Литијум-полимер против литијум{0}}јонских батерија: поређење и честа питања

Користимо литијумске батерије скоро сваког тренутка сваког дана. Али да ли заиста разумете мистерије унутар ових „коцкица снаге“? Зашто су неке батерије тврде-и цилиндричне, док друге подсећају на јастуке од меке алуминијумске фолије? Зашто ваш нови паметни телефон не захтева 12-часовну „активацију“ као у стара времена?

Овај чланак ће вас одвести у дубоко уроњење ухемијска ДНК литијум-јонских (Ли-) и литијум полимер (Ли-По) батерија, откривајући основне разлике у њиховој густини енергије, безбедносним перформансама и сценаријима примене. Без обзира да ли сте технолошки ентузијаста, „уради сам“ хоби или само свакодневни корисник који жели да продужи век батерије телефона мало дуже, овај свеобухватни водич за поређење ће вам разјаснити слепе тачке у знању и помоћи вам да прецизно одаберете најприкладнијег „партнера за напајање“.

Шта је литијум{0}}јонска батерија?

Замислите алитијум{0}}јонска (Ли-) батеријакао пуњиви „енергетски ормарић“. То је моћно постројење иза готово свега у вашем модерном животу, од телефона у џепу до електричног возила (ЕВ) на вашем прилазу.

За разлику од алкалних батерија за једнократну употребу, Ли-јонске батерије су дизајниране да се циклусно-пуне и испразне-стотине или чак хиљаде пута померањем литијум јона напред-назад између две електроде.

Шта је литијум-полимерска батерија?

A литијум полимер (ЛиПо)батерија је литијум-јонска-јонска батерија високих{0}}учинак, 'меко паковање'. Ако сте се икада играли са дроновима или РЦ аутомобилима, или ако сте икада растављали ултра-лаптоп, та батерија која изгледа као „сребрни мали јастук“ коју сте видели је управо оно што јесте.

Кључне разлике између литијум-полимерских и литијум{0}}јонских батерија

Сада када разуметелитијум{0}јонске батерије (литијум-јонске), хајде да погледамо њиховог „блиског брата“ -литијум-полимерска батерија (Ли-По).

Иако су њихова имена веома слична и њихови основни хемијски принципи су у суштини исти, постојезначајне разликеу облику паковања, безбедносним перформансама и сценаријима примене.

1. Основна техничка разлика (електролит)

Ово је најосновнија разлика између то двоје.

• Литијум-јонски (Ли{1}}ион):Користи атечносторгански растварач као електролит. Пошто течности морају бити затворене да би се спречило цурење, ове батерије су обично затворене у чврсте челичне или алуминијумске лименке.
• Литијум полимер (Ли-По):Користи агел-или чврстиполимерни електролит. Ово елиминише потребу за шкољком од тешког метала; обично се пакују у флексибилне алуминијумске пластичне ламиниране фолије (поуцх ћелије).

2. Облик и флексибилност дизајна

• Ли{0}}ион:Генерално ограничено на фиксне облике, најчешће цилиндричне (попут свеприсутних ћелија 18650) или правоугаоне тврде кутије. Они су као „стандардне цигле“-уређај мора да буде дизајниран да одговара батерији.
• Ли{0}}По:Нуди екстремнефлексибилност{0}}формалног фактора. Могу се направити невероватно танке, закривљене или обликоване у неправилне отиске стопала. Због тога паметни телефони, ултрабоок рачунари и паметни сатови скоро искључиво користе Ли-По.

3. Густина енергије и тежина

• Ли{0}}ион:Има веома високу густину енергије, често чувајући више снаге по јединици запремине. Иако кућиште додаје тежину, они остају најбољи избор за потребе великог{1}}капацитета као што су електрична возила и батерије.
• Ли{0}}По:Густина енергије је нешто нижа од литијум-јона високих{0}}перформанси{1}}, али пошто немају омотач од тешког метала, они сумного лакши. У пољима{1}}осетљивим на тежину као што су дронови и РЦ авиони, Ли-По је неприкосновени краљ.

4. Поређење безбедности

• Безбедносна напомена:Било којилитијумска батеријаможе бити опасан ако се њиме погрешно рукује (прекомерно пуњење, висока топлота или физичко оштећење).
• Ли{0}}ион:Ради под већим унутрашњим притиском. У случају термичког бијега, круто метално кућиште може довести до наглог повећања притиска и насилногексплозија. Сходно томе, захтевају софистицирана заштитна кола.
• Ли{0}}По:Гел електролит је мање склон цурењу. Када не успеју, обично"надути" или надиматипрво. Иако се још увек могу запалити, мека амбалажа чини насилну експлозију мањом вероватноћом у поређењу са запечаћеним металним канистером.

5. Животни век и цена

Предности и недостаци литијум-полимерских батерија

Предности

1. Екстремна флексибилност дизајна (било који облик)

Ово је Ли-Поова „убиствена карактеристика“. Пошто не захтева метално кућиште, произвођачи га могу обликовати у скоро сваки облик: ултра-танак (попут кредитне картице), закривљен (да стане у шасију паметног сата) или неправилних облика да попуни сваки угао и рупу уређаја.

апликација:Због тога ваш телефон, таблет и МацБоок могу бити тако невероватно танки.

2. Лагана (предност тежине)

Одбацивањем тешких челичних или алуминијумских лименки које се користе у традиционалним литијум-јонским ћелијама и коришћењем једноставне кесице од ламинатне фолије, Ли-По батерије су отприлике20% лакшинего њихове литијум-јонске колеге са истим капацитетом.

апликација:Уређаји{0}}осетљиви на тежину, нпртркачких дронова и РЦ авионаскоро искључиво користе Ли-По.

3. Високе стопе пражњења („Пунцх“)

Ли-По батерије могу веома брзо да ослободе енергију (висока „Ц-оцена“).

апликација:Када је дрону потребан изненадни налет снаге да би убрзао или је електричном алату потребан велики обртни момент, Ли-По обезбеђује тај тренутни „ударац“ струје.

4. Релативна безбедност (без ефекта „бомбе цеви“)

Када Ли-По батерија поквари због прекомерног пуњења или топлоте, торбица од меке фолије омогућава батерији данабубри (нагомилавање гаса)и на крају испушити или запалити. Иако је и даље опасно, ретко доводи до насилне експлозије као што би то могла да изазове литијум-јонска батерија под притиском у металном-кућишту.

Недостаци

1. Нижа густина енергије

Иако су лакши, полимерни електролит значи да се заправо складиште10%-15% мање енергијепо јединици запремине у поређењу са високо оптимизованим индустријским литијум-јонским ћелијама (као што је 18650).

2. Виши трошкови производње

Производни процес је сложенији, а пошто су многе Ли-По батерије прилагођене-облику за одређене уређаје, недостаје им „економија обима“ која стандардне Ли- цилиндре чини тако јефтиним.

чињеница:Због тога су јефтине батерије за напајање често дебеле и тешке (Ли-ион), док су оне премијум танке и равне (Ли-По).

3. Физичка крхкост (осетљива на убоде)

Амбалажа од алуминијумске фолије нуди нулту заштиту. Ли-По батерија је једноставнапробушена или згњеченаоштрим предметима или ударом. Ако се унутрашњи слојеви пробуше и изложе кисеонику, он ће се запалити скоро тренутно.

4. Краћи животни циклус

У поређењу са изузетно зрелом хемијом индустријских Ли-јонских ћелија, Ли-По батерије генерално имају нешто краћи век трајања (мање циклуса пуњења/пражњења) и склоније су хемијској деградацији током времена.

5. Строги захтеви за складиштење

Ли-По батерије су „диве“ када се не користе. Ако их чувате потпуно напуњене или потпуно празне дуже од месец дана, вероватно ће битинабубри и умри. Морају се држати на одређеном "напону складиштења" (обично 3,85 В по ћелији).

Предности и недостаци литијум{0}}јонских батерија

Предности

1. Висока густина енергије

Ово је основна снага Ли-јонских батерија. У истој запремини, могу да складиште знатно више енергије у поређењу са другим типовима пуњивих батерија, као што су никл{2}}метал-хидридне (НиМХ) или оловне{3}}киселинске батерије.

апликација:Због тога електрична возила (ЕВ) могу постићи домете од стотина миља/километара.

2. Висока цена{1}}Ефективност

Пошто су Ли-јонске батерије-посебно цилиндричне ћелије као што је 18650-постигле аутоматску производњу великих размера,трошак по јединици енергијеје много нижа од оне код литијум-полимерских (Ли-По) батерија.

3. Дужи животни век

Индустријске литијум-јонске батерије-разреда{1}} су обично веома издржљиве. Уз правилно одржавање, могу издржати500 до 1.000или чак више циклуса пуњења/пражњења са релативно спором деградацијом перформанси.

4. Ниска стопа{1}}самопражњења

Ако потпуно напуњену литијум-јонску батерију{0}}оставите у фиоци, она би могла да задржи преко 95% напуњености после месец дана. Насупрот томе, старије НиМХ батерије могу изгубити скоро половину напуњености у истом временском оквиру.

5. Ниско одржавање

Они не пате од"меморијски ефекат",што значи да не морате да их потпуно испразните пре поновног пуњења, за разлику од старијих технологија батерија.

Недостаци

1. Фиксни облик и тежина

Пошто садрже течни електролит, морају бити упаковани у чврсту металну шкољку да би се спречило цурење. Ово резултира афиксни облик(обично цилиндричне или правоугаоне) и спречава да буду ултра-танке или неправилних облика као што су Ли-По батерије.

2. Безбедносни ризик: Тхермал Рунаваи

Ово је најзначајнија брига. Ако батерија-изнутра дође у кратки спој, претрпи снажан удар или слабо одводи топлоту, унутрашњи притисак може брзо да порасте. Пошто је спољна шкољка чврсти метал, квар може довести до анасилне експлозије или пожара, понашајући се као "минијатурна бомба".

3. Температурна осетљивост

• високе температуре:Убрзавају унутрашњу хемијску деградацију и чак могу изазвати пожаре.
• ниске температуре:Повећајте унутрашњи отпор, узрокујући да се капацитет батерије тренутно "смањује" (због тога телефони брже умиру током зиме у хладним климатским условима).

4. Захтева сложена заштитна кола

Свака литијум-јонска батерија мора да буде опремљенаСистем управљања батеријом. Без тога, батерија је веома подложна запаљивању услед прекомерног пуњења или постаје потпуно непоправљива услед прекомерног-пражњења.

Одабир праве батерије за вашу апликацију

Бирање измеђуЛитијум-јонски (Ли{1}}ион)илитијум полимер (Ли-По)не ради се о томе који је „бољи“ у целини, већ који одговара специфичним ограничењима вашег пројекта.

1. Изаберите литијум-јон (Ли-) ако...

Ваши приоритети су: време рада, буџет и издржљивост.

• ЕВ и Е-бицикли великог домета:Пошто Ли{0}}ион има већу густину енергије и дужи век трајања, то је стандард за возила која треба да трају 5–10 година.
• Електрични алати:Бушилице и тестере захтевају робусност. Чврсто метално кућиште литијум-јонских ћелија (попут 18650-их) штити их од вибрација и удара.
• Лампе и батерије:Ове апликације обично имају довољно простора за цилиндричне ћелије, па је нижа цена Ли-јона одлучујући фактор.
• Стационарно складиште енергије:За соларне резервне системе, тежина је мање важна од „цене по киловат-сати“. Ли{2}}ион овде побеђује.

2. Изаберите литијум полимер (Ли-По) ако...

Ваши приоритети су: фактор облика, тежина и вршна снага.

• Дронови и РЦ возила:Сваки грам се рачуна у лету. Ли-По нуди најбољи однос снаге-на-тежине и може да испоручи огроман „налет“ струје потребан за полетање и маневре.
• Носиви и паметни телефони:Ако дизајнирате елегантан уређај где батерија мора да стане у размак од 3 мм или закривљено кућиште, Ли-По је једини избор.
• Преносиви медицински уређаји:За опрему коју носе лекари или пацијенти, смањење тежине и танки профил Ли-По-а су вредни додатних трошкова.

Уобичајени митови и заблуде

Када је реч о литијумским батеријама, постоје многа застарела „правила” која још увек круже. Ево најчешћих митова и стварне науке иза њих:

1. Мит: Морате да пуните нови телефон 12 сати да бисте га „активирали“.

• Истина: Уопште није неопходно.„Активација“ је била услов за старе никл{0}}кадмијум (НиЦд) батерије. Литијумске батерије су већ активиране током процеса производње. Можете их користити и пунити одмах из кутије; у ствари, прекомерно пуњење током дужег периода може непотребно да оптерети струјно коло.

2. Мит: Морате напунити батерију на 0% пре пуњења да бисте избегли „ефекат меморије“.

• Истина: Ово је заправо штетно. Литијумске батерије немају меморијски ефекат. Напротив, мрзе „дубока пражњења“. Ако често пустите да батерија падне на 0% и искључи се, то значајно скраћује њен животни век. Најбоље је да почнете да пуните када имате окоПреостало 20% батерије.

3. Мит: Пуњење телефона преко ноћи ће експлодирати.

• Истина: Генерално не, али постоји бољи начин.Модерна електроника има систем за управљање батеријом који аутоматски прекида високу струју када се напуни. Међутим, држање батерије на 100% током дужег периода ствара „хемијски стрес“ који убрзава старење. Ако ваш уређај то подржава, најбоља пракса је коришћење функција као што је „Оптимизовано пуњење батерије“ (које ограничава пуњење на 80% док не буде потребно).

4. Мит: Коришћење телефона током пуњења оштећује батерију.

• Истина: Непријатељ је "топлина", а не сама употреба.Ако само претражујете веб током пуњења, то има мали утицај. Међутим, ако игратеигре високих{0}}учинакадок се брзо{0}}пуни, телефон ће генерисати интензивну топлоту. Високе температуре су број 1 убица здравља батерије.

5. Мит: стављањем батерија у фрижидер оне трају дуже.

• Истина: Никад не ради ово!Иако ниске температуре могу да успоре само{0}}пражњење,влага и кондензацијаунутар фрижидера може лако изазвати кратке спојеве или корозију. Чување на хладном и сувом месту (око 20 степени / 68 степени Ф) је исправан приступ.

Закључак

Литијум{0}}јонске и литијум-полимерске батеријесвако се истиче у својим доменима, а разумевање њихових посебних карактеристика је кључ за доношење информисаних избора моћи. Ли-јонске батерије доминирају у апликацијама где су цена, дуговечност и капацитет сирове енергије најважнији-за електрична возила, електричне алате и стационарна складиштења.

У међувремену, Ли-По батерије су надмоћне у сценаријима који захтевају ултра-лаку тежину, прилагођене облике и високе стопе пражњења-као што су дронови, паметни телефони и носиви уређаји. Ниједна технологија није универзално „боља“; оптималан избор увек зависи од ваших специфичних приоритета: буџета, ограничења простора, ограничења тежине и захтева за перформансама.