Литиево-полимерные аккумуляторы: понятие батарей lo-pol и их минусы и плюсы

Литий-ионный и литий-полимерный, разница

Батарея представляет собой динамическую систему. Рабочие параметры зависят от любого компонента. Давайте посмотрим, как сработала гелевая заливка вместо жидкого электролита и что лучше, литий-полимерный или литий-ионный аккумулятор, в чем разница.

Оба типа аккумуляторов отличаются высокой плотностью энергии при небольших размерах. Одна ячейка способна обеспечить напряжение 3,6 В, что вдвое больше, чем у никель-кадмиевой батареи. Без эффекта памяти аккумулятор можно заряжать на любом уровне энергии.

Отличие в том, что при использовании жидкостного ионно-литиевого аккумулятора встроенная защита контролирует максимальное напряжение при зарядке и минимальное при разряде, что удорожает устройство. Без защиты возможен пожар и даже крик. Такие проблемы не сопровождают работу литий-полимерного сухого элемента. Гелевую ячейку можно назвать литий-ионной полимерной батареей. Это гибрид, где вместо сепаратора используется полимерная пленка с твердым составом, ее действие усиливает обычный электролит в виде геля. Но они называют это литий-полимерным гибридом, ради маркетинга.

Литиево-ионные аккумуляторы

Демонстрация первых ионных батарей состоялась еще в прошлом веке. Затем разработчики представили модели, в которых электроды были изготовлены из металлического лития. Они отличались низким уровнем безопасности, непродолжительным сроком эксплуатации. Поэтому металлический литий был заменен ионами лития.

Модернизированный литий-ионный аккумулятор имеет следующие преимущества:

• Более высокая емкость, плотность электролита.
• Возможность работы при более высоком напряжении.
• Простота обслуживания, так как не имеет эффекта памяти.
• Минимальный саморазряд.

Продолжительность работы ионного аккумулятора также зависит от того, учтены ли недостатки:

• Необходим постоянный контроль уровней напряжения, тока и температуры. Для этого нужен специальный драйвер. Именно это отличает ионные батареи от полимерных.
• Постепенное снижение емкости.
• В состав следует ввести проверенную защитную схему, контроллер с необходимыми компонентами. Для такой работы требуются определенные материалы, инструменты. Процедура изготовления схемы защиты занимает некоторое время. Все это приводит к удорожанию литий-ионных аккумуляторов в 1,5-2 раза.

Литиево-полимерные аккумуляторные батареи

Разработка высококачественной литий-полимерной батареи началась в связи с тем, что уровень безопасности ионных источников питания был невысоким. В результате производители получили акб, которые имеют особые преимущества, в отличие от ли.

Вместо стандартного состава электролита используется сухой полимерный электролит, представленный в виде пленки. Не проводит ток, не препятствует обмену заряженными частицами. В отличие от ионного источника питания, в устройство полимерной батареи не вводится пористый сепаратор.

Благодаря тому, что используется такая конструкция, уровень безопасности отечественных li pol аккумуляторов выше. Ведь вероятность воспламенения сводится к нулю.

Полимерный электролит хорошо поддается обработке. Поэтому производители легко создают литий-ионный полимерный аккумулятор нужной формы, оптимальной конфигурации. Поэтому такие блоки питания используются в телефонах, ноутбуках, ноутбуках и видеокамерах.

К сожалению, литий-ионные полимерные аккумуляторы отличаются низкой электропроводностью. Его уровень повышается только при нагревании. Но такой эффект не всегда приемлем. Например, не допускается нагрев батареи при отсутствии системы охлаждения.

Уровень сопротивления литий-ионных полимерных аккумуляторов высокий, поэтому получить требуемое значение тока достаточно сложно. Из-за этого современные устройства не могут быть оснащены такими источниками питания.

Но вышеперечисленные проблемы присущи только тем полилитий-ионным источникам питания, в которых электролит находится в сухом виде.

Положительные стороны

Среди преимуществ литий-полимерных аккумуляторов можно выделить:

Таник Литий-Пол Аккумулятор

• Долгий срок службы;
• Разнообразие форм в производстве;
• Компактность;
• Возможность эксплуатации в различных температурных режимах;
• Плотность.

Отрицательные стороны

К недостаткам относятся:

• При работе в холодном климате эффективность может снизиться;
• Дорогая цена на рынке.

Модернизированные литиево-полимерные АКБ

Проблема, связанная с отсутствием электропроводности, была решена путем введения в электролит определенных компонентов. Сейчас производят полимерные аккумуляторы, электролит которых находится в виде геля. Эти источники питания называются литий-ионными полимерными батареями. Ими комплектуются лучшие мобильные телефоны, зарядные устройства и портативные устройства.

Аккумуляторные полимерные батареи встречаются везде, какая бы техника не попадалась.

Особенности литиевых аккумуляторов

Литиевые аккумуляторы начали выпускать серийно в начале 1990-х годов, функции активного электролита на начальном этапе выполняли кобальт и марганец. В настоящее время в ионно-литиевых накопителях в качестве катодного материала используются кобальтат лития, литий-марганцевая шпинель, феррофосфат лития и другие соединения. Но ключевую роль играет не тип вещества, а особенности его расположения в блоке.

В них электроды (основной катод на алюминиевой фольге и медный анод) разделены пористым сепаратором, который пропитан электролитом. Катод и анод в блоке соединены клеммами токосъемника. Заряд поддерживается положительно заряженными ионами Li. Они легко переходят в кристаллические решетки различных веществ, создают связи, запускают реакции и вызывают выделение энергии. По принципу действия литий-ионные накопители энергии аналогичны полноформатным гелевым аккумуляторам.

Плюсы и минусы литий-ионных аккумуляторов (Li-ion)

Основные преимущества и недостатки литий-ионных аккумуляторов перечислены в таблице:

Преимущества	Недостатки
Небольшой саморазряд — в первый месяц до 6%, в следующий — слабее. Схема защиты потребляет около 3% запасенной энергии в месяц.	Необходимость встроенной платы защиты. Он ограничивает максимальное напряжение при заряде и предотвращает его критическое падение при разряде, ограничивает ограничения по току и контролирует температуру.
Высокая плотность энергии и разрядные токи.	Склонность к старению даже без операции.
Высокое напряжение элемента по сравнению с элементами NiCd и NiMH: 3,6 В.	Существенное падение мощности на морозе.
Отсутствие эффекта памяти и простота обслуживания.	Относительно высокая стоимость (по сравнению с NiCd аккумуляторами).
Большой оперативный ресурс.
Небольшой размер, легкий вес.
Не требует обслуживания (кроме подзарядки).

Технология создания литий-ионных аккумуляторов с каждым годом совершенствуется, что приводит к повышению безопасности их эксплуатации и снижению стоимости.

Плюсы и минусы литий-полимерных аккумуляторов (Li-Pol)

Важным преимуществом литий-полимерных аккумуляторов является их отличное соотношение емкости и веса. Благодаря этому качеству литий-полимерные источники энергии широко используются в оборудовании квадрокоптеров и других радиоуправляемых моделей, в мобильных телефонах и цифровой технике. Основные преимущества и недостатки литий-полимерных аккумуляторов приведены в таблице:

Преимущества	Недостатки
Легкий вес в сочетании с высокой производительностью.	Относительно высокая стоимость.
Возможность создания батареи произвольных размеров и форм, в том числе очень тонких.	Необходимость в особом режиме перезарядки.
Быстрая зарядка	Необходимость клеточного баланса.
Нет эффекта памяти.	Чувствительность к глубокому разряду, перегрузке, низким температурам.
Незначительный износ.
Высокая степень надежности и безопасности эксплуатации.
Низкий саморазряд: до 5% в месяц.
Неприхотлив в обслуживании.
Меньший износ.

Сравнение литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов

Рассмотрим способ зарядки литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов. Что загрузится быстрее? Исследования показывают, что в первый час аккумуляторы заряжаются на 70-80%, затем при уменьшенном токе напряжение доводят до максимума, и зарядное устройство останавливает процесс. Загрузка и разгрузка производятся одновременно. Производительность литий-полимерного аккумулятора ничем не отличается от литий-ионного аккумулятора.

Но обратите внимание на форму батарей. Компактный, в прочной герметичной упаковке из ламинированной фольги, литий-полимерный аккумулятор проще в установке. Какой аккумулятор, литий-ионный или литий-полимерный выбрать? Если вам нужен легкий аккумулятор большой емкости, выбирайте полимерный аккумулятор.

Предлагаем сравнить реакцию двух типов аккумуляторов на неисправности и решить, какой аккумулятор надежнее, литий-ионный или литий-полимерный.

Тип испытаний	Литий-полимерный аккумулятор	Мокрая батарея
Прокол	Без изменений	Нагрев до 2500, взрыв, дым, утечка
Нагрев до 200 0	Никаких внешних изменений	Взрыв, утечка электролита
Короткое замыкание	Без изменений	Нагревается до 100 0 С, капает
Вскрышные породы	Припухлость	Взрыв, утечка, Т>100 0 С.

Что лучше выбрать литий-ионный и литий-полимерный аккумулятор?

Ответ на этот вопрос зависит от того, где и при каких условиях будет использоваться выбранный источник тока. Основные характеристики Li-ion и Li-Pol аккумуляторов схожи. Аккумуляторы различных геометрических параметров и технических характеристик собираются из элементов типа Li-ion. Их допустимо использовать в диапазоне от -20 до +60°С, но при предельных значениях температуры происходит более быстрое старение.

Аккумуляторы Li-Pol изготавливаются с различной геометрией, имеют значительную плотность энергии и чрезвычайно безопасны. Они наиболее востребованы в условиях, когда требуется компактный и надежный источник питания. Диапазон рабочих температур производимых в настоящее время литий-полимерных аккумуляторов идентичен диапазону температур литий-ионных.

Между двумя типами аккумуляторов нет такой большой разницы, чтобы можно было сделать однозначный выбор в пользу того или иного аккумулятора. Выбор типа аккумуляторной батареи должен осуществляться в каждом конкретном случае.

Если вам необходимо использовать компактные и непритязательные аккумуляторы, лучше остановить свой выбор на литий-полимерном варианте.

Если вам необходимо обеспечить более длительный срок службы и получить более мощный разрядный ток, лучше использовать литий-ионный блок питания. Этот вариант более приемлем и в том случае, если вы хотите сэкономить на покупке аккумулятора.

Оба типа батарей обладают отличными электрическими характеристиками, во много раз лучшими, чем у солевых, щелочных и металлогидридных батарей. При надлежащих условиях эксплуатации, избегая глубокого разряда и перезаряда, оба типа аккумуляторов могут прослужить несколько лет, обеспечивая высокий ток и напряжение.

Как устроены

Аккумуляторы Li-Pol основаны на процессе перехода некоторых полимеров в состояние полупроводников. За счет этого проводимость становится намного лучше.

Раньше была проблема с литий-полимерными батареями, работающими при низких температурах, поэтому они проигрывали Li-Ion. Но сегодня проблема решена и можно с уверенностью сказать, что будущее за Li-Pol.

Материалы, из которых собраны аккумуляторы, играют немаловажную роль — они влияют на качество и стабильность работы.

Следует отметить, что литий-полимерные аккумуляторы иногда делают очень тонкими (1-2 мм). Это позволяет производителям оборудования делать свою продукцию компактной и удобной в использовании.

Дополнительная защита литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов

Если рассматривать вопрос, чем отличаются Li-ion аккумуляторы от Li-Pol, то стоит обратить внимание на встроенные системы защиты. Модели на литий-полимерной основе требуют использования дополнительных функций внутренней защиты. Для них характерны случаи возгорания из-за перегрева элементов. Такие последствия вызваны внутренним напряжением различных сфер деятельности.

Для защиты устройства от несанкционированных перегрузок, перегрева деталей и износа в конструкции используется специальная система стабилизаторов и токоограничивающий механизм. Это повышает безопасность литий-полимерных моделей, но значительно удорожает аккумулятор за счет использования элементов защиты.

Часть конструкции включает электролитические компоненты в гелеобразование. Комбинированные батареи используются во многих портативных устройствах. Они крайне чувствительны к перепадам температур и требуют строгого соблюдения норм эксплуатации. Аккумулятор на полимерной основе можно использовать в устройствах с нагревом в пределах 60-100 градусов.

Производители заключают салон в оболочку с теплоизоляционными свойствами; такие батареи удобно использовать в жаркую погоду. В условиях, когда температурный режим не соответствует требованиям эксплуатации, в качестве резерва используются элементы с полимерным компонентом.

Применение и характеристики

В первую очередь необходимо учитывать емкость Li-Pol аккумуляторов: она в несколько раз выше щелочных, а количество рабочих циклов составляет около 600. Это значение постоянно увеличивается, а аккумуляторы совершенствуются.

Как и все батареи, литий-полимерные батареи подвержены старению: после двух лет активной эксплуатации они теряют около 20% своей емкости.

Существует 2 основных типа:

• Быстрая загрузка — используется на устройствах, где требуется быстрая загрузка с максимальной эффективностью (например, радиоуправляемые модели).
• Обычный — предназначен для смартфонов, планшетов и других видов электротехники.

Использование

При торговле необходимо соблюдать 2 основных момента.

Зарядное устройство:

Параллельная зарядка LiPol аккумуляторов

Заряжать Li-Pol аккумулятор необходимо правильно, чтобы он прослужил долго, не теряя емкости. Зарядка должна производиться при постоянном напряжении около 4,2 В. Существует 2 основных типа зарядных устройств: универсальные и рассчитанные на один тип аккумуляторов. Какой лучше для зарядки?

Отвечая на этот вопрос, нужно сказать, что универсальный стоит дороже, но выводит всю информацию на экран и позволяет максимально упростить процесс зарядки. Более дешевые аналоги с возможностью загрузки только одного типа можно отнести к наиболее практичным, но все действия необходимо выполнять вручную. И главная проблема в том, что за грузом приходится следить самостоятельно, что не всегда удобно.

Эксплуатационные нюансы:

Правильная зарядка литий-полимерного аккумулятора — это не все требования, которые необходимо соблюдать. Есть ряд особенностей, которые необходимо учитывать при использовании Li-Pol аккумулятора:

Литий-полимерный литий-полимерный

• Вы не можете взимать плату сверх нормы;
• Закрытие не допускается;
• Его нельзя нагревать более чем до 60 градусов Цельсия;
• Его нельзя открыть;
• Недопустимый разряд, менее 3 В;
• Необходимо использовать подходящее зарядное устройство;
• Аккумулятор нельзя подвергать ударам;
• Его нельзя сохранить в загруженном состоянии.

Важно: При несоблюдении вышеуказанных правил возможен не только выход из строя аккумулятора, но и возгорание или потеря емкости аккумулятора.

Литий-полимерный аккумулятор

Аккумулятор «обнулять» не надо. Если для нового аккумулятора это безвредно, то на аккумуляторе, который уже какое-то время использовался, это может привести к падению напряжения менее 3В и выходу аккумулятора из строя.

Если емкости отличаются друг от друга более чем на 15-20%, их необходимо заряжать по специальным рекомендациям.

Если не контролировать перегрев аккумулятора, он может вздуться и прийти в негодность.

При использовании на морозе лучше держать аккумулятор в тепле, пока он не будет вставлен в устройство. Это поможет повысить эффективность и время безотказной работы.

Производители

Аккумуляторы Kokam Li Pol HD

Лучшие литий-полимерные аккумуляторы определить сложно — многие производители делают качественные аккумуляторы. Среди лучших и самых популярных производителей – Kokam, Thunder Power, Tanic, Platinum Polimer и многие другие.

На рынке аккумуляторов в США литий-полимерные аккумуляторы дешевле из-за большого количества вариантов. Но скорость технического прогресса быстрее, чем падение цен на Li-Pol. Но идет снижение цены и, возможно, в ближайшем будущем стоимость аккумуляторов этого типа будет намного дешевле, чем сейчас.

Итог можно подытожить так: литий-ионные аккумуляторы заслужили право на использование во многих сферах современной жизни. А дальнейшее развитие электрохимии принесет еще много разновидностей и усовершенствований, которые сделают жизнь человека еще проще и удобнее.

Лучшие литий-полимерные аккумуляторы

Расширяется выбор моделей нежидкостных литиевых аккумуляторов. Промышленность уже представила 3 ​​разновидности литий-полимерных аккумуляторов:

• гелеобразный электролит однородного состава за счет использования солей лития;
• сухой электролит в виде полимерной пленки, проницаемый полиэтиленоксид с внедренными солями лития в качестве разделителя;
• сухой электролит, представляющий собой полимерную матрицу, абсорбент не растворенных в воде солей лития.

Устройство литий-полимерного аккумулятора, в отличие от литий-ионного, основано на использовании твердого электролита в виде проницаемой мембраны. Элемент имеет полимерный катод и вместо сепаратора полимерную пленку, называемую твердым электролитом. Новая конструкция толщиной от 1 мм перспективна для установки в условиях ограниченного пространства, собранная в пакет.

Сухой Li-pol не подходит для массового спроса, высокое внутреннее сопротивление при комнатной температуре. Его рабочая среда 60-100 0 С. Но разработки продолжаются, есть перспективы создания сухой литий-полимерной батареи, работающей при комнатной температуре. Вскоре мы увидим недорогую сухую литий-полимерную батарею с еще более высокой плотностью энергии, чем ионно-литиевые батареи, работающую при комнатной температуре без опасности перегрева. Безопасность гарантирована в различных форс-мажорных ситуациях: был пробит корпус, произошло короткое замыкание или перегрузка.

Ассортимент литий-полимерных аккумуляторов делится на обычные модели и модели с быстрым разрядом. В чем твоя разница? В бытовых приборах используются модели с нормальным разрядом 3-5 С. «Силовые», с разрядом 10 С и более, часто используются в радиоуправляемых моделях.

При использовании литий-полимерных гелиевых (li-pol) аккумуляторов важным условием является предотвращение их чрезмерного разряда или перезаряда. При правильном использовании устройств их преимущества перевешивают немногочисленные недостатки.

Правила эксплуатации литий-полимерных аккумуляторов

Для продления срока службы литий-полимерных источников питания необходимо соблюдать определенные правила. Полностью разрядить батарею нельзя, есть ограничение. Если телефон или другое устройство выходит из строя из-за севшего аккумулятора, его нужно срочно зарядить. При простое аккумулятор продолжает садиться при каждом нажатии клавиши, происходит саморазряд. Существует предел, по истечении которого батарею необходимо утилизировать.

Полностью заряжал аккумулятор прохладным утром, а потом оставлял в машине под солнечными лучами, или ставил на седло; возможно, что он будет перегружен, что вредно для устройства. Как поступить? Отключите устройство от зарядки, поработайте, пока литий-полимерный аккумулятор не прогреется, только потом включайте. Лучше, если батарея всегда будет заряжена на 40-80 %.

Замечено, что в самолете снижается степень заряженности аккумулятора, действует атмосферное давление. Этот факт не приводит к катастрофическим последствиям. В холодных условиях батарею следует держать в теплом месте, при необходимости ненадолго вынимая.

Хранение литий-полимерных аккумуляторов должно соответствовать следующим условиям:

• заряд батареи на уровне 60-70 %;
• периодический контроль, перезарядка;
• чтобы уменьшить саморазряд батареи, выберите прохладное сухое место.

Как правильно зарядить литий-полимерный аккумулятор

Чтобы обеспечить длительный срок службы литий-полимерного аккумулятора, необходимо научиться правильно его заряжать. Процесс зарядки двухступенчатый, он не зависит от типа аккумулятора, литий-ионного или литий-полимерного. Необходимо использовать специальное зарядное устройство.

Для понимания, о чем речь: буква «С» обозначает числовое значение зарядного тока, соответствующее емкости в Ач или МА-ч, указанной на коробке. ЗУ — погрузчик.

Первый этап заряда осуществляется током 0,2-0,5 В. Степень заряда увеличивается до 70-80%. В этот период память работает как стабилизатор. Если литий-полимерный аккумулятор имеет встроенную плату защиты, напряжение ХХ не должно превышать 6-7В.

Второй этап начинается с момента, когда напряжение на клеммах достигло 4,2 В. Теперь зарядное устройство выпрямляет сетевой ток, поддерживает постоянное напряжение. Сила тока постепенно снижается до 0,05-0,01С. После отключения зарядного устройства от аккумулятора, исключая подзарядку.

Для глубоко разряженной батареи напряжением примерно 2,5 В используется этап предварительной зарядки, нагревающий и доводящий значение до 2,8 В. Подается постоянный ток низкого уровня. Это предотвращает вздутие, разгерметизацию и взрыв аккумулятора.

Двухэтапный метод заряда разработан компаниями SONY, он не единственный, но рациональный, как для литий-ионных полимерных аккумуляторов, так и для сухих полимерных аккумуляторов. Правильная зарядка точно настроенной системы означает продление ее срока службы.

Зарядное устройство для литий-полимерных аккумуляторов

Если литий-полимерные аккумуляторы настолько требовательны к характеристикам токовых параметров, что для подзарядки нужны специальные зарядные устройства. Промышленность предлагает зарядные устройства с минимальным набором функций стоимостью $10-$20 и универсальные устройства со встроенными балансирами, подходящие для любого типа аккумуляторов. Его цена достигает 400 долларов.

У недорогого зарядника есть индикация заряда, он не может правильно определить окончание заряда, они показывают только окончание первого момента. Важно использовать дополнительный балансировщик, чтобы при зарядке все банки получали свою порцию энергии. Требуется ручная установка количества ячеек в аккумуляторе и зарядного тока. Нельзя использовать зарядное устройство с таймером, нельзя дождаться полной зарядки литий-полимерного аккумулятора. Чем позже процесс, тем больше размер устройства.

Используя универсальную память с расширенными функциями, вы можете отслеживать процесс по информации на экране. Вам нужно будет установить количество банок и величину зарядного тока.

Литий-полимерный аккумулятор как заряжать первый раз

Принесли только что купленный девайс, батарея показывает 2/3, это для удобства проверки работоспособности устройства или это норма для батареи? Да, литий-полимерные аккумуляторы работают от 20 до 80 зарядов.

Новый ноутбук, телефон или фотоаппарат необходимо откалибровать. Как? Выполните цикл зарядки-разрядки 2 раза. В дальнейшем зарядить аккумулятор можно в любой момент, тип «литий-полимерный» не имеет эффекта памяти, не теряет емкость.

Как правильно заряжать литий-полимерный аккумулятор смартфона

Современные смартфоны имеют мощные литий-полимерные аккумуляторы, способные выдерживать зарядку без подзарядки во время повседневной активности пользователя. Некоторым даже приходится приобретать внешний источник питания, чтобы иметь возможность поддерживать активность при отсутствии зарядного устройства. Конечно, это также должен быть литий-полимерный. Как правильно заряжать устройства?

Новый смартфон должен естественным образом разрядиться до 10-15%, затем подключить зарядное устройство к сети и полностью зарядить аккумулятор. Это повторяется 2-3 раза, это называется операция накопления. Впоследствии литий-полимерный аккумулятор по возможности заряжают небольшими партиями. Разумеется, для зарядки нужно использовать родную память, не оставляя включенной в розетку в простое.

Покинуть

Знание того, как правильно обслуживать литий-полимерные аккумуляторы, обеспечит их безаварийную работу и продлит срок их службы. Но химические источники энергии не вечны, они стареют, активное вещество расходуется. В наших силах осторожно перенести стоимость замены батареи.

Хранение и утилизация полимерных аккумуляторных батарей

Срок эксплуатации полимер-ионных аккумуляторов зависит от соблюдения правил хранения.

1. Первичные источники энергии не требуют особых условий хранения. Просто следуйте рекомендациям производителя.
2. Снятый с устройства аккумулятор кладут на сухую поверхность. При этом необходимо минимизировать вероятность попадания солнечных лучей на поверхность источника питания.
3. Вероятность замерзания увеличивается, если батарея разряжена. Поэтому подбираются помещения с требуемыми условиями для хранения.
4. Хранить полимерные аккумуляторы необходимо с небольшим зарядом (40–50%).
5. Литий-полимерные батареи, напряжение которых постоянно снижается, не следует эксплуатировать или хранить. Такие устройства должны быть утилизированы.
6. После длительного хранения необходимо проверить источник питания. Поврежденные или вздувшиеся батареи необходимо заменить.

Электрохимическая система полимерных аккумуляторов безвредна. Ведь при подготовке учитывались экологические нормы и требования. Но удаление неисправных устройств обязательно. Такие действия способствуют сохранению окружающей среды. Вышедшие из строя источники передаются в соответствующие организации в установленном порядке.

Модернизированные литий-полимерные батареи постепенно вытесняют традиционные источники питания. И это благодаря немалым возможностям, техническим характеристикам и более высокому уровню безопасности.