- Особенности литиевых аккумуляторов
- Литиево-ионные аккумуляторы
- Литиево-полимерные аккумуляторные батареи
- Недостатки
- Литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор? Основные различия технологий
- Устройство гибридного полимерного аккумулятора
- Продолжительность службы
- Чем литий ионный АКБ лучше литий полимерного
- Отрицательные стороны
- Как устроены
- Принципиальные отличия
- Дополнительная защита
- Оптимальный метод зарядки
- Разница в дополнительной защите Чем отличаются Li-ion и Li-Pol аккумуляторы? При рассмотрении этого вопроса нужно обращать внимание на встроенные защитные системы.
- Как работают литий-полимерные аккумуляторы в смартфонах
- Особенности литий-полимерных батарей
- Надо признать, что литий-ионным моделям не под силу выполнить большинство современных задач. А потому их потихоньку стали вытеснять полимерные элементы. Батареи Li-ion не обеспечивали высокий уровень безопасности. А еще их покупка обходилась недешево.
- Особенности эксплуатации и зарядки
- Эксплуатационные особенности гелеобразных модификаций
- Как работают литий-ионные аккумуляторы?
- Основные различия
- Факты о литий-ионных аккумуляторах
- Сравнение
- Меры предосторожности
- Положительные стороны
- Срок службы литий-полимерного аккумулятора
- Особенности использования литиевых АКБ
- Что общего у Li Ion и Li Pol аккумуляторов
- Применение и характеристики
- Различия между Li Ion и Li Pol батареями
- Чем отличаются эти аккумуляторы друг от друга?
- Если взять все известные смартфоны, планшеты, ноутбуки, смарт-часы и прочие портативные гаджеты, то самый подходящий аккумулятор подобрать можно уже на этапе проектирования и инженерного конструирования. В последнее время производители приложили немало усилий для того, чтобы внедрить самые современные технологии, позволяющие сберегать энергию.
Особенности литиевых аккумуляторов
В состав литиевых АКБ входят электроды, которые поделены пропитанными электролитом пористыми сепараторами. Все это помещено в герметичный корпус, после чего аноды с катодами должны быть подключены к токосъемным элементам, выполненным в виде клемм. От негативных факторов, связанных с повышением давления, на корпусной части предусмотрен защитный клапан. При авариях или проблемах, возникшие при использовании, при помощи клапана производится сброс чрезмерного напряжения.
Литиевые АКБ имеют ряд преимуществ:
- Обширный диапазон рабочих температурных режимов;
- Уровень энергоплотности;
- Эргономичность;
- Срок эксплуатации;
- Изделия отличаются формами и габаритами;
- Высокий ток при работе;
- Отсутствует эффект памяти;
- Низкий показатель саморазряда;
- Готовность к эксплуатации в любой момент;
- Отсутствует необходимость в обслуживании;
- Качество.
Недостатков у таких аккумуляторов меньше:
- Требование к соблюдению правил зарядки и эксплуатации;
- Стоимость;
- Недопустимость механических повреждений;
- Ухудшение работы при высоких температурах;
- Количество зарядно-разрядных циклов;
- Срок службы зависит от времени использования;
- Опасность взрыва или возгорания.
Литиево-ионные аккумуляторы
Продуктивность ионных АКБ зависит от порядка размещения элементов в блоке. В конструкцию батареи входят электроды, сепаратор, аноды и алюминиевая фольга, используемая в качестве основы. Аноды и катоды соединяются между собой при помощи клемм-токосъемников. Принцип работы такого элемента питания напоминает функционирование полноформатной гелевой АКБ.
Плюсами ионных моделей можно выделить такие аспекты:
- Параметры плотности;
- Отсутствует эффект памяти;
- Стоимость.
К недостаткам этих элементов питания относят:
- Вздутие;
- Взрывоопасность.
Литиево-полимерные аккумуляторные батареи
Со множеством задач, которые стоят перед пользователем, не очень успешно справляется Li-ion, поэтому Li-Polymer стал вытеснять с рынка своего предшественника. Этот тип АКБ отличается доступной стоимостью и создает меньше проблем при эксплуатации. Разработчики решили заменить электролит в аккумуляторе на полимерный аналог. Это позволило сделать изделие эргономичным и эффективным. Наличие пластины в зоне контакта с литием не позволяет формироваться дендритам при циклировании. Такое решение исключает вероятность взрывов АКБ. Срок эксплуатации полимерного АКБ может выдержать до 800-900 циклов зарядки. Толщина полимерного элемента составляет 1 мм.
Преимуществом полимерного ряда элементов питания являются такие аспекты:
- Снижение опасности утечки электролита;
- Неприхотливость в работе с разными температурами;
- Компактность;
- Прочность;
- Эластичность компонентов;
- Эргономичность.
Среди недостатков выделяют такие факторы:
- Стоимость;
- Меньшая износостойкость,чем у ионного аналога.
Недостатки
Кроме проблем с быстрым устареванием, такие аккумуляторы нуждаются в дополнительной системе защиты. Связано это с тем, что внутреннее напряжение на разных участках может привести к перегоранию. Поэтому используется особая схема стабилизации, предотвращающая перегревы и перезаряды. Эта же система влечет и другие недостатки. Главным из них является ограничение тока. Но, с другой стороны, дополнительные защитные схемы делают безопаснее литий-полимерный аккумулятор. Отличие от ионного в плане стоимости тоже имеет место. Полимерные батареи стоят дешевле, но ненамного. Их ценник также повышается из-за внедрения электронных защитных схем.
Литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор? Основные различия технологий
У обоих типов батарей есть свои плюсы и минусы. Если вкратце, то литий-ионные аккумуляторы предлагают самые высокие емкости по самым низким ценам. Удобно, если вам нужен недорогой телефон, который работает без подзарядки больше одного дня. Недостатки литий-ионных аккумуляторов — это постепенный саморазряд (не то чтобы это слишком важно для постоянно включённых телефонов) и крошечная, но не нулевая возможность возгорания.
Литий-полимерные батареи, безусловно, безопаснее, что особенно важно в телефонах с мощными быстрыми зарядками. Эти батареи также имеют очень низкий уровень саморазряда, поэтому они не будут терять ёмкость, если вы не используете своё устройство в течении длительного времени. Однако это обусловлено более высокой ценой, более коротким сроком службы и меньшей плотностью ёмкости. Хотя облегченные литий-полимерные батареи имеют лучшую плотность энергии на кг.
Постепенно Li-poly аккумуляторы заменяют литий-ионные в устройствах высокого и среднего уровня благодаря своей безопасности, универсальности форм-фактора и весовым характеристикам. Однако более доступные модели, скорее всего, будут оснащаться ионно-литиевыми аккумуляторами еще долго.
Li-ion Li-poly аккумулятор Батарея
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. Во время заряда все процессы происходят в противоположном порядке. При зарядке устройства, катод которого сделан из оксида кобальта, происходят такие химические реакции:
на катоде: LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-;
на аноде: C + xLi+ + xe- ->Clix;
Электролиты гибридных зарядных устройств можно разделить на три вида:
- Сухие полимерные электролиты, могут быть сделаны на основе полиэтиленоксида (ПЭО), в который вводятся соли лития;
- Гелиево-полимерные электролиты. В них вместе с солями лития в полимер также внедряется пластификатор-растворитель;
- Электролит третьего вида состоит из полимера, имеющего микропористую структуру, в который при помощи процесса сорбции внедрены неводные растворы солей лития.
Продолжительность службы
Аккумуляторы, и литий-ионные, и литий-полимерные, быстро стареют. Они могут обеспечить примерно 900 полных циклов зарядки, а потом они уже не годятся для дела. И неважно при этом, насколько активно использовали девайс. Когда батарею долго не применяли вообще, то все равно ресурс ее использования сократится.
ВАЖНО! Уже через год ресурс емкостей существенно уменьшается. А через 2-3 года батарея совсем выходит из строя. Этот недостаток присущ всем литиевым аккумуляторам. И если выбираешь более долговечную модель, то обрати внимание на репутацию производителя и учитывай отзывы на конкретные модели.
Чем литий ионный АКБ лучше литий полимерного
Литий-ионные источники питания обладают следующими преимуществами по сравнению с литий-полимерными:
- использование более активного жидкого электролита позволяет получить более высокую энергетическую плотность и улучшенные характеристики токоотдачи при нормальной и пониженной температуре;
- производство таких АКБ обходится дешевле, чем литий полимерных элементов;
- они выдерживают большее количество рабочих циклов разряда-заряда, имеют увеличенный срок службы.
В то же время, использование активной электролитной жидкости внутри корпуса таких батарей обуславливает наличие ряда недостатков:
- необходимо использовать более герметичные и прочные корпуса для предотвращения утечки электролита;
- увеличивается общий вес батарей;
- уменьшается универсальность использования;
- Li ion батареи более взрывоопасны, сильнее боятся перезаряда, требуют использования специальных встроенных устройств защиты;
- им необходим больший по продолжительности времени заряд с обязательным контролем максимального напряжения и температуры;
- они имеют меньшую емкость при одинаковых размерах;
- высокая активность жидкого электролита обуславливает более быстрое старение литий-ионных моделей батарей, которые теряют около 0,1% от общей емкости в месяц.
Отрицательные стороны
К минусам относят:
- При эксплуатации на морозе эффективность может снизиться;
- Дорогая стоимость на рынке.
Как устроены
В основу батарей Li-Pol лег процесс перехода части полимеров в состояние полупроводников. Благодаря этому, проводимость становится намного лучше.
Раньше была проблема с эксплуатацией литий-полимерных АКБ в низких температурах – поэтому они проигрывали Li-Ion. Но на сегодняшний день проблема решена, и можно с уверенностью заявить — за Li-Pol будущее.
Важную роль играют и материалы, из которых собраны батареи – они влияют на качества и стабильность работы.
Нельзя не отметить, что литий-полимерные аккумуляторы выпускаются иногда очень тонкими (1-2мм). Это позволяет производителям техники делать свою продукцию компактной, и удобной для пользователей.
Принципиальные отличия
Многие задумываются, какую батарею приобрести: «Аккумулятор Li-Polymer или Li-Ion?». Чтобы ответить на этот вопрос, стоит выяснить разницу между этими АКБ. Литий-полимерный аккумулятор, в отличие от ионного, отличается компактностью, эргономичностью, возможностью выдерживать низкие температуры. Отсутствие в составе электролита в жидком состоянии исключает риск воспламенения. Стоимость таких АКБ выше, чем у ионного. Энергоемкость у полимерного типа низкая, поэтому количество разрядно-зарядных циклов меньше, зато емкость такого аккумулятора при одинаковом размере батареи в 2 раза выше. Отличия наблюдаются и во времени зарядки элемента питания. Для полимерного варианта батареи требуется меньше времени на зарядку. По износостойкости полимер тоже лидирует, хотя срок службы у обеих моделей практически одинаковый.
АКБ на основе литий-полимерных соединений нуждаются в применении дополнительных защитных функций, так как для них свойственен выход из строя из-за перегрева компонентов. Конструкция таких батарей оснащена стабилизирующей системой и механизмом ограничения тока.
Литий-ионные аккумуляторные батареи отличаются стандартизированными типоразмерами, что облегчает выбор модели потребителю. Область использования таких аккумуляторов значительно шире. Пользователь разницу между ионным и полимерным вариантом элементов питания при использовании практически не заметит. Второй тип АКБ используются, когда важны такие факторы, как вес и температура.
Дополнительная защита
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.
Оптимальный метод зарядки
Обычное время восполнения заряда у литиевых аккумуляторов составляет в среднем 3 ч. Причем в процессе зарядки блок остается холодным. Наполнение происходит в два этапа. На первом напряжение достигает пиковых величин, и такой режим поддерживается до набора 70%. Остальные 30% набираются уже в условиях нормального напряжения. Интересен и другой вопрос – как заряжать литий-полимерный аккумулятор, если нужно в постоянном режиме поддерживать его полный объем? В таком случае следует соблюдать график подзарядок. Эту процедуру рекомендуется производить примерно каждые 500 ч эксплуатации с полной разрядкой.
Разница в дополнительной защите
Чем отличаются Li-ion и Li-Pol аккумуляторы? При рассмотрении этого вопроса нужно обращать внимание на встроенные защитные системы.
Модели, которые работают на полимерно-литиевой основе, нуждаются в применении дополнительных функций внутренней защиты. Дело в том, что они нередко портятся из-за того, что элементы перегорают. И это все из-за внутреннего напряжения разных рабочих участков.
Для того чтобы сделать устройство безопасным от несанкционированных перезарядов, и от того, чтобы не перегревались детали и не перегорали, в конструкции применяют специальную стабилизирующую систему и механизм, который ограничивает ток.
Так безопасность литий-полимерных моделей становится выше. Однако это ведет к существенному повышению стоимости аккумулятора, поскольку есть необходимость применять защитные элементы.
В конструкции используются электролитические компоненты в гелевой формации, но лишь частично. Элементы питания комбинированные нашли применение в большинстве портативных устройствах. Они очень восприимчивы к перепадам температуры. И потому нуждаются в том, чтобы правила эксплуатации строго соблюдались.
ВАЖНО! Аккумулятор на полимерной базе подходит для применения в девайсах, где нагрев в диапазоне 60-100 градусов.
Внутреннюю часть производители заключают в корпус, который обладает теплоизолирующими свойствами. Понятно, что данные аккумуляторы подходят для применения там, где жаркий климат. В условиях, когда режим температуры не соответствует требованиям эксплуатации, элементы, у которых полимерная составляющая, используются в качестве резервных.
Как работают литий-полимерные аккумуляторы в смартфонах
Литий-полимерный аккумулятор из Google Pixel 2 (источник снимка: Reichelt)
Технология производства литий-полимерных аккумуляторов заметно более новая, чем литий-ионных, — ее разработали в 70-х годах, и в смартфоны она вообще попала сравнительно недавно. К примеру, Samsung начали массово использовать ее лишь с выходом Galaxy S20, но в Galaxy Note 20 вернулись к литий-ионным элементам питания.
Литий-полимерные аккумуляторы используют аналогичные положительно и отрицательно заряженные электроды, но в качестве электролита не применяется жидкость: ее заменяет пористый химический или гелеобразный электролит (ранее также использовалось сухое твердое вещество, но от него в итоге отказались). В результате подобные элементы питания могут быть выполнены в куда более широком числе вариантов с точки зрения формы — не только в виде одного параллелепипеда или нескольких, соединенных между собой. Более того, конструкция литий-полимерных аккумуляторов отличается большей надежностью и безопасностью — вероятность утечки и возгорания в данном случае заметно ниже, поэтому элементы могут быть упакованы не только в твердый корпус.
Конечно, у данной технологии также есть заметные недостатки. Начать нужно с того, что затраты на производство при использовании другого типа электролита значительно увеличивается. Он также сокращает жизненный цикл аккумулятора и не дает ему возможность накапливать так же много энергии.
Интересный факт: некоторые производители называют литий-полимерными аккумуляторами литий-ионные полимерные аккумуляторы. В этом случае имеется ввиду корпус — вместо традиционного для литий-ионных элементов питания твердого пластикового в данном случае используется мягкий полимерный.
Особенности литий-полимерных батарей
Надо признать, что литий-ионным моделям не под силу выполнить большинство современных задач. А потому их потихоньку стали вытеснять полимерные элементы. Батареи Li-ion не обеспечивали высокий уровень безопасности. А еще их покупка обходилась недешево.
Нужно было избавиться от этих недостатков, устранить проблемы эксплуатации, добиться большей эффективности батареи. Вот почему разработчики пошли по пути смены электролита. Они отказались пропитывать пористый сепаратор в конструкции батареи. Они решили использовать полимерные электролиты.
Толщина литий-полимерного элемента – 1 мм. Это предоставляет возможность сделать компактными размеры аккумулятора. После того, как жидкие электролиты заменили полимерными пленками, большой риск того, что батарея воспламенится, был исключен. И батареи стали безопасными.
Полимерно-литиевые аккумуляторные устройства имеют такую конструкцию, которая никак не допускает, чтобы в ней был электролит. Будь то жидкость или гель. Можно наглядно представить, в чем разница технологий. Для этого необходимо только изучить принцип работы современных автомобильных питающих устройств.
ВАЖНО! Жидкостные электролиты исключили из повседневной практики. Сделано это в целях безопасности. Однако в аккумуляторных батареях для автомобилей до последнего времени применяли пористые структуры с пропиткой.
С внедрением полимерно-литиевых элементов предполагалась уже твердотельная основа. Их характерным отличием по сравнению с литий-ионными аккумуляторами стал процесс, когда пластины активного вещества контактируют с литием и не допускают того, чтобы во время циклирования образовались дендриты. Благодаря этой особенности есть защита аккумуляторных элементов не только от возгорания, но и от взрыва.
Особенности эксплуатации и зарядки
Гибридные аккумуляторы достаточно «нежные», и, чтобы они подольше прослужили, нужно выполнять некоторые несложные правила.
Чтобы минимизировать потерю ёмкости, которая происходит при хранении, нужно, чтобы температура в помещении была не выше 20 °С. Также производители рекомендуют хранить свои изделия заряженными на 40 % от их номинальной ёмкости.
Зарядка гибридных аккумуляторов длится примерно 2–3 часа и состоит из двух этапов. На начальном этапе батарея заряжается до 70 % от номинальной ёмкости. Ток заряда на этом этапе равен 1С. На втором этапе он начинает уменьшаться, пока не достигнет 3 % от начального. После этого батарея считается заряженной.
Эксплуатационные особенности гелеобразных модификаций
С целью повышения электропроводности в полимерные элементы технологи все же добавляют гелеобразный электролит. О полном переходе на такие вещества речи не идет, поскольку это противоречит концепции данной технологии. Но в портативной технике часто используют именно гибридные элементы питания. Их особенность заключается в чувствительности к температуре. Производители рекомендуют использовать такие модели батарей в условиях от 60 °C до 100 °C. Это требование определило и особую нишу применения. Использовать гелеобразные модели можно только в местах с жарким климатом, не говоря о необходимости погружения в теплоизолированный корпус. Тем не менее вопрос о том, какой аккумулятор выбрать – Li-pol или Li-ion, — не так остро стоит на предприятиях. Там, где особое влияние имеет температура, часто применяются комбинированные решения. Полимерные элементы в таких случаях обычно используют в качестве резервных.
Как работают литий-ионные аккумуляторы?
Литий-ионный аккумулятор — это старая рабочая лошадка. Разработка технологии началась еще в 1912 году, но она не приобрела популярность до тех пор, пока не была приобретена Sony в 1991 году. С тех пор литий-ионные батареи питают широкий спектр устройств, от фотоаппаратов до музыкальных плееров и смартфонов.
Литий-ионный аккумулятор оказался очень успешным, что отчасти связано с его очень высокой плотностью энергии, отсутствием «эффекта памяти» (когда аккумуляторы со временем становится труднее заряжать) и сравнительно низкой стоимостью производства.
Эти батареи состоят из двух положительных и отрицательных электродов, разделенных жидким химическим электролитом, таким как этиленкарбонат или диэтилкарбонат. Химический состав этой батареи ограничивает ее в основном прямоугольной формой. Емкость литий-ионного аккумулятора уменьшается в течении циклов зарядки и, как ни странно даже когда он не используется, что не идеально. Что еще хуже, химический электролит может стать нестабильным при экстремальных температурах или при проколе, что приведет к выходу из строя батареи и возгоранию. Хотя, случается это очень и очень редко. Электронные контроллеры часто используются для регулирования мощности заряда, чтобы предотвратить перегрев.
Основные различия
У обоих типов батарей есть свои плюсы и минусы. Как правило, литий-ионные аккумуляторы предлагают высокую емкость по низким ценам. Это очень удобно, если вам нужен недорогой телефон, который способен проработать больше одного дня от одной зарядки. Среди недостатков литий-ионных аккумуляторов стоит выделить постепенный саморазряд, однако это не слишком важно, если вы регулярно пользуетесь смартфоном. Кроме того, есть крошечный, но все же не нулевой шанс возникновения проблем с безопасностью.
Для сравнения, полимерные аккумуляторы более безопасны, что особенно важно в наши дни, когда существует технология сверхбыстрой зарядки. Батареи такого типа также имеют очень низкий уровень саморазряда, поэтому можно не беспокоиться: она не разрядится, если её не использовать. Однако аккумулятор имеет более высокую цену, меньший срок службы и плотность. Тем не менее, легкий вес литий-полимерных батарей дает в целом лучшую удельную энергию на кг.
В целом, стоит сказать, что литий-полимерные аккумуляторы постепенно вытесняют ионные в индустрии смартфонов, и всё благодаря превосходной безопасности, универсальности форм-фактора и весовым характеристикам в устройствах высокого и среднего уровня. Хотя более доступные телефоны с большой емкостью ячеек, скорее всего, будут питаться от литий-ионных аккумуляторов еще какое-то время.
Факты о литий-ионных аккумуляторах
Конструкция литий-ионного аккумулятора состоит из электродов и сепараторов, пропитанных обычно жидким электролитом. Первые представлены катодами из алюминия и анодами из меди. Электрический заряд в аккумуляторах рассматриваемого типа переносится положительно заряженным ионом лития, который имеет способность встраиваться в кристаллические решетки других веществ и формировать таким образом новые соединения. Катоды в современных литий-ионных аккумуляторах, как правило, представлены соединениями лития с кобальтом, никелем, марганцем, а также фосфатом железа.
Батареи рассматриваемого типа характеризуются, как и литий-полимерные изделия, низким саморазрядом, но несколько превышают их по энергоемкости. Литий-ионные аккумуляторы нет необходимости периодически заряжать и разряжать в целях поддержания функциональности.
Устаревшие модели литий-ионных аккумуляторов считаются небезопасными в эксплуатации, но те, что включают в себя элементы из соединения лития с фосфатом железа, признаны достаточно надежными. Как и литий-полимерные устройства, батареи рассматриваемого типа теряют в емкости с течением времени — даже если не используются.
Сравнение
Главное отличие литий-полимерного от литий-ионного аккумулятора заключается в применении в структуре первых преимущественно сухого электролита (с небольшим процентом гелевого), в то время как во вторых используется, как правило, жидкий электролит. Это предопределяет возможность, прежде всего, не применять в конструкции литий-полимерных батарей металлическую оболочку и произвести аккумулятор небольшого размера и толщины. В литий-ионных аккумуляторах, в свою очередь, она необходима — иначе электролит вытечет. Важность использования металлической оболочки может затруднять уменьшение размера выпускаемых батарей фирмами-производителями.
Определив, в чем разница между литий-полимерным и литий-ионным аккумулятором, отразим выводы в небольшой таблице.
Меры предосторожности
В процессе эксплуатации следует применять только соответствующий по характеристикам зарядный прибор, подключая его к сети со стабильным напряжением. Также необходимо проверять состояние разъемов, чтобы не произошло размыкания аккумулятора. Важно учитывать, что, несмотря на высокую степень безопасности, это все же чувствительный к перегрузкам тип аккумулятора. Литий-полимерный элемент не терпит превышения показателей тока, чрезмерного охлаждения внешней среды и механических ударов. Впрочем, по всем этим показателя полимерные блоки все же более надежны, чем литий-ионные. И все-таки главный аспект безопасности заключается в безвредности твердотельных источников питания – разумеется, при условии поддержания их герметичности.
Положительные стороны
Среди плюсов литий-полимерных батарей можно отметить:
Li-Pol аккумулятор фирмы Tanic
- Долгий срок службы;
- Многообразие форм при производстве;
- Компактность;
- Возможность эксплуатации в разных температурных режимах;
- Плотность.
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.
Особенности использования литиевых АКБ
Литиевые батареи уже давно вытеснили своих никель-металлогибридных собратьев, так как они менее требовательны в уходе, но важно соблюдать ряд простых правил, чтобы АКБ функционировал без нареканий. К ним относят:
- Использование оригинальных ЗУ;
- Избегание полного разряда батареи;
- Всегда иметь резервный элемент питания;
- Исключить чрезмерный заряд и перенапряжение в клеммах;
- Избегать высоких токовых нагрузок.
Что общего у Li Ion и Li Pol аккумуляторов
Оба вида рассматриваемых источников питания имеют следующие одинаковые особенности:
- идентичная конструкция электродов, имеющих в составе анода углеродный материал (обычно графит), а в катоде – кобальт, оксид ванадия или марганца;
- сходная химическая реакция, в результате которой возникает электродвижущая сила в литиевых элементах, обусловленная взаимодействием электродов, разделенных электролитом с включением солей лития;
- одинаковое номинальное напряжение, равное 3,7 вольтам;
- одинаковый срок хранения, составляющий 2-3 года;
- сходство конструкции позволяет использовать одни и те же зарядные устройства для обоих видов батарей;
- они не имеют эффекта памяти, но чувствительны к сильному разряду и опасны при перезаряде (больше 4,2 вольт), при котором может произойти возгорание или взрыв;
- оба вида батарей запрещено использовать при наличии повреждений и после сильного разряда (ниже 2,7 вольт).
Применение и характеристики
В первую очередь нужно отметить ёмкость Li-Pol батарей – она в несколько раз выше, чем у щёлочных, а количество рабочих циклов составляет около 600. Это значение постоянно увеличивается, и аккумуляторы совершенствуются.
Как и все АКБ, литий-полимерные подвержены старению – спустя два года активного использования они теряют около 20% своей ёмкости.
Среди основных видов можно выделить 2:
- Быстроразрядный – применяются в устройствах, где нужен быстрый разряд с максимальной отдачей (радиоуправляемые модели один из примеров).
- Обычные – предназначены для смартфонов, планшетов и других видов электротехники.
Различия между Li Ion и Li Pol батареями
Li pol элементы питания отличаются от литий ионных в основном по физическому состоянию электролита.
В первом случае используется твердый полимерный электролит, либо пластины с включениями гелеобразного электролита, а во втором случае электроды разделены жидким активным веществом.
Использование полностью сухого электролита снижает его активность, поэтому для улучшения эксплуатационных характеристик батарей, в него добавляют вкрапления гелевого полужидкого электролита.
Использование полимерной электролитной прослойки вместо пористого сепаратора, наполненного электролитом, усложняет технологический процесс и удорожает его, но позволяет получить более удобные и безопасные при эксплуатации источники питания.
ХарактеристикаLithium-IonLithium-Polymer
Плотность энергии | Высокая | Низкая |
Эффект старения | Со временем теряет емкость | Тоже теряет, но не так интенсивно, как li-ion |
Шансы на взрыв | Может взорваться при перезаряде | Безопасны от взрыва |
Стоимость | Дешевые | Дорогие |
Время зарядки | Долго заряжаются | Заряжается существенно быстрее |
Вес | Тяжелее | Легче |
В то же время, использование сухого полимера уменьшает активность электролита и обеспечивает приемлемые электрические параметры только при высокой температуре. В связи с этим при производстве большинства современных литий-полимерных источников используется гибридная технология, при которой в сухой полимерный материал добавляются вкрапления гелеобразного электролита. Это увеличивает его ионную электропроводность при сохранении высоких эксплуатационных характеристик.
Чем отличаются эти аккумуляторы друг от друга?
Если взять все известные смартфоны, планшеты, ноутбуки, смарт-часы и прочие портативные гаджеты, то самый подходящий аккумулятор подобрать можно уже на этапе проектирования и инженерного конструирования. В последнее время производители приложили немало усилий для того, чтобы внедрить самые современные технологии, позволяющие сберегать энергию.
Иногда у разработчиков получается достичь цикл автономности максимально длительный. Однако в угоду концептуальных особенностей разрабатываемого продукта (скажем, для того, чтобы иметь тонкий корпус или огромную камеру и при этом не увеличивать габариты) даже самым крутым системам экономии расхода заряда порой не суждено быть реализованными.
Вот почему покупателям приходится выбирать подходящие для конкретных целей характеристики.
ВАЖНО! Любителям путешествовать есть смысл выбрать длительный срок службы батареи. Им можно пожертвовать элегантным внешним видом. Тому, кто любит класть телефон на стол в люксовом ресторане, нужен такой аксессуар, который работает меньше, зато подчеркивает статус пользователя.
Тип аккумулятора — это часть инженерного расчета под выбранную концепцию. И тут нужно выбирать между конструкцией, которая проще и дешевле, или той, которая сложнее, но дороже.
Эксперты «Battery University» установили, что в современных гаджетах все же редко можно встретить литиевые батареи, которые полностью базируются на полимере. Преимущественно встречаются литий-ионные полимерные батареи. А в них используют ламинированную оболочку, а не жесткие корпуса, как у обычных литий-ионных батарей.
Преимущественно литий-полимерной батареей называют тот литий-ионный аккумулятор, который имеет эластичную полимерную оболочку с компактными габаритами.
Достоинства обычной литий-ионной (Li-Ion) батареи:
— Плотность высокая
— Эффект памяти отсутствует
— Стоимость низкая
Недостатки стандартной литий-ионной (Li-Ion) батареи:
— Может вздуваться и разрушаться
— Может самовоспламеняться
— Со временем изнашивается
ВАЖНО! Данный тип аккумулятора (Li-Ion) применяется в таких устройствах, как iPhone 4S, Apple MacBook Air 11, Apple iPod Photo, iPod Video и в прочих устройствах.
Достоинства литий-полимерной (Li-Poly/Li-Po) батареи:
— Эластичная и прочная
— Компактная и низкопрофильная
— Риск утечки электролита снижен
Недостатки литий-полимерной (Li-Poly/Li-Po) батареи:
— В производстве дороже
— Изнашивается быстрее
— Поставки неразвиты (логистика)
ВАЖНО! Данный тип литиевого аккумулятора (Li-Po/Li-Poly) применяется, в частности, в смартфонах Xiaomi Redmi 5; Redmi Note 4x, как и во многих айфонах.