Сегодня практически все гаджеты - от смартфонов и ноутбуков до дронов - используют аккумуляторные батареи. Но важно не просто хранить энергию, а делать это максимально эффективно, с минимальным весом, высокой емкостью и относительной безопасностью. Литий-полимерные (Li-Pol) АКБ стали одним из решений, способных удовлетворить эти требования.
Но что делает их особенными? Чем они отличаются от литий ионных (Li-Ion) батарей? Какие у них плюсы и минусы. В этом материале мы дадим ответы на эти вопросы.
Подписывайтесь на наш телеграм-канал! Там еще больше интересного!
А давно ли они появились
Литий-полимерные АКБ появились как следующая ступень в развитии Li-Ion батарей. В 1980-х американский ученый Джон Гуденаф предложил применять литий-кобальт-оксид (LiCoO₂) как катод, что повысило стабильность аккумуляторов и стало основой для появления Li-Ion батарей.
Однако электролит в жидкой форме, использовавшийся в этих батареях, оставался уязвимым к протечкам и перегреву. И это привело к проработке вариантов с твердым или гелеобразным электролитом, что в конечном итоге привело к созданию Li-Pol аккумуляторов.
Ранний прототип Li-Pol батареи был представлен в 1996 году компанией Bellcore. Новая технология дала возможность отказаться от жесткого металлического корпуса и использовать гибкие материалы. Это сделало возможным создание АКБ самых разных форм или размеров, что оказалось особенно востребованным в сфере портативной электроники. Прогресс не стоял на месте, и Li-Pol батареи со временем стали очень популярны благодаря малому весу, высоким показателям плотности энергии и своей безопасности. Сегодня они широко применяются в смартфонах, планшетах, дронах и электромобилях, оставаясь одним из наиболее перспективных видов аккумуляторных батарей.
Что такое Li-pol АКБ и как они работают
Принцип работы таких батарей основан на перемещении через электролит ионов лития от анода к катоду. Катод как правило состоит из литий-кобальт-оксида (LiCoO₂), литий-железо-фосфата (LiFePO₄) или других литиевых соединений. Анод же представляет собой графит. В процессе зарядки литиевые ионы двигаются от катода к аноду, встраиваясь в графитовую структуру. При разряде они возвращаются обратно, высвобождая энергию для питания устройства.
Полимерный электролит в Li-Pol аккумуляторах может быть твердым, гелеобразным или иметь микропористую структуру, пропитанную литиевой солью. Его основная задача – обеспечивать движение ионов между электродами при сохранении электрической изоляции. Полимерная форма позволяет изготавливать АКБ с тонкими и гибкими корпусами, что дает возможность варьировать их форму и размеры.
Конструкция Li-Pol АКБ обычно представляет из себя несколько ячеек, заключенных в мягкую, но прочную оболочку из алюминиевой фольги и полимерного покрытия. Внутри находится сложенная или многослойная структура электродов с прослойками электролита. Количество ячеек влияет на напряжение аккумулятора: каждая ячейка обычно имеет номинальное напряжение около 3,7 В, а при последовательном соединении можно получить еще более высокие значения.
Плюсы и минусы Li-Pol АКБ
Литий-полимерные аккумуляторы, как и любые другие, имеют свои сильные и слабые стороны. Разберем их подробнее.
Плюсы
- Гибкость конструкции. В таких батареях используется полимерный электролит, поэтому они не требуют наличия жесткого металлического корпуса. Это позволяет создавать АКБ самых разных форм или размеров.
- Малый вес. Так как в них нет тяжелых металлических оболочек, Li-Pol батареи довольно легкие. Это критично для дронов, радиоуправляемых моделей и других гаджетов, где важен каждый грамм.
- Большая плотность энергии. Li-Pol АКБ способны накапливать большой запас энергии при небольших размерах, что обеспечивает долгое время работы.
- Сниженный риск утечек. В отличие от батарей с жидким электролитом, в Li-Pol АКБ используется гелеобразный или же твердый электролит, который не подвержен протечкам. Это делает их безопасными в повседневном использовании.
- Низкий саморазряд. Такие батареи теряют заряд значительно медленнее в сравнении с другими видами АКБ. Это позволяет дольше сохранять энергию при длительном хранении.
Минусы
- Чувствительность к механическим повреждениям. Гибкая оболочка, которая делает эти батареи удобными, также придает им уязвимость. Прокол, сильный изгиб или разрыв корпуса способны стать причиной короткого замыкания и перегрева, что может закончиться возгоранием.
- Короткий срок службы. Li-Pol АКБ в среднем выдерживают 300–500 циклов заряда-разряда, после чего их эффективность значительно снижается.
- Чувствительность к условиям эксплуатации. Эти батареи плохо переносят экстремальные температуры. Так, на холоде их емкость уменьшается, а жара может стать причиной вздутия и даже разрушения элемента.
- Высокая цена. Li-Pol АКБ дороже в изготовлении, чем литий-ионные, в связи с чем и цена на них выше.
- Необходимость контроллеров заряда. Для безопасного использования Li-Pol батареи требуют специальных схем защиты и балансировки заряда, ведь их перезарядка или глубокий разряд способны привести к потере емкости или вовсе к поломке.
Как правильно выполнять зарядку Li-Pol батарей
Поскольку литий-полимерные АКБ чувствительны к перезаряду и температурным условиям, при их зарядке лучше соблюдать ряд определенных правил:
- Их лучше заряжать при температуре от +10°C до +40°C. При более низких значениях химические реакции замедляются, что способно привести к уменьшению емкости, а при перегреве возрастает риск вздутия или повреждения элемента.
- Для зарядки Li-Pol АКБ следует использовать оригинальное ЗУ с контролем тока и регулировкой напряжения. Батареи заряжаются по методу CC/CV (Constant Current/Constant Voltage) – сначала ток подается на постоянном уровне, а затем постепенно снижается по мере приближения к максимальному напряжению (обычно 4,2 В на ячейку).
- Li-Pol батареи чувствительны к перезаряду – превышение напряжения выше 4,2 В на ячейку крайне нежелательно. Также противопоказан глубокий разряд (ниже 3,0 В на ячейку), поскольку это ускоряет деградацию аккумулятора. Да, многие устройства оснащены встроенными защитами, но если батарея используется отдельно (например, в моделях дронов), рекомендуется контролировать напряжение с помощью балансирных зарядных устройств.
- Оптимальный ток заряда составляет 0,5–1C (где C – емкость аккумулятора). Например, для батареи емкостью 2000 мАч (2 Ач) безопасный ток заряда составляет 1–2 А. Более быстрые зарядки (2C и выше) могут ускорить износ элемента, особенно если батарея не поддерживает функцию быстрой зарядки.
- Li-Pol АКБ не следует заряжать больше необходимого времени. Длительное нахождение в состоянии зарядки может привести к деградации аккумулятора.
- Если Li-Pol батарею не планируется использовать долгое время, его следует заряжать до достижения 50–60% (около 3,8 В на ячейку). Хранение в полностью заряженном/разряженном состоянии ускоряет потерю емкости.
Заключение
Характеристики Li-Pol АКБ делают их идеальным выбором для применения в устройствах, в которых важны важны компактность и мобильность, например в смартфонах, дронах и различных гаджетах. Однако, несмотря на явные плюсы, такие батареи имеют и ряд недостатков, среди которых высокая чувствительность к механическим повреждениям и относительно короткий срок службы.
Ключевая разница между Li-Pol и Li-Ion батареями заключается в типе электролита. Li-Ion аккумуляторы используют жидкий электролит, а в Li-Pol применяется гелеобразный или твердый полимерный электролит. Это делает их более безопасными, так как они не подвержены утечкам. Также, благодаря гибкости своей конструкции, Li-Pol АКБ могут быть различных форм и размеров, что предоставляет большую свободу в дизайне устройств.
Правильная эксплуатация и соблюдение правил зарядки Li-Pol аккумуляторов крайне важны. Это поможет избежать ряда проблем, таких как перезаряд или перегрев. Несмотря на высокую цену, Li-Pol батареи остаются оптимальным выбором для компактных и высокопроизводительных устройств, где важна эффективность и безопасная эксплуатация.
Приобрести аккумуляторный инструмент вы можете на нашем сайте. А если сомневаетесь в выборе - пишите в чат, или звоните нашим специалистам, они с удовольствием проконсультируют вас. И не забудьте применить промокод DZEN при оформлении заказа - так вы получите скидку в 3% на все покупки!
