Литиево полимерные аккумуляторы плюсы и минусы: Литий-ионный или литий-полимерный: отличия, что лучше

Содержание

Литий-полимерные аккумуляторы: обзор, плюсы и минусы

Содержание

1 Почему такая большая емкость
2 Минусы использования
3 Заключение
4 Видео по теме

Практически все автомобилисты, которые выбирают аккумулятор для своего автомобиля, привыкли ориентироваться на его емкость. Конечно, именно от емкости зависит, сколько он будет работать. Однако такая техническая характеристика аккумулятора не является ключевой. К примеру, совсем недавно на нашей территории были представлены литий-полимерные аккумуляторы, которые обладают достаточно большой емкостью. Она подкупает многих, однако стоит ли выбирать такие АКБ – это большой вопрос. Поэтому в этой статье мы решили рассказать, в чем особенности литий-полимерных емкостей и поговорим об их преимуществах и недостатках.

Применение аккумуляторов с большой емкостью

Почему такая большая емкость

Как правило, видя такую емкость, многие автомобилисты представляют, что у них получится на длительное время забыть о разрядке аккумулятора.

Такой большой емкости удалось добиться благодаря тому, что вместо привычного электролита была использована гелеобразная масса. Она серьезно продлевает жизнь любой батареи. Помимо этого можно выделить и несколько преимуществ:

Серьезно снижается вес.
Аккумулятор получил небольшой размер.
Большая емкость.
Долговечность.
Надежность.

Все эти преимущества на первый взгляд могут подкупить, но если смотреть подробнее – есть и определенные тонкости. К примеру, такая технология была представлена на нашей территории совсем недавно, соответственно существует множество подводных камней, о которых многие даже не догадываются.

Сразу отметим, что данные аккумуляторы предназначены в основном для того, чтобы питать электрические автомобили. То есть, производители смотрят далеко в будущие и не ориентируются на сегодняшний день. Конечно, вы сможете их установить на свою машину и заряжать, но особого смысла в этом пока не наблюдается.

Минусы использования

Выделим несколько основных недостатков таких аккумуляторов:

Емкости требуют специальный режим заряда. То есть, традиционные зарядные устройства для аккумуляторов вы не сможете использовать, придется покупать новое или обслуживать емкость в специальном центре.
Есть большая вероятность возникновения пожара. Это может произойти вследствие неправильного ухода или перегрева.
Аккумуляторы нельзя использовать сразу после зарядки. Это связанно с тем, что они могут выйти из строя. Перед началом работы следует охладить аккумулятор до окружающей среды.

Заключение

Литий-полимерные аккумуляторы: обзор емкости

LiPo аккумуляторы сейчас имеют практически одинаковое количество преимуществ и недостатков. Однако следует понимать, что все минусы можно отнести только к категории «сегодняшнее время». Ведь в скором времени вероятно, что появятся специальные зарядные устройства по низкой стоимости, производители уберут минус в перепаде температуре и емкости получат безопасный корпус.

В таком случае такие аккумуляторы станут просто незаменимыми и будут активно использоваться многими людьми на нашей территории. И все эти тонкости следует понимать четко, ведь непонятно, как будет развиваться наука. Соответственно ставить крест на таких емкостях сейчас нет никакого здравого смысла.

Видео по теме

Технология считается очень необычный и можно выделить тот факт, что она будет использоваться и далее. К примеру, электрические автомобили станут лучшим способом их применения. Соответственно мы решили для наших подписчиков найти несколько интересных роликов в сети, которые помогут понять суть данной технологии и ее основные особенности.

Как правильно заряжать мобильный телефон.

Советы по использованию аккумуляторов 18650.

Литий полимерные аккумуляторы.Виды и устройство.Плюсы и минусы

Литий-полимерные аккумуляторы представляют усовершенствованную конструкцию известных во всем мире литий-ионных батарей. Планируется, что именно эти устройства в скором времени полностью вытеснят с рынка никель-металл-гидридные и никель-кадмиевые аккумуляторы. Литий-полимерные элементы все чаще применяются в самых разных электронных устройствах в виде источника питания. Они при одинаковом весе по энергетической емкости в несколько раз превосходят никель-металл-гидридные и никель-кадмиевые конструкции.

Потенциально литий-полимерные элементы будут стоить дешевле литий-ионных аккумуляторов. Однако на данный момент он все еще являются довольно дорогими. На данный момент их производством занимаются лишь несколько крупных фирм. По конструктивному исполнению они похожи на литий-ионные элементы, но в них применяется гелиевый электролит. В результате они выделяются малым током разряда, значительной энергетической плотностью и существенным числом циклов зарядов и разрядов. Их форма может быть самой разной, а сами они выделяются легким весом и компактностью.

На текущий момент литий-полимерные аккумуляторы

могут быть нескольких видов, которые отличаются по структуре электролита:

Элементы, имеющие гелеобразный гомогенный электролит, который создается внедрением в состав полимерных солей лития.
Элементы, имеющие сухой полимерный электролит. Данный вид производится на основе полиэтиленоксида с использованием разнообразных солей лития.
Имеющие электролит из полимерной матрицы, имеющую микропористую структуру. В нем имеются неводные составляющие солей лития.

В связи с тем, что в полимерном элементе применяется жидкий электролит, то их эксплуатационная безопасность на порядок выше. К тому же они могут изготавливаться различной формы и конфигурации.

Некоторые литий-полимерные элементы выполняются из металлического полимера. Однако при низкой температуре параметры подобных батарей существенно снижаются вследствие кристаллизации полимера.

Существуют разработки полимерных батарей, где применяется металлический анод. Некоторым компаниям удалось получить существенного расширения рабочего температурного интервала и плотности тока. Подобные разновидности батарей можно применять в разной бытовой технике и электронике.

При этом разные производители используют различные материалы электродов, структуру электролита и сборочную технологию. В результате выпускаемые батареи могут иметь совершенно разные параметры. Но все компании, выпускающие подобные аккумуляторы, отмечают, что стабильность функционирования литий-полимерных батарей обеспечивает однородность электролита из полимера. Это в свою очередь зависит от количества компонентов, а также температуры полимеризации.

Уже выпускаются варианты батарей, имеющих толщину всего в 1 миллиметр. Благодаря этому производители могут выпускать очень компактные мобильные устройства.

Также литий-полимерные аккумуляторы, которые имеются в продаже, делятся на:

Обычные.
Быстро-разрядные.

Устройство

Литий-полимерные аккумуляторы работают по принципу перемещения ряда полимерных элементов в полупроводниковые вещества при условии включения в них ионов электролита. В итоге происходит существенное возрастание проводимости. По устройству указанные батареи выделяются электролитическим составом.

Суть полимерной технологии заключается в том, что электролит наносится на пленку из пластмассы. Она не позволяет проводить электричество, однако дает возможность обмениваться ионами. Другими словами, электролит из полимера заменяет стандартный пористый сепаратор, пропитанный жидким электролитом. Благодаря сухой полимерной конструкции удается обеспечить минимальную толщину ячейки порядка 1 мм, безопасность применения и простоту производства. Благодаря такой конструкции у разработчиков появляется возможность внедрять такие батареи в обувь, одежду, миниатюрное оборудование и иные устройства.

Но сухая полимерная батарея имеет недостатки в виде снижения проводимости и внутреннего сопротивления полимеров, что неприемлемо для ряда мощных мобильных устройств. Чтобы небольшая полимерная батарея была более продвинутой, к электролиту добавляют некоторый процент гелевых элементов. Большая часть коммерческих аккумуляторов, применяемых на данный момент в сотовых телефонах, являются гибридами полимера и геля. Гибридные аккумуляторы на данный момент являются самыми популярными.

Принцип действия

Литий-полимерные аккумуляторы имеют принцип действия, схожий с литий-ионными элементами, то есть они работают на обратимости химической реакции. Здесь анодом выступает материал из углерода, куда внедряются ионы лития. В катоде применяются оксиды ванадия, марганца либо кобальта. Работа такой батареи основана на способности полимеров переходить в полупроводниковое состояние вследствие включения в них электролитических ионов.

В качестве химической основы электролита здесь по-прежнему применяются соли лития. Однако они располагаются в соответствующей полимерной прокладке, которая находится между катодом и анодом. Благодаря этому литий-полимерные батареи могут быть выполнены в любой произвольной форме. Их можно размещать в различные недоступные места, что открывает новые возможности для производителей электроники.

Применение

Литий-полимерные аккумуляторы находят все более широкое применение. Такие батареи позволяют значительно повысить время эксплуатации работы устройства при уменьшенном весе аккумулятора. Благодаря этому можно получить энергоноситель, который будет в несколько раз большую емкость. При использовании быстроразрядных батарей будет обеспечиваться еще большая производительность. Поэтому подобные аккумуляторы становятся прекрасным вариантом для управляемых по радио моделей самолетиков и вертолетиков, в том числе иных радиоуправляемых устройств.

Применение Li-Pol аккумуляторов дает возможность уменьшить вес батареи и увеличить период работы устройств. Литий-полимерные батареи прекрасно продемонстрировали себя при применении в вертолетах маленького размера, к примеру, Piccolo. Такие устройства способны летать на таких батареях в течение 30 минут и более. Указанные элементы являются хорошим вариантом для небольших летающих конструкций.

Типичные литий-полимерные аккумуляторы используются в качестве источников питания, которые необходимы для электронных устройств, потребляющих сравнительно небольшой ток. Это могут быть ноутбуки, смартфоны и так далее. Быстроразрядные батареи применяются в устройствах, где необходимо высокое токопотребление. Подобные батареи применяются в современных гибридных автомобилях, портативных электрических инструментах и радиоуправляемых устройствах.

Ограничения применения

Эти батареи в будущем можно будет повсеместно использовать в автомобильной промышленности. Сегодня же их используют для создания новых технологий и испытаний электромобилей. Вместе с тем существуют определенные ограничения, которые препятствуют использованию этих батарей повсеместно.

Литий-полимерные батареи требуют специального режима зарядки. В принципе это не сложно, но привычное зарядное устройство применять для этого нельзя. Вызвано это тем, что они выделяются пожароопасностью в период переразрядки. Для борьбы с этим явлением, все подобные батареи имеют электронную систему, которые предотвращают переразрядку и перегревание.
Если неправильно эксплуатировать литий-полимерную батарею, то это может вызвать возгорание.
Литий-полимерный аккумулятор не стоит сразу эксплуатировать непосредственно после зарядки. Для начала его следует охладить до окружающей температуры. В противном случае батарея может выйти из строя.
Недопустимо короткое замыкание.
Не допускается разгерметизация аккумулятора.
Разряд батареи ниже 3 вольт.
Нельзя нагревать выше 60°С.
Аккумуляторы не следует подвергать воздействию микроволн либо давления. Это способно привести к появлению дыма, огня и более серьезным последствиям.
Нужно оберегать батарею от нарушения целостности и ударов. Сильное механическое воздействие может привести к нарушению внутренней структуры.

Однако указанные минусы не мешают их использовать в самых разнообразных областях. В будущем все эти недостатки будут нивелированы внедрением новых технологий и разработок.

Преимущества литий-полимерных батарей

Довольно высокая энергоплотность.
Небольшой параметр саморазряда.
Отсутствует эффект памяти.
Литий-полимерные аккумуляторы несколько превосходят литиевые аналоги по емкости батареи и длительности ее использования.
Изготовления батарей толщиной всего один миллиметр.
Применения в довольно широком температурном диапазоне: от минус 20 до плюс 40 градусов Цельсия.
Возможность придания батарее различной формы.
Небольшое падение напряжения при разряде.

Преимущества и недостатки литий-полимерных аккумуляторов

Опубликовано 2 января 2022 г. 2 января 2022 г. by Kristoffer Bonheur

Литий-полимерные или LiPo аккумуляторы представляют собой особый тип аккумуляторов, основанных на литий-ионной технологии. По сути, они являются подмножеством литий-ионных аккумуляторов, и поэтому их правильнее называть литий-ионными аккумуляторами.

Однако для краткости и простоты доведения до широкой публики производители и средства массовой информации называют их просто литий-полимерными или LiPo, особенно для того, чтобы провести более четкое различие между стандартными литий-ионными батареями.

Плюсы: Преимущества литий-полимерных батарей

Более высокая удельная энергия

Удельная энергия — это просто энергия на единицу массы. Это мера того, сколько энергии содержит конкретная батарея по сравнению с ее весом. Обратите внимание, что ее также называют массовой энергией или гравиметрической плотностью энергии.

Аккумулятор с более высокой удельной энергией по сравнению с аналогами означает, что он может обеспечить более высокий уровень энергии без ущерба для своего веса. Он по сути легче. Литий-ионные аккумуляторы имеют более высокую удельную энергию, чем аккумуляторы других типов.

Тем не менее, батареи LiPo имеют более высокую удельную плотность энергии по сравнению с другими перезаряжаемыми батареями, не содержащими ионов лития, такими как щелочные батареи. Они также могут быть спроектированы и изготовлены с более широким диапазоном плотностей энергии в соответствии с разным весом.

Гибкий форм-фактор

Из-за вышеупомянутой более высокой удельной энергии и более высокой степени свободы при изготовлении еще одним преимуществом литий-полимерных аккумуляторов является то, что они идеально подходят для приложений, в которых вес является важным производственным фактором.

Примеры этих приложений включают ультрапортативные компьютеры или ноутбуки-ультрабуки, смартфоны и планшетные компьютеры, легкие электромобили и радиоуправляемые летательные аппараты или беспилотные летательные аппараты, такие как дроны.

Помните, что по сравнению с литий-ионными батареями могут производиться батареи LiPo различных форм и размеров. Следовательно, именно по этой причине они стали идеальным решением для хранения энергии для средних и флагманских потребительских электронных устройств.

Повышение безопасности

Литий-ионная технология взрывоопасна. Обратите внимание, что это особенно верно для традиционных литий-ионных аккумуляторов. Несколько случаев были опубликованы и задокументированы в средствах массовой информации, в том числе печально известный скандал с Samsung Galaxy Note 7 в 2017 году. Они отличаются от традиционных литий-ионных аккумуляторов тем, что в них вместо жидкого электролита используется твердый, пористый или гелеобразный полимерный электролит.

Полимерный электролит не взрывается из-за скопления газа и не вытекает при чрезмерном нагреве. Они просто набухают или увеличиваются в размерах. Отсутствие утечки также означает, что электронные компоненты конкретного устройства защищены от проблем с аккумулятором.

Увеличенный срок службы и надежность

Еще одним преимуществом литий-ионных аккумуляторов является то, что они имеют низкий саморазряд и не теряют свою зарядную способность так быстро, как их традиционные литий-ионные аналоги. Литий-ионные аккумуляторы по своей природе нестабильны и подвержены старению.

Из-за своей долговечности они обычно имеют более длительный срок службы и более надежны. Однако обратите внимание, что технологии, лежащие в основе стандартных литий-ионных аккумуляторов, и общая литий-ионная технология с годами совершенствуются, чтобы сделать их более долговечными.

Минусы: Преимущества литий-полимерных аккумуляторов

Преимущества литий-ионных аккумуляторов

Основное различие между литий-полимерными и литий-ионными аккумуляторами заключается в характеристиках используемого электролита. В литий-ионных батареях используется жидкий электролит. С другой стороны, электролит, используемый в батареях LiPo, бывает твердым, пористым или гелеобразным.

Стоит отметить, что, несмотря на преимущества LiPo аккумуляторов, они имеют недостатки по сравнению с Li-ion аккумуляторами. Во-первых, у них более короткий цикл заряда-разряда, чем у их стандартных литий-ионных аналогов. У них, по сути, меньший срок службы.

По умолчанию они также имеют меньшую плотность энергии по сравнению с литий-ионными батареями по умолчанию. Конечно, как уже упоминалось, с развитием технологий этот недостаток был преодолен, если не полностью устранен.

Более высокая стоимость производства

Другим недостатком LiPo аккумуляторов, особенно по сравнению со стандартными литий-ионными аккумуляторами и другими перезаряжаемыми аккумуляторами, является то, что они значительно дороже в производстве. Стоимость примерно на 20-30 процентов выше.

Высокая стоимость является причиной того, что эти батареи часто используются в потребительских электронных устройствах среднего и высокого уровня. Литий-ионные аккумуляторы по-прежнему популярны в устройствах малой мощности или начального уровня, таких как смартфоны и ноутбуки.

Прочие минусы литий-полимерных аккумуляторов

Помните, что аккумуляторы LiPo не идеальны. Поскольку они по-прежнему основаны на общей литий-ионной технологии, они также имеют некоторые недостатки литий-ионных аккумуляторов. К ним относятся проблемы безопасности, чувствительность к высокой температуре и эффект старения.

Кроме того, хотя они менее склонны к взрыву и утечке, вздутие из-за перегрева и перезарядки все же может быть проблематичным. Вздувшаяся батарея может повредить форм-фактор задействованного устройства и всех его внутренних аппаратных компонентов.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА И ССЫЛКИ

Ким, Т., Сон, В., Сон, Д.-Ю., Оно, Л.К., и Ци, Ю. 2019. «Литий-ионные батареи: взгляд на настоящее, Будущее и гибридные технологии». Журнал химии материалов A . 7(7): 2942-2964. DOI: 1039/c8ta10513h
Лонг Л., Ван С., Сяо М. и Мэн Ю. 2016. «Полимерные электролиты для литий-полимерных аккумуляторов. Журнал химии материалов A . 4(26): 10038-10069. DOI: 1039/c6ta02621d
Мантирам, А. 2017. «Обзор технологии литий-ионных аккумуляторов». ACS Central Science . 3(10): 1063-1069. DOI: 1021/acscentsci.7b00288

Поставщики беспроводных радиочастот и ресурсы

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов RF и Wireless. На сайте представлены статьи, учебные пособия, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), испытания и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, оптоволокно, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. Он также имеет академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и дисциплинам MBA.

Беспроводные радиочастотные изделия Артикул

Этот раздел статей охватывает статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE/3GPP и т. д. , стандарты. Он также охватывает статьи, связанные с испытаниями и измерениями, посвященные испытаниям на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF/PHY.
Посетите список статей >>.

Руководства по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводным сетям. Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, беспроводная сеть, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т.

д.
Список учебных пособий >>

Избранные статьи и учебные пособия

• Затухание и его виды в беспроводной связи. • Умная система освещения на основе Zigbee • Система обнаружения падений на базе IoT для пожилых людей. • Умная система парковки на базе LoRaWAN. • Учебное пособие по основам 5G. • Учебное пособие по LoRa • Учебное пособие по SIGFOX • Учебное пособие по GSM • Учебное пособие по LTE

Радиочастотные технологические ресурсы

На этой странице RF wireless world описывается пошаговая разработка высокочастотного преобразователя на примере преобразователя 70 МГц в диапазон C RF UP. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, амортизирующие прокладки.
Рекомендуемые РЧ-ресурсы:
• Конструкция ВЧ-преобразователя частоты • Проектирование и разработка радиочастотного приемопередатчика • Конструкция радиочастотного фильтра • Система VSAT • Типы и основы микрополосковых технологий • Основы работы с волноводами

СВЯЗАННЫЕ ПОСТЫ

Секция тестирования и измерения РЧ и беспроводной связи

В этом разделе рассматриваются ресурсы по контролю и измерению, контрольно-измерительное оборудование для тестирования тестируемых устройств на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE. Посетите ИНДЕКС испытаний и измерений >>
Рекомендуемые ресурсы для тестирования и измерений:
• Система PXI для контрольно-измерительных приборов • Генерация и анализ сигналов • Измерения физического уровня • Тестирование устройства WiMAX на соответствие • Тест на соответствие ZigBee • Тест на соответствие стандарту LTE UE • Тест на соответствие TD-SCDMA

Поставщики беспроводных радиочастотных устройств, производители

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений. ИНДЕКС поставщиков >

Рекомендуемые поставщики и производители РЧ:
• Поставщики РЧ-компонентов >> • Устройства протокола Matter >> • Удлинители WiFi >> • Производители антенных тюнеров 5G >> • Производители чипсетов 5G mmwave >>

MATLAB, Labview, Embedded Исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. СМ. УКАЗАТЕЛЬ ИСТОЧНИКОВ >>
• Код VHDL декодера от 3 до 8 • Код MATLAB дескремблера скремблера • 32-битный код ALU Verilog • T, D, JK, SR коды лабораторного просмотра триггеров.

Поиск технических ресурсов на этом веб-сайте

Мой сайт

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

В разделе, посвященном IoT, рассматриваются беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT+, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие. Он также охватывает датчики IoT, компоненты IoT и компании IoT. См. главную страницу IoT>

> и следующие ссылки.
Избранные ресурсы IoT:
THREAD EnOcean WHDI 6LoWPAN Зигби RF4CE NFC Лонворкс CEBus УПБ

Учебники по беспроводным радиочастотам

GSM ТД-СКДМА ваймакс LTE UMTS GPRS CDMA SCADA беспроводная сеть 802.