Литий полимерный или литий ионный: безопасность, эффективность, применение и стоимость

Отличия литий-ионных аккумуляторов от литий-полимерных

Доставка по России СДЕК или Почтой России: Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск, Екатеринбург, Нижний Новгород, Самара, Омск, Казань, Челябинск, Ростов-на-Дону, Уфа, Волгоград, Пермь, Красноярск, Воронеж, Саратов, Краснодар, Тольятти, Ижевск, Ульяновск, Барнаул, Владивосток, Ярославль, Иркутск, Тюмень, Махачкала, Хабаровск, Оренбург, Новокузнецк, Кемерово, Рязань, Томск, Астрахань, Пенза, Набережные Челны, Липецк, Тула, Киров, Чебоксары, Калининград, Брянск, Курск, Иваново, Магнитогорск, Улан-Удэ, Тверь, Ставрополь, Нижний Тагил, Белгород, Архангельск, Владимир, Сочи, Курган, Смоленск, Калуга, Чита, Орёл, Волжский, Череповец, Владикавказ, Мурманск, Сургут, Вологда, Саранск, Тамбов, Стерлитамак, Грозный, Якутск, Кострома, Комсомольск-на-Амуре, Петрозаводск, Таганрог, Нижневартовск, Йошкар-Ола, Братск, Новороссийск, Дзержинск, Шахты, Нальчик, Орск, Сыктывкар, Нижнекамск, Ангарск, Старый Оскол, Великий Новгород, Балашиха, Благовещенск, Прокопьевск, Бийск, Химки, Псков, Энгельс, Рыбинск, Балаково, Северодвинск, Армавир, Подольск, Королёв, Южно-Сахалинск, Петропавловск-Камчатский, Сызрань, Норильск, Златоуст, Каменск-Уральский, Мытищи, Люберцы, Волгодонск, Новочеркасск, Абакан, Находка, Уссурийск, Березники, Салават, Электросталь, Миасс, Первоуральск, Рубцовск, Альметьевск, Ковров, Коломна, Майкоп, Пятигорск, Одинцово, Колпино, Копейск, Хасавюрт, Новомосковск, Кисловодск, Серпухов, Новочебоксарск, Нефтеюганск, Димитровград, Нефтекамск, Черкесск, Орехово-Зуево, Дербент, Камышин, Невинномысск, Красногорск, Муром, Батайск, Новошахтинск, Сергиев Посад, Ноябрьск, Щёлково, Кызыл, Октябрьский, Ачинск, Северск, Новокуйбышевск, Елец, Арзамас, Обнинск, Новый Уренгой, Каспийск, Элиста, Пушкино, Жуковский, Артём, Междуреченск, Ленинск-Кузнецкий, Сарапул, Ессентуки, Истра, Воткинск, Ногинск, Тобольск, Ухта, Серов, Бердск, Великие Луки, Мичуринск, Киселёвск, Новотроицк, Зеленодольск, Соликамск, Раменское, Домодедово, Магадан, Глазов, Каменск-Шахтинский, Железногорск, Канск, Назрань, Пушкин, Гатчина, Саров, Новоуральск, Воскресенск, Долгопрудный, Бугульма, Кузнецк, Губкин, Кинешма, Ейск, Реутов, Усть-Илимск, Железногорск, Усолье-Сибирское, Чайковский, Азов, Алушта, Армянск, Джанкой, Евпатория, Керчь, Севастополь, Симферополь, Судак, Крым, Феодосия, Ялта.

Наш адрес: г. Москва, ул.Складочная, д. 1, стр. 18, офис 302. Телефон: +7 925 080 38 88 (Viber, Whatsapp,Telegram). Режим работы: понедельник — воскресенье с 10:00 до 20:00. Сайт отвечает на вопросы: Как выбрать зарядку и аккумулятор для ноутбука? Как правильно определить оригинальный код аккумулятора для телефона? Как правильно подобрать аккумулятор для телефона? Где купить аккумулятор для робота пылесоса? Вас интересует наличие, цена, и как купить за наличный и безналичный расчет? — сделайте запрос нашим менеджерам. Официальный сайт компании Accutel.ru.

Литий─полимерный аккумулятор: отличие от ионного Литий─полимерный аккумулятор: отличие от ионного

Подавляющее большинство жителей развитых стран имеют мобильные телефоны, планшеты, ноутбуки. Когда вы приобретаете какой-нибудь гаджет в магазине, скорее всего, даже не задумываетесь о типе аккумулятора в нём. И это неудивительно. Технологии быстро развиваются, в том числе, в сфере аккумуляторов. Не так давно в мобильной электронике использовались Ni─Cd аккумуляторы, которые потом сменили Ni─MH. Затем появились литий─ионные, которые быстро завоевали рынок портативных гаджетов. И вот теперь их теснят литий─полимерные батареи. В какой-то момент пользователь начинает задумываться о том, какая аккумуляторная батарея у него. В чём её преимущества и недостатки? В этой заметке мы попытаемся понять, в чём заключается отличие литий─полимерного аккумулятора от литий─ионного.


 

Содержание статьи

Содержание

Li─Ion аккумулятор

Работы по созданию аккумуляторов с использованием лития велись достаточно давно. Но первые работоспособные экземпляры для бытовой техники появились только в 70-е годы прошлого столетия. Но тогда это были несовершенные модели с электродами из металлического лития. И эксплуатация таких аккумуляторов проблематичной в плане безопасности. Оставалось много нерешенных проблем с процессом заряда и разряда таких батарей.

Литий─ионный аккумулятор


Дело в том, что металлический литий очень активен и обладает высоким электрохимическим потенциалом. Его использование в аккумуляторах позволяет значительно увеличить энергетическую плотность. Аккумуляторные батареи с электродами из металлического Li, которые были разработаны первыми, имеют высокое напряжение и большую ёмкость. Однако постоянная работа такого аккумулятора в режиме заряда и разряда приводит к тому, что литиевый электрод изменяется.

Это приводит к тому, что стабильность работы нарушается и возникает угроза воспламенения из-за неконтролируемого протекания реакции в батарее. Аккумуляторный элемент быстро нагревается и, когда температура поднимается до плавления лития, то идёт бурная реакция с воспламенением. С этим были связаны отзывы первых аккумуляторов литиевого типа в потребительской электронике в начале 90-х годов.

В результате учёные стали заниматься разработкой АКБ на основе ионов Li. Из-за того, что пришлось отказаться от использования металлического лития, несколько уменьшилась энергетическая плотность. Но зато были решены проблемы с безопасностью при эксплуатации АКБ. Эти новые аккумуляторы получили название литий─ионных.

Рекомендуем дополнительно прочитать статью о том, как правильно заряжать li-polymer аккумуляторную батарею.


Энергетическая плотность литий─ионных аккумуляторов в 2─3 раза (в зависимости от используемых материалов) выше, чем у никель─кадмиевых. При разряде Li─Ion аккумуляторы показывают схожие с Ni─Cd характеристики. Единственное, в чём они им уступают – это работа при сверхвысоких токах разряда (более 10С). К настоящему времени уже выпущено немало различных модификаций литий─ионных аккумуляторов.

Они отличаются материалом, используемым в качестве катода, форм-фактором и по некоторым другим параметрам. Их однозначно характеризует конструкция, в которую входят электроды, погружённые в жидкий электролит, содержащий ионы лития. Этот аккумуляторный элемент помещён в герметичную металлическую оболочку (сталь, алюминий). Для управления процессами заряда и разряда в литий─ионных аккумуляторных батареях есть печатная плата, называемая контроллером.

Чтобы картина по Li─Ion батареям была полной, рассмотрим их преимущества и недостатки.
Вернуться к содержанию
 

Преимущества Li─Ion

  • Небольшой саморазряд;
  • Высокая энергетическая плотность и ёмкость по сравнению со щелочными;
  • Один аккумуляторный элемент имеет напряжение около 3,7 вольта. Для кадмиевых и металлогидридных это значение 1,2 вольта. Это позволяет значительно упростить конструкцию. В телефонах, например, используются батареи, имеющие в своём составе только одну банку;
  • Отсутствует эффект памяти, а значит, упрощается обслуживание АКБ.

Вернуться к содержанию
 

Недостатки Li─Ion

  • Необходим контроллер. Это печатная плата, которая контролирует напряжение аккумуляторного элемента или элементов, если их несколько. Плата также контролирует максимальный ток разряда, а в некоторых случаях и температуру банки. Без контроллера невозможна безопасная эксплуатация литий─ионной АКБ;
  • Деградация Li─Ion системы идёт даже при хранении. То есть, через год ёмкость батареи ощутимо уменьшается, даже если она не используется. Аккумуляторы других типов (щелочные, свинцово-кислотные) тоже постепенно деградируют в процессе хранения, но у них это менее выражено;
  • Цена литий─ионных выше, чем кадмиевых или никель─металлогидридных.

Возможности литий─ионной технологии не выработаны до конца. Поэтому постоянно появляются новые батареи, где решаются те или иные проблемы этого типа АКБ. Подробнее о том, что представляет собой литий─ионный аккумулятор читайте в статье по указанной ссылке.
Вернуться к содержанию
 

Li─Pol аккумулятор

Из-за проблем с обеспечением безопасности при заряде-разряде Li─Ion аккумуляторов стали вестись дальнейшие разработки модификаций этих батарей. В результате были разработаны литий─полимерные аккумуляторы. Их отличие от ионных в применяемом электролите. Стоит сказать, что первые разработки в этом направлении велись одновременно с Li─Ion технологией. Ещё в прошлом столетии был впервые использован сухой электролит из твёрдого полимера. По внешнему виду он похож на плёнку из пластика. Этот полимер не проводит ток, но не препятствуйте ионному обмену, который подразумевает движение заряженных атомов или их групп. Помимо содержания в нём электролита, полимер ещё выступает как пористый сепаратор между электродами.

Конструкция литий─полимерного аккумулятора

Конструкция литий─полимерного аккумулятора



Новая конструкция позволила повысить безопасность и упростить производство аккумуляторов. И ещё более важно то, что литий─полимерные аккумуляторы могут быть выпущены практически любой формы и очень малой толщины (до 1 миллиметра). Это позволяет делать различные устройства, работающие от Li─Pol аккумуляторных батарей, тонкими, компактными и изящными. Некоторые литий─полимерные аккумуляторные батареи могут быть даже вшиты в одежду.

Естественно, что есть и недостатки. В частности, Li─Pol аккумуляторы с сухим электролитом имеют низкую электрическую проводимость в условиях комнатной температуры. Это объясняется тем, что при этой температуре их внутреннее сопротивление большое, что препятствует выдаче разрядного тока, необходимого для работы портативной электроники.

Если нагреть литий─полимерный аккумулятор до 60 градусов Цельсия, то проводимость увеличивается. Понятно, что это не годится для использования в телефонах или планшетах. Однако аккумуляторы с сухим полимером нашли свою нишу на рынке. Их используются в роли запасных источников питания в условиях повышенных температур. Есть варианты, когда ставятся нагревательные элементы для обеспечения температуры, необходимой для нормальной работы аккумулятора.

Здесь стоит пояснить ещё один важный момент. Наверняка все видели, что в смартфонах, планшетах и ноутбуках уже давно используются аккумуляторы с пометкой Li─Pol. Это литий─полимерные аккумуляторы гибридного типа, если так можно выразиться. Они представляют собой нечто среднее между Li─Ion и батареями с сухим полимером. Производители, выпускающие литий─полимерные аккумуляторы, используют в них в роли электролита гелеобразное вещество с ионами лития.

Так, что практически все литий─полимерные аккумуляторы в современных мобильных гаджетах используют гелеобразный электролит. По своей конструкции они представляют собой гибрид ионных и полимерных батарей. В чём же отличие между ионными и полимерными АКБ с гелеобразным электролитом? Их основные электрохимические параметры примерно одинаковы. Отличие таких гибридных АКБ заключается в том, что в них вместо пористого сепаратора используется твёрдый электролит. Он, как говорилось выше, ещё и выполняет роль пористого сепаратора. А электролит в гелеобразном состоянии используется для того, чтобы увеличить электропроводимость ионов.

Литий─полимерные аккумуляторы всё больше распространяются на рынке и за ними будущее. По крайней мере, в сегменте бытовой техники и потребительской электроники. Но пока их внедрение идёт не очень активно. Некоторые эксперты на рынке объясняют это тем, что слишком много средств было вложено в разработку Li─Ion батарей. И инвесторы просто хотят «отбить» вложенные деньги. Подробнее о литий─полимерных аккумуляторах читайте по ссылке.

Вернуться к содержанию
 

Отличие литий─полимерного от литий─ионного аккумулятора

Отличие литий─полимерного аккумулятора от ионного


Теперь нужно обобщить, в чём же отличие Li─Pol и Li─Ion аккумуляторов.

Полимерные батареи имеют в своём составе твёрдый электролит (полимер). В случае гибридных Li─Pol аккумуляторов ещё добавляется гелеобразный электролит с ионами лития. В случае Li─Ion аккумуляторов имеется жидкий электролит;

Литий─полимерные АКБ могут выполняться без металлической оболочки, что недопустимо для ионных. Кроме того, Li─Pol могут выполняться любой формы и толщиной до 1 миллиметра. Это довольно существенное отличие и преимущество полимерных батарей;

Энергоёмкость Li─Pol аккумуляторов немного меньше ионных.

Вместе с тем они имеют следующие общие моменты:

  • Общий принцип передачи заряда с помощью ионов лития;
  • Отсутствует «эффект памяти»;
  • Низкий уровень саморазряда;
  • Оба типа аккумуляторов подвержены деградации при хранении.

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию

отличие от ионного 🚩 Комплектующие и аксессуары

 

В литий-полимерном аккумуляторе в качестве электролита используется полимерный материал. Батарея такого типа применяется в цифровой технике, мобильных телефонах, всевозможных гаджетах, радиоуправляемых моделях и пр.

Толчком для совершенствования литий-ионных аккумуляторов стала необходимость борьбы с двумя существующими в них недостатками. Прежде всего, они небезопасны в эксплуатации и к тому же достаточно неэкономичны. Устранять данные минусы инженеры решили с помощью смены электролита.

В итоге появился полимерный электролит. Однако полимер и раньше был известен как проводник. Он давно уже использовался в электротехнических нуждах в качестве проводящей ток пластиковой пленки. В современной же разработке толщина литий-полимерного элемента достигает всего 1 мм, что автоматически устраняет ограничения по использованию разработчиками различных форм и размеров.

Однако главное в новой генерации аккумулятора заключается в отсутствии жидкого электролита, благодаря этому исключается риск воспламенения батареи. Таким образом была устранена проблема ее безопасности. Но чтобы понять, в чем основные отличия Li-pol от литий-ионных аккумуляторов, следует подробнее рассмотреть устройство базовой модели.

Первые модели серийных аккумуляторов на основе лития появились еще в начале 90-х годов. Однако в качестве электролита тогда применялся кобальт и марганец. В современных же батареях Li-ion важно не столько само вещество, сколько конфигурация его расположения в блоке.

Литий-ионные аккумуляторы состоят из электродов, которые разделены сепаратором с порами. В свою очередь масса сепаратора как раз и пропитывается веществом электролита. Что касается самих электродов, то они представляют собой катодную основу на алюминиевой фольге с медным анодом.

Внутри блока разнополюсные анод и катод соединяются между собой токосъемными клеммами. Образование заряда обеспечивает положительный заряд иона лития. Литий в данном случае выгоден тем, что располагает возможностью легко проникать в кристаллические решетки других веществ, формируя химические связи.

Однако положительных качеств литий-ионных батарей все чаще оказывалось недостаточно для выполнения задач в современных гаджетах. Именно это обусловило появление новой генерации Li-pol элементов, имеющих немало конструктивных и функциональных особенностей.

В целом необходимо отметить сходство литий-ионных источников питания с гелиевыми полноформатными АКБ для автомашин. В обоих случаях аккумуляторы разрабатываются с расчетом на практичность в использовании. Отчасти это направление развития продолжили и элементы на полимерной основе.

В среднем литий-полимерные аккумуляторы поддерживают примерно 800-900 циклов зарядки. Данный показатель можно считать очень скромным на фоне остальных современных аналогов. Но вовсе не этот фактор рассматривается специалистами как определяющий ресурс элемента.

Дело в том, что новейшие аккумуляторы подвержены активному старению независимо от интенсивности их эксплуатации. То есть даже если источник питания совсем не используется, его ресурс будет со временем сокращаться. Причем это в равной степени относится как к литий-ионному аккумулятору, так и к литий-полимерным элементам.

Все аккумуляторы, базирующиеся на литиевой основе, характеризуются процессом непрерывного старения. Существенную утрату в энергоемкости батареи можно заметить уже через год после приобретения гаджета. Спустя 2-3 года некоторые источники питания совершенно выходят из строя. Однако здесь многое зависит от производителя, так как внутри данного сегмента имеются различия в качестве исполнения аккумулятора.

Помимо проблем с быстрым устареванием, данный тип аккумуляторов нуждается в дополнительной системе защиты. Это связано с тем, что внутреннее напряжение на разных участках цепи батареи может привести к перегоранию. Поэтому здесь была внедрена особая схема стабилизации, предотвращающая перезаряды и перегревы.

Принципиальное отличие Li-pol от Li-ion заключается в отказе от гелиевых и жидкостных электролитов. Для более точного понимания этой разницы необходимо обратиться к современным моделям автомобильных аккумуляторов. Потребность в замене жидкого электролита в данном случае была обусловлена, конечно же, интересами безопасности.

Но если в случае с автомобильными АКБ прогресс остановился на тех же пористых электролитах с пропиткой, то модели на литиевой основе получили полноценную твердую основу. Несомненно, твердотельный литий-полимерный аккумулятор – это большое преимущество. Его отличие от ионного заключается в том, что активное вещество в виде пластины в зоне контакта с литием препятствует образованию дендритов при циклировании.

Данный фактор исключает вероятность взрывов и возгораний таких источников питания. Однако есть и слабые места у новых элементов питания. Подобная система влечет свой ряд недостатков.

Главным из них можно назвать ограничение тока. Однако, с другой стороны, дополнительные защитные системы делают литий-полимерный аккумулятор безопаснее. Отличие от ионной батареи в плане стоимости тоже немаловажный фактор. Полимерные источники питания стоят дешевле, хоть и ненамного. Их ценник все же повышается из-за установки электронных защитных схем.

Решать, какой аккумулятор из представленных моделей лучше, в большей степени следует, исходя из планируемых условий эксплуатации и характеристик целевого объекта энергоснабжения. Основные преимущества устройств на полимерной основе ощутимы скорее для самих производителей, благодаря им они могут свободнее использовать новые технологии. Для пользователя такая разница в батареях будет малозаметна.

Например, в вопросе о том, как следует заряжать литий-полимерный аккумулятор, владельцу гаджета придется уделять больше внимания выбору качественного источника энергоснабжения. По продолжительности самого процесса заряда и тот, и другой источник питания будут скорее идентичными элементами.

Что касается вопроса долговечности, то и в этом показателе ситуация тоже неоднозначная. Конечно, эффект старения в большей степени характеризует элементы на полимерной основе, но на практике владельцы наблюдают самые разные ситуации. К примеру, нередки отзывы о литий-ионных аккумуляторах, которые оказываются непригодными для эксплуатации уже спустя 1 год после приобретения. А литий-полимерные батареи вполне могут прослужить в некоторых аппаратах по 6-7 лет, при этом находясь постоянно в активном использовании.

В полимерные элементы с целью повышения электропроводности инженеры все же добавляют гелеобразный электролит. Тем не менее, вопрос о том, какой аккумулятор выбрать, не стоит остро на предприятиях. В местах, где большое влияние оказывает температура, часто используются комбинированные решения. Полимерные элементы в таких случаях обычно применяют в качестве резервных источников питания, подключая их в сеть по мере необходимости.

Какой аккумулятор лучше — литий-полимерный или литий-ионный?

Многие знают, что в подавляющем большинстве современной техники используют литий-ионные аккумуляторы, которые обозначают как Li-Ion. Однако так же появилось и такое обозначение, как Li-Po или Li-Pol. Как нам уже понятно, за этим обозначением скрывается такое название, как литий-полимерный аккумулятор. И, видя разное обозначение, многие люди задумываются, а какой же из этих типов аккумуляторов лучше. Давайте разберем этот вопрос.

Сразу хочется отметить, что противопоставлять эти типы аккумуляторов не стоит, так как литий-полимерный вариант является разновидностью литий-ионного аккумулятора. Всё дело в том, что под названием литий-ионный аккумулятор имеется в виду, что возникновение электрического тока в нем происходит, благодаря движению ионов лития. Так вот, такое движение ионов лития имеется и в одном, и в другом типе аккумулятора.

Разница будет в том, какой тип электролита используется. В «классическом» варианте литий-ионной батареи применяют жидкий или гелеобразный электролит, которым пропитан так называемый сепаратор — пористое вещество, расположенное между анодом и катодом. Однако при использовании жидкого электролита невозможно задать аккумулятору какую угодно форму, в частности плоскую, как у батарей сотовых телефонов. Их можно разместить только в цилиндрическом корпусе, а значит с ними не получится создать устройства с тонким корпусом.

И тогда решили вместо жидкого использовать сухой твердый электролит из полимерного материала. Он выполнен в виде тонкой пленки, которая как и жидкий вариант не проводит электрический ток, но пропускает ионы лития, и его можно свернуть в любую форму, так как такой полимерный электролит достаточно гибкий в отличие от пористого сепаратора. Ну и, благодаря малой толщине полимерного электролита, корпус всей батареи тоже получается тонким.

Однако испытания таких батарей показали, что они могут быть столь же эффективны в использовании, как и «классические» батареи с жидким электролитом, лишь при условии, что температура окружающей среды будет около 60°C. В противном случае в них имеется слишком большое сопротивление, из-за которого электропроводность слишком мала. Поэтому стало понятно, что такую батарею использовать в широком спектре приборов не получится.

Но всё же от идеи придания аккумулятору плоской формы отказываться не хотелось, поэтому было принято решение, что к твердому сухому полимерному электролиту для увеличения электропроводности будет добавляться некоторое количество гелеобразного электролита. И в таком виде литий-полимерные батареи и пошли в массовый выпуск. Поэтому когда вы видите надпись Li-Pol, вы должны понимать, что это гибридный вариант аккумулятора, который правильнее называть литий-ионно-полимерный, однако в рекламных целях в названии оставили только слово «полимерный».

Все современные телефоны, планшеты и ноутбуки оснащаются Li-Pol аккумуляторами. Но при этом многие производители продолжают помечать их как Li-Ion, что, как мы выяснили выше, тоже верно.

А вот, например, для электроинструмента, работающего на аккумуляторах, используют «классические» литий-ионный батареи с жидким электролитом, поскольку в данном случае нет необходимости придания тонкой формы аккумулятору.

Таким образом, из описанного выше, думаю стало понятно, что если сравнивать по энергоэффективности, то «классические» литий-ионные батареи будут несколько лучше, чем литий-полимерные. Однако использование в последних определенного количества жидкого электролита делает такое различие почти незаметным. Ну а что касается удобства использования, то литий-полимерные батареи при одинаковой емкости получаются менее габаритными.

Кроме того сухой электролит более безопасен в плане воспламенения, однако из-за того, что в литий-полимерных батареях все равно используют некоторое количество жидкого электролита, опасность воспламенения все равно присутствует, хоть и в меньшей степени, чем у «классических» литий-ионных батарей. Чтобы максимально обезопасить себя, используйте аккумуляторы от известных мировых производителей, где используются самые серьезные уровни защиты, и старайтесь избегать дешевые китайские образцы, где должной безопасности не уделено достаточного внимания.

Что же, думаю на этом можно и закончить. Надеюсь в статье все понятно разъяснено и у вас не осталось больше вопросов по поводу того, какой тип аккумулятора лучше.

Читайте также:

В чем особенности литий-полимерных аккумуляторов

Литий-полимерный аккумулятор является усовершенствованным вариантом традиционной литий-ионной батареи. Его основным отличием считается использование специального полимерного материала, в котором в качестве наполнения применяются гелеобразные литий-проводящие включения. Такой тип аккумуляторов применяется во многих моделях мобильных устройств, телефонах, цифровых приборах, радиоуправляемых машинах и так далее.

Традиционный литий-полимерный аккумулятор для бытового использования не может выдавать слишком большой ток. Однако сегодня имеются специальные силовые разновидности подобных устройств, которые могут выдавать ток, который во много раз превышает показатели его емкости в ампер-часах.

Устройство литий-полимерного аккумулятора

Разница между литий-полимерным и литий-ионным носителем энергии заключается в типе применяемого электролита. В полимерных батареях применяется специальный полимер с литийсодержащим раствором, а в ионных — обычный гелевый электролит. В силовых системах большинства современных моделей используется именно литий полимерный аккумулятор. Это связано с тем, что он обеспечивает более мощные разрядные токи. Однако слишком жесткого разделения между этими типами аккумуляторов не существует, поскольку они отличаются только характером электролита. Это касается особенностей зарядки и разрядки, правил эксплуатации и техники безопасности.

Основные характеристики

Современный литий-полимерный аккумулятор при одинаковой массе является существенно более энергоемким, чем никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металлгидридные (NiMH) батареи. Они имеют количество рабочих циклов примерно 500-600. Напомним, что у NiCd оно составляет 1000 циклов, а у NiMH — около 500. Как и литий-ионные, полимерные носители тоже со временем стареют. Поэтому через 2 года такой аккумулятор потеряет до 20% своей емкости.

Виды силовых литий-полимерных батарей

На сегодняшний день существует два основных вида таких батарей — стандартные и быстроразрядные. Они различаются между собой по уровню максимального разрядного тока. Этот показатель указывают либо в единицах аккумуляторной емкости, либо в амперах. В большинстве случаев максимальный уровень разрядного тока не превышает 3С. Однако некоторые модели могут давать ток в 5С. В быстроразрядных устройствах допускается ток разряда до 8-10С. Однако для бытовой техники быстроразрядные модели не используются.

Особенности применения

Применение литий-полимерного аккумулятора позволяет существенно увеличить время эксплуатации электромотора при сниженном весе самой батареи. Поэтому если заменить обычную батарею NiMH 650 мАч на два обычных литий-полимерных аккумулятора, то можно получить в 3 раза более емкий энергоноситель. При этом такая батарея будет более чем на 10 г легче. Если же взять быстроразрядные батареи, то тогда можно достичь еще более высокой производительности. Такая система станет отличным вариантом не только для небольших моделей самолетов или вертолетов, но и для внушительных радиоуправляемых устройств.

Литий-полимерные батареи, в отличие от литий-ионных, хорошо показали себя при использовании в вертолетах небольшого размера, таких как Hummingbird и Piccolo. Подобные модели с обычными коллекторными моторами могут летать на двух полимерных батареях в течение получаса. При использовании бесколлекторного мотора это время увеличивается до 50 минут. Такой тип аккумуляторных батарей считается идеальным вариантом для комнатных самолетов небольшого веса. Их эффективность в данном случае обуславливается гораздо меньшим весом по сравнению с NiCd батареями.

Единственное направление, в котором литий-полимерный аккумулятор уступает NiCd, это применение в устройствах со сверхвысоким разрядным током до 50 С. Однако, вполне возможно, что уже через несколько лет появятся более мощные батареи такого типа. При этом цены на литий-полимерные, литий ионные и NiCd аккумуляторы являются примерно одинаковыми при той же самой массе устройств.

Особенности эксплуатации

Правила эксплуатации литий-полимерного и литий-ионного аккумуляторов во многом схожи. При использовании батареи полимерного типа необходимо избегать некоторых опасных ситуаций, которые могут нанести ей непоправимый вред:

  • зарядка устройства с напряжением 4,2 вольт на банку;
  • разрядка токами с нагрузочной способностью, превышающей должную;
  • разрядка с напряжением ниже 3 вольт на банку;
  • разгерметизация батареи;
  • нагревание устройства выше 60 градусов;
  • длительное хранение в полностью разряженном состоянии.

Литий-полимерные и литий-ионные аккумуляторы отличаются пожароопасностью во время перегревания и переразрядки. Чтобы бороться с таким явлением, все современные батареи оснащаются встроенной электронной системой, которая препятствует переразрядке или перегреванию. Именно поэтому литий-полимерный аккумулятор требует специальных алгоритмов зарядки.

Зарядка

Процесс заряда литий-полимерных аккумуляторов практически ничем не отличается от зарядки литий-ионных батарей. Зарядка большинства литий-полимерных батарей при стартовом зарядном токе в 1С достигается примерно в течение 3 часов. Чтобы достичь полного заряда, необходимо иметь напряжение на аккумуляторе, соответствующее верхнему порогу. Кроме того, необходимым условием является уменьшение тока заряда до 3% от номинального значения. При этом во время подобной зарядки такой аккумулятор всегда остается холодным. Если вы хотите поддерживать батарею постоянно в заряженном состоянии, то тогда подзарядку желательно проводить примерно один раз в 500 часов, что соответствует 20 суткам. Как правило, зарядка обычно проводится в том случае, когда напряжение на выводах аккумулятора снижается до 4,05В. Зарядку прекращают после того, как напряжение на выводах достигнет 4,2В.

Температурный режим заряда

В большинстве литий-полимерных аккумуляторов предусмотрена зарядка при температуре 5-45 градусов при силе тока 1С. Если же температура находится в пределах от 0 до 5 градусов, то тогда рекомендуется перейти на ток в 0,1С. Зарядка при минусовой температуре в данном случае полностью запрещена. Традиционно, считается, что наиболее удачные условия для заряда — это 15-25 градусов. Поскольку все процессы заряда в литий-полимерных и литий-ионных аккумуляторах практически идентичны, то для них можно использовать одни и те же зарядные устройства.

Условия разрядки

Традиционно, такой тип аккумуляторов разряжается при показателях напряжения 3,0В на батарею. Впрочем, некоторые виды устройств необходимо разряжать при минимальном пороге 2,5В. Производители мобильных устройств предусматривают порог выключения 3,0В, который будет годиться для любых типов батарей. То есть, по мере разрядки аккумулятора при включенном мобильном устройстве напряжение постепенно падает и, при достижении показателя 3,0В, прибор автоматически предупреждает вас и сам выключается. Однако при этом устройство все равно продолжает потреблять какое-то количество энергии от батареи. Это требуется для того, чтобы определять нажатие кнопки включения или для других подобных функций. Также энергия здесь может использоваться для собственной схемы защиты и управления. Тем более, что небольшой уровень саморазрядки все таки остается характерным для литий-полимерных носителей. Поэтому если оставить такие аккумуляторы на длительное время, то напряжение в них может упасть ниже 2,5В, что очень вредно. Могут отключиться все внутренние системы защиты и управления. В результате, такие батареи уже не смогут быть заряжены обычными зарядными устройствами. Помимо этого, полная разрядка очень вредна для внутренней структуры батареи. Поэтому полностью разряженный аккумулятор необходимо на первом этапе заряжать минимальным током в 0.1C.

Температурный режим при разрядке

Лучше всего литий-полимерный аккумулятор чувствует себя в условиях комнатной температуры. Если использовать устройство в более жарких условиях, то срок службы батареи может существенно снизиться. Что касается литий-ионной батареи, то такой аккумулятор лучше всего работает при высокой температуре. Вначале она препятствует повышению внутреннего сопротивления батареи, которое считается результатом старения. Правда, в последующем энергоотдача сокращается и повышение температуры ускоряет процесс старения за счет увеличения внутреннего сопротивления.

Литий-полимерный аккумулятор имеет несколько другие условия эксплуатации, так как он обладает сухим и твердым электролитом. Идеальной температурой для его работы является 60-100 градусов. Поэтому такой энергоноситель стал идеальным вариантом для источников резервного питания в регионах с жарким климатом. Их специально помещают в теплоизоляционный корпус со встроенными нагревательными элементами с питанием от внешней сети.

Преимущества литий-полимерных батарей по сравнению с литий-ионными:

  • Литий-полимерный аккумулятор превосходит по емкости и долговечности литий-ионный.
  • Удобство использования в полевых условиях, когда нет возможности управлять температурой.
  • Высокая плотность энергии на единицу веса и объема.
  • Низкая саморазрядка.
  • Тонкие элементы не более 1 мм.
  • Гибкость формы.
  • Отсутствие эффекта памяти.
  • Широкий диапазон рабочих температур от −20 до +40 °C.
  • Незначительность перепада напряжения при разрядке.

Недостатки литий-полимерных батарей:

  • Низкая эффективность при температуре -20 градусов и ниже.
  • Высокая цена.
Как создают аккумуляторные батареи / Блог компании ASUS Russia / Хабр

Практически все современные гаджеты объединяет одна деталь — в них есть аккумуляторная батарея. И её ёмкость остаётся одним из главных критериев при выборе устройства. Мы живем в эру мобильности, и требования к аккумуляторам растут с каждым годом.

Батареи для ноутбуков (и многие другие) состоят из энергетических элементов, скомпонованных в связанные друг с другом ячейки. Ноутбуки, как и большая часть других мобильных устройств, работают на литий-ионных или литий-полимерных аккумуляторах.

Мало кто задумывается о том, как сложно создать аккумуляторную батарею, отвечающую требованиям времени. Сегодня вы узнаете, как их производят в промышленных масштабах… начиная с химических элементов.

Li-ion — литий-ионные


Широко распространённый литий-ионный аккумулятор состоит из электродов (катода из алюминиевой фольги и анода из медной), разделенных пористым сепаратором, пропитанным жидким электролитом. Пакет электродов помещен в герметичный корпус, катоды и аноды подсоединены к клеммам-токосъемникам. Корпус иногда оснащают предохранительным клапаном, сбрасывающим внутреннее давление при аварийных ситуациях или нарушениях условий эксплуатации.


Типичная литий-ионная перезаряжаемая батарея состоит из положительного электрода (зеленый), отрицательного электрода (красный) и разделяющим их слоем сепаратора (желтый). Ионы лития (Li +, синий) перемещаются от отрицательного электрода (анода) к положительному (катод). Во время зарядки происходит обратный процесс, ионы лития переносятся к аноду. Источник

Литий-ионный аккумулятор обладает высокой энергоплотностью, но быстро разряжается при использовании на морозе и может быть взрывоопасен при перезаряде выше 4,2 В. Если вы проколете литий-ионную батарею и создадите короткое замыкание, она загорится и возникнет действительно сильный огонь, который нельзя легко потушить с помощью обычного огнетушителя. Именно поэтому многие такие аккумуляторы оснащают специальной защитой.

Li-po — литий-полимерные


Литий-полимерный аккумулятор (литий-ионный полимерный аккумулятор) представляет собой усовершенствованную конструкцию литий-ионного аккумулятора. В таком аккумуляторе в качестве электролита используется не жидкость, а сухой полимерный материал (синтетический пластик). В отличие от Li-ion, Li-po безопаснее, может отдавать сильные токи и, благодаря полимерному материалу, может быть какой угодно толщины и формы.

Li-po и технологии


Ноутбук, оснащенный литий-полимерным аккумулятором, поддерживает в 3 раза больше циклов зарядки (то есть служит в 3 раза дольше), чем ноутбук со стандартным литий-ионным аккумулятором.

Эффективность энергопотребления достигается не только за счет химических свойств батареи. Если ноутбук остается подключенным к зарядке, когда аккумулятор уже полностью заряжен, это может привести к ухудшению рабочих характеристик аккумулятора и, соответственно, к сокращению срока его службы. Это может также стать причиной набухания аккумулятора из-за внутреннего накопления газов, вызванного окислением, а значит и деформированию или повреждению ноутбука. Дополнительные программные технологии позволяют установить предельный уровень заряда 60%, 80% или 100%, чтобы продлить срок службы батареи и уменьшить вероятность ее набухания.

Ноутбуки также оснащаются механизмом быстрой зарядки, с помощью которого аккумулятор заряжается за несколько десятков минут чуть более чем наполовину.

Li-po vs Li-ion


Положительные и отрицательные электроды Li-po и Li-ion имеют сходный химический состав. Основное различия между двумя видами батарей заключается в способе их компоновки. С литий-ионной технологией для оболочки можно выбрать только жесткий металлический корпус, в то время как литий-полимерная технология позволяет использовать мягкую оболочку для корпуса (пластиковая или алюминиевая фольга). При толщине до 3 мм Li-po имеет преимущество в емкости. При толщине более 3 мм Li-ion дает существенную выгоду в цене.

Существуют и другие виды аккумуляторов на основе лития: LiFePO4 — литий-железо-фосфатные, LiFeYPO4 — литий-железо-иттрий-фосфатные, и другие. Отличаются они различными добавками, улучшающими характеристики батареи. Однако в основе большей части новых экспериментов лежит всё тот же металл, пришедший на смену некогда популярным никель-кадмиевым и никель-металлгидридным аккумуляторам.

Литий



Очень легкий, очень мягкий металл серебристо-белого цвета.

Первые работы в области создания перезаряжаемого аккумулятора на основе лития были начаты в 1912 году, но до 1970-х эксперименты не выходили за пределы лабораторий из-за нестабильности лития. В 1980-х на основе технологий, разработанных в Оксфордском университете, стали появляться первые промышленные литиевые аккумуляторные батареи, которые быстро перегревались и выходили из строя. Только в 1991 году был создан аккумулятор, в котором металлический литий был заменен более безопасной ионной формой.
Литий снискал заслуженную популярность за счет своих особых свойств. Это один из самых легких металлов в периодической таблице, который действительно помогает сохранять большие объемы энергии в небольшом объеме и при незначительном весе. Однако популярность лития сегодня может привести к исчерпанию этого металла в будущем.

Добыча лития — это трудоемкий процесс даже в тех регионах, где металла много. На протяжении десятилетий коммерческое производство лития основывалось на минеральных рудных источниках, таких как сподумен, петалит и лепидолит. Однако извлечение лития из руды вдвое превышает стоимость производства из соляных растворов.

Основные залежи лития, пригодные для активной разработки, находятся в Южной Америке и Китае. На территории России больше всего лития содержится в слюде, сопровождающей месторождения редкоземельных металлов. До недавнего времени добыча лития из слюды стоила слишком дорого, но в 2017 году ученые НИТУ «МИСиС» представили установку, сделавшую добычу соединений лития из бедной руды вдвое дешевле.

Большая часть лития сегодня добывается из естественных водяных линз соляных озер, в насыщенных соляных растворах которых концентрируется хлорид лития, калий и натрий. Раствор выкачивается и выпаривается на солнце, полученная смесь солей перерабатывается.

Извлечение лития



Солончак Уюни содержит около 100 миллионов тонн лития, или от 50 до 70% его мировых запасов.

Крупнейший источник лития находится в Боливии — это солончак Уюни, высохшее соленое озеро, расположенное на высоте около 3650 м над уровнем моря. Имеет площадь 10 588 км². Внутренняя часть покрыта слоем поваренной соли толщиной 2-8 м. Хлорид лития, находящийся здесь в огромных количествах, пригоден для добычи из него лития, а раньше использовался в качестве замены обычной соли. Употреблять в пищу его перестали после открытия токсических эффектов.


Литиевый соляной пруд в Аргентине.

Для извлечения лития соляные растворы сначала перекачивают на поверхность в специальные пруды, где под воздействием солнца в течение нескольких месяцев происходит медленное испарение. Когда хлорид лития в испарительных прудах достигает оптимальной концентрации, раствор перекачивают на восстановительную установку, где фильтрацией удаляют из смеси нежелательные примеси.

Преобразование лития в металл производится в электролитической ячейке. Хлорид лития смешивается с хлоридом калия в соотношении 55% к 45% для того, чтобы произвести расплавленный эвтектический электролит. Далее электролизом расплава при температуре 600 °C получают расплавленный литий, который поднимается на поверхность электролита.

Другие химические элементы



Составляющие стоимости Li-ion батареи.

Внутри литий-ионного аккумулятора может использоваться несколько материалов для катодов. Первоначально основным компонентом катода был кобальт, но он имеет ограниченную доступность в природе и токсичен, что является огромным недостатком для массового производства. Сегодня кобальт частично замещается никелем, а также смесью кобальта, никеля и марганца.

Безопасная и долговечная батарея нуждается в надежном электролите, который может выдерживать существующее напряжение и высокие температуры и имеет длительный срок хранения, обеспечивая высокую подвижность ионов лития. Растворы электролита состоят из органических растворителей, соли LiPF6 (гексафторфосфат лития) и различных добавок.

Электролит высокой чистоты играет ключевую роль в транспортировке положительных ионов лития между катодом и анодом. Электролитные добавки улучшают стабильность, предотвращая деградацию раствора. Состав электролитов варьируется в зависимости от используемых анодных и катодных материалов, однако выбор электролита часто подразумевает компромисс между воспламеняемостью и электрохимическими характеристиками.

Полимерные электролиты представляют собой ионно-проводящие полимеры. Они часто смешиваются в композитах с керамическими наночастицами, что приводит к более высокой проводимости и устойчивости к более высоким напряжениям.

В литий-ионных батареях в качестве токоприемников используется разнообразная металлическая фольга — медная, никелевая или фольга из каталитической меди. Как правило, медная фольга ставится в качестве отрицательного электрода для коллектора анодного тока, а алюминиевая фольга применяется в качестве положительного электрода для катодного токосъемника.


Строение Li-po батареи

Анод состоит из смеси графита и лития (возможно также использование интерметаллидов или кремния), в то время как катод объединяет литий и другие металлы (материалы катода требуют чрезвычайно высокой чистоты и должны быть почти полностью очищены от нежелательных металлических примесей — железа, ванадия и серы).

Отделяет катод от анода сепараторный материал из полипропилена, полиэтилена или другого схожего полимерного материала. Сепараторы большинства батарей состоят из очень простых пластиковых пленок, которые имеют правильный размер пор, чтобы позволить ионам перемещаться, блокируя при этом другие элементы. В случае жидкого электролита сепаратор представляет собой вспененный материал, который пропитывается электролитом и удерживает его на месте.

Процесс производства батареи


Основы для анода и катода поставляются на завод в виде черного порошка, и для неподготовленного глаза они почти неотличимы друг от друга. Порошок очень мелкой фракции, чтобы достичь максимальной эффективной площади поверхности электродов. Форма частиц также важна. Предпочтительны гладкие сферические крупицы с закругленными краями, поскольку острые кромки или шелушащиеся поверхности чувствительны к высоким электрическим нагрузкам.

Аноды и катоды в литиевых батареях имеют одинаковую форму и выполняются по аналогичным процессам на идентичном оборудовании. Но поскольку загрязнение между анодным и катодным материалами приведет к разрушению батареи, то для предотвращения контакта материалов их обычно обрабатываются в разных цехах.

Первая стадия производства заключается в смешивании материалов электродов и нанесении суспензии на поверхность фольги. Активные электродные материалы покрываются с обеих сторон металлической фольгой, которая действует как токоприемник, проводящий ток внутри и снаружи ячейки. Затем фольга с материалами сушится, разрезается на узкие полоски и сворачивается в несколько слоев. Это требует постоянного контроля, поскольку любые заусенцы на краях полосок фольги могут привести к внутренним коротким замыканиям в ячейках.

В процессе сборки батареи сепаратор зажимают между анодом и катодом. После помещения батареи в корпус ее заполняют электролитом и запечатывают. Это должно выполняться в «сухой комнате», так как электролит реагирует с водой. Влага приведет к разложению электролита с выбросом токсичных газов.


Электроды помещают в корпус, оставляя отверстие для добавления электролита/

Как только сборка ячейки будет завершена, она должна пройти хотя бы один контролируемый цикл зарядки/разрядки. Процесс зарядки начинается с низкого напряжения, которое постепенно нарастает. Только после прохождения теста батарея покинет завод и отправится дальше.

* * *

В будущем, несомненно, появятся новые виды аккумуляторов. Возможно, тогда литий останется в прошлом. Пока же есть еще множество возможностей для улучшения характеристик существующих аккумуляторных батарей.

Руководство по перезаряжаемым литиевым аккумуляторам для начинающих / Хабр

Когда-то аккумуляторы были тяжёлыми и неуклюжими предметами, выдававшими смехотворно мало энергии для своего размера и веса. К счастью, со временем технологии улучшаются, и в 2020 году у нас есть прекрасные мощные литий-полимерные аккумуляторы, выдающие столько энергии, сколько может понадобиться вашему мобильному проекту. Однако при их использовании нужно учесть некоторые моменты – поэтому предлагаю вам прочесть руководство для начинающих о том, как правильно использовать LiPo в своём проекте.

Так много типов!


Первые коммерческие литий-ионные аккумуляторы вышли на рынок в 1991 году, и за прошедшие с тех пор почти 30 лет мы наблюдали быстрый их прогресс. В итоге у нас появилось множество различных технологий и типов аккумуляторов, делящихся по типу конструкции и используемых материалов. Чтобы правильно обращаться с аккумуляторами, важно знать, какой именно тип попал к вам в руки, и очень важно обратить на это внимание.


Литий-ионные элементы форм-фактора 18650 из ноутбука. Подобные наборы обычно соединяются точечной сваркой никелевых полосок.

Обычно литий-ионными, или Li-ion аккумуляторами называют всю технологию перезаряжаемых литиевых батареек целиком, однако часто так называют традиционные элементы с цилиндрическим металлическим корпусом. Один из вариантов – многоуважаемые 18650, однако вообще их существует множество вариантов и размеров. Их крепкие корпуса сделали их популярными для использования в средствах передвижения, так как последние испытывают значительные физические нагрузки.

Литий-полимерными, или Li-Po называют литий-ионные батарейки, использующие полимерный электролит вместо жидкого. Благодаря этому их можно делать в виде ёмкостей различной формы. Такая гибкость делает их полезными для таких применений, как смартфоны и планшеты, где требуется аккумулятор большой ёмкости и плоской формы. Также их часто используют в радиоуправляемых моделях, поскольку их небольшой вес даёт существенное преимущество летающим аппаратам.


Литий-полимерные пакетные аккумуляторы для использования в радиоуправляемых моделях.

Lithium-HV, или литиевые аккумуляторы высокого напряжения – это литий-полимерные батарейки, использующие специальную кремний-графеновую добавку на плюсовой клемме, благодаря которой она не повреждается высоким напряжением. Если заряжать большинство литиевых аккумуляторов до напряжения выше 4,2 В, они значительно потеряют в ёмкости, а их срок службы будет заметно уменьшаться. Используя эту добавку, можно заряжать элементы до 4,32 В без подобных негативных последствий. Повышение напряжения даёт примерно 10% прибавку к плотности энергии по сравнению с обычными литий-полимерными аккумуляторами.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы , или LiFePO4, используют немного изменённую химию, благодаря чему они могут выносить больше циклов заряда/разряда за счёт немного меньшей энергетической ёмкости. Лучше всего они работают в диапазоне от 3,0 В до 3,65 В, а не в типичном для стандартной химии литий-ионов диапазоне 3,0-4,2. Благодаря этому и очень плоской кривой разряда делает их идеальными для замены 12 В свинцовых батарей во многих случаях, а вместо оригинальных шести элементов используются четыре. Обычно они более стабильными, меньше подвержены саморазряду и потере ёмкости со временем.

Уважайте границы



Ошибка может привести к неприятным результатам

По сравнению с большинством типов аккумуляторов, литиевые элементы плохо переносят неправильное обращение. Разряд ниже нижнего предела приводит к формированию медных дендритов, из-за чего у них уменьшается ёмкость и может произойти короткое замыкание. Перезаряд может привести к повреждению анода отложениями лития, из-за чего могут образоваться литиевые дендриты, что часто приводит к короткому замыканию или самоподдерживающейся реакции с выделением тепла – аккумулятор начинает дымиться и гореть. Также каждый элемент в группе нужно поддерживать на том же уровне напряжения, что и все его соседи, чтобы элементы не слишком быстро деградировали.

Важно не заряжать литиевые элементы слишком быстро. Также на эффективность работы аккумуляторов сильно влияет окружающая температура. Литиевые аккумуляторы не любят температур ниже нуля, особенно при полном заряде. Их нельзя заряжать при отрицательной температуре. Поскольку металлический литий может отложиться на минусовом электроде, что может повредить элемент или вызвать короткое замыкание. В принципе, их можно заряжать при температуре до -5°C, однако это нужно делать очень медленно. Кроме того, аккумуляторы могут повредиться, если заряжать их при температурах выше 45°C.

При выходе за указанные пределы в лучшем случае вы просто убьёте аккумулятор, в худшем случае он загорится и взорвётся. Кроме того, эти элементы подвержены раздуванию, выделению газа, да и вообще кажутся не очень удобными в работе. Может показаться, что иметь с ними дело чересчур сложно. К счастью, современная электроника научилась справляться с их проблемами. Правильное оборудование и меры предосторожности дают возможность использовать литиевые аккумуляторы безопасно и эффективно. Однако все, кто работает с ними, должны уяснить себе потенциальные опасности. Боб Бэддели в прошлом ноябре опубликовал отличную статью на эту тему.

Работа с аккумуляторами


В случае использования отдельных элементов или их групп, к примеру, при использовании LiPo аккумуляторов в радиоуправляемых моделях, достаточно просто использовать специальное зарядное устройство для литиевых аккумуляторов. При зарядке нужно подключать провода для проверки балансировки [позволяют измерять напряжение на каждом из элементов по отдельности / прим. перев.], особенно если батарея разрядилась полностью. Наибольшей эффективности в работе батарей можно добиться при использовании умных зарядных устройств (особенно в случаях с LiFePO4 и элементами высокого напряжения). Убедитесь, что у вас есть способ остановить разрядку батарей в случае слишком сильного понижения напряжения – будь то предупреждающий световой индикатор, звуковой сигнал или просто автоматическое отключение.


Подобные модули отлично подходят для интеграции литиевых аккумуляторов в прототип

Если вашему устройству требуется интегрированный аккумулятор, вам подойдут специальные платы защиты и заряда. Существуют готовые модули и интегральные схемы, позволяющие без проблем контролировать работу литий-ионных батарей. В принципе их множество – от тех, которые просто разрывают контур при понижении напряжения, до комплексных решений по зарядке и защите. Такие компании, как Adafruit, продают модули, которые отлично подойдут для начинающих любителей электроники, желающих интегрировать удобное решение по заряду и контролю аккумуляторов без необходимости проектировать платы самостоятельно. Однако существуют открытые решения, которые будет легко интегрировать в собственную плату в будущем.


Система управления батареей (BMS) для аккумуляторов из 12 элементов, способного выдавать до 60 А.

Для более крупных проектов с самостоятельно собранными батареями хорошо подойдут системы управления батареей (BMS). BMS, по сути, не сильно отличается от микросхемы защиты, она просто разработана для более крупных задач. BMS обычно используется для аккумуляторов, состоящих из десятка или более элементов, и часто в таких проектах, как электровелосипеды и другие средства передвижения. BMS паяется непосредственно к аккумуляторам, и подсоединяется к каждому элементу в отдельности [к группе элементов, соединённых параллельно / прим. перев.]. Её задача – балансировка элементов, ограничение тока разрядки для безопасности, управление процессом зарядки. Опытные сборщики батарей часто интегрируют BMS в корпус или кожух самого аккумулятора, оставляя снаружи только коннектор. Это позволяет пользователю просто добавить готовый аккумулятор в свой проект, не беспокоясь о защите.

Если вашему проекту необходима особая устойчивость к воздействию окружающей среды, вам также придётся отслеживать температуру аккумулятора. Отслеживать температуру ячеек, в особенности во время зарядки – отличный способ защитить аккумулятор от повреждения. У лучших чипов и BMS есть функция отслеживания температуры. На таком уровне сборки вы уже будете делать батарею самостоятельно, внедряя термопары в нужные места во время сборки. Для аккумуляторов, выдающих большие токи, температуры нужно отслеживать в обязательном порядке. Практически во всех электровелосипедах и электромобилях есть оборудование для отслеживания температуры аккумуляторов и управляющих систем.

Итог


Литий-ионные батарейки могут быть опасными, но при правильном использовании они достаточно безопасны для большинства проектов. Главное – использовать правильное оборудование, чтобы убедиться, что вы не выйдете за пределы диапазонов напряжения и температуры, иначе может случиться беда. Надеюсь, что данная инструкция поможет вам в поисках информации по включению литиевых аккумуляторов в свой проект.
литий-ионных и литий-полимерных батарей — что лучше?


Литий-ионный или литий-полимерный?
Бесконечные споры о батареях в современной бытовой электронике. Сегодня мы поговорим о разнице между этими типами батарей . Хотя, возможно, нам не удастся свести счеты раз и навсегда, на чем лучше. Мы надеемся предоставить вам необходимую информацию, чтобы сделать лучший выбор!

В чем разница?

Литий-ионная батарея — это аккумуляторная батарея, которая впервые приобрела популярность благодаря их внедрению крупными компаниями-производителями электроники в начале 1990-х годов.По сути, они представляют собой группу очень жестких отсеков для выработки электроэнергии, состоящих из трех частей: положительного электрода; отрицательный электрод; и электролит или жидкое химическое соединение между ними. Большинство литий-ионных аккумуляторов, в отличие от более традиционных, также имеют электронный контроллер, который регулирует мощность и потоки разряда, чтобы ваша батарея не перегревалась и не взрывалась.

Наиболее существенным различием между литий-ионными и литий-полимерными батареями является химический электролит между их положительными и отрицательными электродами.В батареях Li-Po это не жидкость. Вместо этого, технология Li-Po использует одну из трех форм: сухое твердое вещество, которое было в значительной степени выведено из эксплуатации в течение прототипных лет литий-полимерных батарей; пористое химическое соединение; или гелеобразный электролит. Самым популярным среди них является последний тип аккумулятора, который вы найдете в новых ноутбуках и электромобилях. Дело в том, что многие компании на самом деле не продают вам настоящую литий-ионную батарею, а литий-ионную полимерную батарею или литий-ионную батарею в более гибком корпусе.

Один лучше другого?

У литий-ионных и литий-полимерных батарей есть свои плюсы и минусы. Как правило, преимуществами литий-ионных батарей являются их высокая удельная мощность, отсутствие так называемого эффекта памяти (когда батареи со временем становятся сложнее заряжать) и их значительно более низкая стоимость, чем у литий-полимерного. По словам Wired, «Литий-ионные аккумуляторы невероятно эффективны. Они заполняют странное количество энергии в крошечной упаковке. Но, как кто-то мог видеть в недавней саге о запрете на полеты определенной марки мобильных телефонов, литий-ионные аккумуляторы по своей природе нестабильны, страдают от старения и потенциально опасны. Если барьер, разделяющий положительный и отрицательный электрод, когда-либо нарушается, химическая реакция может вызвать возгорание (пожар). Поскольку литий-ионные аккумуляторы становятся все более популярными в бытовой электронике, предприятия пытаются снизить затраты, сокращая углы. Хотя качественные батареи абсолютно безопасны, вы всегда должны быть осторожны при покупке безымянных брендов.

Литий-полимерные батареи, с другой стороны, как правило, прочные и гибкие , особенно когда речь идет о размерах и форме их сборки. Они также легкие , имеют крайне низкий профиль и имеют меньшую вероятность страдания от утечки электролита . Но литий-полимерные батареи тоже не идеальны: их производство значительно дороже, и они не имеют такой же плотности энергии (количества энергии, которое может быть сохранено) и срока службы литий-ионных.

У нас есть ноги в обоих мирах!

Верные своей форме, мы сделали все возможное, чтобы удовлетворить потребности ваших внешних аккумуляторов в , предлагая как литий-ионный, так и литий-полимерный . Наши аккумуляторы Li-Po, аккумулятор Power Bank 22000 мАч и Power Bank 12000 мАч, сохраняют то же качество, которое вы знаете и любите от RAVPower. Несмотря на свои более тонкие профили, они могут похвастаться огромным спектром внутренних особенностей. К ним относятся защита от короткого замыкания и перезарядки / разрядки, огнестойкая оболочка и электронный зарядный модуль iSmart.Вы также найдете Li-Po батареи в нашем автомобильном стартере на 18000 мАч. С другой стороны, в большинстве других наших банков питания размещены литий-ионные аккумуляторы. Как и в случае с нашей литий-полимерной линейкой, ваша литий-ионная внешняя батарея имеет дополнительные функции, обеспечивающие вашу безопасность.

Для выбора RAVPower банков питания Li-Ion и LiPo, пожалуйста, нажмите здесь
Чтобы связаться с нами в социальных сетях, следуйте нашим Facebook , Twitter и Instagram страниц

Получите литий-ионный аккумулятор RAVPower мощностью 16750 мАч со скидкой 10% до 3 августа с кодом STABZIGR.Найдите это здесь.

Если вы предпочитаете литий-полимерный аккумулятор, то аккумуляторная батарея RAVPower мощностью 12000 мАч Li-Po Power Bank до 10 августа получает скидку 10% с кодом TZCKKCQT. Найдите это здесь.

Мы не можем дождаться, чтобы помочь вам выбрать следующую внешнюю батарею. Скажите нам в комментариях ниже, почему вы предпочитаете литий-ионный или литий-полимер!

Похожие

литий-полимерных и литий-ионных аккумуляторов: в чем дело?

LiPo = Li-ion Если у вас есть какие-либо вещицы — ноутбук, планшет, устройство для чтения электронных книг, мобильный телефон, MP3-плеер, аккумуляторная отвертка или дрель и т. Д. — то вы все время используете литий-ионные аккумуляторы.

Литий-ионные аккумуляторы, часто называемые литий-ионными, в наши дни чрезвычайно распространены.

А как насчет так называемых литий-полимерных батарей, также называемых литий-полимерными или литий-полимерными? Они действительно лучше?

Если вы верите маркетологам, да, они.Но, как оказалось, тебя обманули, как и меня!

Сначала немного о литий-ионных батареях.

Короче, они потрясающие.

Обычно они поставляются в жестком пластиковом корпусе. Например, если у вас стандартный ноутбук, батарейный блок — это большая прямоугольная пластиковая вещь. Внутри есть несколько элементов — подумайте, батарея АА, хотя размер вашего обычного литий-ионного элемента немного больше.

3.7V, 2600mAh lithium-ion cell 3,7 В, 2600 мАч литий-ионный аккумулятор

Литий-ионные элементы имеют номинальное напряжение 3.7В. Вы можете посмотреть на аккумулятор вашего ноутбука и убедиться, что он обеспечивает 11,1 В. Тогда вы можете заметить, что 3,7 х 3 = 11,1. Таким образом, батарея вашего ноутбука представляет собой 3-элементную батарею. Другие батареи для ноутбуков имеют разное количество элементов, но все они работают одинаково.

Typical laptop battery Типичная батарея ноутбука, содержащая несколько литий-ионных элементов

Короче говоря, жесткий пластиковый корпус содержит несколько литий-ионных элементов и, как правило, некоторую электронику для контроля температуры и зарядки.

Литий-ионные аккумуляторы необходимо заряжать осторожно, иначе они взорвутся и сделают другие забавные вещи.Вот почему все литий-ионные аккумуляторы оснащены специальными зарядными устройствами или встроенной электроникой, регулирующей заряд.

Сначала аккумуляторы питаются постоянным током при постепенно увеличивающемся напряжении. Когда достигается предел напряжения на элемент, зарядное устройство переключается на постоянное напряжение (11,1 В в примере с нашей 3-элементной батареей для ноутбука), но с постепенно уменьшающимся током. Та-да! Ваша батарея заряжена.

Полезный совет : Литий-ионные аккумуляторы не любят температуру, близкую к минусовой.Например, если у вас есть аккумуляторная отвертка, не заряжайте аккумулятор в гараже зимой. Принесите зарядное устройство и аккумулятор в свой дом и заряжайте его там, где теплее. Большинство зарядных устройств вообще не заряжают батарею, если температура слишком низкая (5 ° C / 41 ° F или ниже). Другие зарядные устройства будут заряжать аккумулятор, но они будут использовать «режим зарядки при низкой температуре», который менее эффективен и не так хорош для аккумулятора.

Makita quick charger Makita DC18RC 18V Литий-ионное быстрое оптимальное зарядное устройство

Хорошо, а как насчет литий-полимерных батарей?

Вот где это становится интересным.Оказывается, то, что отделы маркетинга называют «литий-полимерными батареями», на самом деле являются «литий-ионными полимерными» батареями.

Что, черт возьми, это значит?

Короче говоря, это означает, что так называемые «литий-полимерные» батареи почти такие же, как и литий-ионные, но вместо этого они содержатся в гибком полимерном корпусе. Это в основном просто переупакованный литий-ионный аккумулятор. Есть еще одно отличие от batteryuniversity.com:

Что касается пользователя, литиевый полимер по существу такой же, как литий-ионный .

Li-полимер уникален тем, что микропористый электролит заменяет традиционный пористый сепаратор. Li-полимер предлагает немного более высокую удельную энергию и может быть сделан тоньше, чем обычный Li-ion, но стоимость изготовления выше на 10–30 процентов .

Существует такая вещь, как настоящая литий-полимерная батарея , в которой в качестве электролита в батарее используется полимер, а не другие стандартные жидкие электролиты. Этот реальный тип литиево-полимерного аккумулятора все еще находится в стадии эксперимента.Согласно BatteryUniversity.com, настоящая литий-полимерная «пластиковая батарея» на самом деле никогда не стала основной из-за проблем с производительностью при комнатной температуре.

"LiPo" battery. Note flexible casing, and the 3.7V rating

Вещество или Обман? — Аккумулятор университета

Узнайте, почему литий-полимер так популярен.

Термин полимер обычно используется для описания определенного типа литиевой батареи, которая может быть или не быть на полимерной основе. Они обычно включают мешочек и призматические клетки. В то время как слово «полимер» воспринимается как пластик, полимеры варьируются от синтетических пластмасс до натуральных биополимеров и белков, которые образуют фундаментальные биологические структуры.

Литий-полимерный отличается от других систем батарей типом используемого электролита.В оригинальной полимерной конструкции 1970-х годов использовался твердый (сухой) полимерный электролит, напоминающий пластиковую пленку. Этот изолятор обеспечивает обмен ионов (электрически заряженных атомов) и заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом.

Твердый полимер имеет плохую проводимость при комнатной температуре, и батарею необходимо нагреть до 60 ° C (140 ° F) и выше, чтобы обеспечить протекание тока. Были установлены большие полимерные батареи для стационарного применения, которые нуждались в нагревании, но с тех пор они исчезли.Долгожданный обман «настоящей пластиковой батареи», обещанный в начале 2000-х годов, не осуществился, поскольку проводимость не могла быть достигнута при температуре окружающей среды.

Чтобы сделать современную литий-полимерную батарею проводящей при комнатной температуре, был добавлен гелеобразный электролит. Большинство литий-ионных полимерных элементов сегодня содержат микропористый сепаратор с небольшим количеством влаги. Li-полимер может быть построен на многих системах, таких как Li-кобальт, NMC, Li-фосфат и Li-марганец, и не считается уникальной химией батарей.Большинство литий-полимерных упаковок на основе кобальта; другой активный материал также может быть добавлен.

С добавлением гелеобразного электролита, чем отличается нормальный ион лития от полимера литий-иона? Что касается пользователя, литиевый полимер по существу такой же, как литий-ионный. Обе системы используют идентичный катодный и анодный материал и содержат одинаковое количество электролита.

Li-полимер уникален тем, что микропористый электролит заменяет традиционный пористый сепаратор.Li-полимер обладает немного более высокой удельной энергией и может быть сделан тоньше, чем обычный Li-ion, но говорят, что стоимость изготовления выше, чем у цилиндрической конструкции. В целях обсуждения клетки мешка часто идентифицируют как литий-полимерный.

Литий-полимерные элементы также поставляются в гибком фольгированном корпусе, напоминающем упаковку для пищевых продуктов. В то время как стандартному Li-ion требуется жесткий корпус для сжатия электродов, Li-Polymer использует ламинированные листы, которые не нуждаются в сжатии. Корпус из фольги уменьшает вес более чем на 20 процентов по сравнению с классической твердой оболочкой.Технология тонких пленок высвобождает дизайн, поскольку батарея может быть выполнена в любой форме, аккуратно вписываясь в стильные мобильные телефоны и планшеты. Также литий-полимер можно сделать очень тонким, чтобы он напоминал кредитную карту (см. Раздел «Мешочек»). Легкий вес и высокая удельная мощность делают литий-полимер предпочтительным выбором для любителей.

Характеристики заряда и разряда Li-полимера идентичны другим литий-ионным системам и не требуют специального зарядного устройства. Вопросы безопасности также схожи в том, что необходимы защитные схемы.Накопление газа во время зарядки может привести к разбуханию некоторых призматических и мешочных элементов, и производители оборудования должны учитывать допуски для расширения. Li-полимер в упаковке из фольги может быть менее долговечным, чем Li-ion в цилиндрической упаковке.

Последнее обновление 2017-07-31

*** Пожалуйста, прочитайте в отношении комментариев ***

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта. Battery University следит за комментариями и понимает важность выражения взглядов и мнений на общем форуме.Однако все общение должно осуществляться с использованием соответствующего языка и предотвращения спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, воспользуйтесь формой «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: [email protected] Мы хотели бы услышать от вас, но мы не можем ответить на все вопросы. Мы рекомендуем опубликовать ваш вопрос в разделах комментариев для Battery University Group (BUG), чтобы поделиться.

Предыдущий урок Следующий урок

или переход на другую статью

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *