Литий ионный аккумулятор или литий полимерный что лучше

Содержание

Инженерная мысль непрерывно развивается: ее стимулируют постоянно возникающие проблемы, требующие для своего решения разработки новых технологий. В свое время на смену никель-кадмиевым (NiCd) аккумуляторам пришли никель-металлгидридные (NiMH), а сейчас место литий-ионных (Li-ion) пытаются занять литий-полимерные (Li-pol) аккумуляторы. NiMH аккумуляторы в какой-то степени потеснили NiCd, но в силу таких неоспоримых достоинств последних, как способность отдавать большой ток, низкая стоимость и длительный срок службы, не смогли обеспечить их полноценной замены. А вот как обстоит дело с литиевыми аккумуляторами? Каковы их особенности и чем отличаются Li-pol аккумуляторы от Li-ion? Попробуем разобраться в этом вопросе.

Как правило, все мы при покупке мобильника или портативного компьютера не задумываемся о том, какой аккумулятор у них внутри и чем вообще различаются эти устройства. И только потом, столкнувшись на практике с потребительскими качествами тех или иных аккумуляторов, начинаем анализировать и выбирать. Тем, кто спешит и желает сразу получить ответ на вопрос, какой аккумулятор является оптимальным для сотового телефона, я отвечу коротко — Li-ion. Дальнейшая информация предназначена для любознательных.

Для начала небольшой экскурс в историю.

Первые эксперименты по созданию литиевых батарей начались в 1912 году, но только спустя шесть десятилетий, в начале 70-х годов, они впервые были внедрены в бытовые устройства. Причем, подчеркну, это были именно батареи. Последовавшие вслед за этим попытки разработать литиевые аккумуляторы (перезаряжающиеся батареи) оказались неудачными из-за проблем, связанных с обеспечением безопасности их эксплуатации. Литий, самый легкий из всех металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает самую большую плотность энергии. Аккумуляторы, использующие литиевые металлические электроды, характеризуются и высоким напряжением, и превосходной емкостью. Но в результате многочисленных исследований в 80-х годах было выяснено, что циклическая работа (заряд — разряд) литиевых аккумуляторов приводит к изменениям на литиевом электроде, в результате которых уменьшается тепловая стабильность и появляется угроза выхода теплового состояния из-под контроля. Когда это происходит, температура элемента быстро приближается к точке плавления лития — и начинается бурная реакция с воспламенением выделяющихся газов. Так, например, большое количество литиевых аккумуляторов для мобильных телефонов, поставленных в Японию в 1991 году, было отозвано после нескольких случаев их воспламенения.

Из-за свойственной литию неустойчивости исследователи обратили свой взор в сторону неметаллических литиевых аккумуляторов на основе ионов лития. Немного проиграв при этом в плотности энергии и приняв некоторые меры предосторожности при заряде и разряде, они получили более безопасные так называемые Li-ion аккумуляторы.

В чем разница между литий-ионным и литий полимерным аккумулятором?

Плотность энергии Li-ion аккумуляторов обычно вдвое превышает плотность стандартных NiCd [1], а в перспективе, благодаря применению новых активных материалов, предполагается еще больше увеличить ее и достигнуть трехкратного превосходства над NiCd. В дополнение к большой емкости Li-ion аккумулятор при разряде ведет себя аналогично NiCd (форма их разрядных характеристик подобна и отличается лишь напряжением).

На сегодняшний момент существует множество разновидностей Li-ion аккумуляторов, причем можно долго говорить о преимуществах и недостатках того или иного типа, но отличить их по внешнему виду невозможно. Поэтому отметим только те достоинства и недостатки, которые свойственны всем типам этих устройств, и рассмотрим причины, вызвавшие появление на свет литий-полимерных аккумуляторов.

  • Высокая плотность энергии и как следствие большая емкость при тех же самых габаритах по сравнению с аккумуляторами на основе никеля.
  • Низкий саморазряд.
  • Высокое напряжение единичного элемента (3.6 В против 1.2 В у NiCd и NiMH), что упрощает конструкцию — зачастую аккумулятор состоит только из одного элемента. Многие производители сегодня применяют в сотовых телефонов именно такой одноэлементный аккумулятор (вспомните Nokia). Однако, чтобы обеспечить ту же самую мощность, необходимо отдать более высокий ток. А это требует обеспечения низкого внутреннего сопротивления элемента.
  • Низкая стоимость обслуживания (эксплуатационных расходов) — результат отсутствия эффекта памяти, требующего периодических циклов разряда для восстановления емкости.
  • Для аккумулятора требуется встроенная схема защиты (что ведет к дополнительному повышению его стоимости), которая ограничивает максимальное напряжение на каждом элементе аккумулятора во время заряда и предохраняет напряжение элемента от слишком низкого понижения при разряде. Кроме того, она ограничивает максимальные токи заряда, разряда и контролирует температуру элемента. В результате возможность металлизации лития практически исключена.
  • Аккумулятор подвержен старению, даже если не используется и просто лежит на полке. Процесс старения характерен для большинства Li-ion аккумуляторов. По вполне очевидным причинам производители об этой проблеме умалчивают. Незначительное уменьшение емкости становится заметным уже через год вне зависимости от того, находился аккумулятор в эксплуатации или нет. Через два или три года он часто становится непригодным к использованию. Впрочем, аккумуляторы других электрохимических систем также имеют возрастные изменения с ухудшением своих параметров (это особенно справедливо для NiMH, подверженных воздействию высокой температуры окружающей среды). Для уменьшения процесса старения храните заряженный примерно до 40% от номинальной емкости аккумулятор в прохладном месте отдельно от телефона.
  • Более высокая стоимость по сравнению с NiCd аккумуляторами.
  • Затруднено быстрое тестирование [1] аккумуляторов (например, на анализаторе Cadex C7xxx), поскольку технология их изготовления до конца еще не отработана и постоянно меняется.

Технология изготовления Li-ion аккумуляторов постоянно улучшается. Она обновляется приблизительно каждые шесть месяцев, и понять, как «ведут себя» новые аккумуляторы после длительного хранения, трудно.

Словом, всем был бы Li-ion аккумулятор хорош, если бы не проблемы с обеспечением безопасности его эксплуатации и высокая стоимость. Попытки решения этих проблем и привели к появлению литий-полимерных (Li-pol или Li-polymer) аккумуляторов.

Основное их отличие от Li-ion отражено в названии и заключается в типе используемого электролита. Первоначально, в 70-х годах, применялся сухой твердый полимерный электролит, похожий на пластиковую пленку и не проводящий электрический ток, но допускающий обмен ионами (электрически заряженными атомами или группами атомов). Полимерный электролит фактически заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом.

Такая конструкция упрощает процесс производства, характеризуется большей безопасностью и позволяет выпускать тонкие аккумуляторы произвольной формы. К тому же отсутствие жидкого или гелевого электролита исключает возможность воспламенения. Толщина элемента составляет около одного миллиметра, так что разработчики оборудования свободны в выборе формы, очертаний и размеров, вплоть до внедрения его во фрагменты одежды.

Но пока, к сожалению, сухие Li-polymer аккумуляторы обладают недостаточной электропроводностью при комнатной температуре. Внутреннее сопротивление их слишком высоко и не может обеспечить величину тока, необходимую для современных средств связи и электропитания жестких дисков переносных компьютеров. В то же время при нагревании до 60 °C и более электропроводность Li-polymer увеличивается до приемлемого уровня, однако для массового использования это не годится.

Исследователи продолжают разработку Li-polymer аккумуляторов с сухим твердым электролитом, работающим при комнатной температуре. Подобные аккумуляторы, как ожидается, станут коммерчески доступными к 2005 году. Они будут стабильными, допускать 1000 полных циклов заряда-разряда и иметь более высокую плотность энергии, чем сегодняшние Li-ion аккумуляторы

Тем временем некоторые виды Li-polymer аккумуляторов в настоящее время используются в качестве резервных источников питания в жарком климате. Например, часть производителей специально устанавливает нагревающие элементы, поддерживающие благоприятную для аккумулятора температуру.

Вы спросите: как же так? На рынке вовсю продают Li-polymer аккумуляторы, изготовители комплектуют ими телефоны и компьютеры, а мы тут говорим, что для коммерческой эксплуатации они пока не готовы. Все очень просто. В данном случае речь идет об аккумуляторах не с сухим твердым электролитом. Для того чтобы повысить электропроводность небольших Li-polymer аккумуляторов, в них добавляют некоторое количество гелеобразного электролита. И большинство Li-polymer аккумуляторов, используемых сегодня для мобильных телефонов, фактически являются гибридами, поскольку содержат гелеобразный электролит. Правильнее было бы их называть литий-ионными полимерными. Но большинство изготовителей в рекламных целях маркируют их просто как Li-polymer. Остановимся подробнее на этом типе литий-полимерных аккумуляторов, поскольку на данный момент именно они представляют наибольший интерес.

Итак, в чем различие между Li-ion и Li-polymer аккумулятором с добавкой гелеобразного электролита? Хотя характеристики и эффективность обеих систем во многом сходны, уникальность Li-ion полимерного (можно его и так назвать) аккумулятора заключается в том, что в нем все же используется твердый электролит, заменяющий пористый сепаратор. Гелевый электролит добавляется только для увеличения ионной электропроводности.

Технические трудности и задержка в наращивании объемов производства задержали внедрение Li-ion полимерных аккумуляторов. Это вызвано, по мнению некоторых экспертов, желанием инвесторов, вложивших большие деньги в разработку и массовое производство Li-ion аккумуляторов, получить свои инвестиции обратно. Поэтому они и не спешат переходить на новые технологии, хотя при массовом производстве Li-ion полимерные аккумуляторы будут дешевле литий-ионных.

А теперь об особенностях эксплуатации Li-ion и Li-polymer аккумуляторов.

Их основные характеристики очень похожи. О заряде Li-ion аккумуляторов достаточно подробно рассказано в статье [2]. В добавление приведу лишь график (Рис.1) из [3], иллюстрирующий стадии заряда, и небольшие пояснения к нему.

Время заряда всех Li-ion аккумуляторов при начальном зарядном токе в 1С (численно равном номинальному значению емкости аккумулятора) составляет в среднем 3 часа. Полный заряд достигается при напряжении на аккумуляторе, равном верхнему порогу, и при уменьшении тока заряда до уровня, примерно равного 3% от начального значения. Аккумулятор во время заряда остается холодным. Как видно из графика, процесс заряда состоит из двух стадий. На первой (час с небольшим) напряжение растет при почти постоянном начальном токе заряда в 1С до момента первого достижения верхнего порога напряжения. К этому моменту аккумулятор заряжается примерно на 70% от своей емкости. В начале второго этапа напряжение остается почти постоянным, а ток уменьшается до тех пор, пока не достигнет вышеуказанных 3%. После этого заряд полностью прекращается.

Если требуется поддерживать аккумулятор все время в заряженном состоянии, то подзаряд рекомендуется проводить через 500 часов, или 20 дней. Обычно его проводят при уменьшении напряжения на выводах аккумулятор до 4.05 В и прекращают при достижении 4.2 В

Несколько слов о температурном диапазоне при заряде. Большинство разновидностей Li-ion аккумуляторов допускают заряд током в 1С при температуре от 5 до 45 °C. При температуре от 0 до 5 °C рекомендуется заряжать током в 0.1 С. Заряд при минусовой температуре запрещен. Для заряда оптимальна температура от 15 до 25 °C.

Зарядные процессы в Li-polymer аккумуляторах почти идентичны вышеописанным, поэтому потребителю совершенно ни к чему знать, какой их двух типов аккумуляторов у него в руках. И все те зарядные устройства, которые он использовал для Li-ion аккумуляторов, годятся для Li-polymer.

А теперь об условиях разряда. Обычно Li-ion аккумуляторы разряжают до значения 3.0 В на элемент, хотя для некоторых разновидностей нижний порог составляет 2.5 В. Производители оборудования с питанием от аккумуляторов, как правило, разрабатывают устройства с порогом выключения 3.0 В (на все случаи жизни). Что это означает? Напряжение на аккумуляторе при включенном телефоне постепенно уменьшается, и как только оно достигнет 3.0 В, аппарат предупредит вас и выключится. Однако это совсем не означает, что он перестал потреблять энергию от аккумулятора. Энергия, пусть незначительная, требуется для определения нажатия клавиши включения телефона и некоторых других функций. Кроме того, энергию потребляет собственная внутренняя схема управления и защиты, да и саморазряд, хоть и небольшой, но все же характерен даже для аккумуляторов на основе лития. В результате, если оставить литиевые аккумуляторы на длительный срок без подзарядки, напряжение на них упадет ниже 2.5 В, что очень плохо. В этом случае возможно отключение внутренней схемы управления и защиты, и не все зарядные устройства смогут зарядить такие аккумуляторы. Кроме того, глубокий разряд отрицательно сказывается на внутренней структуре самого аккумулятора. Полностью разряженный аккумулятор должен заряжаться на первом этапе током всего в 0.1C. Словом, аккумуляторы скорее любят находиться в заряженном состоянии, чем в разряженном.

Несколько слов о температурных условиях при разряде (читай во время работы).

Как правило, Li-ion аккумуляторы лучше всего функционируют при комнатной температуре. Работа в более теплых условиях серьезно сокращает срок их службы. Хотя, например, свинцово-кислотный аккумулятор имеет самую высокую емкость при температуре более 30 °C, но длительная эксплуатация в таких условиях сокращает жизнь аккумулятора. Точно так же и Li-ion лучше работают при высокой температуре, которая поначалу противодействует увеличению внутреннего сопротивления аккумулятора, являющемуся результатом старения. Но повышенная энергоотдача коротка, поскольку повышение температуры, в свою очередь, способствует ускоренному старению, сопровождаемому дальнейшим увеличением внутреннего сопротивления.

Исключение составляют на данный момент только литий-полимерные аккумуляторы с сухим твердым полимерным электролитом. Для них жизненно необходима температура от 60 °C до 100 °C. И такие аккумуляторы заняли свою нишу на рынке резервных источников в местах с жарким климатом. Они помещаются в теплоизолированный корпус со встроенными элементами нагревания, питающимися от внешней сети. Li-ion полимерные аккумуляторы в качестве резервных, как считают, превосходят по емкости и долговечности VRLA аккумуляторы, особенно в полевых условиях, когда управление температурой невозможно. Но их высокая цена остается сдерживающим фактором.

При низких температурах эффективность аккумуляторов всех электрохимических систем резко падает. В то время как для NiMH, SLA и Li-ion аккумуляторов температура -20 °C является пределом, при котором они прекращают функционировать, NiCd продолжают работать до -40 °C. Отмечу только, что речь опять же идет только об аккумуляторах широкого применения.

Важно не забывать, что, хотя аккумулятор и может работать при низких температурах, это совсем не означает, что он может быть также заряжен в этих условиях. Восприимчивость к заряду у большинства аккумуляторов при очень низких температурах чрезвычайно ограничена, и ток заряда в этих случаях должен быть уменьшен до 0.1C.

В заключение хочу отметить, что задать вопросы и обсудить проблемы, связанные с Li-ion, Li-polymer, а также другими типами аккумуляторов, можно на форуме [4] в подфоруме по аксессуарам.

При написании статьи использованы материалы [3], любезно предоставленные г-ном Isidor Buchmann, основателем и главой канадской компании Cadex Electronics Inc. [5].

Более подробная информация на русском языке об аккумуляторах для мобильной техники связи, компьютеров и других портативных приборов, советы по эксплуатации и обслуживанию приведены в [6].

Что такое литий-ионный аккумулятор

Литий-ионные аккумуляторы состоят из двух отрицательно заряженных электродов, разделенных жидким электролитом. Это значит, что изготовить аккумулятор можно лишь в форме параллелепипеда. Благодаря своей конструкции и невысокой стоимости производства такие аккумуляторы и стали популярными в наше время, хотя придуманы были более 100 лет назад. Кроме того, в литий-ионных батареях нет эффекта памяти, который встречался в других аккумуляторах. Но есть и недостатки, известные всем пользователям.

Что такое литий-ионный аккумулятор. Кстати, иногда встречается обозначение «литий-ионный полимерный» аккумулятор — у них используется мягкая упаковка. Фото.

Кстати, иногда встречается обозначение «литий-ионный полимерный» аккумулятор — у них используется мягкая упаковка

  • Емкость литий-ионных аккумуляторов уменьшается с каждым циклом перезарядки.
  • Аккумуляторы могут разряжаться сами по себе.
  • Химический состав аккумулятора может стать нестабильным при экстремальных температурах.

Кроме того, аккумулятор может взорваться от перегрева. Чтобы этого не произошло, используется контроллер, который защищает аккумулятор на зарядке.

Что такое литий полимерный аккумулятор

В литий-полимерных аккумуляторах используются положительно и отрицательно заряженные электроды, но в качестве электролита не применяют жидкость. Вместо нее используется пористый химический или гелеобразный электролит. Такой состав позволяет исполнять аккумулятор в разных формах, что дает простор для фантазии производителям.

Что такое литий полимерный аккумулятор. Не соврал: в Sony Ericsson и вправду были литий-полимерные батареи. Фото.

Не соврал: в Sony Ericsson и вправду были литий-полимерные батареи

Считается, что в смартфонах литий-полимерные аккумуляторы начали использовать совсем недавно, например, в Samsung Galaxy Note 10+. Но все забывают, что съёмные аккумуляторы в Sony Ericsson (например, в W200 и K750) были именно литий-полимерными. В отличие от литий-ионных батарей, литий-полимерные не обязательно упаковываются в твердый корпус: батареи вышеуказанных мобильников имели мягкую упаковку. У таких батарей есть свои преимущества.

  • Они медленно разряжаются.
  • Их можно создавать очень тонкими.
  • Высоким напряжением.
  • Невыраженный эффект памяти.

Правда, делать такие аккумуляторы несколько дороже из-за электролита внутри. Он, в свою очередь, снижает жизненный цикл батареи, и не дает накапливать много энергии. Кроме того, литий-полимерные батареи проще протыкать при вздутии: мнения по этому поводу разнятся, так как это процесс сопряжен с выходом ядовитого газа, вредного для здоровья, но мастера по ремонту смартфонов не гнушаются этим.

Преимущества и недостатки Li-Pol источников тока

Важным преимуществом литий-полимерных аккумуляторов является отличное соотношение емкости и массы. Благодаря этому качеству Li-Pol источники тока широко применяются при оснащении квадрокоптеров и других радиоуправляемых моделей, в мобильных телефонах и цифровой технике. Ключевые плюсы и минусы Li-polymer аккумуляторов указаны в таблице:

Легкий вес в сочетании с высокой емкостью.

Относительно высокая стоимость.

Возможность создания аккумулятора произвольных габаритов и форм, в т. ч. очень тонких.

Необходимость в особом режиме подзарядки.

Необходимость балансировки ячеек.

Отсутствие эффекта памяти.

Чувствительность к глубокому разряду, перезаряду, низким температурам.

Высокая степень надежности и безопасная эксплуатация.

Малый саморазряд – до 5% в месяц.

Неприхотливость в обслуживании.

Меньший износ и саморазряд.

Что лучше, Li-polymer или литий-ионный аккумулятор?

Ответ на этот вопрос зависит от того, где и в каких условиях будет применяться выбираемый источник тока. По основным характеристикам Li-ion и Li-Pol элементы питания схожи. Из ячеек типа Li-ion собираются аккумуляторные батареи разных геометрических параметров и технических характеристик. Использовать их допустимо в промежутке от -20 до +60 °С, но при пограничных значениях температуры происходит более быстрое старение.

Li-Pol аккумуляторы производятся всевозможной геометрии, отличаются значительной плотностью энергии и предельно безопасны. Они наиболее востребованы в условиях, когда требуется компактный и надежный источник тока. Промежуток рабочих температур у выпускаемых сейчас Li-Pol батарей идентичен температурному диапазону Li-ion.

Чем литий-ионные аккумуляторы отличаются от литий-полимерных

Литий-ионные против литий-полимерных: чем отличаются аккумуляторы в современных смартфонах

Источник снимка: Android Authority

Наиболее очевидное конструктивное различие между настоящими литий-ионными и литий-полимерными аккумуляторами заключается именно в типе электролита, который размещается между положительно и отрицательно заряженными электродами. В первом случае используется жидкое вещество, во втором — пористый химический или гелеобразный материал. Последний сегодня все чаще используется в современных ноутбуках и некоторых электромобилях. Тем не менее, из-за высокой стоимости его распространение, несмотря на некоторые очевидные преимущества, все же достаточно сильно ограничено.

Чем литий-ионные аккумуляторы лучше литий-полимерных

Литий-ионные против литий-полимерных: чем отличаются аккумуляторы в современных смартфонах

Линейка iPhone 12 с литий-ионными аккумуляторами (источник снимка: XDA)

1️⃣ Высокая плотность хранения энергии. Несмотря на то, что сегодня многие ругают литий-ионные аккумуляторы из-за недостаточно большой емкости, плотность хранения энергии у них все же выше, чем у литий-полимерных источников питания. При одинаковом размере число мА·ч будет выше у традиционных батарей.

2️⃣ Отсутствие эффекта памяти. За счет этого литий-ионные аккумуляторы можно заряжать и разряжать в более свободном режиме. В это же время литий-полимерные не обязательно, но лучше всего наполнять энергией до 100%, а потом разряжать практически в ноль и лишь после этого снова подключать зарядку.

3️⃣ Более длительный срок использования. Эффективная емкость литий-ионных аккумуляторов обычно существенно (приблизительно до 80%) сокращается уже после 500–1000 циклов перезарядки. Это — не самый лучший показатель, но литий-полимерные после такого опыта будут чувствовать себя еще хуже.

4️⃣ Заметно более низкая стоимость. Эксперты называют основной проблемой для массового внедрения литий-полимерных аккумуляторов высокую стоимость — именно поэтому они используются только в технике из флагманского ценового сегмента. Сила литий-ионных источников питания в распространенности.

Часто задаваемые вопросы

Безопасны ли литий-ионные батареи?

Да. Неисправности и поломки случаются очень редко, поэтому использование литий-ионных аккумуляторов очень безопасно. Стоит лишь не допускать сильного нагрева и повреждения корпуса аккумулятора.

Безопасны ли литий-полимерные батареи?

Да. Литий-полимерный аккумулятор безопаснее, чем литий-ионный, так как риск утечки электролита намного меньше.

Можно ли перерабатывать литий-ионные и полимерные аккумуляторы?

Да. Литий-ионные и литий-полимерные батареи следует утилизировать, а не просто выбрасывать в мусорку. Аккумуляторы обоих типов можно утилизировать в большинстве местных центров по переработке отходов.

Литий-ионные аккумуляторы

что такое литий-ионный аккумулятор

Литий-ионные аккумуляторы широко используются во многих приложениях. Они используются в смартфонах, ноутбуках, электромобилях и системах хранения энергии. Литий-ионные аккумуляторы характеризуются традиционной конструкцией. У них есть анод (обычно графит) и катод (обычно оксид лития-кобальта). У них также есть сепаратор, пропитанный электролитом. При заряде ионы лития перемещаются от катода к аноду. Во время разряда они возвращаются к катоду, производство электрической энергии.
Литий-ионные аккумуляторы на протяжении многих лет тщательно исследовались и разрабатывались. Он имеет улучшенную плотность энергии, более длительный срок службы и улучшенные функции безопасности. Они хорошо балансируют емкость хранения энергии, выходную мощность и вес. Это делает их пригодными для широкого спектра применений.

Литий-полимерная батарея против литий-ионной батареи: факторы, которые следует учитывать

Литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор

Плотность энергии

Это один из ключевых параметров при сравнении литий-полимерной батареи и литий-ионной батареи. Плотность энергии относится к энергии, которую батарея может хранить на единицу объема или веса. Традиционно считалось, что литий-ионные аккумуляторы имеют более высокую плотность энергии. Это по сравнению с литий-полимерными батареями. Это означает, что литий-ионные батареи могут хранить больше энергии при заданном объеме или весе.
Достижения в области литиевых технологий за последние годы значительно улучшили их энергетическую плотность. Это сократило разрыв между двумя типами. Литий-полимерные батареи теперь могут обеспечивать конкурентоспособную плотность энергии в зависимости от конструкции. Это преимущество литий-ионных аккумуляторов, особенно в определенных приложениях.

Гибкость и форм-фактор

Одним из существенных преимуществ литий-полимерных аккумуляторов является их гибкость с точки зрения форм-фактора. Твердый или гелеобразный электролит допускает различные форм-факторы и формы. Это помогает создавать фигуры, начиная от тонких плоских ячеек и заканчивая более индивидуальными формами. Их также можно легко интегрировать в различные устройства.
Такая гибкость особенно полезна для тонких и компактных устройств, таких как смартфоны. Они широко используются в умных часах и другой носимой электронике, где пространство ограничено. Литий-полимерные батареи можно более эффективно адаптировать к имеющемуся пространству. Это потенциально улучшает общий дизайн и эстетику устройства.

Сохранность

Безопасность является решающим фактором при оценке аккумуляторных технологий. Литий-ионные батареи связаны с проблемами безопасности. Они включают в себя возможность термического разгона, который может привести к перегреву, возгоранию или даже взрыву. Это связано с жидким электролитом, используемым в традиционных литий-ионных батареях. При определенных условиях он может быть воспламеняющимся.
Благодаря твердому или гелеобразному электролиту литий-полимерные батареи обеспечивают повышенные характеристики безопасности. Отсутствие жидкого электролита снижает риск протечек и температурного разгона. Хотя ни одна батарея не является полностью безопасной, среди литий-полимерных батарей по сравнению с литий-ионными батареями первая считается более безопасной.

Срок службы и надежность

Срок службы — это количество циклов зарядки и разрядки, которым может подвергнуться аккумулятор. Это происходит до того, как его емкость значительно ухудшится. Как литий-полимерные, так и литий-ионные батареи имеют относительно длительный срок службы. Это позволяет использовать его продолжительное время. Однако фактический срок службы может варьироваться в зависимости от конкретного химического состава. Это также зависит от качества изготовления и особенностей использования.
В последние годы литий-полимерные батареи значительно продвинулись по сроку службы. Он конкурирует с литий-ионными батареями. Улучшенные материалы электродов и производственные процессы способствовали повышению их прочности и долговечности. Это делает литий-полимерные батареи надежным выбором для многих применений.

Скорость зарядки и эффективность

Скорость зарядки и эффективность являются важными факторами для пользователей. Это важно для людей, которые ищут быстрые и эффективные решения для зарядки. Литий-полимерный аккумулятор или литий-ионный аккумулятор, оба могут поддерживать быструю зарядку. Однако скорость и эффективность зарядки различаются в зависимости от конкретной конструкции и технологии аккумулятора.
Литий-ионные аккумуляторы исторически известны своей более быстрой скоростью зарядки. Однако достижения в технологии литий-полимерных аккумуляторов закрыли этот пробел. Современные литий-полимерные аккумуляторы теперь поддерживают быструю зарядку. Они часто соответствуют скорости литий-ионных батарей.

Чем литий-ионные аккумуляторы отличаются от литий-полимерных

Несмотря на принципиально одинаковые электрохимические процессы, отличие аккумуляторов li ion от li pol выражает в конструктивной реализации батарей. Более привычные литий-ионные батареи заполнены жидким электролитом. Более новые по разработке литий-полимерные элементы внутри оборудованы гелевым или пористым наполнителем со свойствами электролита.

Заряд и разряд этих элементов принципиально одинаков — это движение ионов лития. Но оно происходит в разных по структуре средах, и в этом состоит основная конструктивная li ion li pol разница. Из нее вытекает и ряд дополнительных отличий:

  • иногда литий-полимерными называют батареи не из-за электролита, а из-за того, что они выпускаются в легком и достаточно гибком корпусе;
  • имеется незначительная разница в электрической проводимости и внутреннем сопротивлении электролита;
  • имеются отличия в емкости, количестве циклов заряда/разряда АКБ;
  • с точки зрения безопасности эксплуатации и стоимости li ion vs li polymer отличаются весьма заметно.

Поэтому однозначный ответ, что лучше li ion или li pol дать нельзя — нужно рассматривать весь комплекс факторов и особенностей. Если говорить о преимуществах литий-ионных и литий-полимерных АКБ, то стоит их рассматривать отдельно для каждого вида.

Чем литий-ионные аккумуляторы лучше литий-полимерных

Преимущества и недостатки литий-ионных аккумуляторов рассматриваем как их особенности для примерного сравнения:

  • характеристики емкости при одинаковых размерах батареи будут выше, чем у литий-полимерных АКБ, ток при одинаковых условиях выше;
  • количество циклов разряда/заряда при прочих сходных параметрах у li ion элементов больше, оно может доходить до 1000, у полимерных этот показатель ниже;
  • гораздо менее выраженный эффект памяти батареи, ее можно заряжать не при полном разряде почти без потери емкости;
  • прочный герметичный корпус позволяет встраивать элементы в стандартные устройства без дополнительного уплотнения;
  • заметно низкая цена в сравнении с полимерными АКБ.

При всех перечисленных плюсах стоит помнить о том, что распространенная технология дает возможность выпускать эти аккумуляторы не на самых надежных производствах. Поэтому следует покупать и использовать АКБ литиево-ионной схемы только у проверенных продавцов и только известных брендов.

Литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор для электровелосипеда – какой лучше?

Литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор для электровелосипеда – какой лучше?

АКБ или по-другому аккумуляторная кислотная батарея – это важная часть любого электровелосипеда. От характеристик и качества аккумулятора зависит его эффективность, насколько долго он прослужит, и даже насколько он будет безопасен.

Существует два вида батарей — литий-ионные или литий-полимерные. Если перед вами встал вопрос – какой аккумулятор лучше, давайте разберемся в чем их отличие.

Чем отличается литий-ионный и литий-полимерный аккумулятор

Для начала следует сказать, что и первый и второй тип аккумуляторов выполняет одну и ту же задачу – запасает электрическую энергию. Li-pol и Li-ion аккумуляторы отличаются своей конфигурацией. Это влияет на сообщаемую мощность, срок службы и, что немаловажно – на безопасность. Каждый тип аккумулятора имеет свои преимущества и недостатки.

Чтобы определиться, какой тип аккумулятора выбрать нужно понимать для каких целей покупается АКБ, какой будет температурный режим эксплуатации, каково соотношение веса и емкости, обратить внимание на цену и емкость.

Литий-ионные батареи

В самом начале литиевые батареи производились с использованием кобальта и марганца в качестве активного электролита. Современные батареи эволюционировали и теперь их база – аноды из меди и алюминиевая фольга. Эффективность литий-ионных батарей зависит от порядка размещения элементов в блоке.

01_4

Принцип работы Li-ion батареи напоминает работу гелевой АКБ. Клеммы соединяют катод и анод. Электролитная пропитка формирует среду для прохождения заряда. Положительно заряженные ионы лития запускают химические реакции, формируют и обеспечивают выход энергии.

Литий-полимерные аккумуляторы

lipo-battery

Полимерные батареи появились из-за того, что литий-ионные аккумуляторы зачастую не справлялись с современными задачами. Литий-ионные батареи имеют высокую стоимость и недостаточно безопасны. Чтобы решить эти задачи в батареях начали использовать полимерный электролит.

Такой аккумулятор имеет малые габариты за счет того, что толщина литий-полимерного элемента составляет всего 1 мм. Чтобы избавиться от риска воспламенений жидкие электролиты заменили на полимерные плёнки.

Литий-ионные батареи более энергоемкие, чем литий-полимерные, но при этом они значительно тяжелее, чем Li-Pol. При одинаковом размере емкость литий-полимерного аккумулятора будет выше.

Литий-полимерные батарее считаются более безопасными так как у них есть система защиты от утечки электролитов.

Li-ion аккумуляторы заряжаются дольше, но при этом они более доступные по цене.

Срок службы аккумуляторов

Срок службы обоих типов аккумуляторов приблизительно одинаковый. И тот и другой тип аккумуляторов подвержен износу. И литий-ионные и литий-полимерные батареи рассчитаны примерно на девятьсот циклов зарядки. При этом то, насколько активно вы пользовались устройством значения не имеет. Обычно после года эксплуатации емкость аккумулятора начинает уменьшаться, а через 2-3 года батарею необходимо заменить.

Системы защиты батареи

Отличия между Li-pol и li-ion аккумуляторами заключатся в наличие защитных систем. Полимерно-литиевые варианты требуют дополнительной защиты так как они могут перегорать из-за перегрева. Чтобы обезопасить устройство, производители используют стабилизирующую систему и механизм ограничения тока. Это делает аккумуляторы безопаснее, но одновременно повышает их стоимость.

Как заряжать аккумулятор

Как заряжать литий-полимерный аккумулятор

Для зарядки литий-полимерного аккумулятора требуется около трех часов. Наполнение происходит в два этапа. Пока уровень заряда не дойдет до 70% идет первый этап в пиковом режиме. Дальше набирается остаточный заряд. Заряжать аккумулятор нужно точно соблюдая график при этом полностью разряжать устройство. Делать это нужно через каждые 500 часов эксплуатации аккумулятора.

Аккумулятор всегда нужно подключать только к стабильной сети без перепадов напряжения. Для подзарядки использовать только подходящие зарядные приборы. Все разъемы должны быть правильно подключены чтобы избежать внезапного размыкания.

Литиево-полимерные аккумуляторы нельзя подвергать ударам, перепадам напряжения во время подзарядки, скачкам температуры.

Как заряжать литий-ионный аккумулятор

Для литиево-ионных аккумуляторов действуют те же правила, что и для li-pol, но они более чувствительные к перепадам напряжения. Длительность зарядки обоих типов аккумуляторов примерно одинаковое.

Почему следует выбрать литий-ионный аккумулятор

Учитывая все, что сказано выше, рекомендуем обратить внимание на литий-ионные аккумуляторы. У них есть ряд преимуществ: они шире распространены, у них более низкая стоимость и есть стандартизированные типоразмеры – вы не ошибётесь при выборе модели.

Если смотреть на сферу применения, то литий-ионные аккумуляторы отлично подходят для электротранспорта – электровелосипедов, электрических квадроциклов и электроскутеров.

Литий полимерные аккумуляторы чувствительны к перепадам температур, что не очень подходит для российских погодных условий.

Перед выбором батареи обращайте внимание на сферу применения, безопасность и стоимость. Помимо этого, советуем читать отзывы об аккумуляторах разных производителей.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий