Лучшие современные малогабаритные гальванические источники питания — это элементы, использующие в качестве активного компонента соединения лития. Этот материал имеет самую меньшую массу из всех доступных для практического использования металлов, благодаря чему он обладает самым большим электрохимическим потенциалом. Это позволяет получать наиболее высокую плотность тока на единицу веса изготовляемых батарей.
Содрежание
Особенности технологии
Элементы питания, изготовленные по технологии, использующей литиевые электроды и включения этого металла в состав электролита, имеют прекрасные технические параметры, высокую емкость, большой рабочий ток, долговечность и компактность.
Одними из наиболее распространенных видов таких АКБ являются литий-ионные (Li Ion) и литий-полимерные (Li Polymer) изделия. Они имеют много схожих конструктивных особенностей, но и некоторые различия, влияющие на их эксплуатационные характеристики.
Рассмотрим подробнее, какие особенности и отличия имеют аккумуляторы, изготовленные по этим технологиям.
Что общего у Li Ion и Li Pol аккумуляторов
Оба вида рассматриваемых источников питания имеют следующие одинаковые особенности:
- идентичная конструкция электродов, имеющих в составе анода углеродный материал (обычно графит), а в катоде – кобальт, оксид ванадия или марганца;
- сходная химическая реакция, в результате которой возникает электродвижущая сила в литиевых элементах, обусловленная взаимодействием электродов, разделенных электролитом с включением солей лития;
- одинаковое номинальное напряжение, равное 3,7 вольтам;
- одинаковый срок хранения, составляющий 2-3 года;
- сходство конструкции позволяет использовать одни и те же зарядные устройства для обоих видов батарей;
- они не имеют эффекта памяти, но чувствительны к сильному разряду и опасны при перезаряде (больше 4,2 вольт), при котором может произойти возгорание или взрыв;
- оба вида батарей запрещено использовать при наличии повреждений и после сильного разряда (ниже 2,7 вольт).
Различия между Li Ion и Li Pol батареями
Li pol элементы питания отличаются от литий ионных в основном по физическому состоянию электролита.
В первом случае используется твердый полимерный электролит, либо пластины с включениями гелеобразного электролита, а во втором случае электроды разделены жидким активным веществом.
Использование полностью сухого электролита снижает его активность, поэтому для улучшения эксплуатационных характеристик батарей, в него добавляют вкрапления гелевого полужидкого электролита.
Использование полимерной электролитной прослойки вместо пористого сепаратора, наполненного электролитом, усложняет технологический процесс и удорожает его, но позволяет получить более удобные и безопасные при эксплуатации источники питания.
| Характеристика | Lithium-Ion | Lithium-Polymer |
|---|---|---|
| Плотность энергии | Высокая | Низкая |
| Эффект старения | Со временем теряет емкость | Тоже теряет, но не так интенсивно, как li-ion |
| Шансы на взрыв | Может взорваться при перезаряде | Безопасны от взрыва |
| Стоимость | Дешевые | Дорогие |
| Время зарядки | Долго заряжаются | Заряжается существенно быстрее |
| Вес | Тяжелее | Легче |
В то же время, использование сухого полимера уменьшает активность электролита и обеспечивает приемлемые электрические параметры только при высокой температуре. В связи с этим при производстве большинства современных литий-полимерных источников используется гибридная технология, при которой в сухой полимерный материал добавляются вкрапления гелеобразного электролита. Это увеличивает его ионную электропроводность при сохранении высоких эксплуатационных характеристик.
Чем литий ионный АКБ лучше литий полимерного
Литий-ионные источники питания обладают следующими преимуществами по сравнению с литий-полимерными:
- использование более активного жидкого электролита позволяет получить более высокую энергетическую плотность и улучшенные характеристики токоотдачи при нормальной и пониженной температуре;
- производство таких АКБ обходится дешевле, чем литий полимерных элементов;
- они выдерживают большее количество рабочих циклов разряда-заряда, имеют увеличенный срок службы.
В то же время, использование активной электролитной жидкости внутри корпуса таких батарей обуславливает наличие ряда недостатков:
- необходимо использовать более герметичные и прочные корпуса для предотвращения утечки электролита;
- увеличивается общий вес батарей;
- уменьшается универсальность использования;
- Li ion батареи более взрывоопасны, сильнее боятся перезаряда, требуют использования специальных встроенных устройств защиты;
- им необходим больший по продолжительности времени заряд с обязательным контролем максимального напряжения и температуры;
- они имеют меньшую емкость при одинаковых размерах;
- высокая активность жидкого электролита обуславливает более быстрое старение литий-ионных моделей батарей, которые теряют около 0,1% от общей емкости в месяц.
Чем литий полимерный АКБ лучше литий ионного
Li po источники питания обладают следующими преимуществами:
- использование сухого или полусухого электролита позволяет изготавливать компактные батареи любой формы и размера, а также делать их гибкими;
- они имеют меньший вес и размеры по сравнению с идентичными по рабочим характеристикам литий-ионными АКБ;
- более высокая (почти в два раза) емкость при одинаковом общем объеме батареи;
- лучшая безопасность и меньший риск перезаряда, отсутствие риска утечки электролита;
- меньшее время, необходимое для зарядки;
- меньшая изнашиваемость.
Литий-полимерные источники питания имеют и недостатки:
- уменьшенную энергетическую плотность, поэтому у них меньше допустимый ток разряда и меньше максимальная отдаваемая мощность;
- они более дороги в производстве;
- они выдерживают меньшее количество циклов заряд-разряд.
Что лучше выбрать li ion или li polymer
Между обоими видами батарей существует не столь большая разница, которая позволила бы сделать однозначный выбор в пользу того, или иного элемента питания. Выбор необходимого вида АКБ необходимо осуществлять в зависимости от каждого конкретного случая.
При необходимости использования компактных и неприхотливых батарей лучше остановить свой выбор на литий-полимерном варианте.
При необходимости обеспечить более долгий срок эксплуатации и получить более мощный разрядный ток, лучше использовать литий-ионный источник питания. Этот вариант является более приемлемым и при желании сэкономить средства на приобретении аккумулятора.
Оба вида аккумуляторов имеют отличные электрические характеристики, во много раз лучшие, чем у солевых, щелочных и металлогидридных элементов питания. При правильных условиях эксплуатации, недопущении сильного разряда и перезаряда, оба вида АКБ могут прослужить несколько лет, отдавая высокий ток и напряжение.
