Литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор: сравнение 2 видов

Литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор: сравнение 2 видов Карманный ПК
Содержание
  1. Что такое литий-полимерный аккумулятор?
  2. Что лучше выбрать литий-ионный и литий-полимерный аккумулятор?
  3. Что лучше: li-pol или li-ion?
  4. Что такое литий-ионный аккумулятор?
  5. Статьи » сравнение li-ion и li-pol батарей: в чем разница и что выбрать?
  6. Аккумулятор а долговечнее аккумулятора б
  7. Дополнительная защита литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов
  8. Как работают литий-полимерные аккумуляторы?
  9. Какие аккумуляторы бывают в телефонах
  10. Какой аккумулятор лучше – li-pol или li-ion?
  11. Немного истории
  12. Общие ошибки
  13. Объясняем, зачем apple указывала «li-ion polymer»
  14. Особенности зарядки литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов
  15. Плюсы, минусы и область применения
  16. Проблемы с наименованием типов аккумуляторов
  17. Сравнительная таблица литий-ионных (li-ion) и литий-полимерных (li-pol) аккумуляторов
  18. Срок службы литий-полимерного аккумулятора
  19. Устройство аккумулятора li-ion
  20. Устройство гибридного полимерного аккумулятора
  21. Заключение

Что такое литий-полимерный аккумулятор?

Это улучшенный вариант предыдущего вида батареи. Применяется в смартфонах, радиоуправляемых гаджетах и пр. 

Полезная информация: Как пользоваться смартфоном: краткий мануал из 5 пунктов для новичков.

Выбор юзеров в пользу покупки данного вида обоснован следующими плюсами батареи:

  1. Могут изготавливаться любой формы и толщины (до 1 мм);
  2. Повышенный уровень безопасности (здесь нет жидкого электролита, а значит минимизирован риск воспламенения приспособления)
  3. Незначительный перепад напряжения во время разрядки (батарея дольше остается работоспособной, даже если ее долгое время не подзаряжать);
  4. Немного большая емкость, по сравнению с литий-ионным агрегатом.

Такие батареи дольше остаются работоспособными, даже если их не подзаряжать достаточно долго.

К недочетам полимерных приспособлений относят:

Подобные приспособления могут дольше питать и обеспечивать автономную работу девайсов.

А вы знали: Исследование: как выглядит смартфон украинца.

Что лучше выбрать литий-ионный и литий-полимерный 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.

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.

Между обоими видами батарей существует не столь большая разница, которая позволила бы сделать однозначный выбор в пользу того, или иного элемента питания. Выбор необходимого вида АКБ необходимо осуществлять в зависимости от каждого конкретного случая.

При необходимости использования компактных и неприхотливых батарей лучше остановить свой выбор на литий-полимерном варианте.

При необходимости обеспечить более долгий срок эксплуатации и получить более мощный разрядный ток, лучше использовать литий-ионный источник питания. Этот вариант является более приемлемым и при желании сэкономить средства на приобретении аккумулятора.

Оба вида аккумуляторов имеют отличные электрические характеристики, во много раз лучшие, чем у солевых, щелочных и металлогидридных элементов питания. При правильных условиях эксплуатации, недопущении сильного разряда и перезаряда, оба вида АКБ могут прослужить несколько лет, отдавая высокий ток и напряжение.

Что лучше: li-pol или li-ion?

Для этого нужно сравнение характеристик двух типов:

Оба варианта отлично подходят для смартов (например, в J5 2022 установлен как раз li ion). А такие виды, как литий-титановые аккумуляторы, хоть и имеют более выдающиеся характеристики (одна из них – 10000 циклов до 80% емкости), но из-за внушительного веса хороши только в стационарном применении.

Что касается дилеммы, какая батарея лучше из двух описанных здесь: li ion или li pol, то покупателям стоит запомнить, что первый вариант более дешевый в производстве, второй – отличается изяществом и тонкими формами. На практике, даже если купить мощную и емкую батарею и не соблюдать рекомендации по эксплуатации, то она выйдет из строя вне зависимости от своих параметров.

Что такое литий-ионный аккумулятор?

Это разновидность батареи, которая нашла свое применение в самых разнообразных девайсах: ноуты, видеокамеры, фотоаппараты. 

Интересная статья: Какие бывают ноутбуки?

Плюсы этого агрегата:

Кроме того, по отзывам юзеров, к плюсам приспособления стоит отнести простоту в уходе и эксплуатации. Запас рабочих циклов такой разновидности батареи составляет от 1000.

К минусам аккумулятора можно отнести:

Чтобы избежать всех этих недочетов в работе li ion, нужно придерживаться простых рекомендаций: не допускать перегрева приспособления, не использовать его при сильных заморозках, хранить от ударов и падений.

Статьи » сравнение li-ion и li-pol батарей: в чем разница и что выбрать?

Разработка аккумуляторов (для смартфонов и не только) проходит по строго обозначенным стандартам и технологиям. При выборе между Li-Ion и Li-Pol АКБ, стоит учитывать специфику их производства. Так, компоненты для Li-Ion батарей в большей степени дешевле, что позволяет и продавать их за значительно низкую стоимость. С другой стороны, цена на литий-полимерные батареи значительно выше, но и вопрос их производства куда сложнее.

Задача этой статьи проста – рассмотреть плюсы и минусы в обозначенных выше батареях, а также помочь читателю определиться с выбором.

Li-Ion

Батареи типа Li-Ion считаются самыми известными и наиболее часто встречающимися: в подавляющем большинстве смартфонов, планшетов или ноутбуков с завода установлен именно этот вид АКБ.

Литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор: сравнение 2 видов

Обозначим ключевые достоинства:

  • Нет каких-либо особых требований по соблюдению зарядки/разрядки с момента начала первого использования;
  • Медленная разрядка во время неактивного использования устройства, а также его неиспользования вовсе;
  • Отсутствует эффект памяти;
  • Низкая цена и по-настоящему огромный ассортимент.

Среди уязвимостей выделим следующие:

  • Выдерживают меньшее количество циклов перезаряда в сравнении с Li-Pol;
  • Необходимость в поддержке контроля напряжения;
  • Со временем литий-ионные батареи изнашиваются и теряют немалую часть своей емкости;
  • Также утрата емкости происходит при использовании аккумулятора на морозе;
  • Риски “вздутия” аккумулятора из-за брака/старения/неправильной эксплуатации.

Как можно заметить, данный вид аккумуляторов не лишен недостатков, но стоит сделать важную оговорку: за счет своей цены – это отличный вариант. Кроме того, далеко не у каждого пользователя того или иного мобильного устройства могут возникнуть серьезные проблемы с аккумуляторами данного типа. Однако стоит учитывать, что определенные риски все же есть.

Li-Pol

Первые прототипы и последующее массовое производство литий-полимерных аккумуляторов пришлось на 70-е годы XX века. За счет применения сухого полимера, аккумуляторы данного типа и приобрели свою популярность. Однако из-за плохой проводимости тока при использовании сухого проводника, производство таких батарей происходило с определенными сложностями. Проблема была решена путем добавления гелеобразного электролита.

Про мини ПК:  Как добавить контакт в WhatsApp по номеру телефона и из контактов

Литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор: сравнение 2 видов

Li-Pol аккумуляторы, несмотря на высокую стоимость, также достаточно популярны.

Плюсы Li-Pol:

  • Компактность и легкость за счет тонкости и уникальности конструкции при минимальном внедрении металлических компонентов;
  • Разнообразие форм-фактора;
  • Высокая автономность и минимальный уровень разряда при неактивной эксплуатации;
  • Способность выдерживать большее количество циклов заряда-разряда, нежели Li-Ion;
  • Очень высокий уровень надежности и минимальный риск возгорания;
  • Высокий уровень емкости.

Минусы Li-Pol:

  • Как и литий-ионные батареи, литий-полимерные тоже имеют свойство стареть. В год исчезает примерно 10% от общей емкости;
  • Относительно высокий уровень сложности в разработке и производстве, а следовательно – высокая стоимость даже за небольшую емкость.

По количеству преимуществ этот тип батарей, разумеется, выигрывает у предыдущего, ведь за счет внедрения более передовых технологий, Li-Pol аккумуляторы не только максимально качественные, но также и предельно автономные и надежные.

Вывод

При выборе между Li-Ion и Li-Pol, нужно четко определиться со своими требованиями и запросами: если Вы достаточно требовательно относитесь к вещам и Вам нужен максимальный уровень автономности и надежности, то Li-Pol батареи будут идеальным вариантом. Если же Вам необходима батарея на относительно небольшой промежуток времени, но тем не менее хорошего качества, то обратите внимания на Li-Ion из среднего и дорогого ценовых сегментов.

Аккумулятор а долговечнее аккумулятора б

Это еще одно своеобразное перекручивание фактов для аргументации при продаже. Такой метод применяется для разных типов аккумуляторов, но чаще всего сравнивается LFP вариант аккумулятора и литий-кобальтовый или NMC с графитовым катодом. В статьях в интернете, как рекламных так и просто популярных, можно найти соотношение полных эквивалентных циклов в 2000 к 500 в пользу LFP и как результат — рассказ о значительном превосходстве первого.

Здесь есть несколько неточностей. Во-первых, бóльшее число статей по литий-кобальтовым датировано 2005-2006 годами, в то время как для LFP — с 2022-2022. Данные по циклам основаны на этих статьях. Тем не менее разработки на останавливались и были одинаково активными для всех типов аккумуляторов и разрыв не настолько большой в один и тот же временной интервал.

Во-вторых, не уточняется объем энергии, который передаст за свою жизнь аккумулятор, а ведь при равных размерах LFP имеет меньшую емкость.Что же касается главного преимущества — бóльшего числа циклов, то если брать новые исследования и сравнивать в равных условиях серийные образцы, то разница не такая и драматическая.

Источников с непосредственным сравнением нет, поскольку сам процесс тестирования длительный и дорогостоящий, осложненный договорами про не раскрывание названий участников, но сравнивая по ряду данных можно сделать вывод об аналогичных характеристиках на сегодня для всех литий-ионных аккумуляторов в плане срока эксплуатации во всех возможных сценариях, в т.ч. и простого хранения.

Дополнительная защита литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов

Если рассматривать вопрос о том, в чем разница Li-ion от Li-Pol аккумуляторов, стоит обратить внимание на встроенные защитные системы. Модели, работающие на полимерно-литиевой основе, требуют использования дополнительных функций внутренней защиты. Для них характерны случаи перегорания из-за перегрева элементов. К таким последствиям приводит внутреннее напряжение различных рабочих участков.

Для того, чтобы обезопасить устройство от несанкционированных перезарядов, от перегрева деталей и перегорания, в конструкции использована специальная стабилизирующая система и механизм ограничения тока. Это повышает безопасность литий-полимерных моделей, но ощутимо повышает стоимость аккумулятора за счет использования защитных элементов.

Частично в конструкции задействованы электролитические компоненты в гелевой формации. Комбинированные элементы питания используются во многих портативных приборах. Они крайне чувствительны к температурным перепадам и требуют строгого соблюдения правил эксплуатации. Аккумулятор на полимерной базе можно использовать в устройствах с нагревом в диапазоне 60-100 градусов.

Производители заключают внутреннюю часть в корпус с теплоизолирующими свойствами – использовать такие аккумуляторы удобно в жарком климате. В условиях, где температурный режим не соответствует требованиям эксплуатации, элементы с полимерной составляющей применяются как резервные.

Как работают литий-полимерные аккумуляторы?

Литий-полимерные батареи изготовлены по более современной технологии, чем литий-ионные. Она появилась только в 70-е годы и не так давно добралась до смартфонов. К примеру, Samsung перешла на литий-полимерные аккумуляторы только в серии Galaxy S20, хотя другие компани используют эту технологию немного дольше.

В литий-полимерной технологии тоже задействованы положительный и отрицательный электрод, но с сухим твёрдым, пористым химическим или гелеобразным электролитом, а не с жидкостью. В результате полимерные батареи могут быть более тонкими, иметь гибкую и более прочную конструкцию и иметь меньшую вероятность утечки электролитов, приводящей к тепловому выходу из строя. Одним словом, они намного безопаснее.

Главный недостаток этой технологии — значительно более высокая стоимость производства. Срок службы литий-полимерного аккумулятора также короче, и батареи накапливают меньше энергии, чем литий-ионные батареи того же размера. В этих элементах также по-прежнему используются схемы защиты для поддержания рабочего напряжения в безопасных пределах.

Какие аккумуляторы бывают в телефонах

Так уж повелось, что исторически в смартфоны и другие подобные устройства устанавливали именно литий-ионные батареи (Li-ion). Они не обладают эффектом памяти, достаточно долговечные и не очень тяжелые. Можно сказать, что все в них хорошо. Ну, или было хорошо до определенного момента.

Сейчас производители начали переходить на новый тип батарей, который называется литий-полимерные (Li-poly). Такой тип более универсальный и подходит для разного рода потребительской электроники. Учитывая проблемы перегрева литий-ионных аккумуляторов, переход на новый тип не может не радовать.

Как продлить срок службы аккумулятора смартфонов Huawei и Honor.

Безопасность аккумуляторов, особенно на фоне историй о взрывающихся смартфонах, является серьезной проблемой и важной темой для обсуждения. Давайте разберемся, что они из себя представляет и почему надо обращать на них внимание при выборе и особенно при хранении.

Какой аккумулятор лучше – li-pol или li-ion?

Данный вопрос в большей степени определяется условиями эксплуатации и целевым объектом энергоснабжения. Основные преимущества полимерных устройств скорее ощутимы для самих производителей, которые могут свободнее использовать новые технологии. Для пользователя разница будет малозаметна.

Про мини ПК:  Обзор realme 8 (RMX3085)

Например, в вопросе о том, как заряжать литий-полимерный аккумулятор, владельцу придется больше внимания уделять качеству источника энергоснабжения. По времени же заряда это идентичные элементы. Что касается долговечности, то в этом параметре тоже ситуация неоднозначная.

Эффект старения в большей степени характеризует полимерные элементы, но практика показывает разные примеры. К примеру, есть отзывы о литий-ионных элементах, которые становятся непригодными уже через год пользования. А полимерные в некоторых аппаратах эксплуатируются по 6-7 лет.

Немного истории

Любой литий-ионный аккумулятор имеет 4 основных составляющих — два электрода (анод и катод), электролит и сепаратор. Все 4 элемента развивались и развиваются дальше. Для электролита на начало исследований (1970-ые) было предложено два варианта — жидкий или твердый электролит.

В то время твердый электролит обещал больше перспектив в эксплуатации — электролит не вытекает при повреждении корпуса, сам элемент более прочный. Главным недостатком было и остается высокое сопротивление твердого электролита, оно сводит на нет физические характеристики.

Фактически снижение количества ресурсов, выделяемых компаниями на разработку твердых электролитов, произошло в начале 1990-х, когда Sony вывела на рынок аккумулятор с жидким электролитом. Сама компания Sony еще в 1988 году была уверена в будущем успехе твердого электролита.

Не смотря на ориентацию на жидкий электролит компании не перестали искать альтернативы. Одним из вариантов стали так называемые гибридные электролиты. Фактически для них используется сепаратор с мелкими отверстиями и тем же жидки электролитом. Хотя он на ощупь кажется сухим, на самом деле количество электролита в нем не отличается от подобного в обычном аккумуляторе. Как в принципе и конструкция:

Литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор: сравнение 2 видов
Схематическая модель литий-ионного аккумулятора с катодом LiCoO2 и графитовым анодом из Википедии на немецком языке.

Подобные аккумуляторы довольно распространены, их коммерческое распространение началось еще в начале 2000-х, но физически и химически это те же самые литий-ионные аккумуляторы с жидким электролитом и их в общем не очень много.

Общие ошибки

Самая главная и часто встречаемая ошибка — противопоставление «обычному литий-ионному аккумулятору». Как видно выше, такого понятия, как «обычный» просто нет. И разница в напряжениях может быть самой разной для вроде бы одинаковых катодов и одинаковой для разных наборов катодов и анодов.

Вторая ошибка, не столь существенная, связанная с предыдущим пунктом, написание материала катода LiFePO4 следующим образом — LiFePo4. Здесь путаница довольно распространенная и сразу показывает, насколько можно доверять такому источнику.

Еще одна крупная ошибка — противопоставление LiPo-аккумулятора литий-ионному. Здесь несколько вариантов сравнения. Первое — это общее, связанное с заблуждением о существовании на рынке аккумуляторов с полимерным электролитом. Второе, имеющее более узкое применение, которое обычно озвучивается в следующем виде «литий-полимерный аккумулятор [речь о корпусе] лучше/хуже LFP/LTO/NCA (подставить нужное)».

Здесь идет смешение типа корпуса и начинки.

Например, по этой ссылке можно прочитать о LFP аккумуляторе в формате литий-полимерного (призматический корпус в данном случае).

Объясняем, зачем apple указывала «li-ion polymer»

На самом деле на корпусах всех оригинальных аккумуляторов смартфонов Apple как раз и указан тип технологии «Li-ion». В ряде случаев (до iPhone 6S) упоминался материал, в который элемент упакован — «Polymer» (полимерно-алюминиевая ламинация).

Материал оболочки указывался из соображений безопасности.

Например, такая информация использовалась в ремонтных работах авторизованных сервисных центров компании. Понимание материалов в том числе помогало специалистам правильно выбрать степень нагрева для отклеивания комплектующих.

После iPhone 6 во избежание маркетинговой путаницы с настоящей литий-полимерной технологией производитель отказался от надписи «Li-ion Polymer». С тех пор указывается только «Li-ion Battery» в таблице характеристик на корпусе батареи. Технология дублируется в виде утилизационного логотипа в нижней части элемента.

Особенности зарядки литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов

Чтобы пополнить заряд литий-полимерного аккумулятора, потребуется не менее трех часов зарядки. При этом блок не нагревается. Предусмотрено два этапа наполнения. Первый протекает до установки пикового режима, который поддерживается до тех пор, пока зарядка не достигнет 70%.

При нормальном режиме напряжения набирается остаточный заряд 30%. Подзарядку нужно выполнять по строгому графику, дожидаясь полной разрядки и проводя процедуру через каждые 500 часов использования устройства. Таким режимом поддерживается постоянный объем наполнения.

Подключать аккумулятор необходимо только к стабильно работающей электросети, без перепадов напряжения и помех. Эксплуатировать следует только соответствующие зарядные приборы, совпадающие по заявленным в описании характеристикам. Важный момент: в процессе зарядки все разъемы должны быть подключены корректно, нельзя допускать размыкания.

Элементы Li-ion заряжаются примерно по таким же принципам, как и полимерные, но являются более чувствительными и менее надежными в отношении безопасности. Время зарядки у обоих типов примерно одинаково, но полимерный элемент «капризнее» к качеству точки энергоснабжения.

Плюсы, минусы и область применения

Гибридные аккумуляторы применяются там, где важна ёмкость при небольшом весе. Поэтому их часто ставят на модели самолетов и вертолётов, управляемых по радио. Например, вертолёты фирмы Piccolo могут летать на гибридных батареях в течение 30 минут.

Вертолет Piccolo
Вертолет фирмы Piccolo

Они также хорошо подходят для устройств, потребляющих сравнительно небольшой ток, таких как планшеты или смартфоны. Однако в устройствах, потребляющих большой ток, преимущественно используются NiCd батареи.

Проблемы с наименованием типов аккумуляторов

На рынке представлено несколько различных типов литий-ионных аккумуляторов. Они имеют различные наименования, которые позволяют описывать их характеристики в плане емкости или безопасности. В целом можно встретить следующие типы:

Сразу можно заметить неравномерность наименований. Некоторые названы в честь катода, некоторые — в честь анода. И если в первом случае еще можно попытаться угадать с высокой степенью вероятности, что анод будет графитовый, то в случае названия по аноду остается только гадать. Также на сегодня ведутся разработки и в принципе можно найти на рынке аккумулятор с катодом LiFePO

4

и анодом Li

4512

, т.е. литий-железо-фосфатные литий-титанатовые, которые в этой системе не имеют простого маркетингового наименования

Причина существования такого большого числа катодов и анодов аккумуляторов в различных требованиях к аккумуляторам. Где-то нужна бóльшая безопасность, а где-то емкость или мощность. Получить представление о запасаемой энергии можно исходя из того, что каждый тип катода и анода имеет разный потенциал, как видно из изображений ниже (в качестве потенциала в 0 В выбирается потенциал металлического лития, больше разница напряжений — больше мощность, энергетическая плотность зависит от количества атомов лития):

Про мини ПК:  ТОП-35 лучших смартфонов до 7 000 в 2022 году

Литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор: сравнение 2 видов
Общая схема с потенциалами от университета г. Киль. ИсточникЛитий-ионный или литий-полимерный аккумулятор: сравнение 2 видов
Материал из статьи 2022 года авторов Jiantie Xu, Shixue Dou и др. ИсточникЛитий-ионный или литий-полимерный аккумулятор: сравнение 2 видов
Еще одна картинка от Purdue School of Engineering and Technology. Источник

Общее представление о причинах может давать следующее грубое изображение связи потенциалов элементов и возможности металлизация лития при очень низком разряде или термической нестабильности при перезаряде:

Литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор: сравнение 2 видов
Изображения взято из курса лекций

Самые небезопасные в эксплуатации из представленных на рынке — литий-кобальтовые с графитовый анодом, самые безопасные — с катодом LiFePO4 и анодом Li4Ti5O12. Естественно, наличие BMS (Battery Management System) уменьшает риски, но пренебрегать ими не стоит, тот же слишком сильный разряд эта система предотвратить не сможет, что критично для аккумуляторов с графитовым анодом.

Сравнительная таблица литий-ионных (li-ion) и литий-полимерных (li-pol) аккумуляторов

Чтобы выяснить с учетом индивидуальных приоритетов, что лучше, Li-polymer или литий-ионная АКБ, нужно сопоставить их характеристики. Это легко сделать с помощью сравнительной таблицы:

Характеристика

У Li-ion батарей

У Li-Pol батарей

Количество циклов

Больше

Меньше

Выбор типоразмеров

Узкий, есть модели в форме цилиндра и призмы, самый популярный цилиндрический размер – 18650.

Широкий, без стандартных рамок формата элементов питания, возможно создание элементов толщиной от 1 мм.

Вес

Немного больше

Легкий – за счет применения гелеобразного электролита и сокращения элементов из металла.

Емкость при идентичных размерах

Ниже

Выше, почти вдвое.

Плотность энергии на единицу массы

От 100 до 190 Втч/кг, в зависимости от материала катода.

От 130 до 200 Втч/кг.

Эксплуатационный ресурс

Приблизительно одинаковый: у литий-ионных – от 500 до 2000 циклов заряд-разряд, в зависимости от материала катода, у литий-полимерных – 800 – 1000 циклов.

Риск взрыва или возгорания

Присутствует, но использование платы защиты исключает такой риск.

Минимизирована – благодаря невозможности утечки электролита и использованию интегрированной защиты от избыточного заряда.

Допустимые температуры

От -20 до 60 °С, оптимально – от 0 до 30 °С.

Длительность подзарядки

Больше

Меньше

Напряжение (номинал)

3,6 В

3,7 В

Граничное напряжение разряда

2,8 В

3 В

Оптимальный и пиковый ток нагрузки

<1С и ˃2С, где С – значение емкости.

Особенности заряда

Током величиной 0,1…1С до достижения 4,1…4,2 В, а затем при неменяющемся напряжении.

Степень износа (естественное старение)

Порядка 0,1% в месяц.

Ниже, 20% за 2 года.

Скачки напряжения при разряде

Малые

Ценовая категория

Ниже

Выше

По этой таблице легко сопоставить, чем лучше литий-ионные аккумуляторы, и по каким параметрам они уступают литий-полимерным аналогам.

Срок службы литий-полимерного аккумулятора

В среднем такие аккумуляторы выдерживают порядка 800-900 циклов зарядки. Данный показатель является скромным на фоне современных аналогов, но даже не этот фактор можно рассматривать как определяющий ресурс элемента. Дело в том, что такие аккумуляторы подвержены интенсивному старению независимо от характера эксплуатации.

То есть даже если батарея вовсе не используется, ее ресурс будет сокращаться. Причем не имеет значения, это литий-ионный аккумулятор или литий-полимерный элемент. Все источники питания, базирующиеся на литиевой основе, характеризуются данным процессом.

Существенную утрату в объеме можно заметить уже через год после приобретения. Спустя 2-3 года некоторые батареи и вовсе выходят из строя. Но многое зависит от производителя, поскольку внутри сегмента тоже есть различия в качестве исполнения аккумулятора. Аналогичные проблемы свойственны и элементам NiMH, которые подвергаются старению при резких температурных колебаниях.

Устройство аккумулятора li-ion

Первые модели серийных аккумуляторов на основе лития стали появляться еще в начале 1990 годов. Однако в качестве активного электролита тогда использовался кобальт и марганец. В современных же литий-ионных батареях важно не столько вещество, сколько конфигурация его размещения в блоке.

Такие аккумуляторы состоят из электродов, которые разделяются сепаратором с порами. Масса сепаратора, в свою очередь, как раз и пропитывается электролитом. Что касается электродов, то их представляет катодная основа на алюминиевой фольге и медный анод.

Внутри блока катод и анод соединяются между собой клеммами-токосъемникам. Обслуживание заряда выполняет положительный заряд ион лития. Этот материал выгоден тем, что располагает способностью легко проникать в кристаллические решетки других веществ, формируя химические связи.

Впрочем, положительных качеств таких батарей все чаще оказывается недостаточно для современных задач, что и обусловило появление элементов Li-pol, которые имеют немало особенностей. В целом же стоит отметить и сходство литий-ионных источников питания с гелиевыми полноформатными АКБ для автомобилей.

Устройство гибридного полимерного аккумулятора

Анод li po накопителя делают из углерода, в который внедрены ионы лития. Катод делается из оксидов металлов, например ванадия, кобальта или никеля. Во время разрядки происходит извлечение ионов лития из материала анода (углерода) и внедрение ионов лития в катод.

на катоде: LiCoO2 → Li1-xCoO2 xLi xe-;

на аноде: C xLi xe- ->Clix;

Устройство полимерного аккумулятора
Устройство гибридного аккумулятора

Электролиты гибридных зарядных устройств можно разделить на три вида:

  1. Сухие полимерные электролиты, могут быть сделаны на основе полиэтиленоксида (ПЭО), в который вводятся соли лития;
  2. Гелиево-полимерные электролиты. В них вместе с солями лития в полимер также внедряется пластификатор-растворитель;
  3. Электролит третьего вида состоит из полимера, имеющего микропористую структуру, в который при помощи процесса сорбции внедрены неводные растворы солей лития.
Схема работы
Схема работы гибридного аккумулятора.

Заключение

Литий-ионные источники тока широко распространены в различных сферах. Они используются для оснащения цифровой электроники, персонального электрического транспорта, роботов, аккумуляторных инструментов, инвалидных колясок и множества других устройств.

Литий-полимерные накопители энергии позволяют получить нужную емкость при меньших размерах и массе источника тока, поэтому востребованы в портативных устройствах, квадрокоптерах, игрушках, ружьях для страйкбола. Основные отличия аккумуляторов типа Li-polymer заключаются в более высокой цене, большой вариативности форм и меньшем количестве внутренних нагрузок.

На практике аккумуляторы обоих типов имеют схожие характеристики, поэтому предпочтения по выбору зависят преимущественно от сферы использования. Кроме типа АКБ и вещества катода, на характеристики источника тока влияет качество применяемого сырья и технология производства.

Оцените статью
Карман PC
Добавить комментарий