Разница между литий-ионным и литий-полимерным типами аккумуляторов значительна, если полимерный материал выступает в качестве электролита. Здесь вы узнаете особенности каждого типа батареи и сможете сделать правильный выбор.
Забегая наперёд, поспешим вас успокоить — при покупке смартфона, планшета или ноутбука тип аккумулятора внутри вам встретится один и тот же. И чтобы там ни было указано — Li-Ion или Li-Po, это меньше всего повлияет на время работы и характеристики устройства в целом..
Например, модель процессора или версия прошивки для общей автономности мобильного гаджета (имейте ввиду, что речь не об инструментах) куда важнее типа аккумулятора. Выбирайте наиболее ёмкую батарею и читайте отзывы от реальных пользователей.
Отличия литий-ионного от литий-полимерного аккумулятора
Во всех известных смартфонах, планшетах, ноутбуках, смарт-часах и других портативных гаджетах наиболее подходящий аккумулятор рассчитывается на этапе проектирования на этапе инженерного конструирования. Производители последние годы с особым усердием стремятся внедрить новейшие технологии энергосбережения.
Порой разработчикам удаётся достичь максимально длительного цикла автономности. Но в угоду концептуальных особенностей будущего продукта (например, тонкий корпус или огромная камера без увеличения габаритов) даже самые крутые системы экономии расхода заряда могут быть «задушены».
Поэтому нам покупателям остаётся идти на компромисс и выбирать характеристики, которые подходят для конкретных целей.
Ходите в походы или много путешествуете — выбирайте долгий срок службы батареи в ущерб габаритам и грациозному внешнему виду.
Любите выкладывать телефон на стол в дорогом ресторане? Тогда отнеситесь к нему как к аксессуару — пусть он будет работать меньше, зато лишний раз подчеркнёт статус владельца.
Тип аккумулятора (литий-ионный и литий-полимерный) здесь никак не влияет на оценку гаджета — это часть инженерного расчёта под выбранную концепцию, где стоит выбор между, условно говоря, конструкцией «попроще и дешевле» или «посложнее, но дороже».
Если вы хотите самостоятельно определить самый выносливый аппарат среди конкурентов, то лучше обратиться к профессиональным обзорам или хотя бы отзывам реальных пользователей.
Эта информация расскажет вам гораздо больше о качестве батареи, чем её принадлежность к литий-ионной или литий-полимерной технологии.
Неважно, какой тип размещён в мобильном устройстве, просто не беспокойтесь об этом!
Вот вам факт от экспертов «Battery University» — в современных гаджетах практически не встречаются литиевые батареи на основе полимера, нам предлагают литий-ионные полимерные батареи, в которых применяется ламинированная оболочка вместо жёстких корпусов, как у обычных литий-ионных батарей.
Чаще всего литий-полимерной батареей называют литий-ионный аккумулятор в эластичной полимерной оболочке с компактными габаритами.
Вы задумывались, почему производители Li-Ion Polymer на некоторых батареях (например, на iPhone и других смартфонах)? Теперь вы знаете, что здесь на самом деле происходит — из-за сокращённых названий разница между литий-ионным и литий-полимерным аккумулятором, когда речь идёт о портативной электронике, по факту минимальная. Давайте остановимся на этом подробнее.
- + высокая плотность + нет эффекта памяти + низкая стоимость
- — Может вздуваться и разрушаться — Риск самовоспламенения — Изнашивается с возрастом
- + Прочный и эластичный + Низкопрофильный и компактный + Снижен риск утечки электролита
- — Дороже в производстве — Быстрее изнашивается — Неразвиты поставки (логистика)
Такой тип литиевого аккумулятора (Li-Po/Li-Poly) используется, например, в смартфонах: • Xiaomi Redmi 5; • Redmi Note 4x.
А также в ряде «Айфонов»: • iPhone 4, • iPhone 5, • iPhone 5C, • iPhone 5S, • iPhone 6, • iPhone 6S, • iPhone 7, • iPhone 8, • iPhone SE, • iPhone X.
Какой бы аккумулятор вы выбрали — Li-Ion или Li-Po? Ответьте в комментарии ниже или отправьте сообщение нам ВКонтакте @NeovoltRu.
Литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор: сравнение 2 видов
За энергетический запас электроустройств, не требующих постоянного подключения к розетке, (будь то мобильник или павербанк) отвечают 2 разновидности аккумулятора: li pol и li ion.
Есть ли между ними существенные отличия? Какие достоинства и просчеты есть у каждого типа? И какой же аккумулятор лучше (по емкости, безопасности, долговечности) другого: li pol или li ion? Чтобы разобраться в нюансах, нужно рассмотреть их «под микроскопом», и более детально о них расскажет данный материал.
Может заинтересовать: Как выбрать планшет: исчерпывающая пошаговая инструкция с описанием ключевых критериев.
Что такое литий-ионный аккумулятор?
Это разновидность батареи, которая нашла свое применение в самых разнообразных девайсах: ноуты, видеокамеры, фотоаппараты.
Интересная статья: Какие бывают ноутбуки?
Плюсы этого агрегата:
- отсутствие «эффекта памяти» (при этом эффекте батарея как будто запоминает, что в предыдущие циклы запас его емкости не был использован полностью и при разрядке отдает ток до этого предела) – есть возможность регулярного небольшого подзаряда;
- сразу готов к эксплуатации – не нужно после покупки его разряжать, а потом заряжать;
- относительно небольшое «старение» при регулярном использовании – до 20% за 365 дней;
- высокий уровень энергетической плотности (или, по другому, емкости).
Кроме того, по отзывам юзеров, к плюсам приспособления стоит отнести простоту в уходе и эксплуатации. Запас рабочих циклов такой разновидности батареи составляет от 1000.
К минусам аккумулятора можно отнести:
- при повреждении оболочки есть опасность взрыва;
- зарядка затруднена при минусовых температурах;
- «старение» батареи, даже если она не используется.
Чтобы избежать всех этих недочетов в работе li ion, нужно придерживаться простых рекомендаций: не допускать перегрева приспособления, не использовать его при сильных заморозках, хранить от ударов и падений.
Твердотельные аккумуляторы для смартфонов: 5 причин, почему за ними будущее.
Что такое литий-полимерный аккумулятор?
Это улучшенный вариант предыдущего вида батареи. Применяется в смартфонах, радиоуправляемых гаджетах и пр.
Полезная информация: Как пользоваться смартфоном: краткий мануал из 5 пунктов для новичков.
Выбор юзеров в пользу покупки данного вида обоснован следующими плюсами батареи:
- Могут изготавливаться любой формы и толщины (до 1 мм);
- Повышенный уровень безопасности (здесь нет жидкого электролита, а значит минимизирован риск воспламенения приспособления)
- Незначительный перепад напряжения во время разрядки (батарея дольше остается работоспособной, даже если ее долгое время не подзаряжать);
- Немного большая емкость, по сравнению с литий-ионным агрегатом.
Такие батареи дольше остаются работоспособными, даже если их не подзаряжать достаточно долго.
К недочетам полимерных приспособлений относят:
- «старение»; тем не менее, оно более медленное, чем в li ion;
- достаточно высокая стоимость изготовления.
Подобные приспособления могут дольше питать и обеспечивать автономную работу девайсов.
А вы знали: Исследование: как выглядит смартфон украинца.
Что лучше: li-pol или li-ion?
Для этого нужно сравнение характеристик двух типов:
| низкая (изготавливается стандартных форм) | производители не привязаны к стандартному формату ячеек |
| более высокий уровень при неправильной эксплуатации | высокий уровень безопасности за счет отсутствия жидкого электролита |
| Доступная | Более высокая |
| -20-+50 градусов Цельсия |
Оба варианта отлично подходят для смартов (например, в J5 2016 установлен как раз li ion). А такие виды, как литий-титановые аккумуляторы, хоть и имеют более выдающиеся характеристики (одна из них – 10000 циклов до 80% емкости), но из-за внушительного веса хороши только в стационарном применении.
Что касается дилеммы, какая батарея лучше из двух описанных здесь: li ion или li pol, то покупателям стоит запомнить, что первый вариант более дешевый в производстве, второй – отличается изяществом и тонкими формами.
На практике, даже если купить мощную и емкую батарею и не соблюдать рекомендации по эксплуатации, то она выйдет из строя вне зависимости от своих параметров.
Поэтому нужно правильно использовать девайсы, чтобы все их внутренние составляющие, в том числе и аккумуляторы, прослужили как можно дольше.
Чем отличается Li-ion от Li-Pol: безопасность, эффективность, применение и стоимость
Содержание
Портативные зарядные устройства стали неотъемлемым элементом современного обихода. Качество аккумуляторов – главное условие их работоспособности, эффективности и безопасности.
Производители зарядных устройств используют в конструкции два вида аккумуляторов – литий-ионный и литий-полимерный.
Для рядового потребителя, незнакомого с особенностями разных видов, часто становится проблемой выбрать тот или иной тип аккумулятора.
В чем отличие между этими разновидностями, какой из них выбрать будет правильнее – все эти вопросы требуют детальных знаний о каждом типе. В этой статье мы раскроем особенности литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов, познакомим с их техническими свойствами, методами зарядки, сроком службы.
↑Отличия литий-ионного и литий-полимерного аккумуляторов
Модели аккумуляторов, произведенных по разным технологиям, выполняют одну и ту же функцию энергообеспечения. Особенности конструкции каждого типа влияют на сообщаемую мощность, долговечность эксплуатации, степень защиты от взрыва. Нельзя утверждать однозначно, что более современный
тип аккумулятора лучше устаревшего. В обеих технологиях есть практические преимущества и недостатки. Модели Li-pol и Li-ion имеют сходные схемы работы, но отличаются конфигурацией и техническими параметрами.
Чтобы понять, что лучше — Li-polymer или Li-ion, рассмотрим подробно каждый вид в отдельности. Сравнивать типы аккумуляторов и делать выбор в сторону того или иного вида следует по следующим показателям:
- цена;
- соотношение веса и емкости;
- безопасность;
- целевое использование в устройстве конкретного назначения;
- температурный режим эксплуатации.
Выбирая один из двух видов, учитывайте сферу применения и финансовые возможности.
↑Литий-ионные аккумуляторы: особенности и характеристики
Изначально модели на базе лития выпускались с применением марганца и кобальта в качестве основного элемента (активный электролит). Современные батареи литий-ионного типа претерпели конструктивные изменения.
Их продуктивность зависит не от использованного вещества, а от порядка размещения элементов в блоке. Составные части современной батареи Li-Ion – электроды и сепаратор.
Материалы – алюминий и медь (медные аноды и алюминиевая фольга в качестве катодной основы).
Специальные клеммы-токосъемники обеспечивают внутреннее соединение анода и катода, а электролитная пропитка массы сепаратора задает благоприятную среду для обслуживания заряда. Положительные заряды ионов лития запускают химические реакции, формируют связи и обеспечивают выход энергии. Принцип действия источника питания на литий-ионной базе напоминает работу полноформатной гелевой АКБ.
Литий-полимерные батареи
Поскольку литий-ионные модели не справляются со многими современными задачами, постепенно их начали вытеснять полимерные элементы. Батареи Li-ion не обладали высоким уровнем безопасности и довольно дорого стоили.
Чтобы устранить эти недостатки и проблемы эксплуатации, сделать батареи более эффективными, разработчики приняли решение о смене электролита.
Вместо пропитки пористого сепаратора в конструкции батареи применили полимерные электролиты.
Литий-полимерный элемент имеет толщину 1 мм, что позволяет сделать размеры аккумулятора компактными. Замена жидких электролитов полимерными пленками исключило высокий риск воспламенения батареи и сделало ее безопасной. Представленная ниже сравнительная таблица поможет наглядно определить, чем отличается Li-ion от Li-Pol.
| Технические характеристики | Li-ion | Li-Pol |
| Энергоемкость | высокая | низкая, количество циклов заряда и разряда меньше |
| Типоразмер | малый выбор | высокий выбор, независимость от стандартного формата ячеек |
| Масса | незначительно тяжелее | легкая |
| Емкость | меньше | почти в два раза выше при одинаковом размере |
| Срок службы | примерно одинаковый | примерно одинаковый |
| Риск взрыва и возгорания | более высокий | встроенная защита от утечки электролитов и перезарядов |
| Время зарядки | длиннее | короче |
| Износ | до 0,1% ежемесячно | менее активный |
| Цена | дешевле | дороже |
Конструкция полимерно-литиевых аккумуляторных устройств полностью исключает присутствие электролита в форме жидкости или геля.
Наглядно представить себе разницу технологий можно при рассмотрении принципа работы современных автомобильных питающих устройств.
Интересы безопасности стали причиной исключения из повседневной практики жидкостных электролитов. Но в автомобильных АКБ до последнего времени использовались пористые структуры с пропиткой.
Внедрение полимерно-литиевых элементов предполагало уже твердотельную основу. Характерным отличием от литий-ионных аккумуляторов является процесс контактного действия пластины активного вещества с литием и предотвращение образования дендритов во время циклирования. Именно эта особенность защищает аккумуляторные элементы от возгорания или взрыва.
↑Срок службы
Как литий-ионные, так и литий-полимерные аккумуляторы подвержены интенсивному старению. Они обеспечивают около девятисот полных циклов зарядки, после чего становятся непригодными. При этом не имеет значение, насколько активной была эксплуатация устройства. Если батарею длительное время вообще не использовали, сокращение ресурса, тем не менее, будет иметь место.
Уже через год емкости становятся существенно уменьшенными в ресурсе, а через два или три года можно констатировать, что батарея и вовсе вышла из строя. Это общий недостаток литиевых аккумуляторов, и выбирать более долговечную модель стоит только в зависимости от репутации производителя и отзывов о конкретных моделях.
↑Дополнительная защита
Если рассматривать вопрос о том, в чем разница Li-ion от Li-Pol аккумуляторов, стоит обратить внимание на встроенные защитные системы.
Модели, работающие на полимерно-литиевой основе, требуют использования дополнительных функций внутренней защиты. Для них характерны случаи перегорания из-за перегрева элементов.
К таким последствиям приводит внутреннее напряжение различных рабочих участков.
Для того, чтобы обезопасить устройство от несанкционированных перезарядов, от перегрева деталей и перегорания, в конструкции использована специальная стабилизирующая система и механизм ограничения тока. Это повышает безопасность литий-полимерных моделей, но ощутимо повышает стоимость аккумулятора за счет использования защитных элементов.
Частично в конструкции задействованы электролитические компоненты в гелевой формации. Комбинированные элементы питания используются во многих портативных приборах. Они крайне чувствительны к температурным перепадам и требуют строгого соблюдения правил эксплуатации. Аккумулятор на полимерной базе можно использовать в устройствах с нагревом в диапазоне 60-100 градусов.
Производители заключают внутреннюю часть в корпус с теплоизолирующими свойствами – использовать такие аккумуляторы удобно в жарком климате. В условиях, где температурный режим не соответствует требованиям эксплуатации, элементы с полимерной составляющей применяются как резервные.
↑Особенности зарядки аккумуляторов
Чтобы пополнить заряд литий-полимерного аккумулятора, потребуется не менее трех часов зарядки. При этом блок не нагревается. Предусмотрено два этапа наполнения.
Первый протекает до установки пикового режима, который поддерживается до тех пор, пока зарядка не достигнет 70%. При нормальном режиме напряжения набирается остаточный заряд 30%.
Подзарядку нужно выполнять по строгому графику, дожидаясь полной разрядки и проводя процедуру через каждые 500 часов использования устройства. Таким режимом поддерживается постоянный объем наполнения.
Подключать аккумулятор необходимо только к стабильно работающей электросети, без перепадов напряжения и помех. Эксплуатировать следует только соответствующие зарядные приборы, совпадающие по заявленным в описании характеристикам.
Важный момент: в процессе зарядки все разъемы должны быть подключены корректно, нельзя допускать размыкания. Элементы Li-Pol крайне чувствительны ко всевозможным перегрузкам, превышенным показателям тока, механическим ударам и переохлаждению.
Следует следить за герметичностью твердотельных элементов.
Элементы Li-ion заряжаются примерно по таким же принципам, как и полимерные, но являются более чувствительными и менее надежными в отношении безопасности. Время зарядки у обоих типов примерно одинаково, но полимерный элемент «капризнее» к качеству точки энергоснабжения.
↑Чем лучше литий-ионный аккумулятор
Литий-ионные аккумуляторы более привычны для потребителя, у них есть ряд эксплуатационных преимуществ:
- цена ниже литий-полимерного аккумулятора;
- стандартизированные типоразмеры позволяют не ошибаться при выборе модели;
- распространенная сфера применения.
Мощные литиевые аккумуляторы эффективно используются для устройств, требующих кратковременного высокого потребления тока. Температурный режим, как и у устройств на полимерной базе, имеет ключевое значение при эксплуатации.
Ощутимой разницы рядовой пользователь не ощущает, но, с точки зрения рациональности сферы применения, этот вид аккумуляторов удобен в зарядных устройствах для следующей техники:
- аккумуляторные инструменты (шуруповерты, пилы, болгарки);
- ноутбуки;
- мобильные телефоны;
- электромобили;
- электроквадроциклы;
- домашние роботы;
- инвалидные коляски.
Прежде чем выбрать оптимальный тип зарядки, нужно точно знать, для какого прибора она будет использоваться. Особенно это важно, если планируется универсальное применение и обслуживание сразу нескольких портативных устройств.
Литий-полимерные аккумуляторы рационально применять там, где важными факторами являются вес и температура. Они «боятся» мороза и не очень удобны для переносных инструментов и гаджетов. Поэтому основная область использования:
- квадрокоптеры;
- страйкбольные ружья;
- игрушки;
- камеры видеонаблюдения.
Выбирая подходящий тип зарядного устройства, обратите внимание на сферу использования, стоимость и уровень безопасности. Читайте отзывы пользователей о товарах разных производителей и делайте выбор.
Перейти в раздел Li-ion аккумуляторов
Как устроены литий-полимерные аккумуляторы и принцип их работы
Как устроены литий-полимерные аккумуляторы и принцип их работы
Литий-полимерный аккумулятор (литий-ионный полимерный аккумулятор) — это усовершенствованная конструкция литий-ионного аккумулятора. В качестве электролита используется полимерный материал. Используется в мобильных телефонах, цифровой технике, радиоуправляемых моделях.
В начале 90-х годов, когда промышленное использование литий-ионных аккумуляторов уже во всю набирало обороты, были разработаны и первые литиевые аккумуляторы в форме пакетов — литий-полимерные аккумуляторы (обозначение «Li-Pol» или «Li-Po»).
Таким образом, литий-полимерные аккумуляторы стали более поздней разновидностью литий-ионных аккумуляторов. Но если в литий-ионных аккумуляторах электролит применяется жидкий, то у литий-полимерных собратьев это уже полимерный состав, по консистенции — гель. Благодаря полимерной основе, аккумуляторы данного типа обладают более высокой удельной энергоемкостью, чем другие.
Именно по этой причине сегодня литий-полимерные аккумуляторы особенно широко внедрены во множество мобильных устройств, где малый вес крайне важен (гаджеты, радиоуправляемые игрушки и т. д.)
Типичный литий-полимерный аккумулятор содержит в своей конструкции четыре основные части: положительный электрод (анод), отрицательный электрод (катод), сепаратор и электролит.
В качестве сепаратора может выступать такой полимер, как микропористая полиэтиленовая или полипропиленовая пленка.
Поэтому даже если электролит практически и является жидкостью, полимерный компонент в аккумуляторе неизменно присутствует.
Положительный электрод, в свою очередь, может быть разделен на три части: литий-переходный материал (оксид лития-кобальта или литий-оксид марганца), проводящая добавка и полимерное связующее — поливинилиденфторид. Что касается отрицательного электрода, то он содержит тоже три части, только вместо оксидов на нем присутствует углерод (графит).
Принцип действия литий-полимерного аккумулятора, как и принцип действия аккумулятора литий-ионного основан на обратимом встраивании (интеркаляции и деинкаляции) ионов лития в материал положительного и отрицательного электродов, при этом проводящей средой для ионов лития служит электролит, а микропористый сепаратор нужен здесь для того, чтобы препятствовать соприкосновению противоположных электродов друг с другом.
Сепаратор, таким образом, исключает миграцию частиц самих электродов, пропуская лишь ионы лития.
В разряженном состоянии напряжение между электродами находится в диапазоне от 2,7 до 3 вольт, а в заряженном достигает 4,2 вольт (для аккумулятора на основе оксида литий-кобальта).
Для литий-железофосфата (разновидность литий-ионного аккумулятора) эти значения будут иными — от 1,8 до 2,0 вольт в разряженном состоянии и от 3,6 до 3,8 вольт в заряженном.
Для каждого аккумулятора характерные значения рабочих напряжений указываются в документации, кроме того каждый аккумулятор должен быть оснащен защитной схемой, не допускающей выхода напряжения за пределы допустимого диапазона. Если же ячейки собираются в батареи будучи соединены последовательно, то обязательно наличие балансирующего контроллера, который будет удерживать заряд каждой ячейки на приемлемом уровне.
Литий-полимерные аккумуляторы традиционно отличаются от обычных литий-ионных аккумуляторов гибким, а не жестким каркасом.
В итоге ячейка не только оказывается на 20% легче, но также имеет колоссальное преимущество, которое заключается в возможности производить аккумуляторы практически любой желаемой формы (для ноутбуков, планшетов и прочих мобильных устройств это крайне важно). Кроме того уровень саморазряда литий-полимерных аккумуляторов составляет всего около 5% в месяц.
Наконец, следует отметить количество рабочих циклов, которое у литий-полимерных аккумуляторов достигает 900.
А при разрядных токах в 2С (удвоенное значение номинальной емкости) емкость бытовых аккумуляторов данного типа снижается лишь на 20% за все время жизни.
Для специальных же применений, с нетипично большими рабочими токами, разрабатываются специальные литий-полимерные аккумуляторы, способные безболезненно отдавать в нагрузку токи на порядок превышающие величину номинала.
Ранее ЭлектроВести писали, что растущий спрос на аккумуляторы провоцирует кризис. Главные мировые поставщики аккумуляторов — это южнокорейские гиганты Samsung и LG. Политика Сеула привела к тому, что за последний год использование батарей на внутреннем рынке выросло.
По материалам electrik.info
Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы
Инженерная мысль непрерывно развивается: ее стимулируют постоянно возникающие проблемы, требующие для своего решения разработки новых технологий. В свое время на смену никель-кадмиевым (NiCd) аккумуляторам пришли никель-металлгидридные (NiMH), а сейчас место литий-ионных (Li-ion) пытаются занять литий-полимерные (Li-pol) аккумуляторы.
NiMH аккумуляторы в какой-то степени потеснили NiCd, но в силу таких неоспоримых достоинств последних, как способность отдавать большой ток, низкая стоимость и длительный срок службы, не смогли обеспечить их полноценной замены.
А вот как обстоит дело с литиевыми аккумуляторами? Каковы их особенности и чем отличаются Li-pol аккумуляторы от Li-ion? Попробуем разобраться в этом вопросе.
Как правило, все мы при покупке мобильника или портативного компьютера не задумываемся о том, какой аккумулятор у них внутри и чем вообще различаются эти устройства.
И только потом, столкнувшись на практике с потребительскими качествами тех или иных аккумуляторов, начинаем анализировать и выбирать.
Тем, кто спешит и желает сразу получить ответ на вопрос, какой аккумулятор является оптимальным для сотового телефона, я отвечу коротко — Li-ion. Дальнейшая информация предназначена для любознательных.
Для начала небольшой экскурс в историю.
Первые эксперименты по созданию литиевых батарей начались в 1912 году, но только спустя шесть десятилетий, в начале 70-х годов, они впервые были внедрены в бытовые устройства. Причем, подчеркну, это были именно батареи.
Последовавшие вслед за этим попытки разработать литиевые аккумуляторы (перезаряжающиеся батареи) оказались неудачными из-за проблем, связанных с обеспечением безопасности их эксплуатации. Литий, самый легкий из всех металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает самую большую плотность энергии.
Аккумуляторы, использующие литиевые металлические электроды, характеризуются и высоким напряжением, и превосходной емкостью.
Но в результате многочисленных исследований в 80-х годах было выяснено, что циклическая работа (заряд — разряд) литиевых аккумуляторов приводит к изменениям на литиевом электроде, в результате которых уменьшается тепловая стабильность и появляется угроза выхода теплового состояния из-под контроля.
Когда это происходит, температура элемента быстро приближается к точке плавления лития — и начинается бурная реакция с воспламенением выделяющихся газов. Так, например, большое количество литиевых аккумуляторов для мобильных телефонов, поставленных в Японию в 1991 году, было отозвано после нескольких случаев их воспламенения.
Из-за свойственной литию неустойчивости исследователи обратили свой взор в сторону неметаллических литиевых аккумуляторов на основе ионов лития. Немного проиграв при этом в плотности энергии и приняв некоторые меры предосторожности при заряде и разряде, они получили более безопасные так называемые Li-ion аккумуляторы.
Плотность энергии Li-ion аккумуляторов обычно вдвое превышает плотность стандартных NiCd [1], а в перспективе, благодаря применению новых активных материалов, предполагается еще больше увеличить ее и достигнуть трехкратного превосходства над NiCd. В дополнение к большой емкости Li-ion аккумулятор при разряде ведет себя аналогично NiCd (форма их разрядных характеристик подобна и отличается лишь напряжением).
На сегодняшний момент существует множество разновидностей Li-ion аккумуляторов, причем можно долго говорить о преимуществах и недостатках того или иного типа, но отличить их по внешнему виду невозможно. Поэтому отметим только те достоинства и недостатки, которые свойственны всем типам этих устройств, и рассмотрим причины, вызвавшие появление на свет литий-полимерных аккумуляторов.
Основные преимущества.
- Высокая плотность энергии и как следствие большая емкость при тех же самых габаритах по сравнению с аккумуляторами на основе никеля.
- Низкий саморазряд.
- Высокое напряжение единичного элемента (3.6 В против 1.2 В у NiCd и NiMH), что упрощает конструкцию — зачастую аккумулятор состоит только из одного элемента. Многие производители сегодня применяют в сотовых телефонов именно такой одноэлементный аккумулятор (вспомните Nokia). Однако, чтобы обеспечить ту же самую мощность, необходимо отдать более высокий ток. А это требует обеспечения низкого внутреннего сопротивления элемента.
- Низкая стоимость обслуживания (эксплуатационных расходов) — результат отсутствия эффекта памяти, требующего периодических циклов разряда для восстановления емкости.
Недостатки.
- Для аккумулятора требуется встроенная схема защиты (что ведет к дополнительному повышению его стоимости), которая ограничивает максимальное напряжение на каждом элементе аккумулятора во время заряда и предохраняет напряжение элемента от слишком низкого понижения при разряде. Кроме того, она ограничивает максимальные токи заряда, разряда и контролирует температуру элемента. В результате возможность металлизации лития практически исключена.
- Аккумулятор подвержен старению, даже если не используется и просто лежит на полке. Процесс старения характерен для большинства Li-ion аккумуляторов. По вполне очевидным причинам производители об этой проблеме умалчивают. Незначительное уменьшение емкости становится заметным уже через год вне зависимости от того, находился аккумулятор в эксплуатации или нет. Через два или три года он часто становится непригодным к использованию. Впрочем, аккумуляторы других электрохимических систем также имеют возрастные изменения с ухудшением своих параметров (это особенно справедливо для NiMH, подверженных воздействию высокой температуры окружающей среды). Для уменьшения процесса старения храните заряженный примерно до 40% от номинальной емкости аккумулятор в прохладном месте отдельно от телефона.
- Более высокая стоимость по сравнению с NiCd аккумуляторами.
- Затруднено быстрое тестирование [1] аккумуляторов (например, на анализаторе Cadex C7xxx), поскольку технология их изготовления до конца еще не отработана и постоянно меняется.
Технология изготовления Li-ion аккумуляторов постоянно улучшается. Она обновляется приблизительно каждые шесть месяцев, и понять, как «ведут себя» новые аккумуляторы после длительного хранения, трудно.
Словом, всем был бы Li-ion аккумулятор хорош, если бы не проблемы с обеспечением безопасности его эксплуатации и высокая стоимость. Попытки решения этих проблем и привели к появлению литий-полимерных (Li-pol или Li-polymer) аккумуляторов.
Основное их отличие от Li-ion отражено в названии и заключается в типе используемого электролита.
Первоначально, в 70-х годах, применялся сухой твердый полимерный электролит, похожий на пластиковую пленку и не проводящий электрический ток, но допускающий обмен ионами (электрически заряженными атомами или группами атомов). Полимерный электролит фактически заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом.
Такая конструкция упрощает процесс производства, характеризуется большей безопасностью и позволяет выпускать тонкие аккумуляторы произвольной формы.
К тому же отсутствие жидкого или гелевого электролита исключает возможность воспламенения.
Толщина элемента составляет около одного миллиметра, так что разработчики оборудования свободны в выборе формы, очертаний и размеров, вплоть до внедрения его во фрагменты одежды.
Но пока, к сожалению, сухие Li-polymer аккумуляторы обладают недостаточной электропроводностью при комнатной температуре.
Внутреннее сопротивление их слишком высоко и не может обеспечить величину тока, необходимую для современных средств связи и электропитания жестких дисков переносных компьютеров.
В то же время при нагревании до 60 °C и более электропроводность Li-polymer увеличивается до приемлемого уровня, однако для массового использования это не годится.
Исследователи продолжают разработку Li-polymer аккумуляторов с сухим твердым электролитом, работающим при комнатной температуре. Подобные аккумуляторы, как ожидается, станут коммерчески доступными к 2005 году. Они будут стабильными, допускать 1000 полных циклов заряда-разряда и иметь более высокую плотность энергии, чем сегодняшние Li-ion аккумуляторы
Тем временем некоторые виды Li-polymer аккумуляторов в настоящее время используются в качестве резервных источников питания в жарком климате. Например, часть производителей специально устанавливает нагревающие элементы, поддерживающие благоприятную для аккумулятора температуру.
Вы спросите: как же так? На рынке вовсю продают Li-polymer аккумуляторы, изготовители комплектуют ими телефоны и компьютеры, а мы тут говорим, что для коммерческой эксплуатации они пока не готовы. Все очень просто. В данном случае речь идет об аккумуляторах не с сухим твердым электролитом.
Для того чтобы повысить электропроводность небольших Li-polymer аккумуляторов, в них добавляют некоторое количество гелеобразного электролита.
И большинство Li-polymer аккумуляторов, используемых сегодня для мобильных телефонов, фактически являются гибридами, поскольку содержат гелеобразный электролит. Правильнее было бы их называть литий-ионными полимерными.
Но большинство изготовителей в рекламных целях маркируют их просто как Li-polymer. Остановимся подробнее на этом типе литий-полимерных аккумуляторов, поскольку на данный момент именно они представляют наибольший интерес.
Итак, в чем различие между Li-ion и Li-polymer аккумулятором с добавкой гелеобразного электролита? Хотя характеристики и эффективность обеих систем во многом сходны, уникальность Li-ion полимерного (можно его и так назвать) аккумулятора заключается в том, что в нем все же используется твердый электролит, заменяющий пористый сепаратор. Гелевый электролит добавляется только для увеличения ионной электропроводности.
Технические трудности и задержка в наращивании объемов производства задержали внедрение Li-ion полимерных аккумуляторов.
Это вызвано, по мнению некоторых экспертов, желанием инвесторов, вложивших большие деньги в разработку и массовое производство Li-ion аккумуляторов, получить свои инвестиции обратно.
Поэтому они и не спешат переходить на новые технологии, хотя при массовом производстве Li-ion полимерные аккумуляторы будут дешевле литий-ионных.
А теперь об особенностях эксплуатации Li-ion и Li-polymer аккумуляторов.
Их основные характеристики очень похожи. О заряде Li-ion аккумуляторов достаточно подробно рассказано в статье [2]. В добавление приведу лишь график (Рис.1) из [3], иллюстрирующий стадии заряда, и небольшие пояснения к нему.
Время заряда всех Li-ion аккумуляторов при начальном зарядном токе в 1С (численно равном номинальному значению емкости аккумулятора) составляет в среднем 3 часа.
Полный заряд достигается при напряжении на аккумуляторе, равном верхнему порогу, и при уменьшении тока заряда до уровня, примерно равного 3% от начального значения. Аккумулятор во время заряда остается холодным. Как видно из графика, процесс заряда состоит из двух стадий.
На первой (час с небольшим) напряжение растет при почти постоянном начальном токе заряда в 1С до момента первого достижения верхнего порога напряжения. К этому моменту аккумулятор заряжается примерно на 70% от своей емкости.
В начале второго этапа напряжение остается почти постоянным, а ток уменьшается до тех пор, пока не достигнет вышеуказанных 3%. После этого заряд полностью прекращается.
Если требуется поддерживать аккумулятор все время в заряженном состоянии, то подзаряд рекомендуется проводить через 500 часов, или 20 дней. Обычно его проводят при уменьшении напряжения на выводах аккумулятор до 4.05 В и прекращают при достижении 4.2 В
Несколько слов о температурном диапазоне при заряде. Большинство разновидностей Li-ion аккумуляторов допускают заряд током в 1С при температуре от 5 до 45 °C. При температуре от 0 до 5 °C рекомендуется заряжать током в 0.1 С. Заряд при минусовой температуре запрещен. Для заряда оптимальна температура от 15 до 25 °C.
Зарядные процессы в Li-polymer аккумуляторах почти идентичны вышеописанным, поэтому потребителю совершенно ни к чему знать, какой их двух типов аккумуляторов у него в руках. И все те зарядные устройства, которые он использовал для Li-ion аккумуляторов, годятся для Li-polymer.
А теперь об условиях разряда. Обычно Li-ion аккумуляторы разряжают до значения 3.0 В на элемент, хотя для некоторых разновидностей нижний порог составляет 2.5 В. Производители оборудования с питанием от аккумуляторов, как правило, разрабатывают устройства с порогом выключения 3.0 В (на все случаи жизни).
Что это означает? Напряжение на аккумуляторе при включенном телефоне постепенно уменьшается, и как только оно достигнет 3.0 В, аппарат предупредит вас и выключится. Однако это совсем не означает, что он перестал потреблять энергию от аккумулятора.
Энергия, пусть незначительная, требуется для определения нажатия клавиши включения телефона и некоторых других функций. Кроме того, энергию потребляет собственная внутренняя схема управления и защиты, да и саморазряд, хоть и небольшой, но все же характерен даже для аккумуляторов на основе лития.
В результате, если оставить литиевые аккумуляторы на длительный срок без подзарядки, напряжение на них упадет ниже 2.5 В, что очень плохо. В этом случае возможно отключение внутренней схемы управления и защиты, и не все зарядные устройства смогут зарядить такие аккумуляторы.
Кроме того, глубокий разряд отрицательно сказывается на внутренней структуре самого аккумулятора. Полностью разряженный аккумулятор должен заряжаться на первом этапе током всего в 0.1C. Словом, аккумуляторы скорее любят находиться в заряженном состоянии, чем в разряженном.
Несколько слов о температурных условиях при разряде (читай во время работы).
Как правило, Li-ion аккумуляторы лучше всего функционируют при комнатной температуре. Работа в более теплых условиях серьезно сокращает срок их службы. Хотя, например, свинцово-кислотный аккумулятор имеет самую высокую емкость при температуре более 30 °C, но длительная эксплуатация в таких условиях сокращает жизнь аккумулятора.
Точно так же и Li-ion лучше работают при высокой температуре, которая поначалу противодействует увеличению внутреннего сопротивления аккумулятора, являющемуся результатом старения.
Но повышенная энергоотдача коротка, поскольку повышение температуры, в свою очередь, способствует ускоренному старению, сопровождаемому дальнейшим увеличением внутреннего сопротивления.
Исключение составляют на данный момент только литий-полимерные аккумуляторы с сухим твердым полимерным электролитом. Для них жизненно необходима температура от 60 °C до 100 °C. И такие аккумуляторы заняли свою нишу на рынке резервных источников в местах с жарким климатом.
Они помещаются в теплоизолированный корпус со встроенными элементами нагревания, питающимися от внешней сети. Li-ion полимерные аккумуляторы в качестве резервных, как считают, превосходят по емкости и долговечности VRLA аккумуляторы, особенно в полевых условиях, когда управление температурой невозможно.
Но их высокая цена остается сдерживающим фактором.
При низких температурах эффективность аккумуляторов всех электрохимических систем резко падает. В то время как для NiMH, SLA и Li-ion аккумуляторов температура -20 °C является пределом, при котором они прекращают функционировать, NiCd продолжают работать до -40 °C. Отмечу только, что речь опять же идет только об аккумуляторах широкого применения.
Важно не забывать, что, хотя аккумулятор и может работать при низких температурах, это совсем не означает, что он может быть также заряжен в этих условиях. Восприимчивость к заряду у большинства аккумуляторов при очень низких температурах чрезвычайно ограничена, и ток заряда в этих случаях должен быть уменьшен до 0.1C.
В заключение хочу отметить, что задать вопросы и обсудить проблемы, связанные с Li-ion, Li-polymer, а также другими типами аккумуляторов, можно на форуме [4] в подфоруме по аксессуарам.
При написании статьи использованы материалы [3], любезно предоставленные г-ном Isidor Buchmann, основателем и главой канадской компании Cadex Electronics Inc. [5].
Более подробная информация на русском языке об аккумуляторах для мобильной техники связи, компьютеров и других портативных приборов, советы по эксплуатации и обслуживанию приведены в [6].
ССЫЛКИ
Литий полимерный аккумулятор купить в интернет-магазине
Литий полимерные аккумуляторы становятся все больше и больше популярные и востребованные. Они похожи на литий-ионные АКБ, но более усовершенствованные.
Главным отличием полимерного аккумулятора есть использование полимера в котором, гелеобразные литий проводящее включения применяется в качестве наполнения.
Данный тип аккумуляторов применяют в производстве радиотехники, мобильных телефонов, планшетов, детских игрушек и т.д.
Среди литиевых АКБ различают два вида:
- Li-Pol аккумуляторы;
- Li-ion аккумуляторы.
Наиболее значительной разницей между Li-ion аккумулятором и полимерным АКБ, является тип использования применяемого электролита. В литий-ионных аккумуляторах применяется обычный гелиевый электролит, а у литий-полимерных используется специальный раствор с литийсодержащим полимером.
Особенности аккумуляторов. Современные аккумумяторы удивляют своей простой структурой и меленькими габаритами. Такие зарядные приспособления не зависимо от их одинаковой массы являются более энергоемкими, нежели их предшественники.
Полимерные аккумуляторы делятся на два вида:
- стандартные;
- быстроразрядные.
Отличием данных видов аккумуляторов является максимальный уровень разрядного тока, который, в большинстве случаев, не превышает 3С. Такой показатель указывается в амперах либо в единицах емкости аккумулятора. Также, следует отметить, что в быстроразрядных АКБ уровень максимального тока допускается до 8 -10С. Такие быстроразрядные АКБ в изготовлении бытовой техники не применяются.
Особенности применения. Аккумуляторы на литий-полимерной основе имеют очень простую структуру. Для того чтобы поменять или установить в устройство данный АКБ, следует правильно подобрать габариты аккумулятора и его емкость.
Зачастую в характеристиках устройств, вписано, на сколько, должен быль энергоемкий аккумулятор для обеспечения бесперебойной работы такой техники.
Такой литий полимерный аккумулятор купить вы сможете в нашем магазине, при этом имеется возможность установки в любые устройства, кроме устройств которые имеют аккумулятор с сверхвысоким зарядным током, но это всего лишь дело времени, и вскоре в ногу с техническим прогрессом, это погрешность будет устранена.
- Также, необходимо учитывать что при напряжении 3,7 В, емкость аккумулятора может быть разной, также, одни размеры батареи могут отличатся в зависимость того, к какую технику они должны устанавливаться.
- Преимущества, из-за которых нужно купить литий-полимерные аккумуляторы.
- При использовании данного типа аккумуляторов завораживает многогранность их использования, что в свою очередь подкреплено рядом весомых преимуществ, среди которых:
- компактные габариты;
- низкий саморазряд;
- гибкость и эластичность при необходимости;
- не имеют эффекта памяти;
- высокая плотность батареи;
- незначительный перепад напряжения во время заряда;
- температура работы от -20…+40°С.
Особенности заряда батареи.
Для заряда литий-полимерной батареи достаточно иметь зарядное устройство обеспечивающее 4,2 В на элемент, при этом стартовый зарядный ток должен быть 1С, при котором полный заряд достигается в течении 3-х часов. Зарядку полимерного АКБ можно проводить если напряжения снижается до 4,05 В (на выводах), и при достижении полного заряда 4,2 В (на выводах) – прекращают.
Учитывая глубокую область применения, литий-полимерные аккумуляторы цена на которые весьма заманчивая, а сроки работоспособности и энергоэффективности велики, можно сделать вывод, что данные аккумуляторы являются прорывом в современном мире электроники. Без них невозможно представить ультратонкие смартфоны, планшеты или говорящие игрушки.
Foton.ua
Литий-полимерный аккумулятор — Lithium polymer battery
Батарея полимера лития , или более правильно литий-ионный полимерный аккумулятор (сокращенно LiPo , LIP , Li-поли , литий-поли и другие), является аккумуляторной батареей из литий-ионной технологии с использованием полимерного электролита вместо жидкого электролита. Высокая проводимость полутвердые ( гель ) полимеры образуют этот электролит. Эти батареи обеспечивают более высокую удельную энергию , чем другие типы литиевых батарей и используются в приложениях , где вес является критическим признаком, как мобильные устройства и самолеты радиоуправляемых .
история
LiPo клетки проследить историю литий-ионных и литий-металлических клеток , которые подверглись обширные исследования в течение 1980 — х годов, достигнув важный этап с Sony «ы первый коммерческий цилиндрической литий-ионного элемента в 1991 г. После того, другие формы упаковки развивались, в том числе формат сумки теперь также называется «LiPo».
Дизайн Происхождение и терминология
Литий — полимерные клетки эволюционировали от литий-ионных и литий-металлических батарей .
Основное отличие заключается в том , что вместо использования жидкого лития -salt электролита (например, LiPF 6 ) проведено в органическом растворителе (например, EC / DMC / DEC ), батарея использует твердый полимерный электролит (SPE) , такие как поли (этилен оксид) (ПЭО), поли (акрилонитрил) (ПАН), поли (метилметакрилат) (ПММА) или поли (винилиденфторид) (PVDF).
Твердый электролит , как правило , может быть классифицирован как один из трех типов: сухой SPE, загущенное SPE и пористая SPE.
Сухой SPE был первым использован в прототипе батарей, около 1978 Мишель Арманд , Университет домена и 1985 ANVAR и Elf Aquitaine Франции и Hydro Квебек Канады.
С 1990 года несколько организаций , как Мид и валентности в Соединенных Штатах и GS Yuasa в Японии разработали батареи с использованием загущенное КСН. В 1996 году , Bellcore в Соединенных Штатах объявили литий полимерный клетки с использованием пористого SPE.
Типичная клетка состоит из четырех основных компонентов: положительный электрод , отрицательный электрод, сепаратор и электролит . Сам сепаратор может быть полимер , такой как микропористый пленки из полиэтилена (ПЭ) или полипропилена (ПП); Таким образом, даже если клетка имеет жидкий электролит, он все равно будет содержать «полимер» компонент.
В дополнение к этому, положительный электрод может быть дополнительно разлагают на три части: литий-переходного металла-оксид (например, LiCoO 2 или LiMn 2 O 4 ), проводящей добавки, и полимерного связующего поли (винилиденфторида) (ПВДФ). Материал отрицательного электрода может иметь одни и те же три части, только с углерода замены литий-металл-оксид.
Принцип работы
Так же, как и с другими литий-ионных элементов, LiPos работают по принципу интеркаляции и де-интеркаляции ионов лития из материала положительного электрода и отрицательного электрода материала, при этом жидкий электролит обеспечивает проводящую среду. Для того, чтобы предотвратить электроды от прикосновения друг с другом непосредственно, микропористый сепаратор между которыми позволяет только ионы, а не частицы электродов мигрировать от одной стороны к другой.
Зарядка
Напряжение ячейки LiPo зависит от его химии и изменяется примерно от 2,7-3,0 В (разряжается) до приблизительно 4,2 В (полностью заряжена), для клеток на основе литий-металлических оксидов (например, LiCoO 2 ), и вокруг 1.8 2,0 в (разряжается) до 3,6-3,8 V (заряженного) для тех , которые основаны на литий-железо-фосфат (LiFePO 4 ).
Точные оценки напряжения должны быть указаны в спецификациях продукта, с пониманием того, что эти клетки должны быть защищены с помощью электронной схемы, которая не позволит им завышенным, ни чрезмерной разрядке при использовании.
Для LiPo батареи пакетов с ячейками , соединенными последовательно, специализированное зарядное устройство может контролировать заряд на основе каждой клетки так , что все клетки приводят к такому же состоянию заряда (SOC).
Применение давления на LiPo клетки
Экспериментальный литий-ионная батарея полимера сделаны Lockheed-Martin для НАСА
В отличии от литий-ионных цилиндрического и призматических клеток, которые имеют жесткий металлический корпус, LiPo клетка имеет гибкий фольгу типа (полимерный ламинат ) случай, так что они относительно неограниченные. Сами по себе эти клетки более чем на 20% легче , чем эквивалентные цилиндрических клеток той же мощности.
Будучи легкий является преимуществом , когда приложение требует минимального веса, как и в случае воздушных судов радиоуправляемые .
Тем не менее, было установлено , что умеренное давление на стопке слоев , которые составляют результаты клеток в повышенном удержании мощности, потому что контакт между компонентами максимизируются и отслоение предотвращаются и деформация, что связанно с увеличением клеточного импеданса и деградации.
Приложения
Шесть края формы литий-полимерная батарея для подводных аппаратов, сделанных на заказ Cells Itzehoe GmbH
LiPo клетки обеспечивают производителям убедительные преимущества. Они могут легко производить батареи практически любой желаемой формы. Например, требования к габаритам и весу мобильных устройств и ноутбуков могут быть полностью удовлетворены. Кроме того , они имеют скорость разряда с низким уровнем уверенности, что составляет около 5% в месяц.
Радиоуправляемые оборудование и самолеты
3-Cell LiPo аккумулятор для радиоуправляемых моделей
LiPo батарея в настоящее время почти повсеместно , когда используются для питания радиоуправляемых самолетов , радиоуправляемых автомобилей и крупномасштабные модели поездов, где преимущество меньшего веса и увеличения мощности и выдачи мощности оправдывает цену. Протоколы испытаний предупреждают о риске возникновения пожара , когда батареи не используются в соответствии с инструкциями.
По состоянию на середину 2016 г., LiPo пачек 1.3 Ah существует, обеспечивая 95C непрерывной разгрузки и короткое время 190C очередей.
В марте 2017 года, LiPo пакеты были доступны в различных конфигурациях, наиболее часто до 6400mAh, достигая максимальный 4.2V / ячейку, для питания определенных транспортных средств R / C и вертолетов или беспилотных летательных аппаратов.
Некоторые протоколы испытаний предупреждают о риске возникновения пожара , когда батареи не используются в соответствии с инструкциями.
LiPo пакеты также увидеть широкое применение в страйкбол , где их более высокие токи разряда и лучше плотность энергии по сравнению с более традиционными никель — металлогидридных батарей имеет очень заметное увеличение производительности (более высокий темп стрельбы). Высокие токи разряда делают повреждают контакты реле из — за дуги ( в результате чего контакты окисляются и часто нагара), поэтому рекомендуется либо использовать твердотельный MOSFET переключатель или регулярно чистить триггерные контакты.
Личная электроника
LiPo батареи широко распространены в мобильных устройствах , электрические банки , очень тонкие портативные компьютеры , портативные медиаплееры , беспроводные контроллеры для игровых консолей, беспроводные периферийные устройства для персональных компьютеров, электронных сигарет и других приложений , где испрашивается малые форм — факторы и высокая плотность энергии превышает стоимость соображения.
Электрические транспортные средства
Литий-ионные элементы в формате мешочек изучаются для питания батареи электрических транспортных средств .
В то время как можно использовать большое количество ячеек малой мощности , чтобы получить требуемые уровни мощности и энергии , чтобы управлять транспортным средством, некоторые производители и исследовательские центры изучают крупноформатных литий-ионных ячеек мощностей , превышающих 50 Ah для этой цели , При более высоком содержании энергии в клетку, количество клеток и электрических соединений в аккумуляторной батарее , конечно , уменьшится , но опасность , связанная с отдельными ячейками такой высокой мощности может быть больше.
Hyundai Motor Company использует этот тип батареи в некоторых из своих гибридных автомобилей , а также Kia Motors в своей батарее электрического Kia Soul . Bolloré Bluecar , который используется в схемах совместного автомобиля в ряде городов, также использует этот тип батареи.
Легкий самолет и самостоятельно запускать планеры производятся такие как Alisport Сайлент 2 Electro и Pipistrel WATTsUP . Некоторые крупные планеры , такие как Schempp-торцовый Ventus-2 использует технологию для самоподдерживающихся двигателей
безопасности
Apple , iPhone 3GS Литий-ионный аккумулятор «с, которая расширяется из — за короткое замыкание отказа.
LiPo клетки страдают теми же проблемами, что и другие литий-ионных клеток. Это означает , что перезаряд, чрезмерная разрядка, перегрев, короткое замыкание , раздавить и проникновение гвоздя все это может привести к катастрофическому разрушению, в том числе мешка разрывов, в электролите утечки и огня.
Весь литий-ионные элементы расширение при высоких уровнях состояния заряда (SOC) или более заряд, из — за незначительное испарение электролита.
Это может привести к расслоению , и , таким образом , плохой контакт внутренних слоев клеток, которые , в свою очередь , приносит пониженную надежность и общую продолжительность цикла клетки.
Это очень заметно для LiPos, который может заметно раздувают из — за отсутствия жесткого случае содержать их расширение.
Для сравнения с LFP клеток / батареи по этой теме, пожалуйста , см безопасности LiFe клеток
Литиевые элементы с твердым полимерным электролитом
Клетки с твердыми полимерных электролитов не достигли полной коммерциализации и до сих пор является предметом исследований. Прототип клетки этого типа можно было бы считать между традиционным литий-ионной аккумуляторной батареи (с жидким электролитом) и полностью пластиковым, твердотельного литий-ионной батареей .
Простейший подход состоит в использовании полимерной матрицы, такие как поливинилиденфторид (PVDF) или поли (акрилонитрил) (ПАН), загущенное с обычными солями и растворители, такие как LiPF 6 в EC / DMC / DEC .
Ниши отмечает , что Sony начала исследования на литий-ионных аккумуляторов с гелеобразных полимерных электролитов (GPE) в 1988 году, до коммерциализации жидкого электролита литий-ионного элемента в 1991.
В то время полимерные батареи были многообещающими и, казалось , полимерные электролиты станет незаменим. В конце концов, этот тип клеток пошел на рынок в 1998 г.
Однако, Scrosati утверждает , что, в строгом смысле этого слова, гелеобразные мембраны не могут быть классифицированы как «истинных» полимерных электролитов, а также гибридные системы , где жидкие фазы , содержащиеся в полимере матрица.
Хотя эти полимерные электролиты могут быть сухими на ощупь, они по- прежнему могут содержать от 30% до 50% жидкого растворителя. В связи с этим, как на самом деле определить , что такое «полимерная батарея» является вопрос остается открытым.
Другие термины , используемые в литературе для этой системы включают в себя гибридный полимерный электролит (HPE), где «гибридный» обозначает комбинацию полимерной матрицы, жидкого растворителя и соли.
Это была система , которая , как это Bellcore используется для разработки ранней литий-полимерную ячейку в 1996 году, который был назван «пластик» литий-ионный элемент (PLiON), а затем на коммерческую основу в 1999 году.
Твердый полимерный электролит (SPE) представляет собой растворители раствора соли в полимерной среде. Это может быть, например, соединение лития — бис (фторсульфонил) имида (LiFSI) и высокой молекулярной массой , поли (этиленоксид) (ПЭО), или с высокой молекулярной массой поли (триметиленкарбоната) (ПТМК).
Производительность этих предложенных электролитов обычно измеряются в полу-клеточной конфигурации против электрода металлического лития , что делает систему А « литий-металл » клетки, но она также была испытана с общим литием-ионным катодным материалом , такими как литий -утюг-фосфата (LiFePO 4 ).
Другие попытки разработать элемент с полимерным электролитом , включают использование неорганических ионных жидкостей , такие как 1-бутил-3-метилимидазолию тетрафторборат ([BMIM] BF 4 ) в качестве пластификатора в микропористой полимерной матрице , как поли (винилиденфторид-со-гексафторпропилен) / поли (метилметакрилат) (ПВДФ-ГФП / ПММА).
Камеры высокого напряжения с кремнием графен добавками
Новая технология литий-ионный аккумуляторный элемент представила кремний — графен добавка , которая помогает сохранить положительный полюс во время разрядки, тем самым увеличивая продолжительность жизни клеток и цикла жизни. Присущи побочный эффект при работе с 3.7V литий-ионный элемент выше 4,2В уменьшается цикл жизни, с повышенным внутренним сопротивлением .
Исследования показали, что плохое наращивание удержания и снижение продолжительности жизни клетки лития-ионной экспоненциально возрастает при зарядке выше 4,, в частности, из-за коррозии положительной клеммы. Кремний-графна добавка способствует снижению коррозии положительной клеммы, когда заряжено до напряжения 4,35 В или более.
Преимущество зарядки при напряжении максимум 4,35 является увеличение примерно на 10% в плотности энергии по сравнению с традиционной зарядки 3,7 В ячейку того же размера и веса до 4,2 В.
Литий-ионные элементы , отмеченные как «высокого напряжения» совместим, если заряжены до 4,35, имеет сравнимый срок службы в стандартные клетки 3.7 V. Стандартный 3.
7V ячейка не должна быть поручено выше 4,2В , как это может привести к повреждению и / или пожара.