Есть ли отличия литий-ионных (Li-ion) и литий-полимерных (Li-Po / Li-Pol / Li-Polymer) аккумуляторов при выборе телефона или ноутбука, что лучше?
📅 Статья полностью переработана в 2022 году с учётом появления новых материалов промышленности, научных исследований, опыта компании Neovolt при производстве аккумуляторных батарей в России.
👨💻 Главный вывод для обычного рядового пользователя — в эксплуатации разницы никакой нет. Соответственно нет смысла менять одно на другое или искать специально Li-ion, либо наоборот Li-Polymer.
👷♂️ Однако есть нюансы для производителей. Они занимаются проектированием и инженерным дизайном. Соответственно учитывают различия технического характера.
🔻 Узнайте, почему выбор между Li-ion и Li-Pol мало повлияет на общее время работы или характеристики устройства.
🔋 Neovolt.ru ➡ Блог ➡ Сравнения
Литий-ионный или литий-полимерный?
Обычный человек скорее всего не заметит никакой разницы между литий-ионными и литий-полимерными батареями, когда использует их. Однако разница есть.
На самом деле это две технологии:
- Литий-ионная — общая технология перезаряжаемой батареи, в которой для хранения используются ионы лития, где «Li-ion» без уточнений обычно указывается для LCO-ячеек (кобальтовых, как в смартфонах), но есть и другие типы (NMC, LFP, как в электромобилях);
- Литий-полимерная — это технология изготовления литий-ионных аккумуляторов, где «Li-Polymer» обозначает чаще всего тот же тип LCO-ячейки, но с изменённым составом для более компактного размещения в полимерном корпусе (возможны иные катоды, аноды).
⚠️ Литий-полимерные аккумуляторы, которые доступны в продаже, истинно не являются твердотельными или «сухими».
❌ Твердотельные Li-Polymer производят в небольшом количестве из-за сложности изготовления твердотельного электролита, купить в розницу практически невозможно.
❌ Сухие Li-Polymer практически вообще не заказывают и не изготавливают — этот тип полимерного электролита разработан в 1970-х, но не достиг продажи из-за высокого внутреннего сопротивления и высокотемпературного режима работы.
Литий-ионный полимерный аккумулятор (Li-ion-Polymer) — что это такое?
В любом современном устройстве применяется не истинный Li-Polymer, а выполненный в «мягкой» оболочке с немного изменённым гелеобразным электролитом литий-ионный аккумулятор. Для правильного обозначения используются особые аббревиатуры.
👉 Чаще всего, это «Li-ion Polymer» (многие пользователи, когда обращают внимание на эту надпись, поневоле впадают в ступор).
Мы рассказывали, что так делает компания Apple при печати стикеров на ячейки для iPhone. Также «литий-ионным полимерным» обозначают аккумуляторы Xiaomi, Huawei и других производителей.
Делать выбор, какую технологию применить в смартфоне, планшете, ноутбуке должны инженеры и разработчики электроники. И уж точно никак не простые люди.
👉 Поэтому никто в корпорациях не заботится о каких-то удобных маркировках или маркетинговых пояснениях «что лучше».
🔻 И всё же мы постарались объяснить, исходя из каких соображений в одних моделях ставят Li-ion, а в других Li-Polymer.
Литий-ионный (Li-ion)
Литий-ионные аккумуляторы по статистике стали самыми распространёнными в мире [Marketquest, март 2022]. Сочетание цены, ёмкости и срока службы делают их очень выгодными для корпораций и промышленности.
👍 Плюсы* литий-ионной (Li-ion) батареи
- + Лучше соотношение цены и ёмкости;
- + Стоимость ниже при небольших партиях;
- + Безопаснее извлекать и перевозить (твёрдый корпус);
- + Дольше не изнашиваются (защищены от повреждений);
- + Стандартизация (серия одних размеров и форм).
👎 Минусы* литий-ионной (Li-ion) батареи
- - Сложно и дорого изготовить нестандартные формы;
- - Тяжёлые и занимают больше места внутри гаджетов;
- - При повреждении вытекает жидкостный электролит;
- - Сильнее зависимость от качества изготовления (корпус, защита).
💬 * - в сравнении с Li-Polymer, когда как плюсы и минусы литий-ионной технологии как таковой мы рассматривали в отдельной статье.
Где используются
Производители выбирают традиционные ячейки Li-ion для большинства портативных электронных устройств («приложений»):
- смартфоны и планшеты;
- ноутбуки;
- источники бесперебойного питания;
- гаджеты (от смарт-часов и повербанков до приборов «умного дома»);
- электроинструмент (аккумуляторная дрель, шуруповёрт, пила);
- бытовые приборы (роботы-пылесосы, триммеры, зубные щётки);
💬 Например, в таких легендарных устройствах, как: iPhone 4S, Apple MacBook Air 11", Apple iPod Photo, iPod Video и во многих других гаджетах.
Особенности
У ячеек Li-ion жёсткий прочный (пластиковый или металлический) корпус (призматический или цилиндрический). Конструкция выполнена так, чтобы ячейки было безопасно извлекать и перевозить.
Внутри элемента помимо анода, катода и (не всегда) контроллера размещён жидкостный электролит. Обычно в виде литиевой соли в органическом растворителе. Электролит помогает проводить электричество между электродами (подробнее о конструкции).
Литий-полимерный (Li-Po / Li-Pol / Li-Polymer)
Литий-полимерные батареи новее литий-ионных и имеют мягкий пластичный корпус (pouch-cell). Они легче, компактнее с более высокой плотностью энергии за счёт тесного размещения комплектующих.
👍 Плюсы литий-полимерной (Li-Poly/Li-Pol) батареи
- + Вариативные формы вплоть до Г-образных или изгибаемых;
- + Любые размеры вплоть до самых маленьких (меньше миллиметра);
- + Даже сложные формы и размеры окупаются при больших партиях;
- + Уменьшенный вес за счёт отсутствия твёрдой оболочки;
- + Незначительно безопаснее (электролит загущён).
👎 Минусы литий-полимерной (Li-Poly/Li-Pol) батареи
- - Выше стоимость производства особенно небольших партий;
- - Незначительно хуже соотношение цены и ёмкости;
- - Быстрее изнашивается в съёмных и подвижных конструкциях;
- - Трудно стандартизировать, когда большие партии выгоднее;
- - Опаснее при перевозке в открытом виде (тонкий корпус).
Где используются
Такой тип литиевого аккумулятора (Li-Po/Li-Poly) используется, например, в смартфонах: Xiaomi Redmi 5, Redmi Note 4x.
А также в «Айфонах»: iPhone 4, iPhone 5, iPhone 5C, iPhone 5S, iPhone 6, iPhone 6S, iPhone 7, iPhone 8, iPhone SE, iPhone X и новее.
Для портативных устройств, таких как смартфоны и ноутбуки, иногда оптимальнее выбирать форм-фактор pouch-cell, в котором изготавливают только ячейки Li-Polymer. По этой же причине всё чаще они размещаются в таких приложениях, как электроинструмент и электромобили.
Особенности
Литий-полимерные аккумуляторы несколько лет назад были распространены значительно меньше традиционных литий-ионных. Их дороже производить, сложнее обеспечить безопасную перевозку из-за мягкого незащищённого корпуса, большие партии обходятся дороже в сравнении с традиционными литий-ионными ячейками.
Раньше их применяли в основном в радиоуправляемых моделях, квадрокоптерах, в очень маленьких гаджетах (вроде фитнес-браслетов или электронных сигарет). Сегодня Li-Polymer встречаются уже по всему списку приложений Li-ion (который мы указали выше). Их иногда помещают в жёсткие корпуса, они становятся доступнее и по цене.
Отличия литий-ионного от литий-полимерного аккумулятора
Во всех известных смартфонах, планшетах, ноутбуках, смарт-часах и других портативных гаджетах наиболее подходящий тип аккумулятора рассчитывается на этапе проектирования.
Химическая разница Li-ion и Li-Pol:
- в поверхностных материалах катода и анода (например, выдерживают более высокие нагрузки как в LiHV-ячейках под RC-модели и квадрокоптеры);
- в сепараторе (разделитель, который в Li-ion пропускает ионы, а в Li-Polymer пропитывается жидкостным электролитом);
Вся химическая разница между литий-ионными и литий-полимерными батареями обычно заключается в типе используемого электролита:
- литий-полимерные батареи содержат микропористый гелевый электролит вместо пористого сепаратора, как в литий-ионных;
- литий-ионные батареи требуют жёсткого корпуса для сжатия электродов, в то время как литий-полимерные батареи используют ламинированные листы, которые не нуждаются в сжатии.
🔬Li-Polymer — это тоже самое, что и Li-ion
В «Battery University» (база знаний об аккумуляторах от международного инженерного сообщества) говорится, что в современных гаджетах практически не встречаются литиевые батареи на основе полимера. Нам предлагают литий-ионные полимерные батареи, в которых применяется ламинированная оболочка вместо жёстких корпусов, как у обычных литий-ионных батарей.
👉 Чаще всего литий-полимерной батареей называют литий-ионный аккумулятор в эластичной полимерной оболочке с компактными габаритами.
Применение Li-Polymer позволяет устанавливать аккумуляторы в более изощрённых формах, компактнее размещать контроллер. Например, так увеличивают ёмкость или добавляют больше компонентов при сохранении прежних габаритов (смартфон остаётся тонким, но больше держит заряд и предлагает ещё одну камеру).
Что лучше: литий-ионные или литий-полимерные?
Аккумулятор в вашем смартфоне, планшете или ноутбуке не будет работать на два часа дольше или служить на один год больше только потому, что на его корпусе написано «Li-Ion» или «Li-Polymer» (или вообще «Li-ion-Polymer»).
Лучше обращайте внимание на:
- её физические размеры,
- модель процессора
- или даже версию прошивки.
Это куда важнее сказывается на общей автономности мобильного гаджета, чем тип элемента.
Литий-ионный и литий-полимерный — это один и тот же тип аккумуляторов. Они могут иметь одинаковое время работы и характеристики. Лишь по-разному изготовлены ввиду предпочтений или ограничений производителя (сроки, бюджет, настроенные конвейеры).
Например, чтобы компактнее разместить внутри смартфона аккумулятор, Apple и Samsung делают его форму Г-образной. Такой фокус проще исполнить с Li-Polymer.
👉 Но это дорого и подходит в целом для топовых моделей.
В гаджетах попроще с универсальными батареями изготавливают большие партии недорогих Li-ion в жёстких корпусах, которые к тому же и безопаснее перевозить. Они ничем не хуже, но с дизайном, как у флагманских тонких моделей, уже не разгуляешься.
💔 Производители вообще не любят об этом распространяться, потому что сложно объяснить и доказать (ведь даже на простую разницу Li-ion и Li-Polymer мы истёрли клавиатуру).
Ответы Neovolt на вопросы по Li-ion и Li-Pol-аккумуляторам
Наша компания Neovolt разрабатывает и производит широкий ассортимент литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов для различных областей применения. Мы попросили инженерный отдел ответить на самые часто задаваемые вопросы.
💬 В: Есть ли в 2022 году разница между Li-ion и Li-Polymer ячейками для обычного пользователя?
- О: Именно для пользования готовым продуктом разницы нет никакой. В DIY и в разработке следует учитывать особенности.
💬 В: При производстве каких устройств Neovolt точно и ни за что не применит Li-Polymer? Почему?
- О: Таких решений у нас нет. Применяем там, где целесообразно.
💬 В: По мнению Neovolt, часто ли пользователи путают Li-ion и Li-Polymer, требуя установить одно вместо другого при заказе?
- О: Любые запросы выполним без проблем. Но, честно говоря, за 14 лет у нас случилось такое лишь один раз. На рентген-аппарат вместо спроектированных по Datasheet батарей Li-ion запросили изготовление именно вариант Li-Polymer. Заказчик не смог назвать, в чём разница, но ему просто хотелось изменить тип.
💬 В: Сильно ли отличается химический состав Li-ion и Li-Po?
- О: Зависит от того, что сравнивать. Если сопоставить электроинструмент с Li-ion и смартфон с Li-Po, то будет много отличий. Если сопоставить два одинаковых смартфона с этими двумя типами ячеек, то разницы почти нет (только по конструкции и экономике).
💬 В: Когда вы тестируете аккумуляторы, есть ли разница в тестах Li-ion и Li-Polymer?
- О: Нет. Только если для LiHV с номинальным напряжением 3,8 В или 3,85 В меняются минимальные и максимальные пределы.
💬 В: У меня смартфон с Li-ion-аккумулятором проработал год, а другой с Li-Polymer служит три года до сих пор — что скажете?
- О: Многое зависит от качества изготовления, производителя, присадок электролита, поверхностных материалов и даже от номинального напряжения (у одних 3,6 В, а у других 3,85 В). Например, аккумуляторы в совершенно новых iPhone иногда бракованные (почему).
💬 В: Скажите просто — могу ли я заменить элемент Li-ion на Li-Polymer (Li-Po/LiPo/Li-Pol)?
- О: Если их напряжение совпадает, то разумеется можно — в этой статье объясняется, почему это одна и та же электрохимическая система и почему такая замена возможна без проблем при совпадении напряжения и когда установочные размеры позволяют разместить новый элемент.
***
Так что не беспокойтесь об отличиях литий-ионной и литий-полимерной батареи, когда покупаете новое устройство. Вы получите одинаково отличный аккумулятор, несмотря ни на что!
А если нет, то напишите нам — мы поможем подобрать новый.
