+7(495)118-32-10
Интернет-магазин аксессуаров и гаджетов

Литий-полимерный (Li-Pol) и Литий-ионный аккумулятор (Li-Ion). История, преимущества и недостатки

Литий-полимерный VS литий-ионный аккумулятор – в чем разница?

Содержание:

Вступление

Внешние аккумуляторы создаются по различным технологиям. Многие из них выполняются с использованием Li-Ion батарей, что позволяет сэкономить в процессе производства и предложить низкую стоимость. В тоже время в более качественных устройствах применяется современная технология Li-Pol батарей, которая повышает цену продукта, но делает его более надежным, удобным и современным.

 

20141224035256_84641.jpg 

Многие пользователи не понимают, почему они должны платить больше за продукт, который выглядит таким же, как и его конкурент?! Но на самом деле между этими двумя технологиями есть существенная разница.
Ниже вы сможете узнать об основных преимуществах и недостатках каждого типа аккумулятора. Те, кому не интересна историческая составляющая может сразу перейти к сравнению недостатков и преимуществ обоих видов батарей.


Долгая история литий-ионного аккумулятора

Первые работы в области создания перезаряжаемого аккумулятора на основе лития были начаты в 1912 году, но до 1970-х годов никакого результата, пригодного для коммерческого использования, не было достигнуто. Основные проблемы крылись в сфере безопасности разрабатываемой продукции. Литий был весьма нестабилен, что вынудило исследователей переключиться на создание литий-ионной батареи, показавшей куда большую стабильность и надежность.

Новый источник энергии быстро завоевал популярность в коммерческом секторе, отличаясь достаточной емкостью, отсутствием требований к режиму перезарядки и продолжительным сроком службы. Саморазряд также снизился практически вдвое, по сравнению с никель-кадмиевыми батареями.

Литий-ионный-аккумулятор.jpg

Но, несмотря на существенные преимущества по сравнению с ранними технологиями, новый источник энергии имел и ряд недостатков. В первую очередь он был достаточно хрупким и требовал защитной схемы, чтобы работать без проблем. Он встраивается в ячейки, объединенные в группы, и ограничивает максимальное напряжение, а также предотвращает его падение на слишком низкий уровень при разряде. В дополнении схема постоянно отслеживает температуру каждой ячейки, чтобы предотвратить ее перегрев. Подобная защита позволяет снизить вероятность повреждения батареи при перезаряде.

Старение батареи – это проблема о которой умалчивают многие производители. Фактически Li-Ion аккумулятор со временем теряет часть от своей изначальной емкости. Год за годом он становится все хуже, даже если не используется. Для существенного снижения емкости до показателей, когда аккумулятор уже перестает справляться с возложенными на него функциями, требуется приблизительно 2-3 года. Но в некоторых случаях срок службы достигает 5 лет. Производители рекомендуют хранить батарею при температуре 15 градусов, чтобы предотвратить ее старение. И для большинства пользователей – это нереальное требование, так как аккумулятор может использоваться как при сильных морозах, так и в летнюю жару.

Стоит отметить, что доверие к Li-Ion батарейкам достаточно низкое и авиаперевозчики уже ввели запрет на их перевозку в багаже отдельно от устройств, в которых они используются. Это связано с существованием риска возгорания, которое не смогут потушить используемые системы противопожарной безопасности.


Преимущества литий-ионных аккумуляторов:

  • Не требует особого режима зарядки при начале использования – при покупке такого аккумулятора, им можно пользоваться сразу же без лишней подготовки;
  • Сравнительно низкий разряд – постепенный разряд батареи, если она не используется, достаточно низкий;
  • Нет эффекта памяти – батарейке не требуется периодический разряд до нуля, так как в ней отсутствует эффект памяти.

Но такая технология имеет и недостатки:

  • Меньшее количество циклов перезарядки -  по сравнению с Li-Pol аккумуляторами.
  • Требует использования специальных защитных схем, чтобы поддерживать напряжение в безопасном пределе;
  • Имеет тенденцию к старению – со временем аккумулятор теряет свою изначальную емкость, замедлить данный процесс может хранение в специальных условиях на 40% заряда;
  • Ускоренное старение при низких температурах – использование в холодных помещениях приводит к быстрой потере емкости аккумулятора;
  • Ограничения на перевозку – при использовании таких батарей, можно столкнуться с невозможностью их перевозки в некоторых видах транспорта из соображений пожарной безопасности;

На данный момент Li-Ion аккумуляторы привлекают внимание производителей за счет сравнительно низкой стоимости производства, что позволяет предлагать оборудование, использующее подобные батарейки, по меньшей цене. Но за такую экономию приходится платить рядом минусов, перечисленных выше.


Новый источник энергии – литий-полимерные аккумуляторы

Развитие Li-Pol аккумуляторов началось сравнительно недавно – в 1970-х годах. И они сразу же привлекли к себе внимание новым подходом к используемому электролиту. Теперь вместо жидкости внутри применялся сухой полимер. Фактически он не является проводником для электричества, но не мешает движению и обмену, происходящему между ионами. Электролит в формате полимера заменил традиционный пористый материал, пропитанный жидким электролитом.

polymer cell.JPG

Новая технология позволила производителям сфокусироваться на потенциальных преимуществах технологиинадежности, безопасности и возможности уменьшить размер аккумулятора. С толщиной ячейки всего 1 миллиметр, дизайнеры при разработке таких батарей ограничены только своей фантазией. Фактически такому аккумулятору можно придать любую форму, геометрию и размер.

Но в процессе разработки производители столкнулись с одним существенным недостатком технологии – она отличалась плохой проводимостью, что мешало использовать ее для питания современных мобильных устройств. Улучшить подобную характеристику можно было только нагревом ячеек до 60 градусов, что явно не понравилось бы пользователям.

Вместо этого был найден компромиссный вариант – добавление электролита в виде геля. В коммерческих аккумуляторах используется мембрана с электролитом, изготовленная с использованием пористого полиэтилена или пропиленового разделителя, заполненного полимером, который превращается в гель при контакте с жидким электролитом. В результате изменилась форма, но суть осталась той же, что в случае с жидким электролитом – аналогичная химия и возможности.

Благодаря своим возможностям, Li-Pol аккумуляторы нашли свою нишу на рынке. Они используются везде, где требуется небольшой размер, возможность изменить форму батарейки и высокая безопасность.


Их отличаются следующие преимущества:

  • Большее число циклов перезарядки по сравнению с Li-Ion
  • Небольшой размер – аккумулятор гораздо тоньше, чем аналоги, созданные с использованием других технологий;
  • Возможность выбор форм-фактора – производители способны использовать различные формы при создании источника энергии;
  • Низкий вес – из конструкции исчезает часть металлических элементов, так как в ней используется электролит в виде геля, что позволяет снизить общий вес;
  • Низкий саморазряд – батарея дольше хранит заряд в условиях, когда не используется;
  • Незначительный перепад напряжения при разряде – позволяет аккумулятору дольше оставаться работоспособным, даже если его не заряжали в течение длительного времени;
  • Повышенная безопасность – батарея гораздо более надежная и менее подвержена возгоранию при перезаряде, так же практически полностью исключен риск попадания электролита в окружающую среду;
  • Несколько большая емкость – устройство готово предложить большую емкость, по сравнению с Li-Ion технологией.

Технология Li-Pol также не лишена нескольких недостатков:

  • Старение с течением времени – как и в случае с Li-Ion, такие аккумуляторы постепенно теряют свою емкость. Но за 2 года она снижается только на 20%, что позволяет использовать их достаточно долго;
  • Высокая стоимость производства – цена на такие аккумуляторы выше, так как используются более сложные технологии.

Именно из-за таких особенностей продукция, созданная с использованием Li-Pol аккумуляторов стоит дороже. Но пользователи при этом получают высокий уровень безопасности, что исключает риск взрыва или самовозгорания; замедленный процесс потери заряда с течением времени и старения; отсутствие эффекта памяти и несколько большую емкость, что позволяет при одном и том же размере дольше поддерживать автономную работу любого устройства.


Итоговые преимущества и недостатки Li-Ion и Li-Pol аккумуляторов:


Если говорить совсем просто, то суть разницы состоит в том, что Li-Ion аккумуляторы поставляется производителем в таких себе “пальчиковых” батарейках. А внешние аккумуляторы просто “набиваются этими пальчиками” в соответствии с необходимой емкостью.  Li-Pol технология дает возможность делать необходимую емкость в практически любых размерах с повышенными параметрами сохранения заряда с течением времени и большим количеством циклов перезарядки.


Li-Ion аккумуляторы

Преимущества 
  • Легко заряжаются, не требуя особого режима; 
  • Низкий саморазряд при не использовании; 
  • Отсутствует эффект памяти. 
  • Невысокая стоимость 
Недостатки 
  • 1000 циклов 
  • Необходимость использования защитных схем, предотвращающих самовозгорание или взрыв; 
  • Энергетическими потери 4-6 % за первый месяц, затем — существенно меньше: за 12 месяцев аккумуляторы теряют 10-20% запасенной емкости. 
  • Быстро «старение» при неиспользовании, за исключением хранения в специальных условиях; 
  • «Обратный отсчёт» литиево-ионного аккумулятора начинается сразу же после его производства 
  • Запрет на авиаперевозку вне устройств и защитных упаковок.


Li-Pol аккумуляторы

Преимущества: 
  • 1000—5000 циклов
  • Небольшая толщина, сниженный вес, разнообразие форм
  • Меньший саморазряд при неиспользовании, чем у Li-Ion
  • Высокий уровень безопасности
  • Выше ёмкость при тех же размерах.
Недостатки: 
  • «Старение» есть, но более медленное, чем у Li-Ion;
  • Более высокая стоимость производства.