Отличие li-ion от li-pol аккумуляторов: разница между литий-ионными и полимерными устройствами

Правила эксплуатации

Правила эксплуатации разделяются на зависящие от пользователя и на регулируемые специально встроенным в аккумулятор контроллером. Напряжение аккумулятора должно находиться в интервале 4,2—2,7 В. Это максимальные и минимальные значения. В зависимости от материала электродов эти цифры могут немного изменяться. Контроллеры не позволяют напряжению в аккумуляторе во время заряда стать больше 4.2 В, а минимальное напряжение будет зависеть от устройства, в котором батарея используется.

Для сложной техники может не хватить минимального напряжения и потому в телефонах и планшетах часто имеется дополнительный контроллер.

Правила, которые должны соблюдать пользователи, способны значительно увеличить срок службы аккумулятора. Основные рекомендации:

Стараться не доводить батарею до минимального заряда. Если прибор отключился, то необходимо быстро поставить его на зарядку.
Не бояться частых подзарядов, это невредно для источника питания.
Избегать перезаряда. Контроллер может зарядить аппарат до 100% при комнатной температуре, но когда прибор нагреется, то получится, что заряд будет выше 100%. Это очень плохо влияет на долговечность батареи.

Какой аккумулятор лучше использовать: Li-pol или Li-ion, производители оборудования решают исходя из конкретных технологических процессов и характеристик изделия. Разница между этими источниками питания не очень велика. Но, хотя свойства обоих видов аккумуляторов похожи, особенность Li-polymer состоит в том, что в нём используется твёрдый электролит, а гелевый добавляется только для увеличения ионной электропроводности.

Развитие технологий позволяет ожидать двух-трёхкратного увеличения ёмкости батарей в ближайшие годы, но вместе с этим будут уменьшаться размеры, так что время работы, вероятно, не изменится.

Преимущества Li-Po батарей

Li-Po (липолимео) батареи имеют множество преимуществ по сравнению с Li-Ion (литий-ионными) батареями, что делает их предпочтительным выбором для различных устройств.

Во-первых, Li-Po батареи обладают гораздо большей плотностью энергии, что означает, что они могут вмещать больше энергии на единицу объема

Это позволяет сделать батарею более компактной и тонкой, что особенно важно для мобильных устройств, таких как смартфоны и планшеты. Более высокая плотность энергии также означает, что Li-Po батареи предлагают больше мощности и длительности работы по сравнению с Li-Ion

Во-вторых, Li-Po батареи имеют более широкий диапазон рабочих температур. Они лучше справляются с низкими и высокими температурами, что делает их идеальным выбором для устройств, которые могут подвергаться экстремальным условиям, например, в автомобилях или дронами. Более широкий диапазон температур также означает, что Li-Po батареи имеют более стабильную производительность и длительный срок службы.

Еще одним преимуществом Li-Po батарей является их способность поддерживать высокую скорость зарядки. Они могут принимать больший ток заряда, что означает, что они могут заряжаться быстрее по сравнению с Li-Ion батареями. Это особенно ценно в ситуациях, когда требуется быстрое восстановление заряда, например, перед поездкой или в случае экстренной необходимости.

Однако следует отметить, что Li-Po батареи требуют более аккуратного обращения и надлежащей зарядки и разрядки для поддержания их производительности и безопасности. Несоблюдение рекомендаций по использованию и хранению Li-Po батарей может привести к их повреждению или даже возгоранию.

В целом, Li-Po батареи предлагают ряд преимуществ, которые делают их привлекательным выбором для многих устройств. В зависимости от ваших потребностей и требований, вы можете выбрать Li-Po батарею для более компактного размера, широкого диапазона рабочих температур и быстрой зарядки.

Специфические свойства литий-полимерных аккумуляторов

Li-Po батареи — это один из видов литиевых АКБ. Разработка полимерных аккумуляторов основывалась на литий-ионных батареях. В них применяется жидкий электролит, из-за чего возникают некоторые проблемы при эксплуатации.

Главной целью специалистов было избавиться от старого электролита, так как он вызывал много трудностей.

Кроме этого, было сделано несколько изменений в принципе работы батареи.

Чтобы понять, чем литий-полимерные аккумуляторы отличаются от других, нужно разобраться в двух главных понятиях:

Электролит — это раствор кислоты, проводящий электрический ток. В отличие от обычных проводников, здесь ток проводят положительно заряженные ионы.
Полимер — это вещество, которое состоит из цепочки повторяющихся мономеров (группа молекул).

Итак, что же изменили учёные в литий-ионных батареях? Во-первых, электролит стал твёрдым. Во-вторых, в качестве электролита стал применяться полимер. Отсюда и название этих аккумуляторов.

При этом полимер очень тонкий, выглядит как плёнка. Полимер теперь не проводит ток, но свойство проводить ионы у него осталось.

Таким образом, учёные получили электролит и сепаратор в одном куске полимера.

Электрохимия сегодня быстро развивается, постоянно вносятся новые изменения в конструкцию Li-Po. Например, недавно в аккумуляторы были добавлены граблеобразные электролиты, которые содержат ионы лития.

Безопасность и стабильность работы аккумуляторов Li Ion и Li Polymer

Аккумуляторы Li Ion (литий-ионные) и Li Polymer (литий-полимерные) являются двумя наиболее распространенными типами аккумуляторов, используемыми в современных смартфонах. Оба типа аккумуляторов имеют свои преимущества и недостатки, но безопасность и стабильность их работы являются одними из ключевых параметров при выборе для использования в мобильных устройствах.

Безопасность аккумуляторов Li Ion

Аккумуляторы Li Ion имеют довольно высокую энергоемкость, что позволяет им обеспечивать длительное время работы смартфона без подзарядки. Однако, аккумуляторы этого типа обладают некоторыми недостатками с точки зрения безопасности.

Взрывоопасность: В случае повреждения аккумулятора Li Ion, существует возможность его воспламенения или даже взрыва. Причиной этого являются химические процессы, происходящие внутри аккумулятора при использовании. Неправильное использование, повреждение корпуса или перегрев могут стать причиной возникновения таких опасных ситуаций.
Утечка электролита: Внутри аккумуляторов Li Ion используется жидкий электролит, который может вытечь в случае повреждения или несоблюдения правил эксплуатации. Это также может привести к возникновению опасных ситуаций в виде короткого замыкания или воспламенения аккумулятора.
Эксплозия при перегреве: Перегрев аккумулятора Li Ion может привести к его воспламенению и даже взрыву. При интенсивном использовании смартфона или при зарядке аккумулятора в неправильных условиях, такой риск становится высоким.

Безопасность аккумуляторов Li Polymer

Аккумуляторы Li Polymer являются более безопасными и стабильными в сравнении с аккумуляторами Li Ion. Они имеют более низкую энергоемкость, но при этом обладают следующими преимуществами:

Низкий риск взрыва: Аккумуляторы Li Polymer имеют более низкий риск возникновения опасных ситуаций, таких как воспламенение или взрыв. Они более устойчивы к повреждениям и обладают лучшими механическими свойствами.
Меньшая утечка электролита: Аккумуляторы Li Polymer используют полимерный электролит вместо жидкого электролита, что делает их более безопасными в случае повреждения. Возможность утечки электролита снижается, что уменьшает риск короткого замыкания или воспламенения аккумулятора.
Стабильная работа: Аккумуляторы Li Polymer имеют более стабильные характеристики разряда и заряда, что обеспечивает более длительный срок службы и более стабильную работу смартфона.

В целом, аккумуляторы Li Polymer обладают большей безопасностью и стабильностью работы по сравнению с аккумуляторами Li Ion. Они являются более предпочтительными в случаях, когда безопасность является приоритетом, однако, оба типа аккумуляторов могут быть использованы при правильном обращении и соблюдении правил эксплуатации.

Рекомендации: какой аккумулятор выбрать для ноутбука? Учет особенностей и потребностей

При выборе аккумулятора для ноутбука нужно учитывать несколько факторов, включая тип аккумулятора, емкость, совместимость и цену. Ниже приведены рекомендации, которые помогут вам сделать правильный выбор в зависимости от ваших потребностей.

Тип аккумулятора: Li-Ion или Li-Pol

Самыми популярными типами аккумуляторов для ноутбуков являются Li-Ion (литий-ионный) и Li-Pol (литий-полимерный). Оба типа имеют свои преимущества и недостатки.

Li-Ion аккумуляторы обладают хорошей емкостью и длительным сроком службы. Они обычно дешевле, легче и имеют меньший размер, что делает их идеальным выбором для большинства ноутбуков. Однако они могут иметь проблемы с саморазрядкой и более выраженный эффект памяти, что может снижать их производительность со временем.
Li-Pol аккумуляторы обладают большей гибкостью в форме и совместимы с более компактными и тонкими дизайнами ноутбуков. Они также имеют лучшую стабильность напряжения и более низкую саморазрядку. Однако они могут быть дороже, иметь более низкую емкость и более короткий срок службы по сравнению с Li-Ion аккумуляторами.

Емкость аккумулятора

Емкость аккумулятора определяет сколько времени вы сможете использовать ноутбук без подключения к сети. Обычно емкость аккумулятора измеряется в миллиампер-часах (mAh). Чем выше емкость, тем дольше будет работать ноутбук. Однако стоит учесть, что более высокая емкость также означает больший размер и вес аккумулятора.

При выборе аккумулятора следует учитывать вашу типичную потребность в независимости от источника питания. Если вы часто работаете вдали от розетки, рекомендуется выбирать аккумулятор с более высокой емкостью.

Совместимость и цена

Проверьте совместимость аккумулятора с вашей моделью ноутбука. Убедитесь, что аккумулятор подходит по размеру, разъемам и напряжению. Обратитесь к руководству пользователя или производителю ноутбука, чтобы узнать рекомендуемые спецификации аккумулятора.

Цена также является важным фактором. Обычно Li-Ion аккумуляторы более доступны и часто предлагаются в широком ассортименте. Li-Pol аккумуляторы могут быть дороже, но могут быть необходимы для некоторых моделей ноутбуков с тонкими и легкими корпусами.

Вывод

Выбор аккумулятора для ноутбука зависит от ваших потребностей и предпочтений. Li-Ion аккумуляторы обычно являются более популярным и доступным выбором, обеспечивая хорошую емкость и длительный срок службы. Li-Pol аккумуляторы подходят для ноутбуков с более компактными и тонкими дизайнами, обеспечивая более стабильное напряжение и меньшую саморазрядку. Учтите особенности каждого типа аккумулятора, сравните их преимущества и недостатки и выберите наиболее подходящий для ваших нужд.

Особенности использования литиевых АКБ

По эксплуатационным особенностям литиевые аккумуляторы аналогичны, поэтому для пользователей нет разницы, аккумулятором li-polymer или li-ion типа оснащены гаджеты.

Оптимальным температурным режимом являются комнатные условия. При нагреве возрастает производительность, однако это ускоряет износ. Минимальное пороговое значение — -20°C.

Литиевые батареи нежелательно доводить до полного разряда. Восполнение энергии осуществляют в температурном интервале 5-45°C. При температурах от 5 до 0°C подают десятую долю тока. При отрицательных температурах зарядка аккумулятора недопустима. Процесс осуществляется в 2 этапа: до 70% идет восполнение энергии постоянным током, равным номинальной емкости, далее – постоянным напряжением. Общая длительность – около 3 часов. Такая технология и чувствительность АКБ к перегрузкам, перепадам и т. д. обуславливают необходимость применения оригинального оборудования.

Срок эксплуатации составляет 900 полных циклов, что равно 2-3 годам. Однако снижение емкости начинает проявляться спустя год.

Отличие li-ion от li-pol аккумуляторов

Литий-ионный аккумулятор существенно отличается от литий-полимерного по множеству параметров.

Разница технологий

Главным отличием аккумуляторов li-pol от li-ion считается физическое состояние электролита. В первом случае применяют твердый полимерный электролит или пластины с элементами гелеобразными включениями. Во втором случае электроды делятся жидким веществом.

Применение сухого электролита уменьшает его активность. Потому для улучшения свойств аккумулятора в него добавляют гелевые полужидкие вкрапления. Применение полимерной прослойки делает технологию более сложной и дорогой. Однако при этом батареи становятся более удобными и безопасными.

Срок службы

Обе разновидности аккумуляторов в равной степени подвержены старению. Они обеспечивают примерно 900 полных циклов зарядки. После чего использовать их невозможно. При этом активность эксплуатации самого устройства не имеет особого значения. Если долгое время вообще не пользоваться батареей, сокращение ресурса тоже произойдет.

Уже через 1 год емкости значительно уменьшаются в ресурсе. Через 2-3 года батарея может вообще выйти из строя. Этот минус считается общим для всех видов литиевых устройств. Потому специалисты советуют выбирать более долговечную модель. При этом стоит ориентироваться на репутацию производителя и конкретные отзывы.

Дополнительная защита

При анализе отличий разных типов аккумуляторов стоит учитывать наличие защиты. Модели li-pol требуют применения дополнительной внутренней защиты. Они могут перегореть из-за перегревания элементов. Такие последствия обусловлены внутренним напряжением функционирующих зон.

Мнение эксперта
Карнаух Екатерина Владимировна
Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность «Экономика предприятия»

Для защиты устройства от перезарядов, перегревания элементов и перегорания в конструкции предусмотрена особая стабилизирующая система. Также в ней используется механизм ограничения тока. Это делает аккумуляторы li-pol безопаснее, однако значительно повышает их стоимость.

В конструкции применяют часть электролитов в гелевой форме. Комбинированные источники питания применяются во множестве портативных устройств. Они характеризуются высокой чувствительностью к колебаниям температур и требуют четкого соблюдения правил эксплуатации. Аккумуляторы li-pol стоит применять в устройствах, которые нагреваются до 60-100 градусов.

Производители помещают внутренние элементы в корпус, который отличается теплоизолирующими характеристиками. Такие аккумуляторы прекрасно подходят для использования в условиях повышенных температур. Если температурный режим не соответствует требованиям эксплуатации, полимерные элементы используются как резерв.

Особенности зарядки

Для пополнения заряда li-pol аккумулятора понадобится минимум 3 часа. При этом можно не бояться нагревания блока. Существует 2 этапа наполнения. Первый протекает, пока не будет установлен пиковый режим. Его поддерживают до достижения зарядкой 70 %. При нормальных параметрах напряжения удается набрать остаточный заряд 30 %.

Подзарядку рекомендуется проводить по четкому графику. При этом стоит дождаться полной разрядки и выполнять манипуляцию каждые 500 часов применения устройства. Это помогает поддерживать объем наполнения на постоянном уровне.

Аккумулятор стоит подключать исключительно к стабильной электросети. При этом не должно быть колебаний напряжения или помех. Использовать рекомендуется лишь соответствующие зарядные устройства, которые совпадают с параметрами, которые приведены в описании.

Важно учитывать, что при зарядке все разъемы стоит подключать правильно. Стоит следить, чтобы не было размыкания. Элементы литий-полимерных устройств отличаются высокой чувствительностью к повышенным параметрам тока, перегрузкам, механическим воздействиям и переохлаждению

Важно контролировать герметичность твердотельных деталей

Элементы литий-полимерных устройств отличаются высокой чувствительностью к повышенным параметрам тока, перегрузкам, механическим воздействиям и переохлаждению

Важно контролировать герметичность твердотельных деталей

Зарядка аккумуляторов li-ion не отличается от устройств li-pol. Однако они характеризуются более высокой чувствительностью и меньшей надежностью в плане безопасности. Длительность зарядки у двух типов совпадает. Однако литий-полимерные элементы считаются более требовательными к качеству электроснабжения.

Причины популярности

Литиевые аккумуляторы обладают рядом положительных качеств, обусловивших их широкое распространение, таких как:

высокая плотность энергии на единицу объёма;
возможность быстрого заряда;
способность отдавать в нагрузку токи, кратные емкости;
низкий саморазряд;
небольшая удельная масса;
отсутствие необходимости обслуживания в течение всего срока службы.

Обозначенные положительные качества в разной мере присущи обоим типам аккумуляторов. Небольшая разница заключается в особенностях конструкции. Так, Li-ion элементы обладают несколько большей массой из-за присутствия металлического корпуса. Li-poly заключены в лёгкий пластиковый контейнер или плотную плёнку, что снижает габариты и массу изделия.

Напряжение единичной ячейки у обоих типов одинаковое и составляет около 3,7В. Алгоритмы зарядки полностью идентичны, что позволяет использовать одни и те же зарядные устройства (ЗУ) для любых литиевых аккумуляторов.

Комфортные условия работы батарей создаются при комнатной температуре, около 20°C. Оптимальные условия хранения достигаются при температуре 0-10°С с уровнем заряда 40%. При соблюдении таких условий, саморазряд исправных аккумуляторов находится на уровне 2-3% в год с минимальной потерей ёмкости.

Энергоёмкость Li-poly незначительно уступает Li-ion вследствие худшей проводимости полимерного электролита. Остальные характеристики практически идентичны.

Li-poly аккумуляторы

Типы литиевых батарей

Говоря о классификациях Li-аккумуляторов, в первую очередь стараются разделить их на классы в зависимости от основного активного вещества. Как правило, каждая такая категория разработок имеет собственную формулу и сокращенное название:

Сложные литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные батареи, также известные как NCA, изначально были популярны у создателей медицинского оборудования, силовых агрегатов, промышленных установок. Сегодня их активно включают в свои разработки и создатели электрического транспорта.. Данные элементы питания демонстрируют высокую энергоемкость наряду с показательной долговечностью, однако они не выбились еще пока в лидеры по причине своей высокой стоимости и сомнительной безопасности.
Литий-марганцевая разработка (в основе – литий-ионная ячейка, дополненная катодом в виде шинели Li-Mn) представляет собой продукт высокой
мощности, достаточно безопасный, однако характеризующийся не слишком большой емкостью. Их чаще всего поставляют в качестве комплектующих электровелосипедов: как горных, так и складывающихся. Подобные решения имеют небольшой вес, демонстрируют отличную скорость зарядки, но отличаются не слишком большой долговечностью. Впрочем, совсем недавно ученые сумели совместить литий-марганцевые конструкции с литий-никель-марганец-кобальтовыми, получив, в результате, более продвинутую батарею с хорошей энергоемкостью и продленным сроком службы.
Литий-кобальтовые решения актуальны для техники, потребляющей небольшие токи.. В основе этих конструкций лежит анод графитового типа и катод на основе оксида кобальта. Среди достоинств таких АКБ — хорошие показатели удельной энергоемкости и отличная стоимость, в то время как среди минусов числятся малый эксплуатационный период, неустойчивость к пограничным температурам, скромная удельная мощность.
АКБ с фосфатом железа, ожидаемо именуемые литий-железо-фосфатными, демонстрируют отменные электрохимические свойства, высокую силу тока, малое внутреннее сопротивление, термоустойчивость. Они не портятся от неправильной эксплуатации, что обеспечивает им длительный срок службы. LiFePo-модули встречаются, преимущественно, в установках, где необходима крайняя выносливость техники, способность переносить большие токи. В частности, они отлично зарекомендовали себя в качестве элемента мощных электровелосипедов. Эти АКБ работают очень долго и отлично выдерживают нагрузки, предоставляя пользователю нужную мощность при сравнительно небольшом весе.
Литий-титанатные структуры имеют анод, выполненный из нанокристаллов титаната лития, плюс катод, сделанный из графита. Такое приспособление отличается от аналогов повышенной безопасностью, способностью эксплуатироваться при критичных температурах. Его крайне быстро можно зарядить и несколько дольше использовать, чем классический Li-Ion. Некоторые производители электромобилей уже положили глаз на эти аккумуляторы. Литий титанат актуален для транспорта, который используется в странах с холодным климатом или же в холодное/жаркое время года. Данные АКБ возможно заряжать и разряжать как при -50, так и при +50 градусах Цельсия.
Литий-полимерные аккумуляторы задействуют в роли электролита полимерный материал. Сегодня их очень часто можно встретить в конструкциях скутеров, моноколес и велосипедов с электродвигателями, а также в отдельных электромобилях! Данный вид АКБ считается одним из революционных, поскольку он отдает в десятки раз больше тока по сравнению со значением его емкости в ампер-часах. Малый вес, возможность работать в большом диапазоне температур — главные плюсы разработки. Срок ее службы составляет порядка 500 циклов.

Особняком сегодня идут литий-кислородные аккумуляторы, противопоставляемые литий-воздушным. Их называют инновацией на рынке универсальных элементов питания. Это приспособления с небольшим весом, но высокой производительностью, которые базируются на использовании наночастиц, содержащих Li и O2. Эта разработка в одной из последних ее модификаций была избавлена от недостатка быстрой потери энергии, защищена от избыточного заряда, а также продемонстрировала хорошую устойчивость к влаге и внешним воздействиям.

Особенности литиевых аккумуляторов

Аккумуляторные батареи на основе лития начали производить, относительно других разновидностей, недавно. Они отличаются повышенной энергетической ёмкостью. Когда их создавали, присутствовала огромная проблема.
Источники питания перегревались и происходило воспламенение или взрыв. В настоящее время данная проблема исправлена, и все аккумуляторы имеют специальный микроконтроллер, который следит за состоянием температуры.

Достоинства Li аккумуляторных батарей:

у данных элементов отсутствует эффект памяти;
повышенная ёмкость в отличие от других моделей;
увеличенное напряжение единичного микроэлемента;
простота в освоении.

Недостатки разновидности аккумуляторов:

из-за улучшенной системы безопасности, стоимость устройства высокая;
литиевые аккумуляторы имеют саморазряд. Это значит, что если даже устройство не используется, оно всё равно приходит в негодность.

Литиево-ионные аккумуляторы

На первых версиях аккумуляторов использовался электролит, в состав которого входили марганец и какое-то количество кобальта. Позднее произошла модернизация, и свойством работоспособности стало количество микроэлементов.

Каждый из них имеет примерный параметр напряжения 3,7 Вольт.

Они включают в себя сепаратор и электрод. Для создания анодов используется металл меди. Для катодов выступает металл алюминия. Некоторое количество элементов закрывают в корпусе аккумуляторной батареи, в которой заключены электрические компоненты.

Из-за повышенного уровня чувствительности к перегреву, Li-ion источники питания оснащены повышенной системой безопасности. В материнской плате или микросхеме заключён контроллер электропитания. Он отвечает за блокировку прохождения тока при достижении определённой температуры, чтобы не допустить перегрева.

Литиево-ионные аккумуляторы.

Литиево-полимерные батареи

В 20 веке начали разрабатывать новую версию Li аккумуляторов. Они называются литиево-полимерные аккумуляторные батареи. Предназначались для увеличения ёмкости и усиления безопасности Li-ion моделей.

Для этого была произведена замена электролитического раствора на твёрдый компонент в виде пластика. Получилось создать более упрощённую версию аккумуляторов. Такая разновидность полностью исключила возможность утечки электролитического раствора и перегрева источника питания.
Также эта модель получила увеличенную ёмкость, срок эксплуатации и заниженный саморазряд. Но из-за низкого качества проводимости тока, источник питания, мог функционировать только при наличии температуры от 60 градусов. Для этого необходимо иметь не перегревающийся корпус.

Из-за узкого ассортимента приборов, применение источника питания ограничено. Они используются в тёплых климатических условиях и чаще всего в качестве дополнительного оборудования или же в довольно дорогих гаджетах. Помимо этого, литиево-полимерные аккумуляторные батареи сильно подвержены физическому воздействию.

Литиево-полимерные аккумуляторные батареи.