👍 Литий-полимерный аккумулятор — еще одна новинка в области питания портативной техники.
Литий-полимерный аккумулятор: отличие от ионного
Литий-полимерный аккумулятор использует полимерный материал в качестве электролита. Такой аккумулятор используется в цифровой технике, мобильных телефонах, всевозможных гаджетах, радиоуправляемых моделях и т.д.
Стимулом к совершенствованию литий-ионных аккумуляторов стала необходимость устранения двух их недостатков. Во-первых, они небезопасны в использовании и к тому же довольно неэкономичны. Эти недостатки инженеры решили устранить, заменив электролит.
В результате появился полимерный электролит. Однако раньше полимер назывался проводником. Издавна он использовался в электротехнике как токопроводящая пластиковая пленка. В современной разработке толщина литий-полимерного элемента достигает всего 1 мм, что автоматически снимает ограничения на использование разработчиками различных форм и размеров.
Однако главное в аккумуляторе нового поколения — это отсутствие жидкого электролита, за счет чего исключается риск возгорания аккумулятора. Таким образом, проблема его сохранности была устранена. Но чтобы понять, в чем основные отличия литий-полимерных и литий-ионных аккумуляторов, стоит присмотреться к базовой модели устройства.
Особенности использования литий-полимерных аккумуляторов для радиоуправляемых моделей.
Основные характеристики
Литий-полимерные батареи такого же веса превосходят по энергоемкости NiCd в 4-5 раз, NiMH в 3-4 раза. Количество рабочих циклов 500-600, при токах разряда 2С до потери емкости 20% (для сравнения — для NiCd — 1000 циклов, для NiMH — 500). В целом данных о количестве рабочих циклов пока очень мало, и к их характеристикам в этом случае следует относиться критически. Кроме того, совершенствуется технология их изготовления и не исключено, что на данный момент цифры для этого типа аккумуляторов уже другие. Как и все батареи, литиевые батареи склонны к старению. Через 2 года аккумулятор теряет около 20% своей емкости.
Из всего разнообразия литий-полимерных аккумуляторных батарей, доступных на рынке, можно выделить две основные группы: аккумуляторы с высоким разрядом (Hi -charge) и обычные. Они отличаются друг от друга максимальным током разряда: он указывается в амперах или в единицах емкости аккумулятора, обозначается буквой «С». Например, если ток разряда составляет 3C, а емкость аккумулятора составляет 1Ah, ток будет 3A.
Максимальный ток разряда обычных аккумуляторов, как правило, не превышает 3С, некоторые производители указывают 5С. Аккумуляторы с быстрой разрядкой допускают ток разряда до 8-10С. Такие батареи немного тяжелее своих слаботочных аналогов (примерно на 20%) и имеют буквы HD или HC в названии после цифр емкости, например, KKM1500 — это обычная батарея емкостью 1500 мАч, а KKM1500HD — быстрая — загрузите ее. Сразу хочу сделать небольшой комментарий для любителей экспериментов. Батареи с быстрой разрядкой не используются в бытовой технике. Поэтому, если у вас есть идея получить дешевый аккумулятор от мобильного телефона или видеокамеры, на хороший результат рассчитывать сложно. Скорее всего, такой аккумулятор очень быстро выйдет из строя из-за нарушения предполагаемых режимов работы.
Типы литий-полимерных аккумуляторов. Особенности, плюсы и минусы гелевых литий-ионных полимерных аккумуляторов. Соблюдайте требования к зарядке и зарядному устройству. Зарядка литий-полимерных аккумуляторов в смартфонах.
Сравнение литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов
Рассмотрим способ зарядки литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов. Что загрузится быстрее? Исследования показывают, что в первый час аккумуляторы заряжаются на 70-80%, затем напряжение увеличивается до максимума при пониженном токе, и зарядное устройство останавливает процесс. Зарядка и разрядка происходят одновременно. По своим характеристикам литий-полимерный аккумулятор не отличается от литий-ионного аккумулятора.
Но обратите внимание на форму батареек. Компактный литий-полимерный аккумулятор в прочном герметичном пакете из ламинированной фольги легче установить. Какую батарею, литий-ионную или литий-полимерную мне выбрать? Если вам нужен легкий аккумулятор большой емкости, выберите полимерный.
Предлагаем сравнить реакцию двух типов аккумуляторов на неисправности и решить, какой аккумулятор безопаснее, литий-ионный или литий-полимерный.
| Тип доказательства | Литий-полимерный аккумулятор | Аккумулятор с жидким электролитом |
| Стинг | Без изменений | Нагрев до 250 0, взрыв, дым, утечки |
| Нагрев до 200 0 | Без внешних изменений | Взрыв, капание электролита |
| Короткое замыкание | Без изменений | Подогрев до 100 0 С, капельное |
| Завышена | Припухлость | Взрыв, утечка, Т> 100 0 С. |
Что лучше, литий-полимерный или литий-ионный аккумулятор, зависит от условий его использования. В сегодняшней статье мы подробно расскажем, чем литий-ионный аккумулятор отличается от литий-полимерного.
Устройство литий-полимерного аккумулятора
Толчком к совершенствованию литиевых батарей стала необходимость устранения двух недостатков существующих литий-ионных батарей. Во-первых, они небезопасны в использовании, во-вторых, довольно дороги по цене. Эти недостатки технологи решили устранить, заменив электролит. В результате пропитанный пористый сепаратор был заменен полимерным электролитом. Следует отметить, что полимер ранее использовался в электротехнических целях как токопроводящая пластиковая пленка. В современном аккумуляторе толщина Li-pol элемента достигает 1 мм, что также снимает ограничения на использование разработчиками различных форм и размеров. Но главное, чтобы не было жидкого электролита, что исключает опасность возгорания. Теперь стоит внимательнее присмотреться к отличиям от литий-ионных элементов.
Литий-полимерные батареи считаются более совершенными, с улучшенными характеристиками, обеспечивающими более высокий уровень безопасности, поэтому такие батареи дороже литий-ионных.
Срок службы литий-полимерного аккумулятора
Растущий интерес потребителей к мобильным гаджетам и высокотехнологичным портативным технологиям в целом вынуждает производителей совершенствовать свои продукты в различных направлениях. В то же время есть ряд общих параметров, работа которых выполняется аналогично.
К ним относится метод энергоснабжения. Всего несколько лет назад активные участники рынка могли наблюдать процесс замены никель-кадмиевых NiCd аккумуляторов на более совершенные элементы NiMH никель-металлогидридного происхождения. Сегодня новые поколения аккумуляторов конкурируют друг с другом.
Широко распространенная литий-ионная технология успешно заменяет литий-полимерные батареи в некоторых сегментах. Отличие от ионного в новом блоке не так заметно для обычного пользователя, но в некоторых отношениях существенное.
В то же время, как и в случае конкуренции NiCd и NiMH элементов, технология замены далеко не безупречна и по некоторым параметрам уступает своему аналогу.
Устройство аккумулятора Li-ion
Первые модели серийных литиевых батарей начали появляться в начале 1990-х годов. Однако затем в качестве активного электролита использовались кобальт и марганец.
- В современных литий-ионных аккумуляторах важно не столько вещество, сколько конфигурация его размещения в блоке.
- Такие батареи состоят из электродов, разделенных разделителем пор. Масса сепаратора, в свою очередь, только пропитывается электролитом.
- Что касается электродов, то они представлены катодной основой на алюминиевой фольге и медным анодом.
- Внутри блока катод и анод соединены зажимами токоприемника. Плата за обслуживание положительно заряжает ионы лития.
Преимущество этого материала в том, что он обладает способностью легко проникать в кристаллические решетки других веществ, образуя химические связи.
Однако положительных качеств таких аккумуляторов уже недостаточно для современного бизнеса, что привело к появлению литий-полимерных элементов, обладающих множеством характеристик.
В целом стоит отметить схожесть литий-ионных блоков питания со стандартными гелиевыми аккумуляторами для автомобилей.
В любом случае, батареи разработаны с учетом их физического удобства. Частично это направление развития продолжили полимерные элементы.
Устройство литий-полимерного аккумулятора
Толчком к совершенствованию литиевых батарей стала необходимость устранения двух недостатков существующих литий-ионных батарей. Во-первых, они небезопасны в использовании, во-вторых, довольно дороги по цене.
- Эти недостатки технологи решили устранить, заменив электролит. В результате пропитанный пористый сепаратор был заменен полимерным электролитом.
- Следует отметить, что полимер ранее использовался в электротехнических целях как токопроводящая пластиковая пленка.
- В современном аккумуляторе толщина Li-pol элемента достигает 1 мм, что также снимает ограничения на использование разработчиками различных форм и размеров.
Но главное, чтобы не было жидкого электролита, что исключает опасность возгорания.
Теперь стоит внимательнее присмотреться к отличиям от литий-ионных элементов.
В чем главное отличие от ионной батареи?
Ключевое отличие заключается в отказе от гелия и жидких электролитов. Для более полного понимания этой разницы стоит обратиться к современным моделям автомобильных аккумуляторов.
Необходимость замены жидкого электролита снова была продиктована проблемами безопасности. Но если в случае с автомобильными аккумуляторами прогресс остановился на тех же пористых электролитах с пропиткой, то литиевые модели получили полноценную прочную основу.
Что такого хорошего в твердотельном литий-полимерном аккумуляторе? Отличие от ионного в том, что активный ингредиент в виде пластинки в области контакта с литием предотвращает образование дендритов при циклировании.
Этот фактор исключает возможность взрывов и возгораний таких аккумуляторов. Все дело в достоинствах, но у новых аккумуляторов есть и недостатки.
Срок службы литий-полимерного аккумулятора
В среднем такие аккумуляторы выдерживают около 800-900 циклов зарядки. Этот показатель скромен на фоне современных аналогов, но даже этот фактор нельзя считать определяющим элементом ресурса.
- Дело в том, что такие аккумуляторы подвержены интенсивному старению вне зависимости от характера их эксплуатации.
- То есть, даже если аккумулятор совсем не используется, его ресурс будет уменьшен. Неважно, литий-ионный аккумулятор или литий-полимерный элемент.
- Все источники питания на основе лития характеризуются этим процессом.
- В течение года после приобретения можно заметить значительную потерю объема. Через 2-3 года некоторые аккумуляторы полностью выходят из строя.
Но многое зависит от производителя, так как внутри сегмента также есть различия в качестве работы аккумулятора. Подобные проблемы присущи никель-металлгидридным элементам, которые стареют при резких колебаниях температуры.
Недостатки
Помимо проблем быстрого старения, такие батареи требуют дополнительных систем защиты. Это связано с тем, что внутреннее напряжение в разных областях может привести к выгоранию. Поэтому для предотвращения перегрева и перегрузки используется специальная схема стабилизации.
У этой системы есть и другие недостатки. Главный из них — текущее ограничение. Но с другой стороны, дополнительные схемы защиты делают литий-полимерный аккумулятор более безопасным. Отличается от ионной и по стоимости. Полимерные батареи дешевле, но ненамного.
Их цена также растет за счет внедрения схем электронной защиты.
Эксплуатационные особенности гелеобразных модификаций
Для увеличения электропроводности техник все же добавляет к полимерным элементам гелеобразный электролит. О полном переходе на такие вещества речи не идет, так как это противоречит концепции данной технологии. Но в портативной технике часто используются гибридные аккумуляторы.
Их особенность заключается в их чувствительности к температуре. Производители рекомендуют использовать эти модели аккумуляторов при температуре от 60 ° C до 100 ° C. Это требование также определило особую нишу для этого приложения.
Гелевые модели можно использовать только в жарком климате, не говоря уже о необходимости замачиваться в термоизолированном футляре. Однако вопрос, какую батарею выбрать — литий-полимерную или литий-ионную — в бизнесе стоит не так остро.
Там, где температура имеет особое влияние, часто используются комбинированные решения. В таких случаях обычно используются полимерные элементы в качестве резервных.
Оптимальный метод зарядки
Типичное время зарядки литиевых батарей составляет в среднем 3 часа, и во время зарядки устройство остается холодным. Заливка проходит в два этапа. Вначале напряжение достигает пикового значения, и этот режим поддерживается до 70%.
Остальные 30% уже набраны в нормальных стрессовых условиях. Интересен и другой вопрос: как зарядить литий-полимерный аккумулятор, если нужно поддерживать его полный объем в постоянном режиме? В этом случае нужно соблюдать график зарядки.
Рекомендуется выполнять эту процедуру примерно каждые 500 часов работы с полным сливом.
Меры предосторожности
Во время работы используйте только соответствующее по характеристикам зарядное устройство, подключая его к сети со стабильным напряжением.
- также необходимо проверить состояние разъемов, чтобы аккумулятор не вскрывался.
- важно учитывать, что, несмотря на высокую степень безопасности, это все же тип аккумулятора, чувствительный к перегрузкам.
- Литий-полимерный аккумулятор не переносит перегрузок по току, чрезмерного охлаждения внешней среды и механических ударов.
Однако по всем этим показателям полимерные блоки даже надежнее литий-ионных. Однако главный аспект безопасности — это безвредность твердотельных источников питания, конечно, при условии, что они герметичны.
Какой аккумулятор лучше – Li-pol или Li-ion?
Эта проблема во многом определяется условиями эксплуатации и целью энергоснабжения. Основные преимущества полимерных устройств вполне ощутимы для самих производителей, которые могут более свободно использовать новые технологии.
Разница будет незаметной для пользователя. Например, в вопросе, как зарядить литий-полимерный аккумулятор, владельцу придется больше внимания уделять качеству блока питания. На момент зарядки это идентичные элементы.
Что касается продолжительности, то по этому параметру ситуация также неоднозначная. Эффект старения больше характерен для полимерных элементов, но практика показывает другие примеры.
Например, есть отзывы о литий-ионных элементах, которые приходят в негодность через год использования. А полимерные в некоторых устройствах работают 6-7 лет.
Заключение
Вокруг аккумуляторов до сих пор существует множество мифов и ложных суждений относительно различных нюансов эксплуатации. Напротив, некоторые характеристики аккумуляторов замалчиваются производителями.
- Что касается мифов, то один из них опровергает литий-полимерный аккумулятор.
- Отличие от ионного аналога в том, что полимерные модели испытывают меньшее внутреннее напряжение.
- По этой причине сеансы зарядки, которые еще не привели к разрядке аккумуляторов, не влияют отрицательно на работу электродов.
- Если говорить о скрытых производителями фактах, то один из них касается продолжительности.
Как уже было сказано, время автономной работы характеризуется не только скромной скоростью циклов зарядки, но и неизбежной потерей полезного объема аккумулятора.
