литий полимер и литий ион в чем разница

Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы: в чём разница?

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы ещё недавно были основными элементами питания для смартфонов и других портативных устройств. Однако современные смартфоны теперь гораздо чаще оснащены литий-полимерными (Li-poly) батареями, которые стали хорошей альтернативой для разного рода бытовой электроники.

Поскольку безопасность и долговечность батарей находятся в списке приоритетов для многих пользователей, стоит знать о плюсах и минусах этих двух технологий. Итак, что же нужно знать о литий-ионных и литий-полимерных батареях?

Как работают литий-ионные аккумуляторы?

Литий-ионные аккумуляторы используют далеко не новую технологию. Её разработка началась еще в 1912 году, но она не получила признания, до тех пор, пока компания Sony не стала использовать её в 1991 году. С тех пор литий-ионные батареи использовались в широком спектре устройств, от фотоаппаратов до музыкальных плееров и смартфонов.

Литий-ионный аккумулятор оказался крайне удачным, что связано с его очень высокой плотностью энергии, отсутствием «эффекта памяти» (когда батареи со временем перестают заряжаться до 100%) в отличие от предыдущих технологий аккумуляторов и сравнительно низкой стоимостью производства.

Как работают литий-полимерные аккумуляторы?

Литий-полимерные батареи изготовлены по более современной технологии, чем литий-ионные. Она появилась только в 70-е годы и не так давно добралась до смартфонов. К примеру, Samsung перешла на литий-полимерные аккумуляторы только в серии Galaxy S20, хотя другие компани используют эту технологию немного дольше.

В литий-полимерной технологии тоже задействованы положительный и отрицательный электрод, но с сухим твёрдым, пористым химическим или гелеобразным электролитом, а не с жидкостью. В результате полимерные батареи могут быть более тонкими, иметь гибкую и более прочную конструкцию и иметь меньшую вероятность утечки электролитов, приводящей к тепловому выходу из строя. Одним словом, они намного безопаснее.

Литий-ионный и литий-полимерный аккумулятор: основные различия

Литий-полимерные аккумуляторы безопаснее, что особенно важно сейчас, когда повсеместно распространилась технология быстрой зарядки. Эти батареи также имеют очень низкий уровень саморазряда, поэтому они не теряют заряд, когда вы их не используете. Однако это связано с более высокой ценой, меньшим сроком службы и меньшей плотностью ёмкости. Тем не менее, лёгкий вес литий-полимерных батарей дает в целом лучшую удельную энергию на кг.

В целом литий-полимерные батареи постепенно заменяют литий-ионные в индустрии смартфонов благодаря своей безопасности, универсальному форм-фактору и низкому весу – это касается устройств верхней и средней линейки. Хотя в более доступных телефонах, вероятно, ещё некоторое время будет использоваться технология литий-ионных аккумуляторов.

Ответ: Да. Сбои в работе и повреждения крайне редки, поэтому использование литий-ионных аккумуляторов безопасно. Особенно, если не допускать сильного перегрева и повреждения корпуса батареи.

Ответ: Да. Литий-полимерные аккумуляторы безопаснее, чем литий-ионные, так как меньше риск утечки электролитического компонента.

Ответ: Да. Их следует утилизировать, а не выбрасывать. Эти батареи можно сдавать в некоторые магазины, где их собирают, чтобы отправить на дальнейшую переработку.

Ответ: Да. Их также следует утилизировать.

Источник

Разница между литий-полимерным и литий-ионным аккумулятором

В числе самых распространенных видов аккумуляторов — литий-полимерные и литий-ионные. В чем их особенности?

Факты о литий-полимерных аккумуляторах

В литий-полимерных аккумуляторах задействуется твердый полимерный электролит. В самых первых образцах батарей рассматриваемого типа, созданных в 70-х годах, он присутствовал преимущественно в сухой модификации. Данный электролит фактически не проводил электрический ток, однако в нем мог осуществляться обмен ионами, образуемыми соединениями лития. В современных устройствах — ноутбуках, мобильных телефонах, гаджетах — используются аккумуляторы, в которых также есть некоторое количество электролита в виде геля.

Литий-полимерные батареи способны обеспечивать высокий уровень плотности электроэнергии в расчете на свои размеры и массу. Они характеризуются довольно невысоким саморазрядом, не обладают так называемым эффектом памяти — когда заряженный аккумулятор в процессе использования иногда разряжается только до уровня, который соответствует моменту постановки батареи на зарядку (то есть необязательно до нуля), а также могут работать при широком диапазоне температур.

Однако литий-полимерные аккумуляторы не всегда безопасны — особенно при перегреве или слишком долгой зарядке. Батареи рассматриваемого типа имеют порядка 800-900 рабочих циклов, при которых уровень потери емкости не превышает 20 %. Те же 20 % производительности аккумулятор теряет после 2 лет эксплуатации, даже если он не используется, а находится на хранении.

У литий-полимерных аккумуляторов зачастую очень небольшие размеры — теоретически возможен выпуск батарей толщиной порядка миллиметра. Применение металлического корпуса в их конструкции необязательно.

Факты о литий-ионных аккумуляторах

Конструкция литий-ионного аккумулятора состоит из электродов и сепараторов, пропитанных обычно жидким электролитом. Первые представлены катодами из алюминия и анодами из меди. Электрический заряд в аккумуляторах рассматриваемого типа переносится положительно заряженным ионом лития, который имеет способность встраиваться в кристаллические решетки других веществ и формировать таким образом новые соединения. Катоды в современных литий-ионных аккумуляторах, как правило, представлены соединениями лития с кобальтом, никелем, марганцем, а также фосфатом железа.

Батареи рассматриваемого типа характеризуются, как и литий-полимерные изделия, низким саморазрядом, но несколько превышают их по энергоемкости. Литий-ионные аккумуляторы нет необходимости периодически заряжать и разряжать в целях поддержания функциональности.

Устаревшие модели литий-ионных аккумуляторов считаются небезопасными в эксплуатации, но те, что включают в себя элементы из соединения лития с фосфатом железа, признаны достаточно надежными. Как и литий-полимерные устройства, батареи рассматриваемого типа теряют в емкости с течением времени — даже если не используются.

Сравнение

Главное отличие литий-полимерного от литий-ионного аккумулятора заключается в применении в структуре первых преимущественно сухого электролита (с небольшим процентом гелевого), в то время как во вторых используется, как правило, жидкий электролит. Это предопределяет возможность, прежде всего, не применять в конструкции литий-полимерных батарей металлическую оболочку и произвести аккумулятор небольшого размера и толщины. В литий-ионных аккумуляторах, в свою очередь, она необходима — иначе электролит вытечет. Важность использования металлической оболочки может затруднять уменьшение размера выпускаемых батарей фирмами-производителями.

Определив, в чем разница между литий-полимерным и литий-ионным аккумулятором, отразим выводы в небольшой таблице.

Источник

Li-ion и Li-polymer аккумуляторы в наших конструкциях

Прогресс идет вперед, и на смену традиционно используемым NiCd (никель-кадмиевым) и NiMh (никель-металлогидридным) всё чаще приходят литиевые аккумуляторы.
При сравнимом весе одного элемента, литий имеет большую ёмкость, кроме того, напряжение элемента у них в три раза выше — 3,6 V на элемент, вместо 1,2 V.
Стоимость литиевых аккумуляторов стала приближаться к обычным щелочным батареям, вес и размер намного меньше, да к тому же их можно и нужно заряжать. Производитель говорит, 300-600 циклов выдерживают.
Размеры есть разные и подобрать нужный не составляет труда.
Саморазряд настолько низкий, что лежат годами и остаются заряженными, т.е. устройство остается рабочим когда оно нужно.

Рассмотрим далее характеристики, зарядные устройства и схемы защиты для литиевых аккумуляторов.

Содержание / Contents

↑ «С» значит Capacity

Часто встречается обозначение вида «xC». Это просто удобное обозначения тока заряда или разряда аккумулятора с долях его ёмкости. Образовано от английского слова «Capacity» (вместимость, ёмкость).
Когда говорят о зарядке током 2С, или 0.1С, обычно имеют в виду, что ток должен составлять (2 × емкость аккумулятора)/h или (0.1 × емкость аккумулятора)/h соответственно.
Например, аккумулятор емкостью 720 mAh, для которого ток заряда составляет 0.5С, надо заряжать током 0.5 × 720mAh/h = 360 мА, это относится и к разряду.

↑ Основные характеристики литиевых аккумуляторов

Рис. 1. При температуре +20°C

Рис. 2. При разных температурах эксплуатации

Из графиков становится понятно, что рабочее напряжение при разряде 0,2С и температуре +20°C составляет 3,7 V … 4,2 V. Безусловно, батареи можно соединить последовательно и получить нужное нам напряжение.
На мой взгляд очень удобный диапазон напряжений, который подходит под многие конструкции, где используется 4,5V — они прекрасно работают. Да и соединив их 2 шт. получим 8,4 V, а это почти 9 V. Я их ставлю во все конструкции, где идёт батарейное питание и уже забыл, когда последний раз покупал батарейки.

Есть у литиевых аккумуляторов нюанс: их нельзя заряжать выше 4,2 V и разряжать ниже 2,5 V. Если разрядить ниже 2,5 V, восстановить не всегда удается, а выкидывать жалко. Значит, нужна защита от сверхразряда. Во многих батареях она уже встроена в виде мелкой платы, и её просто не видно в корпусе.

↑ Схема защиты аккумулятора от сверхразряда

Бывает, попадаются аккумуляторы без защиты, тогда приходится собирать самому. Сложности это не представляет. Во-первых есть ассортимент специализированных микросхем. Во-вторых, кажется есть собранные модули у китайцев.

Конденсатор можно не ставить, если нагрузка не импульсная и стабильно потребляющая. Диоды любые маломощные, их количество надо подобрать по напряжению отключения транзистора.
Транзисторы я применяю разные, в зависимости от наличия и тока потребления устройства, главное чтоб напряжение отсечки было ниже 2,5 V, т.е. чтоб он открылся от напряжения аккумулятора.

Настраивать схему лучше на монтажке. Берём транзистор и подавая на затвор напряжение через резистор сопротивлением 100 Ом … 10 К, проверяем напряжение отсечки. Если оно не более 2,5 V, то экземпляр годен, далее подбираем диоды (количество и иногда тип), чтобы транзистор начинал закрываться при напряжении примерно 3 V.
Теперь подаем напряжение от БП и проверяем чтобы схема срабатывала при напряжении примерно 2,8 — 3 V.
Иными словами, если напряжение на аккумуляторе опустится ниже порогового, которые мы установили, то транзистор закроется и отключит нагрузку от питания, предотвратив тем самым вредный глубокий разряд.

↑ Особенности процесса зарядки литиевого аккумулятора

Заряд аккумуляторов осуществляется по достаточно простому алгоритму: заряд от источника постоянного напряжения 4.20 Вольт на элемент, с ограничением тока в 1С.
Заряд считается завершенным, когда ток упадет до 0.1-0.2С. После перехода в режим стабилизации напряжения при токе в 1С, аккумулятор набирает примерно 70-80% емкости. Для полной зарядки необходимо время около 2-х часов.
К зарядному устройству предъявляются достаточно жесткие требования по точности поддержания напряжения в конце заряда, не хуже ±0.01 Вольт на банку.

Обычно схема ЗУ имеет обратную связь — автоматически подбирается такое напряжение, чтобы ток, проходящий через аккумулятор, был равен необходимому. Как только это напряжение становится равно 4.2 Вольтам (для описываемого аккумулятора), больше поддерживать ток в 1С нельзя — далее напряжение на аккумуляторе возрастёт слишком быстро и сильно.

В этот момент аккумулятор заряжен обычно на 60%-80%, и для зарядки остальных 40%-20% без взрывов ток требуется снизить. Проще всего это сделать, поддерживая постоянное напряжение на аккумуляторе, и он сам возьмет такой ток, который ему необходим.
При снижении этого тока до 30-10 мА аккумулятор считается заряженным.

Для иллюстрации всего вышеописанного привожу график заряда, снятый с подопытного аккумулятора:

В левой части графика, подсвеченной синим, мы видим постоянный ток 0.7 А, в то время как напряжение постепенно поднимается с 3.8 В до 4.2 В.
Также видно, что за первую половину заряда аккумулятор достигает 70% своей емкости, в то время как за оставшееся время — всего 30%.

↑ Зарядные устройства для литиевых аккумуляторов

А можно сделать самому простое или не очень простое зарядное устройство, в зависимости от вашего опыта и возможностей.

↑ Схема простого зарядного устройства на LM317

Схема с применением LM317 обеспечивает достаточно точную стабилизацию напряжения, которое устанавливается потенциометром R2.
Стабилизация тока не столь критична, как стабилизация напряжения, поэтому достаточно стабилизировать ток с помощью шунтирующего резистора Rx и NPN-транзистора (VT1).

Необходимый ток зарядки для конкретного литий-ионного (Li-Ion) и литий-полимерного (Li-Pol) аккумулятора выбирается путём изменения сопротивления Rx.
Сопротивление Rx приблизительно соответствует следующему отношению: 0,95/Imax.
Указанное на схеме значение резистора Rx соответствует току в 200 мА, это примерное значение, зависит так же от транзистора.

LM317 надо снабдить радиатором в зависимости от тока заряда и входного напряжения.
Входное напряжение должно быть выше напряжения аккумулятора минимум на 3 Вольта для нормальной работы стабилизатора, что для одной банки составляет?7-9 V.

↑ Схема простого зарядного устройства на LTC4054

Вдаваться в мельчайшие подробности работы с микросхемой я не буду, всё есть в даташите. Опишу только самые необходимые особенности.
Ток заряда до 800 мА.
Оптимальное напряжение питания от 4,3 до 6 Вольт.
Индикация заряда.
Защита от КЗ на выходе.
Защита от перегрева (снижение тока заряда при температуре больше 120°).
Не заряжает аккумулятор при напряжении на нём ниже 2,9 V.

Ток заряда задается резистором между пятым выводом микросхемы и землей по формуле

↑ Индикатор разрядки литиевого аккумулятора

Транзисторы любые маломощные. Напряжение зажигания светодиода подбирается делителем из резисторов R2 и R3. Схему лучше подключать после блока защиты, чтоб светодиод не разрядил аккумулятор совсем.

↑ Нюанс долговечности

Производитель обычно заявляет 300 циклов, но если заряжать литий всего на 0,1 Вольта меньше, до 4.10 В, то количество циклов возрастает до 600 и даже более.

↑ Эксплуатация и меры предосторожности

Можно с уверенностью сказать, что литий-полимерные аккумуляторы самые «нежные» аккумуляторы из существующих, то есть требуют обязательного соблюдения нескольких несложных, но обязательных правил, из-за несоблюдения которых случаются неприятности.
1. Не доспускается заряд до напряжения, превышающего 4.20 Вольт на банку.
2. Не доспускается короткое замыкание аккумулятора.
3. Не доспускается разряд токами, превышающими нагрузочную способность или нагревающими аккумулятор выше 60°С. 4. Вреден разряд ниже напряжения 3.00 Вольта на банку.
5. Вреден нагрев аккумулятора выше 60°С. 6. Вредна разгерметизация аккумулятора.
7. Вредно хранение в разряженном состоянии.

Невыполнение первых трех пунктов приводит к пожару, остальных — к полной или частичной потере ёмкости.

Из практики многолетнего использования могу сказать, что ёмкость аккумуляторов изменяется мало, но увеличивается внутреннее сопротивление и аккумулятор начинает работать меньше по времени при больших токах потребления — создаётся впечатление, что ёмкость упала.
По этому я обычно ставлю ёмкость побольше, какую позволяют габариты устройства, и даже старые банки, которым лет по десять, работают вполне прилично.

Для не очень больших токов подходят старые аккумуляторы от сотовых.

Из старой ноутбучной батареи можно вытащить много вполне рабочих аккумуляторов формата 18650.

↑ Где я применяю литиевые батареи

Давно переделал шуруповерт и электроотвертку на литий. Пользуюсь этими инструментами нерегулярно. Теперь даже через год неиспользования они работают без подзарядки!

Маленькие батареи ставлю в детские игрушки, часы и т.д., где с завода стояли 2-3 «таблеточных» элемента. Там где нужно ровно 3V добавляю один диод последовательно и получается как раз.

Ставлю в светодиодные фонарики.

В тестер вместо дорогой и малоёмкой «Кроны 9V» установил 2 банки и забыл все проблемы и лишние затраты.

Вообще ставлю везде, где получается, вместо батареек.

↑ Где я покупаю литий и полезности по теме

На счёт ёмкости китайцы обычно врут и она меньше написанной.

А вот аккумуляторы Sanyo 18650 подороже, зато и ёмкость честная и качество на высоте — менял в ноутбуке.

Контроллеры заряда на TP4056 с USB-разъёмом настолько малы, что можно встраивать их непосредственно в устройство и заряжать от USB ПК или от USB-зарядки для телефона.

А есть отдельно чипы-контроллеры TP4056 SO-8 для встраивания на свою плату.

↑ Файлы

В архиве даташиты на некоторые аккумуляторы и чип LTC4054.
🎁li-akkumulyatory.zip 1.25 Mb ⇣ 65

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Источник

Li-Ion или Li-Po: В Чем Различие и Что Выбрать

Задаетесь вопросом: «Что выбрать: Li-Ion или Li-Po аккумулятор?» Мы подробно расскажем в чем отличие этих двух типов аккумуляторов.

Как всем нам известно, мощность портативного зарядного устройства в большей степени зависит от качества аккумуляторов внутри устройства. На современном рынке существует два вида аккумуляторов, которые используются для производства портативных зарядных устройств: Li-Ion и Li-Po элементы аккумулятора.

Li-Ion или Li-Po: В Чем Различие и Что Выбрать

К сведению пользователей, один из частозадаваемых вопросов касательно портативных зарядных устройств – это: какая разница между аккумуляторами Li-Ion и Li-Po, а также, какой из них лучше. Давайте будем разбираться.

Что же такое Li-Ion и Li-Po?

Li-Ion – это сокращение от литий-ионный, а Li-Po – от литий-полимерный. Окончание «ионный» и «полимерный» — это указание на катод. Литий-полимерный аккумулятор состоит из полимерного катода и твердого электролита, а литий-ионный аккумулятор – из углерода и жидкого электролита. Оба аккумулятора перезаряжаемые, и потом, в том или ином смысле, они оба выполняют одну и ту же функцию. В целом, литий-ионные аккумуляторы старше, чем литий-полимерные, но они по-прежнему широко распространены из-за низкой цены и неприхотливости в техническом обслуживании. Литий-полимерные аккумуляторы считаются более совершенными, с улучшенными характеристиками, обеспечивающими более высокий уровень безопасности, следовательно, такие аккумуляторы стоят дороже, чем литий-ионные.

Существует много конфигураций аккумуляторов Li-Ion. Самые распространенные литий-ионные аккумуляторы для портативных зарядных устройств – это аккумуляторы с типоразмером 18650, диаметром 18мм и длиной 65мм, в которых 0 означает цилиндрическую конфигурацию. Больше 60% портативных зарядок изготовлены из элементов аккумулятора с типоразмером 18650. Размер и вес таких элементов легко позволяет применять их во многих электронных устройствах. Технологии изготовления также не стоят на месте.

Поскольку среди покупателей все больше и больше возрастает спрос на более легкие и компактные портативные зарядки, все более очевидными становятся ограничения, которые влекут за собой литий-ионные аккумуляторы. Поэтому производители переходят на изготовление более легких, более плоских модульных литий-полимерных аккумуляторов для новых портативных зарядных устройств. Более того, литий-полимерные аккумуляторы не так подвержены риску взрыва, а поэтому в портативные зарядки больше не нужно встраивать защитный слой, в то время как большинство литий-ионных 18650 аккумуляторов должны быть установлены только вместе с защитой.

Давайте подытожим информацию про различия между литий-ионом и литий-полимером в виде таблицы.

После изучения всех преимуществ, недостатков и характеристик двух типов аккумуляторов, вы можете убедиться, что между ними нет сильной конкуренции. Хотя литий-ионный аккумулятор тоньше и изящнее, литий-ионные аккумуляторы отличаются большей удельной энергоемкостью, и потом, они гораздо дешевле в производстве.

Поэтому, не стоит обращать особого внимания на тип аккумулятора, просто выбирайте брендовое портативное зарядное устройство, которое соответствует вашим требованиям. В конце концов, в эти аккумуляторы добавляется множество химикатов, поэтому, еще неизвестно, какие из них прослужат дольше.

Источник

Отличие аккумуляторов li ion от li pol

Портативные элементы питания стали неотъемлемой частью жизни современного человека. Качество аккумуляторной батареи является главным условием работоспособности, эргономичности и эффективности функционирования мобильного устройства, поэтому многие пользователи задаются вопросом о выборе АКБ для своего устройства. Нередко встает вопрос об отличиях аккумуляторов Li-Ion от Li-Pol.

Особенности литиевых аккумуляторов

В состав литиевых АКБ входят электроды, которые поделены пропитанными электролитом пористыми сепараторами. Все это помещено в герметичный корпус, после чего аноды с катодами должны быть подключены к токосъемным элементам, выполненным в виде клемм. От негативных факторов, связанных с повышением давления, на корпусной части предусмотрен защитный клапан. При авариях или проблемах, возникшие при использовании, при помощи клапана производится сброс чрезмерного напряжения.

Литиевые АКБ имеют ряд преимуществ:

Недостатков у таких аккумуляторов меньше:

Литиево-ионные аккумуляторы

Продуктивность ионных АКБ зависит от порядка размещения элементов в блоке. В конструкцию батареи входят электроды, сепаратор, аноды и алюминиевая фольга, используемая в качестве основы. Аноды и катоды соединяются между собой при помощи клемм-токосъемников. Принцип работы такого элемента питания напоминает функционирование полноформатной гелевой АКБ.

Плюсами ионных моделей можно выделить такие аспекты:

К недостаткам этих элементов питания относят:

Литиево-полимерные аккумуляторные батареи

Со множеством задач, которые стоят перед пользователем, не очень успешно справляется Li-ion, поэтому Li-Polymer стал вытеснять с рынка своего предшественника. Этот тип АКБ отличается доступной стоимостью и создает меньше проблем при эксплуатации. Разработчики решили заменить электролит в аккумуляторе на полимерный аналог. Это позволило сделать изделие эргономичным и эффективным. Наличие пластины в зоне контакта с литием не позволяет формироваться дендритам при циклировании. Такое решение исключает вероятность взрывов АКБ. Срок эксплуатации полимерного АКБ может выдержать до 800-900 циклов зарядки. Толщина полимерного элемента составляет 1 мм.

Преимуществом полимерного ряда элементов питания являются такие аспекты:

Среди недостатков выделяют такие факторы:

Принципиальные отличия

Многие задумываются, какую батарею приобрести: «Аккумулятор Li-Polymer или Li-Ion?». Чтобы ответить на этот вопрос, стоит выяснить разницу между этими АКБ. Литий-полимерный аккумулятор, в отличие от ионного, отличается компактностью, эргономичностью, возможностью выдерживать низкие температуры. Отсутствие в составе электролита в жидком состоянии исключает риск воспламенения. Стоимость таких АКБ выше, чем у ионного. Энергоемкость у полимерного типа низкая, поэтому количество разрядно-зарядных циклов меньше, зато емкость такого аккумулятора при одинаковом размере батареи в 2 раза выше. Отличия наблюдаются и во времени зарядки элемента питания. Для полимерного варианта батареи требуется меньше времени на зарядку. По износостойкости полимер тоже лидирует, хотя срок службы у обеих моделей практически одинаковый.

АКБ на основе литий-полимерных соединений нуждаются в применении дополнительных защитных функций, так как для них свойственен выход из строя из-за перегрева компонентов. Конструкция таких батарей оснащена стабилизирующей системой и механизмом ограничения тока.

Литий-ионные аккумуляторные батареи отличаются стандартизированными типоразмерами, что облегчает выбор модели потребителю. Область использования таких аккумуляторов значительно шире. Пользователь разницу между ионным и полимерным вариантом элементов питания при использовании практически не заметит. Второй тип АКБ используются, когда важны такие факторы, как вес и температура.

Особенности использования литиевых АКБ

Литиевые батареи уже давно вытеснили своих никель-металлогибридных собратьев, так как они менее требовательны в уходе, но важно соблюдать ряд простых правил, чтобы АКБ функционировал без нареканий. К ним относят:

Видео о литий полимерных аккумуляторах и их отличии от ионных

Источник