Ni1/3 Mn1/3 O2 ; Li(LiaNixMnyCoz)O2 ; …) – Uмах=4,2В; Uн=3,7В; Umin=2,7В; Ip=1,5С. Взрыво-пожароопасен. Окиды кобальта токсичны.
Литий-никель – (LiNiO2) - Uмах=4,1В; Uн=3,5В; Umin=2,7В; Ip=1,2С. Взрыво-пожароопасен. 
Литий-марганец - (LiMn2O4) - Uмах=4,2В; Uн=3,7В; Umin=2,7В; Ip=5С. Пониженная взрыво-пожароопасность. Меньшая емкость сравнительно с литий-кобальтом в том же объеме.
Литий-железофосфат – (LiFePO4) - Uмах=3,7В; Uн=3,3В; Umin=1,6В; Ip=20С. Очень низкая взрыво-пожароопасность.

ГЫ-ГЫ 4: Следует понимать, что все акки по перечисленным схемам являются литий-ионными аккумуляторами. Точно так же как и ранее упомянутый литий-тионилхлорид (Li/SOCl2).

ГЫ-ГЫ 5: Литий-железофосфатные акк, часто LiFe – требует специального зарядного устройства. На Форуме есть вайпер, который давно и успешно пользуется LiFe.

5.Конструкция , форм-фактор. Литий-полимер.
Конструктивно литий-ионный аккумулятор состоит из электродов (анод – катод), подключенных к контактным площадкам "+", "-". Электроды разделены пористым сепаратором, пропитанным электролитом. В последнее время широко применяются сепараторы с пассивной защитой.
Если вместо электролита используется гелеобразный полимер , такие аккумуляторы относят к литий-полимерным аккумуляторам (Li-pol или Li-polymer). Электрохимическая схема аккумулятора разообразная, т.к. данный тип с точки зрения электрохимии есть обычный литий-ионный аккумулятор. Поэтому, если мы имеем литий-полимер тионилхлорид – мы имеем большую емкость и никакие токи разряда; если литий-полимер железофосфат – мы имеем супер-токи. Литий-полимер имеет преимущество в том, что позволяет изготовить аккумулятор сложной формы (часто форма разрабатывается под конкретное устройство), а так же эти аккумуляторы более компактны. Однако, памятуя о том, что любой литий – это объект повышенной опасности, следует понимать, что данный тип еще более опасный, т.к. для малых габаритов применяется упрощенная конструкция сепаратора без пассивной защиты. "Популярность" литий-полимера обусловлена мобильными телефонами и прочими бытовыми электронными гаджетами. В последнее время с этих акков надпись Li-pol или Li-polymer исчезла, пишут просто литий-ион Li-ion.

Конструктивно литиевые аккумуляторы бывают : корпусные (частая смена) и безкорпусные (встраиваемые – редкая замена). Безкорпусные аккумуляторы имеют название у ряда производителей – "battery in soft package" (батарея в мягкой упаковке). 

По форм-фактору литий-ионные аккумуляторы выпускаются : цилиндрический (габариты – диаметр х длина); призматический (габариты – ширина х высота х толщина); 
6.Опасность, безопасность, защита.
Литий-ионные аккумуляторы относятся к устройствам повышенной взрыво-пожароопасности. Причины : 
1)В малом (часто герметическом) объеме происходят химические (электрохимическая реакция) и физические (элетрический ток) процессы, которые сопровождаются значительным выделением тепла и водорода. 
2)Сильный и быстрый нагрев в малом объеме приводит к закипанию электролита, что сопровождается образованием газовой смеси с высоким давлением. Это приводит к взрыву. Продукты , образующиеся при работе лития пожароопасны . Поэтому, часто после взрыва (чаще "пшика") возможно загорание этих веществ при контакте с кислородом. Даже очень безопасный с химической точки зрения ферофосфат (масса фото работы акка , полностью погруженного в воду), имеет очень большие токи разряда, а при коротком замыкании токи могут достигать сотен Ампер, что также приводит к резкому росту температуры, со всеми вытекающими негативами. 
Большинство производителей лития определяют максимально допустимую температуру ЛИА до 60 град.Ц.

Указанные факторы определяют необходимость применения специальных устройств защиты. Правильная эксплуатация любых литиевых аккумуляторов без этих устройств – не допускается.

Электронная защита "digital protection" обеспечивает защиту от :
-токов короткого замыкания;
-ограничение тока разряда, согласно указанного производителем (отключение при сопротивлении нагрузки 2,1 – 1,8 Ома);
-защиту от пере-заряда\разряда аккумулятора.
Для встраиваемых аккумуляторов, для литий-полимера и для составных аккумуляторов (несколько элементов) обязательным является защита по температуре . Данная защита может являться самостоятельным электронным блоком, встраиваемым в аккумулятор или располагаемым на его поверхности или может входить в состав девайса, на котором используется аккумулятор.

Пассивная защита обеспечивает защиту от перегрева аккумулятора путем использования многослойных сепараторов, где один из слоев выполнен из полимера, который плавится при температуре 120 град. Ц, останавливая электрохимическую реакцию.

Механическая защита (патент AW производителя AW-IMR ) обеспечивает защиту путем механического разрыва электрической цепи при повышении температуры свыше 60 град.Ц. Если увеличение давления продолжается - открывается специальный клапан, выпускающий газы и электролит наружу, предотвращая взрыв. 
Химическая защита – ведутся разработки, направленные на использование электрохимических схем, прекращающих работу при резком повышении температуры выше допустимого значения .

7.Маркировка.
Важный момент. Согласно нормативам МЭК (Международная электротехническая комиссия) IEC 61960:2003, для СНГ – ГОСТ Р МЭК 61960-2007 установлен конкретный и обязательный регламент маркировки ЛИА. Данная информация позволяет легко и просто определить с каким именно литием мы имеем дело. 
Увы, данное требование японскими и китайскими производителями не соблюдается и реально понять, что именно за литий даже из даташита такого брэнда как Саньо невозможно. 

8.Составной аккумулятор .
ЛИА можно собирать в сборки для получения определенных параметров .
Можно подключать последовательно (1s, 2s, 3s и т.д), например сборка 3s (Рис. 1).
При таком подключении общая емкость равняется емкости одного элемента, т.е. С=const, напряжение равняется сумме напряжений 3-х акков , т.е.U=ΣUi.

Можно подключать параллельно (1р, 2р, 3р ит.д.), например сборка 3р (Рис. 2).
При таком подключении общая емкость равняется сумме емкости всех элементов, т.е. С=ΣСi, напряжение равняется напряженю 1-го акка , т.е.U=const.

Можно подключать смешано , т.е. последовательно-параллельно , например подключение 3s-2р (Рис. 3). Составные аккумуляторы требуют применения специальных балансировочных устройств для "правильного" заряда батареи.
6: При соединении аккумуляторов в сборку (батарею) пытаться использовать "разнополые" акки - плохая мысль. Аккумуляторы следует использовать идентичные ( тип, электрохимическая схема, емкость, и т.д. и т.п.).

9.Сказки про литий.
Об этом бы не писал, но иногда наталкиваюсь на такие "рекомендации" для литий-ионных аккумуляторов даже на серьезных сайтах.
1)Эффект памяти – отсутствует, следовательно периодический полный разряд лития перед зарядкой не нужен.
2)Тренировать или разгонять литий – не имеет никакого смысла.
3)Заряд не менее 8 часов (особенно первый раз) – глупость.
4)Восстановление лития – сказка, если литий "умер" – это навсегда: в настоящее время, методов восстановления литий-ионных аккумуляторов не существует. 


Обсудить на форуме