0
0
0

Разница литий ионного и литий полимерного аккумулятора

Разница литий ионного и литий полимерного аккумулятора


Статья обновлена: 2020-12-17


Статья обновлена: 15.10.2020


Все аккумуляторы, независимо от типа химии, выполняют одну и ту же функцию – накапливают электроэнергию и отдают ее для автономного питания различных приборов, оборудования и техники. Но используемая технология изготовления аккумуляторов значительно влияет на их удельную емкость, срок службы, безопасность использования, диапазон рабочих температур и другие критерии оценивания. Из современных элементов питания наиболее популярны литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы, отличия и сходства которых мы подробно рассмотрим в этой статье.

Чем отличаются Li-Pol от Li-ion аккумуляторов

В составе Li-ion аккумуляторов есть катод, анод и пористый сепаратор с пропиткой из жидкого электролита. Электроды находятся в герметичном корпусе и подсоединены к клеммам-токосъемникам. По типу материала, используемого для производства катода, Li-ion элементы бывают разными: на основе кобальтата лития, литий-марганцевой шпинели, литий-железо-фосфата и других веществ.

Заряд переносят положительно заряженные ионы Li+. Они встраиваются в кристаллическую решетку графита и других материалов, образуя химическую связь. В результате протекают окислительные и восстановительные реакции, аккумулятор накапливает и отдает энергию. Для защиты от перезаряда, короткого замыкания и глубокого разряда Li-ion аккумуляторы снабжаются BMS системами контроля и управления.

В отличие от Li-ion аккумуляторов, Li-Pol элементы питания в роли сепаратора используют полимерные материалы. Их применение открыло возможности для создания компактных аккумуляторов всевозможных форм толщиной от 1 мм и повысило безопасность их использования из-за сведенного к минимуму риска утечки электролита. Полимер не является проводником, но и не препятствует движению ионов лития.

Использование полимерного сепаратора – основное отличие Li-Pol от Li-ion аккумуляторов. Считается, что при контактном взаимодействии полимерной пластины с литием предотвращается образование дендритов в процессе многократного заряда-разряда элементов, что снижает риск их возгорания или взрыва. В остальном элементы питания обоих типов очень схожи. В некоторых моделях Li-Polymer дополнительно используется гелеобразный литий-проводящий электролит.

Сравнительная таблица характеристик

Наглядно сходство и разница между литий-ионными и литий-полимерными аккумуляторами представлены в таблице:

Критерий сравнения

Li-ion

Li-Pol

Тип сепаратора

Текстильный, с пропиткой из жидкого электролита

Полимерный, в некоторых моделях – с гелеобразным электролитом

Себестоимость массового производства

Ниже

Выше

Удельная энергоемкость

Высокая – 110–270 Вт·ч/кг

Еще выше – 240–300 Вт·ч/кг

Безопасность эксплуатации

Высокая – благодаря использованию BMS плат контроля и защиты

Высокая. Пожароопасность – есть, но риск взрыва – ниже, т.к. вместо металлического корпуса используется мягкая оболочка. Поэтому в случае вздутия не происходит хлопка и взрыва.

Потребность в плате защиты и контроля

Да

Да

Формы

Цилиндрическая, призматическая, в виде пакетов

Очень гибкие, плоские

Размеры

Разные, стандартизированные, самый распространенный типоразмер цилиндрических моделей – 18650.

Бывают толщиной от 1 мм. Размеры не зависят от стандартных форматов ячеек.

Масса аккумуляторов с одинаковой емкостью

Немного тяжелее

Немного легче

Срок службы, до снижения исходной емкости на 20%

≈ 1000 циклов

≈ 500–900 циклов

Номинальное напряжение

3,7 В

3,7 В

Стабильность напряжения по мере разряда

Высокая

Высокая

Допустимые токи нагрузки относительно емкости С

Оптимальные – до 1С,

постоянные – до 5С;

пиковые (импульсные) – до 50С.

У обычных бытовых моделей – небольшие, до 3С, но есть силовые Li-Pol аккумуляторы с токами разряда 10С и выше.

У аккумуляторов Li-Polymer высокой мощности – от 8С до 50С, пиковый – от 15С до 100С.

Допустимый перезаряд

Очень низкий

Низкий

Саморазряд

Малый

Малый

Эффект памяти

Не выражен

Слабо выражен

Температурный диапазон

От −20 до +60  C (в идеале – около +23  C).

От −20 до +40  C

Подверженность старению

Есть

Есть

Риск утечки электролита

Есть, при механическом повреждении, вздутии и разгерметизации аккумулятора

Сведен к минимуму

Распространение

Широкое

Ограниченное

Основные сферы применения

Смартфоны, ноутбуки, фонарики, персональный электротранспорт, моторные лодки, аккумуляторные инструменты, электромобили, складская техника, инвалидные коляски, домашние роботы и пр.

Квадрокоптеры, радиоуправляемые игрушки, смартфоны, цифровая техника, страйкбольные ружья, камеры видеонаблюдения и пр.

Потенциальные риски

При перезаряде, механическом повреждении, нарушении условий зарядки, нарушении барьера между анодом и катодом – риск возгорания.

При глубоком разряде – деградация и вздутие.

При замыкании пластин – возможен взрыв.

На холоде – снижение емкости.

При перезаряде, перегреве, механическом повреждении – пожароопасность. При хранении в разряженном состоянии – деградация и вздутие. На морозе – уменьшение емкости.

 

Какие аккумуляторы лучше?

АКБ Li-ion 48 Вольт 12S9P (32,4-50,4В) 23,4А*ч-58,5 А*ч фото

В отличие от литий-ионных, литий-полимерные аккумуляторы не имеют привязки к стандартизированным типоразмерам, бывают толщиной от 1 мм и всевозможных форм. При равной емкости они имеют более легкий вес и компактные размеры. Их главный козырь – тонкие формы, прочность, гибкость и легкий вес. Поэтому Li-Pol аккумуляторы отлично подходят для оснащения дронов, радиоуправляемых моделей, страйкбольных ружей, смартфонов, цифровой техники, гарнитур Bluetooth.

 

Но они уступают классическим Li-ion аккумуляторам по ценовой доступности, диапазону рабочих температур и циклическому ресурсу. Поэтому доминирующими во многих сферах остаются литий-ионные батареи. Ими оснащаются современные гаджеты, портативные инструменты, системы электроснабжения, ИБП, электромобили, мини-сигвеи, велосипеды, скутеры, самокаты на электротяге и многие другие устройства.

Забавный факт

Если на аккумуляторе смартфона или другого устройства указано LP, Li-Po, Li-Pol или Li-ion Polymer, это еще не значит, что он содержит сепаратор из полимерного материала. Многие производители таким образом маркируют аккумуляторы литий-ионного типа в мягком ламинированном корпусе из полимерного материала – вместо жесткого металлического корпуса. При таких особенностях маркировки разница между литий-ионными и литий-полимерными аккумуляторами для портативной электроники отсутствует в принципе.

В предыдущей статье нашего блога приведена инструкция по сборке литий-железо-фосфатных батарей.

Комментарии
Рекомендуемые товары