Какой аккумулятор лучше литий ионный или литий полимерный?

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

💰 Внимание! 800 рублей для новичков на Aliexpress 💰
Регистрируйтесь по нашей ссылке

. Если вы впервые на Aliexpress — получите 800.00₽ купонами на свой первый заказ.

foto_71845.jpg

Евгений (EVA)

МО, г. Долгопрудный

Инженер-электроник, практика в электронике c 1986г.

Предпочитаю аналоговую технику, цифровую не люблю, но работаю с ней, ибо сейчас везде цифра.

Рисую платы только вручную в графических редакторах потому что не всегда использую стандартные компоненты и их стандартную установку.

Предпочитаю рок музыку, а также классическую.

Литий-полимерный аккумулятор (LiPo)

В наше время появляется все больше и больше портативной переносной аппаратуры. Это могут быть мобильные телефоны, bluetooth-колонки и различные гаджеты. Наиболее часто используемым источником энергии в этом случае является литий-полимерный аккумулятор (Li-Po).

литий полимерный аккумуляторЛитий полимерный аккумулятор в радиоприемнике

Такие аккумуляторные батареи имеют превосходную плотность энергии на килограмм, так называемый Вт × час /кг (Wh/kg) или на английский манер gravimetric energy density. Этот параметр показывает, как много энергии содержит аккумулятор либо конденсатор по отношению к его массе. Например, автомобили Тесла используют в своих электрокарах аккумуляторы с плотностью энергии в 254 Вт × час/кг.

Самой бешеной плотностью энергии на килограмм является элемент Уран-235. Если создать все условия для его расщепления, чем и занимаются на АЭС, то можно получить с него энергию до 24 500 000 000 Вт × час/кг! Это почти в 10 000 000 раз выше, чем у бензина. Можно сказать, что 1 кг урана даст в 10 000 000 раз больше энергии, чем 1 кг бензина, если, конечно, “разогнать” уран в ядерном реакторе.

Есть также такой параметр, как плотность энергии по отношению к объему или на английский манер volumetric density energy. Этот параметр показывает как много энергии содержит аккумулятор либо конденсатор по отношению к его объему. Выражается этот параметр, как Вт×час/литр или на английский манер Wh/L. Не забываем, что объем можно выражать также в литрах.

График эффективности различных типов аккумуляторов выглядит так:

эффективность аккумуляторовГрафик эффективности аккумуляторов различных видов

Виды литий-полимерных аккумуляторов

В настоящее время существуют множество литий-полимерных аккумуляторов разных форм и видов.

виды литий-полимерных аккумуляторовВиды литий-полимерных аккумуляторов

В первую очередь давайте разделим наши аккумуляторные батареи по видам. Есть одноэлементные батареи, которые выдают номинальное напряжение в 3,7 Вольт, а также есть многоэлементные батареи, которые состоят из одноэлементных. Здесь работает правило последовательного и параллельного соединения источников питания.

последовательное и параллельно соединение источников питанияПоследовательное и параллельно соединение источников питания

Получаем, что если соединять последовательно одноэлементные LiPo аккумуляторы, то можно увеличивать кратно их общее напряжение.

многоэлементные батареи

*cell – элемент, ячейка.

Одноэлементные аккумуляторы чаще всего можно увидеть в ваших мобильных телефонах и других гаджетах.

литий полимерный аккумуляторЛитий-полимерный (LiPo) аккумулятор

Многоэлементные аккумуляторы используются в электровелосипедах, электроскутерах и тд.

Литий-полимерный (LiPo) аккумулятор

Что общего у Li Ion и Li Pol аккумуляторов

Оба вида рассматриваемых источников питания имеют следующие одинаковые особенности:

  • идентичная конструкция электродов, имеющих в составе анода углеродный материал (обычно графит), а в катоде – кобальт, оксид ванадия или марганца;
  • сходная химическая реакция, в результате которой возникает электродвижущая сила в литиевых элементах, обусловленная взаимодействием электродов, разделенных электролитом с включением солей лития;
  • одинаковое номинальное напряжение, равное 3,7 вольтам;
  • одинаковый срок хранения, составляющий 2-3 года;
  • сходство конструкции позволяет использовать одни и те же зарядные устройства для обоих видов батарей;
  • они не имеют эффекта памяти, но чувствительны к сильному разряду и опасны при перезаряде (больше 4,2 вольт), при котором может произойти возгорание или взрыв;
  • оба вида батарей запрещено использовать при наличии повреждений и после сильного разряда (ниже 2,7 вольт).

Li Pol

Виды и принцип работы

В основе работы полимерного АКБ лежит процесс перехода некоторых твердых полимеров в состояние полупроводника при смешивании их с частицами лития, тем самым в несколько раз увеличивается проводимость. Теоретические разработки подразумевают повышение энергетической плотности батарей с li ion и li pol электролитами. На сегодняшний день выделяется несколько типов li pol аккумуляторных батарей:

  • при добавлении в состав полимерных солей лития получают гелеобразный электролит;
  • сухой вид получают при смешивании солей лития с полиэтиленоксидом;
  • микропористые изготавливают на основе растворов солей металла лития при отсутствии воды.

Тем не менее следует помнить, что при пониженных температурах существенно понижается ионная проводимость твердого электролита, в этом li polimer уступает жидкому. Перед разработчиками встала задача по поиску материалов при использовании которых расшириться диапазон рабочих температур и увеличиться проводимость вещества. Таким материалом стал литий полимерный электролит, которые по своим полезным свойствам не уступают жидкому.

Существуют некоторые модели элементов питания, в которых был получен твердый анод. В таких аккумуляторах получилось добиться расширенного диапазона температур, а также роста проводимости. Такие элементы широко применяются для питания многих видов техники и приборов.

Интересно знать! На стабильную работу литий ионных полимерных аккумуляторов влияет однородное состояние электролита.

В ходе множества экспериментов и исследований было доказано, что данный вид элементов питания является наиболее безопасным, это выделяет отличие полимерных от литий ионных аккумуляторов. Наличие твердого вещества не позволяет электролиту вытекать и разрушаться при механическом воздействии, а также при появлении токов короткого замыкания. Возможность создания моделей с максимально малой толщиной, позволила создавать стационарное оборудование компактной величины.

Аккумуляторы с твердым электролитом li pol по своим некоторым свойствам и составу близки со своими предшественниками. Однако внедрение в их состав гелеобразной составляющей снизило собственное сопротивление и увеличило скорость ионообменных реакций.

Схема контроля и защиты аккумуляторной батареи

На простом одноэлементном аккумуляторе мы можем увидеть термоскотч, который закрывает контакты аккумулятора

литий полимерный аккумулятор без схемы защитылитий полимерный аккумулятор без схемы защиты

Некоторые дешевые одноэлементные аккумуляторы не имеют схемы защиты и контроля от перезаряда и разряда. Выводы в этом случае выходят прямо из батареи.

литий-полимерный аккумулятор без схемы защитыаккумулятор без схемы контроля и защиты

Но на большинстве аккумуляторов все-таки присутствует схема защиты и контроля заряда

литий-полимерный аккумулятор со схемой защиты и контроляаккумулятор со схемой защиты и контроля заряда

Здесь мы можем увидеть микросхему-контроллер DW01x,  которая выполняет сразу несколько функций.

контроллер заряда DW01контроллер заряда DW01

Она разработана специально для литий-ионных/полимерных батарей и защищает их от повреждения или ухудшения срока службы из-за перезаряда, переразряда и/или сверхтока для одноэлементной литий-ионной/полимерной батареи. Более подробно ознакомится с ней можно здесь.

Также можно увидеть микросхему 8205

микросхема 8205 в литий-полимерный аккумулятормикросхема 8205 в литий-полимерном аккумуляторе

Эта микросхема является сборкой из двух N-канальных MOSFET транзисторов, которые управляются нашей DW01x.

8205 микросхема8205 микросхема

Более подробно в даташите здесь.

В сборе вся схема заряда на Li-Po одноэлементную батарею выглядит приблизительно вот так:

схема защиты литий-полимерный аккумуляторсхема защиты литий-полимерного аккумулятора

Как вы могли заметить, микросхема 8205 представлена в виде двух МОП-транзисторов.

На Алиэкспрессе можно найти готовые модули для зарядки одноэлементных батарей. Здесь отчетливо видно микросхемы DW01A, 8205A, а также незнакомую нам TC4056A, которая является еще одним программируемым контроллером. Она задает ток зарядки, напряжение и тд. с источника питания. С таким модулем ваша аккумуляторная батарея без схемы защиты может спать заряжаться спокойно.

литий-полимерный аккумулятор модуль защиты и контроля зарядамодуль контроля и защиты заряда для литий-полимерных батарей

Присмотреть себе такой модуль вы можете по этой ссылке.

Что будет, если мы вообще уберем схему защиты и контроля? Итак, для этого нам понадобится простой кислотный аккумулятор.

Берем вот такой аккумулятор

кислотный аккумулятор

и цепляем его к нашей LiPo батарее без схемы защиты и контроля заряда, то есть напрямую к ее выводам

Литий-полимерный (LiPo) аккумулятор

В течение нескольких секунд батарею сначала пучит

вспученный литий-полимерный аккумуляторвздувшаяся литий-полимерная батарея

А потом она взрывается.

Литий-полимерный (LiPo) аккумуляторвзорвавшаяся литий-полимерная батарея

Поэтому, схема контроля и защиты очень важна для LiPo аккумуляторных батарей.

Плюсы и минусы литий─полимерных аккумуляторов

Плюсы

  • Высокая энергетическая плотность;
  • Полимерные АКБ немного превосходят по сроку службы и ёмкости литиевые аналоги;
  • Возможность производства аккумуляторов толщиной 1 миллиметр;
  • Небольшой саморазряд;
  • Возможность выполнять аккумулятор в различных формах;
  • Нет эффекта памяти;
  • Широкий диапазон температур (-20─40С);
  • Небольшое падение напряжения в процессе разряда.

 
Вернуться к содержанию

Минусы

  • Эффективность работы при отрицательных температурах значительно падает;
  • Довольно высокая стоимость по сравнению со щелочными моделями.

Надеемся, что статья была полезна для вас. Не забывайте делать репост в социальных сетях, что материал могли прочитать ваши друзья. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте статью! Ваши дополнения, вопросы и исправления ждём в комментариях.

Вернуться к содержанию

Подготовка LiPo к эксплуатации

Чтобы эту батарею подготовить к работе, ее просто нужно зарядить. «Эффекта памяти» она не имеет, поэтому нет необходимости циклирования перед использованием и дозарядки перед новой зарядкой.

Применение

В моделях вертолетов и самолетов, коммуникаторах, компьютерах и т.д.

Применение аккумулятора li pol

Применение аккумулятора li pol

Применение аккумулятора li pol

Температурный режим работы

Оптимальная рабочая температура – около +20 °С. Лучшая температура для хранения Li-Ion аккумуляторов – от 0 до 10 °С, с частичным зарядом. Рекомендуемая температура зарядки литий-ионных батарей – от +5 до +20 °C.

Производители и цена

Производителей существует много, но первенство среди них принадлежит компании Kokam.

Детальнее познакомиться с производителями можно на сайтах:

www.lightflightrc.com. или www.b-p-p.com.

Производители и цена аккумулятора li pol

Заключение

За последние несколько лет литий-полимерные аккумуляторы сильно изменились. Многие люди предполагают, что за ними стоит будущее электрохимии. Хотя на рынке активно появляются топливные энергоносители.

Аккумуляторы Li-Fe

Если два описанных типа батарей применяются достаточно широко, то эра Li-Fe пока «на старте».

Li fe аккумуляторы имеют большую емкостью и меньшее время зарядки. Зарядить их можно за 15 минут. К тому же, циклов перезарядки у них больше в 10 раз, в сравнении с моделями обычными. Чтобы не «погубить» батарею, пользоваться нужно зарядкой, на которой есть специальная маркировка, позволяющая заряжать Li-Fe аккумулятор.

Аккумуляторы Li-Fe

К достоинствам этого типа батарей относятся:

  • сверхбыстрый заряд (15 минут при токе 7А);
  • большой ток отдачи в кратковременном и рабочем режимах (132 и 60 Ампер);
  • прочный и безопасный корпус;
  • отсутствие саморазряда (за три года 3%);
  • сохранение работоспособности при отрицательных температурах (до минус 30 градусов Цельсия);
  • большая наработка на отказ (в сравнении с никилиевыми, она больше втрое).

Недостатками их считают:

  • наличие специального зарядного устройства, не совместимого с зарядками LiPo;
  • большой вес, чем у литий-порлимерных;
  • потеря свойств при глубоком разряде.

Основные характеристики

У полностью заряженной батареи напряжение составляет 3,65В. Хотя они не очень чувствительны к перезаряду, не рекомендуется заряд более 3,9В. У полностью разряженного элемента напряжение варьирует в пределах 2,5-2В Разными производителями заявляется различное напряжение средней точки – 3,2-3,3В.

Чаще других любители используют батареи размером18650 и 36650 (в профессиональной технике их применяют редко). Устанавливают их в моделях, шуроповертах, радиолюбительской технике.

Особенности эксплуатации литий- полимерных батарей

Литий-ионная батарея является предпочтительной и самой передовой для использования в текущей ситуации, поскольку она существует уже много лет. Это может быть недостатком, поскольку технология быстро меняется и развивается, что может быть проблемой для батареи, чтобы оправдать ожидания. Как мы знаем, некоторые инциденты все еще ставят под сомнение его выполнимость и эффективность, например, у Samsung Note 7 были проблемы наряду с проблемами безопасности.

Основным недостатком литий-ионных аккумуляторов является перегрев и подверженность пожару. Было много случаев взрыва при перегреве или перезарядке из-за накопления газов и повышения внутреннего давления в результате разложения электролита.

С каждым годом технология совершенствуется и улучшается, а значит, в скором времени станет в один ряд с литий-ионными батареями и другими аналогами.

Где купить аккумуляторы литий – полимерные и Li-Fe?

Где купить аккумуляторы литий – полимерные и Li-Fe?

Купить литий-полимерные аккумуляторы можно в специализированных и онлайн магазинах. Большой выбор предлагает интернет-магазин Prom.Ua (http://prom.ua/Litij-polimernyj-akkumulyator.html?no_redirect=1)/. Та же указаны цены на каждый из видов.

Познакомиться с порядком цен и заказать Li-Fe аккумуляторы можно на сайте

https://ru.aliexpress.com/popular/li-fe-batteries.html?src=google&albch=search&acnt=479-062-3723&isdl=y&aff_short_key=UneMJZVf&albcp=273906556&albag=7991704636&slnk=&trgt=dsa-55226941396&plac=&crea=64152647716&netw=g&device=c&mtctp=b&memo1=1t2&gclid=CjwKEAjwhILABRDwo8mlqt6ug38SJACNSq_kHj6S7pjeQRTIs63mNk3QCRQN5Q7QeVpId2OV9xiquRoCrtjw_wcB.

Видео: Все про аккумуляторы: Li-Ion, Li-Pol, Ni-mh, Ni-cd — В чем разница

logo-motocarrello.svg
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Электрик в Дом