В современном мире постоянно разрабатываются и внедряются новые технологии во все сферы жизнедеятельности. На замену старым видам аккумуляторных батарей приходят новые.
Одним из нововведений является литий-полимерные аккумуляторы. Они имеют большую ёмкость, и для эффективной работы достаточно 2-3 элемента (один выдаёт 3.6-3.7 V).
Как их правильно эксплуатировать? В чём отличие литий-полимерного от ионного? Какие минусы и плюсы таких АКБ?
Отличие от ионного
Различают несколько типов аккумуляторов литиевого типа, но чем они различаются? Литий-полимерный отличается от литий-ионного аккумулятора только полимерным материалом, служащим в качестве электролита. Li-Pol — улучшенная версия ионного.
Li-ion и Li-Pol
В современном мире батареи такого типа применяются в ноутбуках, смартфонах, пусковых автомобильных устройствах (12 Вольт), и в другой технике. Замена элемента на полимерный позволило повысить безопасность АКБ, при использовании в коммерческих целях, а также позволило разнообразить формы самой батареи, что позволяет подобрать аккумулятор для любых целей.
Эксплуатация, заряд и особенности у этих двух видов схожи, но т.к. полимерные обеспечивают более высокие разрядные токи – они занимают лидирующее место на рынке.
Как устроены
В основу батарей Li-Pol лег процесс перехода части полимеров в состояние полупроводников. Благодаря этому, проводимость становится намного лучше.
Раньше была проблема с эксплуатацией литий-полимерных АКБ в низких температурах – поэтому они проигрывали Li-Ion. Но на сегодняшний день проблема решена, и можно с уверенностью заявить — за Li-Pol будущее.
Важную роль играют и материалы, из которых собраны батареи – они влияют на качества и стабильность работы.
Нельзя не отметить, что литий-полимерные аккумуляторы выпускаются иногда очень тонкими (1-2мм). Это позволяет производителям техники делать свою продукцию компактной, и удобной для пользователей.
Применение и характеристики
В первую очередь нужно отметить ёмкость Li-Pol батарей – она в несколько раз выше, чем у щёлочных, а количество рабочих циклов составляет около 600. Это значение постоянно увеличивается, и аккумуляторы совершенствуются.
Как и все АКБ, литий-полимерные подвержены старению – спустя два года активного использования они теряют около 20% своей ёмкости.
Среди основных видов можно выделить 2:
- Быстроразрядный – применяются в устройствах, где нужен быстрый разряд с максимальной отдачей (радиоуправляемые модели один из примеров).
- Обычные – предназначены для смартфонов, планшетов и других видов электротехники.
Использование
При эксплуатации следует выделить 2 главных момента, которые необходимо соблюдать.
Зарядка:
Параллельная зарядка LiPol аккумуляторов
Нужно правильно заряжать Li-Pol аккумулятор, чтобы он прослужил долгое время, не потеряв ёмкости. Происходить зарядка должна при постоянном напряжении около 4.2V. Можно выделить 2 основных типа зарядок: универсальная и предназначенная для одного вида аккумуляторов. Какой лучше заряжать?
Отвечая на этот вопрос нужно сказать, что универсальная стоит дороже, но она выводит всю информацию на дисплей, и позволяет максимально упростить процесс зарядки.
Более дешёвые аналоги с возможностью заряжать только один тип, можно отнести, к более практичным – но все действия приходится делать вручную.
А самой главной проблемой является то, что отслеживать заряд придётся самостоятельно, что не всегда удобно.
Нюансы эксплуатации:
Правильно заряжать литий-полимерный аккумулятор — ещё не все требования, которые необходимо соблюдать. Существует целый ряд особенностей, которые нужно соблюдать при использовании Li-Pol аккумулятора:
Литий-полимерный Li-pol
- Нельзя заряжать выше нормы;
- Недопустимо замыкание;
- Не должен нагреваться выше 60 градусов Цельсия;
- Нельзя вскрывать;
- Недопустим разряд, меньше 3 V;
- Необходимо использовать подходящую зарядку;
- Нельзя подвергать батарею ударам;
- Хранить в разряженном состоянии нельзя.
Важно: при несоблюдении вышеуказанных правил, возможен не только выход батареи из строя, но и пожар, или потеря ёмкости батареи.
Li─Pol аккумулятор
Не нужно сажать батарею «в ноль». Если для новой батареи это безвредно, то на батарее, которая уже служит некоторое время, это может привести к падению напряжения менее 3 V, и выходу аккумулятора из строя.
Если ёмкости различаются между собой более, чем на 15-20% — заряжать их нужно, используя специальные рекомендации.
Если не следить за перегревом батареи – она может вздуться, и прийти в негодность.
При использовании в условиях мороза батарею лучше всего держать в тепле, до момента, пока она будет вставлена в устройство. Это поможет повысить эффективность и продолжительность работы.
Положительные стороны
Среди плюсов литий-полимерных батарей можно отметить:
Li-Pol аккумулятор фирмы Tanic
- Долгий срок службы;
- Многообразие форм при производстве;
- Компактность;
- Возможность эксплуатации в разных температурных режимах;
- Плотность.
Отрицательные стороны
К минусам относят:
- При эксплуатации на морозе эффективность может снизиться;
- Дорогая стоимость на рынке.
Производители
Аккумуляторы Li Pol HD Kokam
Лучшие литий-полимерные аккумуляторы определить тяжело – многие производители делают качественные аккумуляторные батареи. Среди популярных и лучших производителей можно выделить фирмы Kokam, Thunder Power, Tanic, Platinum Polimer и многие другие.
На Американском рынке аккумуляторов, Li-Pol батареи стоят дешевле – обусловлено это большим количеством выбора. Но скорость технического прогресса быстрее, чем снижение цен на Li-Pol. Но снижение цен есть, и возможно в скором будущем, стоимость АКБ такого типа будут намного дешевле, чем сейчас.
Итог можно подвести следующий: литий-ионные аккумуляторы заслужили право использования во многих отраслях современной жизни. А дальнейшее развитие электрохимии принесёт ещё множество разновидностей и улучшений, которые позволят сделать жизнь человека ещё проще и удобнее.
Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы: маркетинговые уловки и распространенные ошибки
Неоднократно сталкиваюсь в статьях и комментариях (в статьях все же гораздо реже) с использованием неправильных данных или названий, которые впоследствии приводятся, как аргументы, хотя на самом деле они ошибочны изначально. И эти ошибки распространяются по всем ресурсам, включая Гиктаймс. Этой статьей я бы хотел разъяснить некоторые моменты и провести своеобразный ликбез.
Литий-полимерные аккумуляторы
Сразу с главного — в свободном доступе на рынке не существует литий-полимерных аккумуляторов в техническом смысле этого слова.
В англоязычном мире с этим уже разобрались, а вот на постсоветском пространстве существуют некоторые издержки в терминологии, которыми пользуются маркетологи.
Маленькое отступление — не то, чтобы этим не пользовались в других регионах, но там хотя бы есть возможность проверки этой информации на родном языке.
Немного истории
Любой литий-ионный аккумулятор имеет 4 основных составляющих — два электрода (анод и катод), электролит и сепаратор. Все 4 элемента развивались и развиваются дальше. Для электролита на начало исследований (1970-ые) было предложено два варианта — жидкий или твердый электролит.
В то время твердый электролит обещал больше перспектив в эксплуатации — электролит не вытекает при повреждении корпуса, сам элемент более прочный. Главным недостатком было и остается высокое сопротивление твердого электролита, оно сводит на нет физические характеристики.
Фактически снижение количества ресурсов, выделяемых компаниями на разработку твердых электролитов, произошло в начале 1990-х, когда Sony вывела на рынок аккумулятор с жидким электролитом. Сама компания Sony еще в 1988 году была уверена в будущем успехе твердого электролита.
Не смотря на ориентацию на жидкий электролит компании не перестали искать альтернативы. Одним из вариантов стали так называемые гибридные электролиты. Фактически для них используется сепаратор с мелкими отверстиями и тем же жидки электролитом.
Хотя он на ощупь кажется сухим, на самом деле количество электролита в нем не отличается от подобного в обычном аккумуляторе. Как в принципе и конструкция: 
Схематическая модель литий-ионного аккумулятора с катодом LiCoO2 и графитовым анодом из Википедии на немецком языке. Подобные аккумуляторы довольно распространены, их коммерческое распространение началось еще в начале 2000-х, но физически и химически это те же самые литий-ионные аккумуляторы с жидким электролитом и их в общем не очень много.
Что же представлено на рынке?
Одним из способов классификации аккумуляторов является его корпус.
На сегодня существуют три популярных способа упаковки:
- Цилиндрические ячейки
- Призматические ячейки
- «Мешочек» или pouch-bag ячейки
Первый тип аккумуляторов известен своим использованием в ноутбуках и автомобилях Тесла (там используется его самый распространенный размер 18650).
Второй тип является измененной формой цилиндрических. Алюминиевый корпус, прямоугольник или квадрат в поперечном сечении. Популярен для стационарного применения и в транспорте. Третий тип имеет мягкий корпус и не всегда оснащается встроенной системой защиты. Фактически удешевленный вариант призматической ячейки.
Этот тип аккумуляторов используется, в частности, в мобильных телефонах. Последние в списке и есть те самые «полимерные». Они так называются по нескольким причинам. Самый наглый способ маркетологов — корпус из полимеров, потому и «полимерные». Второй вариант — использование полимерного мелкопористого сепаратора.
Фактически ничем не отличается от обычного литий-ионного аккумулятора. Третий вариант, который я не встречал — давать название «полимерный» на основании использования полимерных элементов в качестве основ катодов, анодов и прочих элементов. Как правило попадает в множество аккумуляторов в пластиковом корпусе.
Проблемы терминологии
При разработке концепции идея была такова, что под понятием «жидкий электролит» понимались жидкий или гелеобразный раствор соли лития, в то время как под понятием «твердый электролит» (solid electrolyte) — твердое состояние вещества.
Так как возникло желание продать то, что обещалось но чего нет, то сегодня даже в среде исследователей гелевый электролит вносят в перечень «твердых» электролитов, хотя его характеристики все же скорее гибридные.
Потому можно встретить описание в научных работах «твердый гелевый электролит», которое некоторыми учеными считается вводящим в заблуждение.
Будущее полимерных электролитов
Разработки ведутся и в перспективе возможно появление аккумуляторов с настоящим полимерным электролитом. Однако по состоянию на 2015 год лабораторные образцы полимерных электролитов на основе органической химии не показывали ощутимого прогресса, потому на дату публикации статьи в обозримом будущем не предвидится массового ухода от жидкого электролита.
Проблемы с наименованием типов аккумуляторов
На рынке представлено несколько различных типов литий-ионных аккумуляторов. Они имеют различные наименования, которые позволяют описывать их характеристики в плане емкости или безопасности. В целом можно встретить следующие типы:
- Литий-кобальтовые с катодом LiCoO2 — самые емкие модели имеют графитовый анод.
- Литий-марганцево-оксидные с катодом LiMn2O4, Li2MnO3 или LMnO, последние могут выступать как просто литий-марганцовые
- Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные или NMC с катодом LiNiMnCoO2
- Литий-железо-фосфатные с катодом LiFePO4 (LFP)
- Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные (NCA) с катодом LiNiCoAlO2
- Литий-титанат-оксидные (LTO) с анодом Li4Ti5O12
Сразу можно заметить неравномерность наименований. Некоторые названы в честь катода, некоторые — в честь анода. И если в первом случае еще можно попытаться угадать с высокой степенью вероятности, что анод будет графитовый, то в случае названия по аноду остается только гадать. Также на сегодня ведутся разработки и в принципе можно найти на рынке аккумулятор с катодом LiFePO4 и анодом Li4Ti5O12, т.е. литий-железо-фосфатные литий-титанатовые, которые в этой системе не имеют простого маркетингового наименования По ссылке — научная статья 2013 года с испытаниями такого аккумулятора. Причина существования такого большого числа катодов и анодов аккумуляторов в различных требованиях к аккумуляторам. Где-то нужна бóльшая безопасность, а где-то емкость или мощность. Получить представление о запасаемой энергии можно исходя из того, что каждый тип катода и анода имеет разный потенциал, как видно из изображений ниже (в качестве потенциала в 0 В выбирается потенциал металлического лития, больше разница напряжений — больше мощность, энергетическая плотность зависит от количества атомов лития): 
Общая схема с потенциалами от университета г. Киль. Источник 
Материал из статьи 2013 года авторов Jiantie Xu, Shixue Dou и др. Источник 
Еще одна картинка от Purdue School of Engineering and Technology. Источник Общее представление о причинах может давать следующее грубое изображение связи потенциалов элементов и возможности металлизация лития при очень низком разряде или термической нестабильности при перезаряде: 
Изображения взято из курса лекций
Самые небезопасные в эксплуатации из представленных на рынке — литий-кобальтовые с графитовый анодом, самые безопасные — с катодом LiFePO4 и анодом Li4Ti5O12. Естественно, наличие BMS (Battery Management System) уменьшает риски, но пренебрегать ими не стоит, тот же слишком сильный разряд эта система предотвратить не сможет, что критично для аккумуляторов с графитовым анодом.
Распространенные ошибки
Общие ошибки
Самая главная и часто встречаемая ошибка — противопоставление «обычному литий-ионному аккумулятору». Как видно выше, такого понятия, как «обычный» просто нет.
И разница в напряжениях может быть самой разной для вроде бы одинаковых катодов и одинаковой для разных наборов катодов и анодов.
Вторая ошибка, не столь существенная, связанная с предыдущим пунктом, написание материала катода LiFePO4 следующим образом — LiFePo4. Здесь путаница довольно распространенная и сразу показывает, насколько можно доверять такому источнику.
Еще одна крупная ошибка — противопоставление LiPo-аккумулятора литий-ионному. Здесь несколько вариантов сравнения. Первое — это общее, связанное с заблуждением о существовании на рынке аккумуляторов с полимерным электролитом. Второе, имеющее более узкое применение, которое обычно озвучивается в следующем виде «литий-полимерный аккумулятор [речь о корпусе] лучше/хуже LFP/LTO/NCA (подставить нужное)». Здесь идет смешение типа корпуса и начинки.
Например, по этой ссылке можно прочитать о LFP аккумуляторе в формате литий-полимерного (призматический корпус в данном случае).
Аккумулятор А долговечнее аккумулятора Б
Это еще одно своеобразное перекручивание фактов для аргументации при продаже. Такой метод применяется для разных типов аккумуляторов, но чаще всего сравнивается LFP вариант аккумулятора и литий-кобальтовый или NMC с графитовым катодом.
В статьях в интернете, как рекламных так и просто популярных, можно найти соотношение полных эквивалентных циклов в 2000 к 500 в пользу LFP и как результат — рассказ о значительном превосходстве первого. Здесь есть несколько неточностей. Во-первых, бóльшее число статей по литий-кобальтовым датировано 2005-2006 годами, в то время как для LFP — с 2012-2013.
Данные по циклам основаны на этих статьях. Тем не менее разработки на останавливались и были одинаково активными для всех типов аккумуляторов и разрыв не настолько большой в один и тот же временной интервал. Во-вторых, не уточняется объем энергии, который передаст за свою жизнь аккумулятор, а ведь при равных размерах LFP имеет меньшую емкость.
Что же касается главного преимущества — бóльшего числа циклов, то если брать новые исследования и сравнивать в равных условиях серийные образцы, то разница не такая и драматическая.
В общей сложности она составляет 20-30% (800 циклов против 1000 для 40°C, например), что не всегда оправдывает покупку того же LFP, так как будет передано меньше энергии за счет меньшей разницы напряжений за весь срок эксплуатации.
Источников с непосредственным сравнением нет, поскольку сам процесс тестирования длительный и дорогостоящий, осложненный договорами про не раскрывание названий участников, но сравнивая по ряду данных можно сделать вывод об аналогичных характеристиках на сегодня для всех литий-ионных аккумуляторов в плане срока эксплуатации во всех возможных сценариях, в т.ч. и простого хранения. Эти данные приведены, например, в источниках 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
Прочие источники
BU-206: Lithium-polymer: Substance or Hype?
Kazuo Murata, Shuichi Izuchi, Youetsu Yoshihisa «An overview of the research and development of solid polymer electrolyte batteries»
A. Manuel Stephan, K.S. Nahm «Review on composite polymer electrolytes for lithium batteries. Polymer»
D. Golodnitskya, E. Straussc, E. Peleda and S. Greenbaum «Review — On Order and Disorder in Polymer Electrolytes»
Моя предыдущая статья про литий-ионные аккумуляторы — Эксплуатация литий-ионных аккумуляторов
Литий-полимерный аккумулятор — отличие от ионного, разница в батареях, что лучше
Многие производители начинают активно развивать и совершенствовать свою продукцию. Особенно это касается мобильных устройств, гаджетах и их аккумуляторах.
Разница в типе ионного и литий-полимерного аккумулятора
Зарядные устройства уверенно вошли в повседневность современных людей. Они являются неотъемлемой частью повседневности.
Важно отметить, что качество аккумуляторов является одним из самых главных условий. Имеется ввиду их качества и обязательная безопасность в процессе эксплуатации.
В наше время существует 2 типа:
- литий-ионный;
- литий-полимерный.
Стоит разобраться в том, в чем же заключается их отличие, чем обусловлена разница в характеристиках. Немаловажна разница в цене. Кроме того, стоит отметить разницу в весе, в безопасности, в целях использования и в температурных режимах.
При выборе аккумуляторов, стоит обратить внимание на отличие литий ионной батареи от литий полимерной.
Можно сказать, однозначно, что типы носителей энергии были изготовлены по разным технология, но функция у них одна. Процесс обеспечения энергии обусловлен особенностями конструкции и напрямую зависит от мощности и долговечности.
Литий-ионные модели не способны справиться с современными задачами, поэтому им на смену пришли литий-полимерные, который обладают высокой безопасностью.
Сравнение литий ионного аккумулятора и литий полимерного — разница в технических характеристиках:
- энергоемкость (ионный аккумулятор облает высокой энергоемкостью, в отличии от полимерного, в котором циклы заряда и разряда в несколько раз меньше);
- масса (ионный аккумулятор немного тяжелее);
- типоразмера (ионный обладает наименьшем выбором, который отличается высоким выбором);
- емкость (емкость литий-ионного меньше, чем полимерный, а сама разница имеет показатель в 2 раза больше);
- срок службы (возможно, что этот показатель технических характеристик является одним схожих, ведь разница в сроках службы у обоих типов одинаковая);
- риск разорения и взрывоопасность (ионный обладает повышенной взрывоопасностью, чем полимерный, который имеет в своей конструкции защиту от утечки электролитов);
- время заряда (данный показатель у литий-ионного гораздо длиннее, чем у полимерного);
- износ (что касаемо износа, то литий-ионный на 0,1% активнее, чем полимерный);
- ценовая категория (по ценовой категории стоит отметить, что литий-ионный имеет менее дешевый показатель, чем литий-полимерный).
Это основные показатели технических характеристик описываемых носителей энергии.
Какие места лучше в Боинге 737: сколько посадочных мест в салоне самолета, какие выбрать
5 фактов, какой банк лучше — Альфа или Тинькофф: сравнение карт, кредитов можно прочитать здесь
Чем отличается Боинг от Аэробуса — 10 отличий: какие самолеты безопаснее, что лучше и надежнее: https://gderaznica.ru/social/otlichiya-boinga-i-aerobusa.html
Для чего подойдет батарея
При поиске ответа на вопрос — что лучше li polymer или li ion, стоит знать, как именно используются определенные батареи.
При использовании литий-ионных аккумуляторов, показатель будет достаточно широкомасштабным. Ведь литий-ионные аккумулятора разделяются на несколько типов, которые широко используются в сфере технологий:
- кобальтовая батарея (это такой аккумулятор, который активно используется для цифровых фотокамер и видеокамер, мобильных устройств и переносных пк);
- марганцевый (он активно используется в сфере электроники и мобильных устройств, ведь он обеспечивает достаточно низкой сопротивляемостью);
- никель-марганец-кобальт-оксидный (такие батареи активно применяется в сфере медицины, а точнее — для медицинского оборудования в больницах и клиниках, а также для электрических инструментов и прочих электрических силовых агрегатов);
- железо-фосфатная батарея (используется для специальных портативных и стационарных устройств, которые отвечают за высокую нагрузку тока);
- никель-кобальт-алюминий-оксидный (предназначен для уличного освещения на солнечных батареях и для силовых устройств автомобилей определенного типа и класса.
Полимерные устройства имеют достаточно широкое применение в сфере технологий:
- маленькие вертолеты, квадрокоптеры и радиоуправляемые игрушки (модели данного типа прекрасно подходят для данных устройств и отлично демонстрируют период своей работы);
- мобильные телефоны и ноутбуки (эффективный источник питания для данного типа переносных устройств, который обладает высокой токоотдачей, чтобы устройство могло использовать свое токопотребление);
- современные гибридные автомобили и мотоциклы (именно они используются для обеспечения работоспособности данного типа автомобилей);
- электроинструменты (прекрасно справляются с обеспечением работы данного типа переносных приборов и инструментов. Это устройства: шуруповерты, сверла и прочие инструменты).
Полимерные батареи должны быть обеспечены определенного режима процесса зарядки, чтобы избежать возгорание.
Для того, что это обеспечить следует следовать пошаговой инструкции:
- проверить в технических характеристиках заряжаемого прибора разрешенное напряжение для обеспечения заряда;
- сравнить с напряжением в зарядном устройстве;
- ознакомиться с правилами процесса заряда;
- сравнить с технической характеристикой;
- если необходимо охлаждение после первичной зарядки другого устройства, то зарядному устройству стоит дать время «отдохнуть»;
- только после проведения мер безопасности и анализа можно приступать к использованию.
Стоимость
Ценовая категория батарей разнообразна. В магазинах представлены различные модели производителей аккумуляторов. Например, стоимость за литий-ионные батареи может варьироваться в пределах от 100 рублей до 15 000 руб. Это зависит от типа батареи и ее предназначения.
Например, Li-ion 3.7 V 18 650 9900 мАч, который является «пальчиковой» батареей имеет стоимость около 100 рублей. А BLi-40/100 GARDENA, который предназначен для газонокосилок имеет ценовой диапазон от 10 000 до 15 000 руб.
Что касается литий-полимерный батарей, здесь цена варьируется от 120 руб. до 13 000 руб. Например, 300 мАч 3,7В — LP-502 035 PK1 (ROBITON) имеет стоимость в 120 руб., а батарея SKYRICH HJ51913-FP (51 913), которая предназначена для мотоциклов имеет стоимость в 13 000 руб.
Можно сделать вывод, что стоимость батареи напрямую зависит от ее предназначения и фирмы. 
Мощность литий-полимерной и ионной батареи
Характеристика и мощность видов на примере моделей Kokam представлена в ниже:
| Название | Емкость, mAh | Размеры, мм | Вес, г | Максимальный ток |
| Kokam 145 | 145 | 27.5×20.4×4.3 | 3.5 | 0.7A, 5C |
| Kokam 340SHC | 340 | 52×33×2.8 | 9 | 7А, 20С |
| Kokam 1020 | 1020 | 61×33×5.5 | 20.5 | 3А, 3С |
| Kokam 1500HC | 1500 | 76×40×6.5 | 35 | 12А, 8С |
| Kokam 1575 | 1575 | 74×41×5.5 | 32 | 7А, 5С |
Из анализа таблиц можно сделать вывод о том, что мощности их имеют свои отличительные особенности.
Литиевые батареи по типам мощнее, такие как железо-фосфат и литий-марганец-кобальт, но они и предназначены для мощного оборудования.
Что касаемо полимерных, то их мощность достаточно оптимальная, ведь рассматривались аккумуляторы, которые предназначены для радиоуправляемых игрушек.
Отзывы пользователей
- Li-ion 3.
7 V 18 650 9900мАч:
Андрей: Недавно я заказал себе в интернет-магазине достаточно дорогой фонарик и вместе с ним решил взять и совместимые аккумуляторы стандарта TR18 650 3.
7 вольта, конечно выбор был велик, но я остановился на оном из самых выгодных предложений, а именно модели от торговой марки «GTF», как указано, на 9900 мАч.
Разумеется, я понимал, что за 1 доллар с небольшим не бывает таких щедрых предложений, но в обзорах наблюдал, что емкость у таких аккумуляторов бывает в среднем 1500мА, что меня вполне устраивало.
Саша: Брал для своей газонокосилки Gardena PowerMax Li-40/41 на быструю смену штатному аккумулятору, чтобы можно было продолжать работать на второй модели, пока первый заряжается. Ну и для будущих устройств, которые буду покупать — триммера и кустореза, так как есть возможность купить их по более низкой цене.
- 300 мАч 3,7В — LP-502 035 PK1 (ROBITON):
Никита: Работой зарядчика этой фирмы остался доволен, поэтому решил взять на пробу и аккумуляторы. Стоят недорого, я в любом случае ничего не терял.
Видео на тему: «Какой аккумулятор лучше» можно посмотреть здесь:
Литий-полимерный аккумулятор: отличие от ионного
В литий-полимерном аккумуляторе в качестве электролита используется полимерный материал. Батарея такого типа применяется в цифровой технике, мобильных телефонах, всевозможных гаджетах, радиоуправляемых моделях и пр.
Толчком для совершенствования литий-ионных аккумуляторов стала необходимость борьбы с двумя существующими в них недостатками. Прежде всего, они небезопасны в эксплуатации и к тому же достаточно неэкономичны. Устранять данные минусы инженеры решили с помощью смены электролита.
В итоге появился полимерный электролит. Однако полимер и раньше был известен как проводник. Он давно уже использовался в электротехнических нуждах в качестве проводящей ток пластиковой пленки. В современной же разработке толщина литий-полимерного элемента достигает всего 1 мм, что автоматически устраняет ограничения по использованию разработчиками различных форм и размеров.
Однако главное в новой генерации аккумулятора заключается в отсутствии жидкого электролита, благодаря этому исключается риск воспламенения батареи. Таким образом была устранена проблема ее безопасности. Но чтобы понять, в чем основные отличия Li-pol от литий-ионных аккумуляторов, следует подробнее рассмотреть устройство базовой модели.
Первые модели серийных аккумуляторов на основе лития появились еще в начале 90-х годов. Однако в качестве электролита тогда применялся кобальт и марганец. В современных же батареях Li-ion важно не столько само вещество, сколько конфигурация его расположения в блоке.
Литий-ионные аккумуляторы состоят из электродов, которые разделены сепаратором с порами. В свою очередь масса сепаратора как раз и пропитывается веществом электролита. Что касается самих электродов, то они представляют собой катодную основу на алюминиевой фольге с медным анодом.
Внутри блока разнополюсные анод и катод соединяются между собой токосъемными клеммами. Образование заряда обеспечивает положительный заряд иона лития. Литий в данном случае выгоден тем, что располагает возможностью легко проникать в кристаллические решетки других веществ, формируя химические связи.
Однако положительных качеств литий-ионных батарей все чаще оказывалось недостаточно для выполнения задач в современных гаджетах. Именно это обусловило появление новой генерации Li-pol элементов, имеющих немало конструктивных и функциональных особенностей.
В целом необходимо отметить сходство литий-ионных источников питания с гелиевыми полноформатными АКБ для автомашин. В обоих случаях аккумуляторы разрабатываются с расчетом на практичность в использовании. Отчасти это направление развития продолжили и элементы на полимерной основе.
В среднем литий-полимерные аккумуляторы поддерживают примерно 800-900 циклов зарядки. Данный показатель можно считать очень скромным на фоне остальных современных аналогов. Но вовсе не этот фактор рассматривается специалистами как определяющий ресурс элемента.
Дело в том, что новейшие аккумуляторы подвержены активному старению независимо от интенсивности их эксплуатации. То есть даже если источник питания совсем не используется, его ресурс будет со временем сокращаться. Причем это в равной степени относится как к литий-ионному аккумулятору, так и к литий-полимерным элементам.
Все аккумуляторы, базирующиеся на литиевой основе, характеризуются процессом непрерывного старения. Существенную утрату в энергоемкости батареи можно заметить уже через год после приобретения гаджета.
Спустя 2-3 года некоторые источники питания совершенно выходят из строя. Однако здесь многое зависит от производителя, так как внутри данного сегмента имеются различия в качестве исполнения аккумулятора.
Помимо проблем с быстрым устареванием, данный тип аккумуляторов нуждается в дополнительной системе защиты. Это связано с тем, что внутреннее напряжение на разных участках цепи батареи может привести к перегоранию. Поэтому здесь была внедрена особая схема стабилизации, предотвращающая перезаряды и перегревы.
Принципиальное отличие Li-pol от Li-ion заключается в отказе от гелиевых и жидкостных электролитов. Для более точного понимания этой разницы необходимо обратиться к современным моделям автомобильных аккумуляторов. Потребность в замене жидкого электролита в данном случае была обусловлена, конечно же, интересами безопасности.
Но если в случае с автомобильными АКБ прогресс остановился на тех же пористых электролитах с пропиткой, то модели на литиевой основе получили полноценную твердую основу.
Несомненно, твердотельный литий-полимерный аккумулятор – это большое преимущество.
Его отличие от ионного заключается в том, что активное вещество в виде пластины в зоне контакта с литием препятствует образованию дендритов при циклировании.
Данный фактор исключает вероятность взрывов и возгораний таких источников питания. Однако есть и слабые места у новых элементов питания. Подобная система влечет свой ряд недостатков.
Главным из них можно назвать ограничение тока. Однако, с другой стороны, дополнительные защитные системы делают литий-полимерный аккумулятор безопаснее. Отличие от ионной батареи в плане стоимости тоже немаловажный фактор. Полимерные источники питания стоят дешевле, хоть и ненамного. Их ценник все же повышается из-за установки электронных защитных схем.
Решать, какой аккумулятор из представленных моделей лучше, в большей степени следует, исходя из планируемых условий эксплуатации и характеристик целевого объекта энергоснабжения.
Основные преимущества устройств на полимерной основе ощутимы скорее для самих производителей, благодаря им они могут свободнее использовать новые технологии.
Для пользователя такая разница в батареях будет малозаметна.
Например, в вопросе о том, как следует заряжать литий-полимерный аккумулятор, владельцу гаджета придется уделять больше внимания выбору качественного источника энергоснабжения. По продолжительности самого процесса заряда и тот, и другой источник питания будут скорее идентичными элементами.
Что касается вопроса долговечности, то и в этом показателе ситуация тоже неоднозначная. Конечно, эффект старения в большей степени характеризует элементы на полимерной основе, но на практике владельцы наблюдают самые разные ситуации.
К примеру, нередки отзывы о литий-ионных аккумуляторах, которые оказываются непригодными для эксплуатации уже спустя 1 год после приобретения.
А литий-полимерные батареи вполне могут прослужить в некоторых аппаратах по 6-7 лет, при этом находясь постоянно в активном использовании.
В полимерные элементы с целью повышения электропроводности инженеры все же добавляют гелеобразный электролит. Тем не менее, вопрос о том, какой аккумулятор выбрать, не стоит остро на предприятиях.
В местах, где большое влияние оказывает температура, часто используются комбинированные решения.
Полимерные элементы в таких случаях обычно применяют в качестве резервных источников питания, подключая их в сеть по мере необходимости.
Чем отличается Li-ion от Li-Pol: безопасность, эффективность, применение и стоимость
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
Что выбрать, литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор?
В производстве накопителей энергии устаревшие технологии быстро сменяются новыми решениями. Вначале аккумуляторы NiCd были вытеснены элементами типа NiMH.
Взамен им были созданы более совершенные генерации аккумуляторных батарей – Li-ion, LiFePO4, Li-Pol.
В данной статье мы рассмотрим отличия Li-ion и литий-полимерного аккумулятора, их преимущества и предпочтения по выбору с учетом особенностей предстоящего применения АКБ.
Особенности Li-ion технологии
Литиевые аккумуляторы начали массово производить в начале 1990-х. Функции активного электролита на начальном этапе выполняли кобальт и марганец. Теперь в Li-ion накопителях в качестве вещества катода применяются кобальтат лития, литий-марганцевая шпинель, литий-феррофосфат и другие составы. Но ключевую роль играет не разновидность вещества, а особенности его расположения в блоке.
В них электроды (катодная база на фольге из алюминия и анод из меди) разделяются пористым сепаратором, который пропитывается электролитом. Катод и анод в блоке соединены токоснимающими клеммами.
Обслуживание заряда обеспечивают положительно заряженные ионы Li. Они с легкостью проходят в кристаллические решетки различных веществ, создают связи, инициируют протекание реакций и вызывают выход энергии.
По принципу работы Li-ion накопители энергии схожи с гелевыми АКБ полного формата.
Основные плюсы и минусы Li-ion батарей перечислены в таблице:
| Достоинства | Недостатки |
| Малый саморазряд – в 1-й месяц до 6%, в последующие – слабее. Защитный контур расходует порядка 3% накопленной энергии в месяц. | Необходимость применения интегрированной защитной платы. Она ограничивает максимальное напряжение при заряде и не допускает его критического снижения при разряде, ограничивает предельные токи и контролирует температуру. |
| Высокая плотность энергии и разрядных токов. | Подверженность старению, даже без эксплуатации. |
| Высокое напряжение ячеек по сравнению с NiCd и NiMH элементами – 3,6 В. | Существенное падение емкости на морозе. |
| Отсутствие эффекта памяти и простота обслуживания. | Относительно высокая стоимость (по сравнению с АКБ типа NiCd). |
| Большой эксплуатационный ресурс. | |
| Небольшие размеры, легкий вес. | |
| Отсутствие требований по обслуживанию (кроме подзарядки). |
Технология создания Li-ion батарей с каждым годом улучшается, приводя к повышению безопасности их эксплуатации и снижению стоимости.
Чем отличается от Li-ion Li-Pol технология?
Усовершенствование Li-ion батарей было направлено на повышение безопасности их использования и удешевление технологии.
Решить эту задачу удалось при помощи смены электролита – вместо пористого сепаратора с пропиткой из электролита начали применять полимерный электролит. Прежде он использовался в роли пластиковой пленки для проведения тока.
В Li-pol накопителях энергии толщина элемента стартует от 1 мм, что позволяет получать изделия всевозможных форм и габаритов.
Но принципиальный ответ на вопрос, в чем разница Li-Pol аккумуляторов от Li-ion моделей, – это неиспользование электролита в жидком состоянии и сведение к минимуму риска воспламенения.
В литий-полимерных АКБ нет ни жидких, ни гелевых электролитов. Активное вещество представляет собой твердую пластину и в области соприкосновения с литием не допускает образования дендритов при циклировании.
Благодаря этому устраняется риск взрывов и возгораний литий-полимерных АКБ.
Изначально Li-Pol источники тока имели слабую проводимость и не подходили для портативных аппаратов. Но этот недостаток удалось устранить благодаря использованию гелеобразного электролита.
Усовершенствованные Li-polymer накопители энергии имеют мембрану с электролитом. Для ее изготовления используется разделитель из пропилена или пористый полиэтилен, внутри которого содержится полимер.
Взаимодействуя с жидкостью-электролитом, он становится гелеобразным.
Преимущества и недостатки Li-Pol источников тока
Важным преимуществом литий-полимерных аккумуляторов является отличное соотношение емкости и массы. Благодаря этому качеству Li-Pol источники тока широко применяются при оснащении квадрокоптеров и других радиоуправляемых моделей, в мобильных телефонах и цифровой технике. Ключевые плюсы и минусы Li-polymer аккумуляторов указаны в таблице:
| Достоинства | Недостатки |
| Легкий вес в сочетании с высокой емкостью. | Относительно высокая стоимость. |
| Возможность создания аккумулятора произвольных габаритов и форм, в т. ч. очень тонких. | Необходимость в особом режиме подзарядки. |
| Быстрая подзарядка. | Необходимость балансировки ячеек. |
| Отсутствие эффекта памяти. | Чувствительность к глубокому разряду, перезаряду, низким температурам. |
| Незначительный износ. | |
| Высокая степень надежности и безопасная эксплуатация. | |
| Малый саморазряд – до 5% в месяц. | |
| Неприхотливость в обслуживании. | |
| Меньший износ и саморазряд. |
Что лучше, Li-polymer или литий-ионный аккумулятор?
Ответ на этот вопрос зависит от того, где и в каких условиях будет применяться выбираемый источник тока. По основным характеристикам Li-ion и Li-Pol элементы питания схожи.
Из ячеек типа Li-ion собираются аккумуляторные батареи разных геометрических параметров и технических характеристик.
Использовать их допустимо в промежутке от -20 до +60 °С, но при пограничных значениях температуры происходит более быстрое старение.
Li-Pol аккумуляторы производятся всевозможной геометрии, отличаются значительной плотностью энергии и предельно безопасны. Они наиболее востребованы в условиях, когда требуется компактный и надежный источник тока. Промежуток рабочих температур у выпускаемых сейчас Li-Pol батарей идентичен температурному диапазону Li-ion.
Сравнительная таблица Li-ion и Li-Pol батарей
Чтобы выяснить с учетом индивидуальных приоритетов, что лучше, Li-polymer или литий-ионная АКБ, нужно сопоставить их характеристики. Это легко сделать с помощью сравнительной таблицы:
| Характеристика | У Li-ion батарей | У Li-Pol батарей |
| Количество циклов | Больше | Меньше |
| Выбор типоразмеров | Узкий, есть модели в форме цилиндра и призмы, самый популярный цилиндрический размер – 18650. | Широкий, без стандартных рамок формата элементов питания, возможно создание элементов толщиной от 1 мм. |
| Вес | Немного больше | Легкий – за счет применения гелеобразного электролита и сокращения элементов из металла. |
| Емкость при идентичных размерах | Ниже | Выше, почти вдвое. |
| Плотность энергии на единицу массы | От 100 до 190 Втч/кг, в зависимости от материала катода. | От 130 до 200 Втч/кг. |
| Эксплуатационный ресурс | Приблизительно одинаковый: у литий-ионных – от 500 до 2000 циклов заряд-разряд, в зависимости от материала катода, у литий-полимерных – 800 – 1000 циклов. | |
| Риск взрыва или возгорания | Присутствует, но использование платы защиты исключает такой риск. | Минимизирована – благодаря невозможности утечки электролита и использованию интегрированной защиты от избыточного заряда. |
| Допустимые температуры | От -20 до +60 °С, оптимально – от 0 до +30 °С. | |
| Длительность подзарядки | Больше | Меньше |
| Напряжение (номинал) | 3,6 В | 3,7 В |
| Граничное напряжение разряда | 2,8 В | 3 В |
| Оптимальный и пиковый ток нагрузки |