Что лучше – LiFePO4 или Li-ion аккумулятор?

Разные вещества в составе химических источников тока носят свои особенности работы, это отражается на свойствах батареи в целом. Сравнение литиевых аккумуляторов поможет разобраться в разнице между ними, сопоставить характеристики, оценить плюсы и минусы. В этой статье мы возьмем два основных современных типа АКБ и выясним, какой лучше — Li-ion или LiFePO4.

Особенности Li-ion аккумуляторов

В устройстве литий-ионных аккумуляторов присутствуют электроды, электролит, пористый сепаратор и контакты. Для изготовления отрицательных пластин используется графит, а в качестве электролита обычно выступает смесь карбоната и LiPF6. Катодом могут быть:

• LiCoO2 — кобальтат лития;
• LiMn2O4 — литий-марганцевая шпинель;
• LiNiCoMnO2 — литий-кобальт-марганцевая шпинель.

Особенностью является высокая удельная энергоёмкость, благодаря которой батарея при небольшом весе имеет больший заряд. Правда, этот типаккумуляторов чувствителен к значительным перезарядам и хроническому разряду до отказа.

Производственная технология проходит регулярные улучшения, чтобы повысить эффективность и безопасность батарей Li-ion.

Эксплуатационные характеристики литий-ионных аккумуляторов:

• Высокая токоотдача;
• Лёгкий вес при высоких размерах ёмкости;
• Способность работать в диапазоне температур -20…+60°С;
• Маленький процент саморазряда, теряет заряд менее 10% месяц;
• Большой ресурс: 500-1000 циклов эксплуатации до того, как АКБ потеряет 80% своего паспортного заряда;
• Номинальное напряжение 3,6-3,7 Вольт, люфт допустимого для работы напряжения 2,8-4,2 Вольт.

Особенности LiFePO4 аккумуляторов

Это сравнительно новый вид аккумуляторов, массовое их производство стартовало только в 2006 году. В основе принципа действия — использование нано-электродов, что позволяет увеличить площадь активной поверхности для обмена ионами.

Катодом аккумуляторов LiFePO4 выступает литий-феррофосфат. Они тяжелее по весу, чем идентичные по емкости модели других типов АКБ.

Особенности литий-феррум-полимерного аккумулятора:

• Номинал напряжения от 3 до 3,3 Вольт;
• Огромный ресурс — более 2000 эксплуатационных циклов (заряд и разряд);
• Стабильная работа в экстремальных термических условиях -30…+55°C;
• Зарядка аккумулятора происходит быстрее и занимает меньше времени;
• Минимальный саморазряд — всего <3% в год.

Сравнение элементов питания Li-ion или LiFePO4

Для простоты восприятия мы сведем в удобные списки отличия LiFePO4 от Li-ion, разделив их на два: раскроем преимущества каждого из аккумуляторов в сопоставлении с оппонентом.

Преимущества LiFePO4 над Li-ion

1. Термоустойчивость. Литий-железо-фосфатные АКБ не настолько зависимы от температуры "за бортом". Например, при -18°C ток прокрутки  сокращается в 2 раза, тогда как это значение у литий-ионных аналогов падает в 5 раз уже при +4°C.
2. Дольше срок службы. Это связано с ресурсностью батарей: 2000 циклов против 500-1000 означает, что феррум-фосфатные аккумуляторы служат в 2-4 раза дольше.
3. Стабильный уровень энергии для потребителя в ходе разряда.
4. Готовность выдерживать перезаряд в таких масштабах, которые на литий-ионные батареи влияет пагубно.
5. Полностью безопасная работа в контексте пожароопасности. Если элементы батареи получат сильное повреждение, они будут нагреваться, но до воспламенения не дойдет.

Преимущества Li-ion над LiFePO4

По сравнению с литий-ионными, энергоёмкость аккумуляторов LiFePO4 ниже на 14%. Этот единственный условный недостаток имеет фактическое значение только в ряде исключительных случаев, когда малый вес батареи при максимально возможной емкости выступает главным приоритетом в применении аккумулятора.

Такое разительное преобладание эксплуатационных выгод ферро фосфатных батарей перед литий-ионными неудивительно, ведь эта технология моложе и совершеннее. Ранее мы писали о том, почему LiFePO4 вытеснят свинцово-кислотные батареи в ближайшем будущем.

Применение разных типов литиевых аккумуляторов

Как правило, аккумуляторы Li-ion и Li-pol (литий-полимерные) используются в батареях для носимой техники: смартфоны, фото-  и видеотехника, внешние аккумуляторы, радиоуправляемые игрушки. Благодаря невысокой стоимости их нередко применяют для стартеров. Этот тип источников питания не рассчитаны на то, чтобы давать сразу большой ток.

Конструкция батарей LiFePo4 покрывает потребности в бесперебойных источниках питания с более высокими токами, потому они применяются в автомобильной сфере, как замену свинцово-кислотной батареи. Несмотря на дорогое производство, феррум-фосфатные АКБ выигрывают за счет своей химической и термостабильности.  Высоко ценится их напряжение, подаваемое в стабильной величине — это стало возможным благодаря очень узкому рабочему диапазону.

Что выбрать, LiFePO4 или Li-ion

Если ваше оборудование требовательно к стабильности уровня напряжения, и если позволяет бюджет, лучше выбрать батареи LiFePo4. Также стоит принять решение в их пользу, если вы планируете использовать электронику в холод и жару. Если нет необходимости в получении больших токов и в эксплуатации техники при экстремальных температурах, но важно обеспечить хороший запас ёмкости при минимальных габаритах и весе АКБ — выгоднее будет использовать  Li-ion.