Чим відрізняється літій-полімерний акумулятор від іонного | відміну, різниця

Літієві акумулятори на сьогоднішній день є найбільш досконалими джерелами запасається електричної енергії. Високі експлуатаційні і технічні характеристики роблять їх незамінними при використанні в портативних пристроях з підвищеними вимогами до якості харчування. Літій-іонні і літій полімерні акумулятори мають деякі відмінності, але в цілому технології та області застосування дуже схожі. Обидва типи акумуляторів мають однакову напругу одиничної комірки, використовують ідентичні зарядні пристрої.

Історія розвитку технології

Зародження технології літієвих батарей почалося в 1912 році. Перші спроби створити перезарядки джерела енергії зазнали невдачі через надзвичайно високу активність літію, приводила до вибухів і самозаймання. Подальші зусилля були спрямовані на забезпечення безпеки під час заряду і використання, пошук нових, більш дешевих матеріалів і хімічних складів.

Перші діючі зразки Li-ion батарей з рідким електролітом з’явилися на початку дев’яностих років. Піонером практичного використання технології в побутових пристроях стала корпорація SONY. Надалі стався бурхливий ріст популярності нових джерел живлення.

В процесі еволюції розробники знайшли спосіб частково позбутися від проблем, властивих Li-ion батарей з рідким електролітом. Такий заміною виступили щодо тверді полімери у вигляді іонопроводящіх плівок. Застосування полімерного електроліту вивело технологію літієвих батарей на більш високий рівень безпеки. У зв’язку з відсутністю необхідності мати міцний металевий корпус, полімерні батареї можуть виготовлятися товщиною від 1 мм, здатні приймати практично будь-яку форму, вбудовуватися в будь-яку конфігурацію обладнання. Використання полімерів значно знижує ризик виникнення проблем при неправильному використанні. В якості запобіжного забезпечення безпеки, в більшості випадків вбудований модуль електронного захисту є обов’язковим компонентом Li-ion і Li-poly батарей.

Подібність і відмінності

Основні відмінності батарей полягають у внутрішньому устрої та застосовуваних технологіях виготовлення. При цьому основні електричні та експлуатаційні характеристики здебільшого схожі.

Li-ion

Осередок складається з корпусу з анодом, катодом і сепаратором, просоченим рідким або гелеподібним електролітом. Наявність рідкого електроліту вимагає міцного металевого корпусу, що обмежує конструкцію в свободі вибору форми. Як правило, це циліндричні елементи, типу 18650, схожі на звичні сольові і лужні батарейки або нікелеві акумулятори, тільки іншого розміру. Зміна габаритів зроблено з метою запобігання спробам заряду неспеціалізованими зарядні пристрої та використання замість звичайних елементів, так як є відмінності в технології заряду і напрузі осередків.

Li-poly

Містять всередині сухий, або з невеликим відсотком гелю, полімерний заповнювач. В якості електроліту використовується полімерний наповнювач, який не проводить електрику, але не перешкоджає обміну іонами між анодом і катодом. Повністю сухий полімерний електроліт не здатний працювати при кімнатних температурах, так як нормальний іонообмін в полімері починається тільки при температурі від 60 ° С і вище. З цієї причини технологія сухого полімеру широкого практичного поширення в побуті не отримала. Те, що сьогодні називається літій полімерним акумулятором, є гібридом у вигляді полімеру з додаванням невеликої кількості гелю. Полімерні батареї вільні від обмежень форм і розмірів.

Літій полімерний і літій-іонний акумулятор мають невелику різницю енергетичних характеристик. Внаслідок кращої провідності рідкого електроліту іонні осередки мають кращі характеристики.

причини популярності

Літієві акумулятори мають ряд позитивних якостей, що зумовили їх широке поширення, таких як:

  • висока щільність енергії на одиницю об’єму;
  • можливість швидкого заряду;
  • здатність віддавати в навантаження струми, кратні ємності;
  • низький саморозряд;
  • невелика питома маса;
  • відсутність необхідності обслуговування протягом всього терміну служби.

Окреслені позитивні якості в різній мірі властиві обом типам акумуляторів. Невелика різниця полягає в особливостях конструкції. Так, Li-ion елементи мають дещо більшою масою через присутність металевого корпусу. Li-poly укладені в легкий пластиковий контейнер або щільну плівку, що знижує габарити і масу вироби.

Напруга одиничної комірки у обох типів однакова і становить близько 3,7. Алгоритми зарядки повністю ідентичні, що дозволяє використовувати одні і ті ж зарядні пристрої (ЗУ) для будь-яких літієвих акумуляторів.

Комфортні умови роботи батарей створюються при кімнатній температурі, близько 20 ° C. Оптимальні умови зберігання досягаються при температурі 0-10 ° С з рівнем заряду 40%. При дотриманні таких умов, саморозряд справних акумуляторів знаходиться на рівні 2-3% на рік з мінімальною втратою ємкості.

Енергоємність Li-poly незначно поступається Li-ion внаслідок гіршої провідності полімерного електроліту. Інші характеристики практично ідентичні.

Li-poly акумулятори

недоліки

Технологія має і деякі недоліки, серед яких:

  • підвищена вимогливість до режимам заряду і розряду
  • схильність до старіння
  • ймовірність загоряння, вибуху.

Літієві батареї особливо вимогливі до умов і режимів заряду. Відхилення максимального напруження всього на десяті частки вольта призводить до їх швидкої деградації і виходу з ладу. Ні в якому разі не можна застосовувати ЗУ для NiCa, NiMH, лужних і свинцевих акумуляторів.

Літієві акумулятори обох типів в рівній мірі схильні до старіння. При покупці варто звертати увагу на дату випуску. Якщо термін зберігання з моменту виробництва більше одного року, від покупки такого джерела живлення краще утриматися.

Технологія виробництва постійно вдосконалюється і все ж проблеми з безпекою мають місце. Як правило, вони пов’язані з порушенням умов зберігання і експлуатації. Високі температури, перевищення номінального струму навантаження, використання неспеціалізованих ЗУ є основною причиною проблем.

Підводячи підсумкове порівняння, не торкаючись тонкощів начебто хімічного складу електродів і електроліту, основні відмінності зведені в таблицю:

Li-ion Li-poly
Металічний корпус Пластиковий корпус або плівка
циліндрична форма Вільна форма, товщина від 1 мм
рідкий електроліт Твердий електроліт з гелем
Ціна нижча Ціна вище
Універсальність застосування стандартних циліндричних елементів Вбудовувані або знімні батареї з особливим інтерфейсом

Основні відмінності для звичайного користувача несуттєві, тому що більша частина портативних пристроїв спочатку комплектується тим чи іншим типом батареї і покупцеві немає необхідності уточнювати або вибирати їх. Обидва типи батарей мають подібні електричні характеристики і можуть використовуватися замість один одного, якщо дозволяють габарити. Виняток становлять особливі випадки, коли потрібні підвищені розрядні струми, низька маса. Наприклад, потужний бездротової електроінструмент, тягові батареї електромобілів або авіамоделізм.

Ссылка на основную публикацию