A po pyesni veten: "Çfarë të zgjidhni: Bateria Li-Ion ose Li-Po?" Ne do të shpjegojmë në detaje ndryshimet midis këtyre dy llojeve të baterive.

Siç e dimë të gjithë, fuqia e një karikuesi portativ varet kryesisht nga cilësia e baterive brenda pajisjes. Sot në treg ekzistojnë dy lloje baterish që përdoren për prodhimin e karikuesve portativë: qelizat e baterive Li-Ion dhe Li-Po.

Li-Ion ose Li-Po: Cili është ndryshimi dhe çfarë të zgjidhni

Për informimin e përdoruesve, një nga pyetjet më të shpeshta në lidhje me karikuesit portativë është: cili është ndryshimi midis baterive Li-Ion dhe Li-Po, si dhe cila është më e mirë. Le ta kuptojmë.

Çfarë janë Li-Ion dhe Li-Po?

Li-Ion është shkurtim për litium-jon, dhe Li-Po është shkurtim për litium-polimer. Përfundimet "jonike" dhe "polimer" janë një tregues i katodës. Një bateri polimer litium përbëhet nga një katodë polimer dhe një elektrolit i ngurtë, ndërsa një bateri jonike litium përbëhet nga karboni dhe një elektrolit i lëngshëm. Të dy bateritë janë të rikarikueshme, dhe më pas, në një kuptim ose në një tjetër, të dyja kryejnë të njëjtin funksion. Në përgjithësi, bateritë litium-jon janë më të vjetra se bateritë litium polimer, por ato ende përdoren gjerësisht për shkak të kostos së tyre të ulët dhe mirëmbajtjes së ulët. Bateritë litium-polimer konsiderohen më të avancuara, me karakteristika të përmirësuara që ofrojnë një nivel më të lartë sigurie, prandaj, bateritë e tilla janë më të shtrenjta se bateritë litium-jon.

Ka shumë konfigurime të baterive Li-Ion. Bateritë më të zakonshme litium-jon për karikuesit portativë janë bateritë 18650 me diametër 18 mm dhe gjatësi 65 mm, në të cilat 0 tregon një konfigurim cilindrik. Më shumë se 60% e karikuesve portativë janë bërë nga 18650 qeliza baterish. Madhësia dhe pesha e këtyre qelizave i lejon ato të përdoren lehtësisht në shumë pajisje elektronike. Teknologjitë e prodhimit gjithashtu nuk qëndrojnë ende.

Ndërsa konsumatorët kërkojnë gjithnjë e më shumë karikues portativë më të lehtë e më të vegjël, kufizimet e baterive litium-jon bëhen gjithnjë e më të dukshme. Kështu që prodhuesit po lëvizin për të bërë bateri modulare litium-polimer më të lehta dhe më të sheshta për karikues të rinj portativë. Për më tepër, bateritë litium-polimer nuk janë aq të ndjeshme ndaj shpërthimit, dhe për këtë arsye karikuesit portativ nuk kanë më nevojë të kenë një shtresë mbrojtëse të ndërtuar, ndërsa shumica e baterive litium-jon 18650 duhet të instalohen vetëm me një shtresë mbrojtëse.

Le të përmbledhim ndryshimet midis jonit të litiumit dhe polimerit të litiumit në formën e një tabele.

Karakteristikat kryesore	Li-Ion	Li-Po
Dendësia e energjisë	Lartë	E ulët, me më pak cikle krahasuar me Li-Ion
Shkathtësi	E ulët	E lartë, prodhuesit nuk janë të lidhur me formatin standard të qelizave
Pesha	Pak më e rëndë	Mushkëritë
Kapaciteti	Më poshtë	I njëjti vëllim i baterisë Li-Po është pothuajse dy herë më i madh se Li-Ion
Cikli i jetes	I madh	I madh
Rrezik shpërthimi	Më e lartë	Siguria e përmirësuar zvogëlon rrezikun e mbingarkesës, si dhe rrjedhjen e elektrolitit
Koha e karikimit	Pak me gjate	më të shkurtër
Veshueshmëria	Humbet më pak se 0.1% të efektivitetit çdo muaj	Më i ngadalshëm se bateritë Li-Ion
Çmimi	Më lirë	Më e shtrenjtë

Pasi të keni studiuar të gjitha avantazhet, disavantazhet dhe karakteristikat e dy llojeve të baterive, mund të jeni të sigurt se nuk ka konkurrencë të fortë mes tyre. Megjithëse bateria litium-jon është më e hollë dhe më e lëmuar, bateritë litium-jon kanë një densitet më të lartë energjie dhe janë shumë më të lira për t'u prodhuar.

Prandaj, nuk duhet t'i kushtoni shumë vëmendje llojit të baterisë, thjesht zgjidhni një karikues portativ të markës që plotëson kërkesat tuaja. Në fund të fundit, në këto bateri janë shtuar shumë kimikate, ndaj mbetet për t'u parë se cilat do të zgjasin më shumë.

Llojet më të zakonshme të baterive janë polimer litium dhe jon litium. Cilat janë veçoritë e tyre?

Fakte rreth baterive të polimerit të litiumit

NË bateri litium polimer përdoret një elektrolit polimer i ngurtë. Në mostrat e para të baterive të këtij lloji, të krijuara në vitet '70, ajo ishte e pranishme kryesisht në një modifikim të thatë. Ky elektrolit në fakt nuk përçonte rrymë elektrike, por mund të shkëmbente jonet e formuara nga komponimet e litiumit. Pajisjet moderne - laptopë, telefona celularë, pajisje - përdorin bateri që përmbajnë gjithashtu një sasi të caktuar të elektrolitit në formën e një xheli.

Bateritë e polimerit të litiumit janë të afta të japin nivele të larta të densitetit të energjisë elektrike për madhësinë dhe peshën e tyre. Ato karakterizohen nga një vetë-shkarkim mjaft i ulët, nuk kanë të ashtuquajturin efekt të kujtesës - kur një bateri e ngarkuar gjatë përdorimit ndonjëherë shkarkohet vetëm në një nivel që korrespondon me momentin e ngarkimit të baterisë (d.m.th., jo domosdoshmërisht të zero), dhe gjithashtu mund të funksionojë në një gamë të gjerë temperaturash.

Megjithatë, bateritë e polimerit të litiumit nuk janë gjithmonë të sigurta - veçanërisht nëse mbinxehen ose kërkojnë shumë kohë për t'u ngarkuar. Bateritë e tipit në shqyrtim kanë rreth 800-900 cikle funksionimi, në të cilat niveli i humbjes së kapacitetit nuk kalon 20%. Bateria humbet të njëjtin 20% të performancës pas 2 vitesh funksionimi, edhe nëse nuk përdoret por është në ruajtje.

Bateritë litium-polimer janë shpesh në përmasa shumë të vogla - teorikisht është e mundur të prodhohen bateri me trashësi rreth një milimetër. Përdorimi i një trupi metalik në dizajnin e tyre është opsional.

Fakte rreth baterive litium-jon

Dizajn bateri litium-jon përbëhet nga elektroda dhe ndarës, zakonisht të ngopura me elektrolit të lëngshëm. Të parat përfaqësohen nga katoda alumini dhe anoda bakri. Ngarkesa elektrike në bateritë e këtij lloji transferohet nga një jon litiumi i ngarkuar pozitivisht, i cili ka aftësinë të integrohet në rrjetat kristalore të substancave të tjera dhe të formojë përbërje të reja. Katodat në bateritë moderne të litium-jonit zakonisht përfaqësohen nga komponimet e litiumit me kobalt, nikel, mangan dhe fosfat hekuri.

Bateritë e këtij lloji karakterizohen, si produktet e polimerit të litiumit, nga vetëshkarkimi i ulët, por pak i tejkalojnë ato në intensitetin e energjisë. Bateritë litium-jon nuk kanë nevojë të ngarkohen dhe shkarkohen periodikisht për të ruajtur funksionalitetin.

Modelet e vjetra të baterive litium-jon konsiderohen të pasigurta për t'u përdorur, por ato që përfshijnë elementë të bërë nga një përbërje fosfati litium hekuri konsiderohen mjaft të besueshme. Ashtu si pajisjet polimer litium, këto lloj baterish humbasin kapacitetin me kalimin e kohës - edhe kur nuk përdoren.

Krahasimi

Dallimi kryesor midis një baterie litium-polimer dhe një baterie litium-jon është përdorimi i një elektroliti kryesisht të thatë (me një përqindje të vogël xheli) në strukturën e të parës, ndërsa kjo e fundit, si rregull, përdor një elektrolit të lëngshëm. . Kjo paracakton mundësinë, para së gjithash, për të mos përdorur një guaskë metalike në hartimin e baterive litium-polimer dhe për të prodhuar një bateri me madhësi dhe trashësi të vogël. Në bateritë litium-jon, nga ana tjetër, është e nevojshme - përndryshe elektroliti do të rrjedhë jashtë. Rëndësia e përdorimit të një guaskë metalike mund ta bëjë të vështirë për prodhuesit të zvogëlojnë madhësinë e baterive të tyre.

Pasi të kemi përcaktuar se cili është ndryshimi midis një baterie litium-polimer dhe një baterie litium-jon, ne do të pasqyrojmë përfundimet në një tabelë të vogël.

Tabela

Bateritë polimer litium	Bateritë litium-jon
Çfarë kanë të përbashkët?
Ata kanë parime të përgjithshme të transferimit të ngarkesës elektrike - duke përdorur komponimet e litiumit
Karakterizohet nga vetëshkarkimi i ulët
Nuk ka efekt kujtese
Ekziston një disavantazh i zakonshëm në formën e zvogëlimit të kapacitetit me kalimin e kohës
Cili është ndryshimi midis tyre?
Ata kanë një elektrolit të fortë në strukturën e tyre (me shtimin e xhelit)	Kanë një elektrolit të lëngët në strukturën e tyre
Nuk kërkon një guaskë metalike dhe mund të jetë me përmasa të vogla	Kërkon një guaskë metalike, e cila përcakton madhësinë e tyre më të madhe në krahasim me bateritë litium-polimer
Keni konsum pak më të ulët të energjisë	Keni konsum pak më të lartë energjie

Bateria e polimerit të litiumit është një version i përmirësuar i baterisë tradicionale të litium-jonit. Dallimi kryesor i tij është përdorimi i një materiali polimer të posaçëm, në të cilin përfshirjet e litiumit të ngjashëm me xhel përdoren si mbushje. Ky lloj baterie përdoret në shumë modele të pajisjeve mobile, telefonave, pajisjeve dixhitale, makinave të kontrolluara me radio, etj.

Një bateri tradicionale polimer litium për përdorim shtëpiak nuk mund të japë shumë rrymë. Sidoqoftë, sot ekzistojnë lloje të veçanta të fuqisë së pajisjeve të tilla që mund të japin një rrymë që është shumë herë më e lartë se kapaciteti i saj në amper-orë.

Dizajni i baterisë me polimer litium

Dallimi midis polimerit të litiumit dhe ruajtjes së energjisë së joneve të litiumit është lloji i elektrolitit të përdorur. Bateritë polimer përdorin një polimer të veçantë me një zgjidhje që përmban litium, ndërsa bateritë jonike përdorin një elektrolit të rregullt xhel. Sistemet e energjisë të shumicës së modeleve moderne përdorin një bateri polimer litium. Kjo për faktin se siguron rryma shkarkimi më të fuqishme. Sidoqoftë, nuk ka një ndarje shumë të rreptë midis këtyre llojeve të baterive, pasi ato ndryshojnë vetëm në natyrën e elektrolitit. Kjo vlen për veçoritë e karikimit dhe shkarkimit, rregullat e funksionimit dhe masat paraprake të sigurisë.

Karakteristikat kryesore

Një bateri moderne litium-polimer me të njëjtën masë është dukshëm më intensive se bateritë nikel-kadmium (NiCd) dhe nikel-metal hidrid (NiMH). Ata kanë një numër ciklesh funksionimi prej afërsisht 500-600. Le të kujtojmë se për NiCd është 1000 cikle, dhe për NiMH është rreth 500. Ashtu si litium-jon, edhe transportuesit polimer plaken me kalimin e kohës. Prandaj, pas 2 vjetësh, një bateri e tillë do të humbasë deri në 20% të kapacitetit të saj.

Llojet e baterive të fuqisë polimer litium

Sot ekzistojnë dy lloje kryesore të baterive të tilla - standarde dhe me shkarkim të shpejtë. Ato ndryshojnë në nivelin e rrymës maksimale të shkarkimit. Ky tregues tregohet ose në njësi të kapacitetit të baterisë ose në amper. Në shumicën e rasteve, niveli maksimal i rrymës së shkarkimit nuk kalon 3C. Megjithatë, disa modele mund të prodhojnë një rrymë prej 5C. Në pajisjet me shkarkim të shpejtë, lejohet një rrymë shkarkimi deri në 8-10C. Megjithatë, modelet me shkarkim të shpejtë nuk përdoren për pajisje shtëpiake.

Karakteristikat e aplikimit

Përdorimi i një baterie litium-polimer mund të rrisë ndjeshëm kohën e funksionimit të motorit elektrik duke reduktuar peshën e vetë baterisë. Prandaj, nëse zëvendësoni një bateri të rregullt NiMH 650 mAh me dy bateri të zakonshme litium-polimer, mund të merrni 3 herë më shumë energji me kapacitet të madh. Për më tepër, një bateri e tillë do të jetë më shumë se 10 g më e lehtë. Nëse merrni bateri me shkarkim të shpejtë, atëherë mund të arrini performancë edhe më të lartë. Një sistem i tillë do të jetë një opsion i shkëlqyer jo vetëm për modelet e vogla të avionëve ose helikopterëve, por edhe për pajisjet mbresëlënëse të kontrolluara nga radio.

Bateritë e polimerit të litiumit, ndryshe nga bateritë litium-jon, kanë performuar mirë në helikopterët e vegjël si Hummingbird dhe Piccolo. Modele të ngjashme me motorë komutator konvencional mund të fluturojnë me dy bateri polimer për gjysmë ore. Kur përdorni një motor pa furça, kjo kohë rritet në 50 minuta. Ky lloj baterie konsiderohet si një opsion ideal për avionët e brendshëm me peshë të lehtë. Efikasiteti i tyre në këtë rast përcaktohet nga pesha e tyre shumë më e lehtë në krahasim me bateritë NiCd.

E vetmja zonë në të cilën një bateri litium-polimer është inferiore ndaj NiCd është përdorimi i saj në pajisjet me rryma shkarkimi ultra të larta deri në 50 C. Megjithatë, është mjaft e mundur që brenda disa vitesh të shfaqen bateri më të fuqishme të këtij lloji. . Në të njëjtën kohë, çmimet për bateritë litium-polimer, litium-jon dhe NiCd janë afërsisht të njëjta për të njëjtën masë pajisjesh.

Karakteristikat e funksionimit

Rregullat e funksionimit për bateritë litium-polimer dhe litium-jon janë kryesisht të ngjashme. Kur përdorni një bateri polimer, duhet të shmangni disa situata të rrezikshme që mund të shkaktojnë dëm të pariparueshëm për të:

• ngarkimi i pajisjes me një tension prej 4.2 volt për kavanoz;
• shkarkimi me rryma me kapacitet ngarkese qe tejkalon ate te duhur;
• shkarkimi me një tension nën 3 volt për qelizë;
• depresioni i baterisë;
• ngrohja e pajisjes mbi 60 gradë;
• ruajtje afatgjatë në një gjendje plotësisht të shkarkuar.

Bateritë e polimerit të litiumit dhe joneve të litiumit kanë rrezik zjarri kur mbinxehen dhe shkarkohen tepër. Për të luftuar këtë fenomen, të gjitha bateritë moderne janë të pajisura me një sistem elektronik të integruar që parandalon shkarkimin e tepërt ose mbinxehjen. Kjo është arsyeja pse një bateri litium polimer kërkon algoritme të veçanta karikimi.

Ngarkues

Procesi i karikimit të baterive litium-polimer praktikisht nuk ndryshon nga ngarkimi i baterive litium-jon. Ngarkimi i shumicës së baterive litium-polimer me një rrymë ngarkimi fillestar prej 1C arrihet në afërsisht 3 orë. Për të arritur një karikim të plotë, është e nevojshme të keni tensionin e baterisë që korrespondon me pragun e sipërm. Për më tepër, një kusht i domosdoshëm është zvogëlimi i rrymës së ngarkesës në 3% të vlerës nominale. Për më tepër, gjatë një ngarkimi të tillë, një bateri e tillë mbetet gjithmonë e ftohtë. Nëse dëshironi ta mbani baterinë të ngarkuar vazhdimisht, atëherë këshillohet që të rikarikoni afërsisht një herë në 500 orë, që korrespondon me 20 ditë. Si rregull, karikimi zakonisht kryhet kur voltazhi në terminalet e baterisë bie në 4.05 V. Ngarkimi ndërpritet pasi voltazhi në terminale të arrijë 4.2V.

Temperatura e karikimit

Shumica e baterive litium-polimer mund të ngarkohen në një temperaturë prej 5-45 gradë në një rrymë prej 1C. Nëse temperatura është në intervalin nga 0 në 5 gradë, atëherë rekomandohet të kaloni në një rrymë prej 0.1C. Karikimi në temperatura nën zero është plotësisht i ndaluar në këtë rast. Tradicionalisht, besohet se kushtet më të favorshme për karikim janë 15-25 gradë. Meqenëse të gjitha proceset e karikimit në bateritë litium-polimer dhe litium-jon janë pothuajse identike, të njëjtat karikues mund të përdoren për to.

Kushtet e shkarkimit

Tradicionalisht, ky lloj baterie shkarkohet me një tension prej 3.0 V për bateri. Megjithatë, disa lloje pajisjesh duhet të shkarkohen në një prag minimal prej 2.5V. Prodhuesit e pajisjeve celulare ofrojnë një prag fikjeje prej 3.0 V, i cili do të jetë i përshtatshëm për çdo lloj baterie. Domethënë, ndërsa bateria shkarkohet ndërsa pajisja celulare është e ndezur, voltazhi bie gradualisht dhe, kur arrin 3.0 V, pajisja ju paralajmëron automatikisht dhe fiket. Megjithatë, pajisja ende vazhdon të konsumojë pak energji nga bateria. Kjo kërkohet për të zbuluar kur shtypet butoni i energjisë ose për funksione të tjera të ngjashme. Gjithashtu, energjia këtu mund të përdoret për qarkun e vet të mbrojtjes dhe kontrollit. Për më tepër, një nivel i ulët i vetë-shkarkimit mbetet ende karakteristik për transportuesit litium-polimer. Prandaj, nëse i lini bateri të tilla për një kohë të gjatë, voltazhi në to mund të bjerë nën 2.5 V, gjë që është shumë e dëmshme. Të gjitha sistemet e brendshme të mbrojtjes dhe kontrollit mund të çaktivizohen. Si rezultat, bateri të tilla nuk mund të ngarkohen më me karikues konvencional. Përveç kësaj, shkarkimi i plotë është shumë i dëmshëm për strukturën e brendshme të baterisë. Prandaj, një bateri plotësisht e shkarkuar duhet të ngarkohet në fazën e parë me një rrymë minimale prej 0.1C.

Temperatura gjatë shkarkimit

Bateria e polimerit të litiumit funksionon më së miri në temperaturën e dhomës. Nëse e përdorni pajisjen tuaj në mjedise më të nxehta, jetëgjatësia e baterisë mund të reduktohet ndjeshëm. Sa i përket baterisë litium-jon, kjo bateri funksionon më së miri në temperatura të larta. Fillimisht parandalon rritjen e rezistencës së brendshme të baterisë, e cila konsiderohet si pasojë e plakjes. Megjithatë, më pas prodhimi i energjisë zvogëlohet dhe një rritje e temperaturës përshpejton procesin e plakjes për shkak të rritjes së rezistencës së brendshme.

Bateria e polimerit të litiumit ka kushte paksa të ndryshme funksionimi, pasi ka një elektrolit të thatë dhe të ngurtë. Temperatura ideale për funksionimin e saj është 60-100 gradë. Prandaj, një transportues i tillë energjie është bërë një opsion ideal për burimet rezervë të energjisë në rajone me klimë të nxehtë. Ato janë të vendosura posaçërisht në një strehë izoluese të nxehtësisë me elementë ngrohje të integruar të mundësuar nga një rrjet i jashtëm.

• Bateria e polimerit të litiumit ka kapacitet dhe qëndrueshmëri superiore ndaj baterisë litium-jon.
• Lehtësia e përdorimit në kushte fushore kur nuk ka asnjë mënyrë për të kontrolluar temperaturën.
• Dendësia e lartë e energjisë për njësi peshë dhe vëllim.
• Vetë-shkarkim i ulët.
• Elemente të hollë jo më shumë se 1 mm.
• Fleksibiliteti i formës.
• Nuk ka efekt kujtese.
• Gama e gjerë e temperaturës së funksionimit nga -20 në +40 °C.
• Rënie e parëndësishme e tensionit gjatë shkarkimit.

Disavantazhet e baterive të polimerit të litiumit:

• Efikasitet i ulët në temperaturat -20 gradë dhe më poshtë.
• Cmim i larte.

Cili është ndryshimi midis një baterie polimer litium dhe një baterie jonike?

Shumica dërrmuese e banorëve të vendeve të zhvilluara kanë telefona celularë, tabletë dhe laptopë. Kur blini një vegël në një dyqan, ka shumë të ngjarë, as nuk mendoni për llojin e baterisë që përmban. Dhe kjo nuk është për t'u habitur. Teknologjitë po zhvillohen me shpejtësi, përfshirë në fushën e baterive. Jo shumë kohë më parë, bateritë Ni─Cd u përdorën në elektronikën celulare, të cilat më vonë u zëvendësuan nga Ni─MH. Pastaj u shfaq litium-jon, i cili shpejt pushtoi tregun e pajisjeve portative. Dhe tani ato po shtrydhen nga bateritë e polimerit të litiumit. Në një moment, përdoruesi fillon të mendojë se çfarë lloj baterie ka. Cilat janë avantazhet dhe disavantazhet e tij? Në këtë artikull do të përpiqemi të kuptojmë se cili është ndryshimi midis një baterie polimer litium dhe një baterie litium-jon.

Puna për krijimin e baterive duke përdorur litium ka vazhduar për mjaft kohë. Por kopjet e para të zbatueshme për pajisjet shtëpiake u shfaqën vetëm në vitet '70 të shekullit të kaluar. Por atëherë këto ishin modele të papërsosura me elektroda të bëra prej metali litium. Dhe funksionimi i baterive të tilla është problematik për sa i përket sigurisë. Kishte shumë probleme të pazgjidhura me procesin e karikimit dhe shkarkimit të baterive të tilla.

Fakti është se metali litium është shumë aktiv dhe ka një potencial të lartë elektrokimik. Përdorimi i tij në bateri mund të rrisë ndjeshëm densitetin e energjisë. Bateritë me elektroda metalike Li, të cilat ishin të parat që u zhvilluan, kanë tension të lartë dhe kapacitet të madh. Sidoqoftë, funksionimi i vazhdueshëm i një baterie të tillë në modalitetin e ngarkimit dhe shkarkimit çon në faktin se elektroda e litiumit ndryshon.

Kjo çon në faktin se stabiliteti i funksionimit është ndërprerë dhe ekziston rreziku i ndezjes për shkak të reagimit të pakontrolluar në bateri. Qeliza e baterisë nxehet shpejt dhe, kur temperatura rritet deri në pikën ku litiumi shkrihet, ndodh një reagim i dhunshëm me ndezjen. Kjo u shoqërua me tërheqjen e baterive të para të litiumit në elektronikën e konsumit në fillim të viteve '90.

Si rezultat, shkencëtarët filluan të zhvillojnë bateri të bazuara në jonet Li. Për shkak të faktit se duhej të braktisnim përdorimin e metalit të litiumit, densiteti i energjisë u ul disi. Por nga ana tjetër, problemet e sigurisë gjatë funksionimit të baterisë u zgjidhën. Këto bateri të reja quhen bateri litium-jon.

Dendësia e energjisë e baterive litium-jon është 2-3 herë (në varësi të materialeve të përdorura) më e lartë se ajo e . Kur shkarkohen, bateritë Li─Ion tregojnë karakteristika të ngjashme me Ni─Cd. E vetmja gjë në të cilën ato janë inferiore ndaj tyre është funksionimi me rryma shkarkimi ultra të larta (më shumë se 10C). Deri më sot, shumë modifikime të ndryshme të baterive litium-jon janë lëshuar tashmë.

Ato ndryshojnë në materialin e përdorur si katodë, faktorin e formës dhe disa parametra të tjerë. Ato karakterizohen në mënyrë unike nga një dizajn që përfshin elektroda të zhytura në një elektrolit të lëngshëm që përmban jone litium. Kjo qelizë baterie vendoset në një guaskë metalike të mbyllur (çelik, alumin). Për të kontrolluar proceset e karikimit dhe shkarkimit në bateritë litium-jon, ekziston një bord qark i printuar i quajtur kontrollues.

Për ta bërë të plotë imazhin e baterive Li─Ion, le të shqyrtojmë avantazhet dhe disavantazhet e tyre.

Përparësitë e Li─Ion

• Vetë-shkarkim i lehtë;
• Dendësia dhe kapaciteti i lartë i energjisë në krahasim me ato alkaline;
• Një bateri ka një tension prej rreth 3.7 volt. Për kadmiumin dhe hidridin e metalit, kjo vlerë është 1.2 volt. Kjo lejon që dizajni të thjeshtohet ndjeshëm. Telefonat, për shembull, përdorin bateri që përmbajnë vetëm një celular;
• Nuk ka efekt memorie, që do të thotë se mirëmbajtja e baterisë është thjeshtuar.

Disavantazhet e Li─Ion

• Kërkohet një kontrollues. Ky është një bord qark i printuar që kontrollon tensionin e qelizës ose qelizave të baterisë, nëse ka disa prej tyre. Bordi gjithashtu kontrollon rrymën maksimale të shkarkimit, dhe në disa raste, temperaturën e kanaçes. Pa një kontrollues, funksionimi i sigurt i një baterie litium-jon është i pamundur;
• Degradimi i sistemit Li─Ion ndodh edhe gjatë ruajtjes. Kjo do të thotë, pas një viti, kapaciteti i baterisë zvogëlohet ndjeshëm, edhe nëse nuk përdoret. Bateritë e llojeve të tjera (alkaline, plumb-acid) gjithashtu degradohen gradualisht gjatë ruajtjes, por në to kjo është më pak e theksuar;
• Çmimi i jonit të litiumit është më i lartë se kadmiumi ose .

Aftësitë e teknologjisë së litium-jonit nuk janë zhvilluar plotësisht. Prandaj vazhdimisht shfaqen bateri të reja, ku zgjidhen disa probleme të këtij lloji të baterive. Lexoni më shumë rreth asaj që është në artikull në lidhjen e dhënë.

Bateria Li-Pol

Për shkak të problemeve me sigurimin e sigurisë gjatë karikimit dhe shkarkimit të baterive Li─Ion, filloi zhvillimi i mëtejshëm i modifikimeve të këtyre baterive. Si rezultat, u zhvilluan bateritë polimer litium. Dallimi i tyre nga ato jonike është në elektrolitin e përdorur. Vlen të thuhet se zhvillimet e para në këtë drejtim u kryen njëkohësisht me teknologjinë Li─Ion. Në shekullin e kaluar, një elektrolit i thatë i bërë nga një polimer i ngurtë u përdor për herë të parë. Në pamje duket si një film plastik. Ky polimer nuk përcjell rrymë, por nuk ndërhyn në shkëmbimin e joneve, i cili përfshin lëvizjen e atomeve të ngarkuara ose grupeve të tyre. Përveç që përmban elektrolit, polimeri gjithashtu vepron si një ndarës poroz midis elektrodave.

Dizajni i ri ka përmirësuar sigurinë dhe ka thjeshtuar prodhimin e baterive. Dhe akoma më e rëndësishme është që bateritë e polimerit të litiumit mund të prodhohen pothuajse në çdo formë dhe trashësi shumë të vogël (deri në 1 milimetër). Kjo bën të mundur bërjen e pajisjeve të ndryshme të fuqizuara nga bateritë Li─Pol të holla, kompakte dhe elegante. Disa bateri litium polimer madje mund të qepen në veshje.

Natyrisht, ka edhe disavantazhe. Në veçanti, bateritë Li─Pol me elektrolit të thatë kanë përçueshmëri të ulët elektrike në temperaturën e dhomës. Kjo është për shkak se në këtë temperaturë rezistenca e tyre e brendshme është e lartë, gjë që i pengon ata të japin rrymën e shkarkimit të nevojshme për të përdorur elektronikën portative.

Nëse ngrohni një bateri polimer litium në 60 gradë Celsius, përçueshmëria rritet. Natyrisht, kjo nuk është e përshtatshme për t'u përdorur në telefona ose tableta. Megjithatë, bateritë e thata polimer kanë gjetur vendin e tyre në treg. Ato përdoren si burime rezervë të energjisë në kushte të temperaturave të larta. Ekzistojnë opsione kur instalohen elementë ngrohjeje për të siguruar temperaturën e nevojshme për funksionimin normal të baterisë.

Një pikë tjetër e rëndësishme ia vlen të sqarohet këtu. Me siguri të gjithë e kanë parë që bateritë e etiketuara Li─Pol janë përdorur në smartphone, tablet dhe laptopë për një kohë të gjatë. Këto janë bateri hibride polimer litium, si të thuash. Ato janë një kryqëzim midis baterive Li-Ion dhe polimer të thatë. Prodhuesit që prodhojnë bateri litium polimer përdorin një substancë të ngjashme me xhel me jone litium si elektrolit.

Pra, pothuajse të gjitha bateritë polimer litium në pajisjet moderne celulare përdorin një elektrolit të ngjashëm me xhel. Nga dizajni, ato janë një hibrid i baterive jon dhe polimer. Cili është ndryshimi midis baterive jonike dhe polimereve me elektrolit xhel? Parametrat bazë elektrokimikë të tyre janë afërsisht të njëjtë. Dallimi midis baterive të tilla hibride është se ato përdorin një elektrolit të ngurtë në vend të një ndarësi poroz. Siç u përmend më lart, ai gjithashtu vepron si një ndarës poroz. Dhe elektroliti në gjendje xhel përdoret për të rritur përçueshmërinë elektrike të joneve.

Bateritë e polimerit të litiumit po bëhen gjithnjë e më të përhapura në treg dhe ato janë e ardhmja. Të paktën në segmentin e pajisjeve elektroshtëpiake dhe elektronikës së konsumit. Por deri tani zbatimi i tyre nuk është shumë aktiv. Disa ekspertë të tregut e shpjegojnë këtë duke thënë se janë investuar shumë para në zhvillimin e baterive Li-Ion. Dhe investitorët thjesht duan të "rikuperojnë" paratë e tyre të investuara. lexoni lidhjen.

Rritja e interesit të konsumatorëve për pajisjet mobile dhe pajisjet portative të avancuara teknologjikisht në përgjithësi po i detyron prodhuesit të përmirësojnë produktet e tyre në drejtime të ndryshme. Në të njëjtën kohë, ekzistojnë një numër parametrash të përgjithshëm, puna në të cilën kryhet në të njëjtin drejtim. Këto përfshijnë metodën e furnizimit me energji. Vetëm pak vite më parë, pjesëmarrësit aktivë të tregut mund të vëzhgonin procesin e zhvendosjes nga elementë më të avancuar me origjinë hidride nikel-metal (NiMH). Sot, gjeneratat e reja të baterive po konkurrojnë me njëra-tjetrën. Përdorimi i gjerë i teknologjisë litium-jon në disa segmente po zëvendësohet me sukses nga bateria litium-polimer. Dallimi nga ai jonik në njësinë e re nuk është aq i dukshëm për përdoruesin mesatar, por në disa aspekte është i rëndësishëm. Në të njëjtën kohë, si në rastin e konkurrencës midis elementeve NiCd dhe NiMH, teknologjia e zëvendësimit nuk është aspak e përsosur dhe në disa aspekte është inferiore ndaj analoges së saj.

Pajisja e baterisë Li-jon

Modelet e para të baterive serike me bazë litium filluan të shfaqen në fillim të viteve 1990. Sidoqoftë, kobalti dhe mangani u përdorën më pas si elektrolit aktiv. Në ato moderne, nuk është aq shumë substanca që është e rëndësishme, por konfigurimi i vendosjes së saj në bllok. Bateritë e tilla përbëhen nga elektroda që ndahen nga një ndarës me pore. Masa e ndarësit, nga ana tjetër, është e ngopur me elektrolit. Sa i përket elektrodave, ato përfaqësohen nga një bazë katodë në letër alumini dhe një anodë bakri. Brenda bllokut ata janë të lidhur me njëri-tjetrin nga terminalet e kolektorit aktual. Mirëmbajtja e ngarkesës kryhet nga ngarkesa pozitive e jonit të litiumit. Ky material është i favorshëm në atë që ka aftësinë të depërtojë lehtësisht në rrjetat kristalore të substancave të tjera, duke formuar lidhje kimike. Sidoqoftë, cilësitë pozitive të baterive të tilla po rezultojnë gjithnjë e më shumë të pamjaftueshme për detyrat moderne, gjë që çoi në shfaqjen e qelizave Li-pol, të cilat kanë shumë karakteristika. Në përgjithësi, vlen të përmendet ngjashmëria e furnizimit me energji litium-jon me bateri xhel me madhësi të plotë për makina. Në të dyja rastet, bateritë janë projektuar që të jenë fizikisht praktike për t'u përdorur. Pjesërisht, ky drejtim zhvillimi u vazhdua nga elementët polimer.

Dizajni i baterisë me polimer litium

Shtysa për përmirësimin e baterive të litiumit ishte nevoja për të luftuar dy mangësi të baterive ekzistuese Li-jon. Së pari, ato janë të pasigurta për t'u përdorur, dhe së dyti, ato janë mjaft të shtrenjta. Teknologët vendosën të heqin qafe këto disavantazhe duke ndryshuar elektrolitin. Si rezultat, ndarësi poroz i ngopur u zëvendësua nga një elektrolit polimer. Duhet të theksohet se polimeri është përdorur më parë për nevoja elektrike si një film plastik që përcjell rrymë. Në një bateri moderne, trashësia e elementit Li-pol arrin 1 mm, gjë që gjithashtu heq kufizimet në përdorimin e formave dhe madhësive të ndryshme nga zhvilluesit. Por gjëja kryesore është mungesa e elektrolitit të lëngshëm, i cili eliminon rrezikun e ndezjes. Tani ia vlen të hedhim një vështrim më të afërt në ndryshimet nga qelizat litium-jon.

Cili është ndryshimi kryesor nga një bateri jonike?

Dallimi themelor është braktisja e heliumit dhe elektroliteve të lëngëta. Për një kuptim më të plotë të këtij ndryshimi, ia vlen t'i drejtoheni modeleve moderne të baterive të makinave. Nevoja për të zëvendësuar elektrolitin e lëngshëm ishte, përsëri, për shkak të interesave të sigurisë. Por nëse në rastin e baterive të makinave, përparimi u ndal në të njëjtat elektrolite poroze me impregnim, atëherë modelet e litiumit morën një bazë solide të plotë. Çfarë është kaq e mirë për një bateri litium polimer në gjendje të ngurtë? Ndryshimi nga ai jonik është se lënda aktive në formën e një pllake në zonën e kontaktit me litiumin parandalon formimin e dendriteve gjatë çiklizmit. Është ky faktor që eliminon mundësinë e shpërthimeve dhe zjarreve të baterive të tilla. Këtu bëhet fjalë vetëm për avantazhet, por ka edhe dobësi në bateritë e reja.

Jetëgjatësia e baterisë së polimerit të litiumit

Mesatarisht, bateri të tilla mund të përballojnë rreth 800-900 cikle karikimi. Ky tregues është modest në krahasim me analogët modernë, por as ky faktor nuk mund të konsiderohet si përcaktues i burimit të një elementi. Fakti është se bateritë e tilla i nënshtrohen plakjes intensive, pavarësisht nga natyra e përdorimit. Kjo do të thotë, edhe nëse bateria nuk përdoret fare, jeta e saj do të reduktohet. Nuk ka rëndësi nëse është një bateri litium-jon ose një qelizë litium-polimer. Të gjitha furnizimet me energji me bazë litium karakterizohen nga ky proces. Një humbje e konsiderueshme në vëllim mund të vërehet brenda një viti pas blerjes. Pas 2-3 vjetësh, disa bateri dështojnë plotësisht. Por shumë varet nga prodhuesi, pasi brenda segmentit ka edhe dallime në cilësinë e baterisë. Probleme të ngjashme ndodhin me qelizat NiMH, të cilat janë subjekt i plakjes për shkak të luhatjeve të papritura të temperaturës.

Të metat

Përveç problemeve me plakjen e shpejtë, bateri të tilla kërkojnë një sistem shtesë mbrojtjeje. Kjo për faktin se tensioni i brendshëm në zona të ndryshme mund të çojë në djegie. Prandaj, përdoret një qark i veçantë stabilizimi për të parandaluar mbinxehjen dhe mbingarkimin. I njëjti sistem ka edhe disavantazhe të tjera. Kryesorja është kufizimi aktual. Por, nga ana tjetër, qarqet shtesë mbrojtëse e bëjnë baterinë e polimerit të litiumit më të sigurt. Ekziston edhe një ndryshim nga jonik për sa i përket kostos. Bateritë polimer janë më të lira, por jo shumë. Çmimi i tyre rritet gjithashtu për shkak të futjes së qarqeve elektronike të mbrojtjes.

Karakteristikat operacionale të modifikimeve të ngjashme me xhel

Për të rritur përçueshmërinë elektrike, teknologët ende shtojnë një elektrolit të ngjashëm me xhel në elementët polimer. Nuk flitet për një kalim të plotë në substanca të tilla, pasi kjo bie ndesh me konceptin e kësaj teknologjie. Por në teknologjinë portative, shpesh përdoren bateritë hibride. E veçanta e tyre është ndjeshmëria ndaj temperaturës. Prodhuesit rekomandojnë përdorimin e këtyre modeleve të baterive në kushte që variojnë nga 60 °C deri në 100 °C. Kjo kërkesë përcaktoi gjithashtu një vend të veçantë aplikimi. Modelet e tipit xhel mund të përdoren vetëm në vende me klimë të nxehtë, për të mos përmendur nevojën për t'u zhytur në një kuti të izoluar nga nxehtësia. Sidoqoftë, pyetja se cilën bateri të zgjidhni - Li-pol ose Li-ion - nuk është aq urgjente në ndërmarrje. Aty ku temperatura ka një ndikim të veçantë, shpesh përdoren zgjidhje të kombinuara. Në raste të tilla, elementët polimer zakonisht përdoren si elementë rezervë.

Mënyra optimale e karikimit

Koha e zakonshme e rimbushjes për bateritë e litiumit është mesatarisht 3 orë. Për më tepër, gjatë procesit të karikimit njësia mbetet e ftohtë. Mbushja ndodh në dy faza. Në fillim, voltazhi arrin vlerat kulmore, dhe kjo mënyrë ruhet derisa të arrijë në 70%. Pjesa e mbetur prej 30% fitohet në kushte normale stresi. Një pyetje tjetër interesante është se si të ngarkoni një bateri litium-polimer nëse keni nevojë të ruani vazhdimisht kapacitetin e saj të plotë? Në këtë rast, duhet të ndiqni orarin e rimbushjes. Rekomandohet të kryhet kjo procedurë afërsisht çdo 500 orë funksionimi me një shkarkim të plotë.

Masat paraprake

Gjatë funksionimit, duhet të përdorni vetëm një karikues që përputhet me karakteristikat, duke e lidhur atë me një rrjet me një tension të qëndrueshëm. Është gjithashtu e nevojshme të kontrolloni gjendjen e lidhësve në mënyrë që bateria të mos hapet. Është e rëndësishme të merret parasysh se, pavarësisht shkallës së lartë të sigurisë, kjo është ende një lloj baterie e ndjeshme ndaj mbingarkesës. Qeliza litium-polimer nuk toleron rrymën e tepërt, ftohjen e tepërt të mjedisit të jashtëm dhe goditjet mekanike. Sidoqoftë, sipas të gjithë këtyre treguesve, blloqet e polimerit janë akoma më të besueshëm se ato litium-jon. Megjithatë, aspekti kryesor i sigurisë qëndron në padëmshmërinë e furnizimeve me energji elektrike në gjendje të ngurtë - natyrisht, me kusht që ato të mbahen të mbyllura.

Cila bateri është më e mirë - Li-pol apo Li-ion?

Kjo çështje përcaktohet kryesisht nga kushtet e funksionimit dhe objekti i synuar i furnizimit me energji. Përfitimet kryesore të pajisjeve polimer kanë më shumë gjasa të ndjehen nga vetë prodhuesit, të cilët mund të përdorin më lirshëm teknologjitë e reja. Për përdoruesin, ndryshimi do të jetë mezi i dukshëm. Për shembull, në pyetjen se si të ngarkoni një bateri polimer litium, pronari do të duhet t'i kushtojë më shumë vëmendje cilësisë së furnizimit me energji elektrike. Për sa i përket kohës së karikimit, këto janë elementë identikë. Sa i përket qëndrueshmërisë, situata në këtë parametër është gjithashtu e paqartë. Efekti i plakjes karakterizon elementët polimer në një masë më të madhe, por praktika tregon shembuj të ndryshëm. Për shembull, ka rishikime të qelizave litium-jonike që bëhen të papërdorshme pas vetëm një viti përdorimi. Dhe ato polimer në disa pajisje përdoren për 6-7 vjet.

konkluzioni

Ka ende shumë mite dhe mendime të rreme rreth baterive që lidhen me nuanca të ndryshme të funksionimit. Përkundrazi, disa veçori të baterive janë heshtur nga prodhuesit. Sa i përket miteve, një prej tyre është hedhur poshtë nga bateria litium-polimer. Dallimi nga analogu jonik është se modelet polimer përjetojnë më pak stres të brendshëm. Për këtë arsye, seancat e karikimit të baterive që nuk kanë mbaruar ende nuk kanë një efekt të dëmshëm në karakteristikat e elektrodave. Nëse flasim për faktet e fshehura nga prodhuesit, atëherë njëri prej tyre ka të bëjë me qëndrueshmërinë. Siç është përmendur tashmë, jetëgjatësia e baterisë karakterizohet jo vetëm nga një shkallë modeste e cikleve të karikimit, por edhe nga humbja e pashmangshme e vëllimit të dobishëm të baterisë.