Литий полимерный мини аккумулятор

Литий-полимерный аккумулятор – плюсы и минусы

Статья обновлена: 2020-12-17

Статья обновлена: 26.11.2020

Литий-полимерные аккумуляторы – это современные элементы питания с отличными эксплуатационными характеристиками. Они стали новой ступенью развития литий-ионной технологии. Аккумуляторы типа Li-Polymer применяются в смартфонах, планшетах, электронных книгах, квадрокоптерах, моделях на радиоуправлении, портативных электроинструментах и другой технике.

Использование полимерного электролита повышает безопасность использования аккумуляторов, предоставляет свободу форм и размеров, в т. ч. позволяет получать сверхтонкие модели.

Изначально Li-Pol элементы питания уступали Li-ion аналогам по ионной проводимости и диапазону допустимых температур. Но модели обоих типов, используемые в современной технике и электронике, по рабочим характеристикам практически идентичны.

Особенности Li-Pol технологии

Главное отличие Li-Pol моделей от Li-ion аналогов состоит в типе применяемого электролита. При производстве накопителей энергии категории Li-ion катод и анод разделяют пористым сепаратором. В его порах содержится жидкий электролит. У элементов питания категории Li-Pol роль электролита выполняет полимер с токопроводящими добавками.

Основой для производства Li-Polymer аккумуляторов стали полимеры, которые при внедрении в их структуру ионов электролита переходят в полупроводниковое состояние с многократным возрастанием проводимости.

Ученым удалось создать несколько групп Li-Po аккумуляторов с разным составом электролита:

1. С сухим полимером – такие модели производятся с применением полиэтиленоксида и солей лития.
2. С мелкопористой полимерной матрицей – в нее внедряются неводные растворы солей лития.
3. С гомогенным электролитом в форме геля – создаются путем встраивания в полимерную структуру солей лития.

Характерным отличием Li-Polymer батарей является гибкая форма и мягкая оболочка вместо жесткого корпуса. Эта особенность обеспечивает элементам питания более легкий вес – на 20% по сравнению с Li-ion аналогами.

Принцип работы

По принципу работы Li-Po и Li-ion аккумуляторы идентичны. Заряд переносят ионы лития, которые перемещаются от катода к аноду и обратно, внедряясь в молекулярную структуру материалов. При зарядке элементов питания ионы Li + переходят от катода к аноду, а при разрядке – в обратном направлении. Проводящей средой для ионов Li+ служит полимер с включенными в его состав добавками из солей лития. Напряжение Li-Po ячеек в разряженном состоянии составляет от 2,7 до 3 В, а в заряженном – достигает 4,2 В.

Плюсы и минусы литий-полимерных батарей

Экспериментируя с используемыми материалами катода, анода и электролита, ученые добились повышения плотности тока и увеличения температурного диапазона Li-Po ячеек. У разных брендов технологии изготовления Li-Pol аккумуляторов. Поэтому и характеристики элементов питания отличаются. Но в целом плюсами литий-полимерных аккумуляторов являются:

• стойкость к токовым перегрузкам, сжатию, вибрациям и другим воздействиям;
• компактность;
• легкий удельный вес;
• низкое внутреннее сопротивление;
• разнообразие форм и толщин – вплоть до 1 мм;
• высокая удельная энергоемкость;
• малый саморазряд;
• невыраженный эффект памяти;
• стабильность напряжения в процессе разряда;
• напряжение 3,7 В на ячейку;
• высокий уровень безопасности;
• диапазон рабочих температур от -20 до +40 °С;
• ресурс от 500 циклов и выше.

Минусами литиево-полимерных аккумуляторов считается их относительно высокая цена, временное снижение емкости на морозе и подверженность естественной деградации – старению. Как и все элементы питания на основе лития, Li-Polymer модели постепенно теряют свою емкость – около 20% за 2 года активной работы.

Типы Li-Po батарей

В зависимости от допустимых разрядных токов Li-Po батареи делятся на 2 группы:

1. Обычные – с разрядными токами до 3–5С. Такие устройства применяются в смартфонах, планшетах, других видах электроники и бытовой технике.
2. Быстроразрядные или силовые (обозначение Hi discharge, HC или HD в маркировке) – устройства с допустимым током разряда до 8–10С. Они применяются в радиоуправляемых моделях, портативном электроинструменте, электромобилях и других устройствах, которым нужны большие разрядные токи.

Правила эксплуатации

Чтобы продлить срок службы Li-Poly батареи, нужно четко соблюдать рекомендации по ее эксплуатации. Прежде всего, необходимо использовать надежное зарядное устройство с подходящими параметрами. На универсальном ЗУ важно корректно выставлять настройки – напряжение 4,2 В на элемент и ток до 1С. Для силовых моделей допустим зарядный ток до 5С. Также для сохранения работоспособности Li-Po батареи важно:

• не допускать перезаряда – выше 4,2 В на элемент;
• избегать короткого замыкания;
• не допускать перегрева выше 60 °С, в т. ч. при заряде или разряде высокими токами;
• не оставлять элементы питания под воздействием прямых солнечных лучей, возле отопительных приборов или открытых источников огня;
• не нарушать герметичность оболочки;
• не разряжать ниже 3 В на элемент;
• не подвергать ударам, прокалыванию и другим механическим воздействиям;
• не хранить в разряженном состоянии;
• заряжать, не дожидаясь полной разрядки;
• после использования на морозе – выдерживать пару часов при комнатной температуре, а затем заряжать;
• хранить в полузаряженном состоянии в прохладном сухом месте, в стороне от тепловых приборов.

При нарушении правил эксплуатации элементы питания быстро теряют емкость. При перегреве до 70 °С происходит самопроизвольная реакция, преобразующая энергию в тепло. В результате аккумулятор может воспламениться. Но при соблюдении правил использования Lo-Po элементы они абсолютно безопасны, эффективно справляются со своими задачами и радуют долгим сроком службы.

Какую батарею выбрать: Li-Pol или Li-ion?

Из-за отсутствия жидкого электролита Li-Po батареи считаются более безопасными в использовании. В отличие от Li-ion элементов, они не привязаны к стандартным типоразмерам, бывают очень тонкими – от 1–2 мм, выполняются в мягкой оболочке и имеют более легкий вес. В остальном Li-Pol и Li-ion батареи практически идентичны.

Поэтому выбор зависит преимущественно от требований к весу и толщине аккумулятора. Если нужен сверхтонкий и легкий источник питания, преимущество отдается полимерным моделям. В остальных случаях обычно используются Li-ion батареи.

Источник

Литиево полимерные (li pol) аккумуляторы — подробнее о главном

Литий полимерные аккумуляторы появились не так давно, но уже смогли покорить мир мобильной электроники. Они используются во всех гаджетах, от смартфонов и камер до электроинструмента.

За развитием литиевых аккумуляторов трудно уследить. Новые технологии появляются примерно раз в полгода. Каждое новое поколение смартфонов выходит с новыми АКБ, которые отличаются по характеристикам от предыдущих.

Специфические свойства литий полимерных аккумуляторов

Полимерный аккумулятор – это подвид литиевых батарей. При их разработке ученые основывались на опыте работы с литий-ионными аккумуляторами. Их недостаток в том, что ионные батареи работают на жидком электролите, из-за чего возникают проблемы в использовании. Главной задачей техников было добиться замены электролита.

Специфические свойства литий полимерных аккумуляторов заключаются в использовании в качестве электролита твердого полимера.

Прежде чем рассказать об отличиях двух видов литиевых батарей, стоит пояснить два термина:

• Электролит является раствором кислоты, проводящим ток. В этом случае электрический ток проводится с помощью положительно заряженных частиц
• Полимер – это вещества с большой молекулярной массой, состоящее из большого количества повторяющихся групп молекул.

Первое, чего удалось добиться техникам – это сделать электролит li pol аккумулятора твердым. Ученые решили, что в качестве эксперимента подойдет полимер. Именно отсюда и пошло название таких батарей.

Преимущество полимера в том, что он тонкий. Электрический ток он не проводит, но справляется с передачей ионов. Проще говоря, теперь сепаратор и электролит стали одним целым.

Характеристики li pol

Все полимерные АКБ имеют следующий набор характеристик:

• Циклы работы – это количество полных разрядов и зарядов, на которые рассчитана АКБ. Говоря простым языком: допустим, li polymer аккумулятор рассчитан на 1000 циклов работы, получается если заряжать телефон один раз в сутки, то в таком режиме аккумулятор будет нормально функционировать 1000 дней. Затем емкость АКБ начнет снижаться и телефон начнет быстрее терять заряд.
• Емкость батареи – величина, которая измеряется в миллиамперах в час (мАч). этот показатель указывает на то, какой ток поддерживается в батарее в течение часа. Например, если взять стандартную телефонную АКБ, емкость которой 5000 мАч, то это значит, что она сможет на протяжении часа выдавать ток силой 5000 мА.
• Напряжение – еще одна базовая характеристика батареи. Оно бывает входное и выходное. Входное – это то, которое в источнике питания (например, в розетке), а выходное – то, что выдает сама батарея. Обычно они совпадают, но не всегда.

Правильная эксплуатация

С полимерными АКБ следует быть предельно аккуратными в обращении, так как они максимально чувствительны. Нарушение правил может привести к поломке батареи и в редких случаях к пожару.

Для того, чтобы полимерные батареи служили продолжительное время, необходимо придерживаться следующих правил эксплуатации:

• Недопустим перезаряд аккумулятора li po, проще говоря напряжение не должно быть больше 4,2 В. Несоблюдение этого правила приведет к вздутию аккумулятора
• Нельзя подавать на аккумулятор ток, превышающий нормы
• Недопустим перегрев батареи свыше 60 градусов Цельсия
• Нельзя использовать АКБ с поврежденным корпусом
• Не рекомендуется допускать полной разрядки АКБ. Лучше ставить телефон на зарядку, когда уровень заряда составляет где-то 15-20 %.

Первые две причины часто становятся причиной возгорания АКБ. Чтобы этого избежать лучше использовать только проверенные зарядные устройства из комплекта устройства или сертифицированное производителем.

Также недопустим и перегрев батареи. Основной причиной перегрева, как правило, является нагрев самого устройства, из-за чего нагревается и аккумулятор. Если температура внутри АКБ поднимется выше 70 градусов, это спровоцирует превращение энергии в тепло, что приведет к еще большему нагреву. Это чревато возникновением пожара.

Для стандартной полимерной АКБ рабочий температурный диапазон – от 0 до 50 градусов. Но несмотря на это и при отрицательных температурах аккумулятор работает исправно. Главное – не допускать сильного переохлаждения АКБ. Поэтому в зимнее время рекомендуется по минимуму использовать телефон на улице, лучше держать его в кармане. В такой ситуации внутреннее тепло АКБ не даст ей замерзнуть. К тому же полимерные аккумуляторы имеют свойство быстрее терять заряд при слишком низких температурах.

Преимущества и недостатки полимерных аккумуляторов

• Емкость. Полимерные АКБ обладают большей ёмкостью, по сравнению с другими видами батарей.
• Габариты. Толщина подобных АКБ может быть и 1 мм, а форма может меняться для конкретного устройства, что удобно в современной портативной технике
• Даже при полной разрядке, напряжение на падает так сильно, как в других батареях
• Отсутствие эффекта памяти.
• Большой рабочий температурный диапазон (от -20 до 50 градусов). Низкие и высокие температуры слабо сказываются на работе батареи.

• Высокая цена по сравнению с другими видами. Производители вынуждены продумывать безопасность каждого устройства, что ведет к увеличению себестоимости.
• При сильном морозе АКБ разряжается быстрее

Правильная зарядка Li Pol

Зарядка полимерных АКБ – несложная. Для нее необходим источник питания с напряжением 4.2 В. Время полной зарядки разнится в зависимости от характеристик батареи и составляет от 1 часа до 3. Как правило, подобная информация указывается в технической документации.

Важно правильно подобрать зарядное устройство. Оно бывает двух типов: бюджетное, которое предназначено исключительно для литиевых АКБ. Второй тип – универсальные. Как правило, они оснащаются индикаторами силы тока и напряжения. Для нормальной зарядки подойдут и бюджетные модели, главное не допускать перезаряда батареи.
Лучше всего использовать зарядное устройство из комплекта устройства.

Видео про литий полимерные аккумуляторы

Источник

Литий-полимерные аккумуляторы — все, что нужно знать

Современные смартфоны бесполезны без качественного аккумулятора, который обеспечит устройству длительную автономную работу. Одними из самых популярных и современных считаются литий-полимерные АКБ.

Особенности литий-полимерных (Li-pol) аккумуляторов

Литий — легчайший из металлов, который имеет самый высокий электрохимический потенциал, обеспечивающий высокую плотность энергии. При работе такая батарея использует литиевые металлические электроды.

Как полимерные, так и ионные батареи значительно эффективнее предшественников — никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов. В современных батареях гораздо выше емкость, больше циклов заряда/разряда , отсутствует «эффект памяти», а по габаритам они компактнее.

В плане компактности первое место занимают полимерные АКБ (Li-pol). В этих аккумуляторах используется полимер — тонкая и гибкая пластинка, пропитанная электролитами. За счет ее компактности батарея имеет толщину всего 1 мм. Такие компактные батареи позволяют дизайнерам разрабатывать более миниатюрные и легкие смартфоны.

Основные преимущества батарей Li-pol:

• Гибкий полимер позволят добиваться меньших размеров аккумуляторов, соответственно, получаются компактные устройства. В этом параметре полимерные батареи предпочтительнее ионных, так как вторые достигли предела уменьшения толщины.
• Такая батарея считается наиболее совершенной, поэтому обеспечивает больший уровень безопасности, снижающий риск перезаряда и утечки электролитов.
• Полимерные АКБ имеют более длительный срок службы, замедленный процесс старения и саморазряда.

• У полимерных аккумуляторов выше стоимость материалов для изготовления (по сравнению с ионными). В итоге это влияет на цену телефона.
• Высокая чувствительность к низким температурам.
• Сильнее нагреваются.

Как правильно заряжать литий-полимерный аккумулятор?

Оберегайте телефон от перегрева и переохлаждения. Высокие температуры способны вызвать возгорание. Что касается низких температур, то на морозе в аккумуляторе снижается отдача тока из-за замедления химических реакций электролитов. Именно поэтому мобильные устройства часто выключаются на сильном холоде — такая своеобразная самозащита.

Чтобы продлить жизнь литий-полимерного аккумулятора, заряжайте его правильно и следуйте базовым советам и рекомендациям . Помните, что многие АКБ чувствительны к перепадам температур и полным разрядам .

В современных батареях установлен специальных контроллер, который защищает смартфон от перезаряда и переразряда. Он не позволяет продолжать питать устройство электроэнергией после достижения 100% восстановленной емкости, даже если кабель зарядного устройства подключен к сети. При полном отключении телефона из-за истощения батареи в аккумуляторе всегда сохраняется немного мощности, так как контроллер отключает устройство заранее. Однако телефон после этого необходимо как можно скорее зарядить.

В идеале, нельзя допускать полной разрядки устройства. Некоторые эксперты рекомендуют не заряжать гаджет выше 90% и не разряжать ниже 10% — это может продлить срок службы батареи.

Итоги

Литий-полимерые аккумуляторы в мире мобильных устройств на данный момент считаются самыми современными и актуальнми благодаря ряду положительных качеств и компактности размеров. Помните, что за батареей телефона необходимо ухаживать — в этом случае она прослужит гораздо дольше.

Источник