Благодаря своим уникальным характеристикам: высокой удельной энергии, длительному сроку службы и высокому напряжению, литий-ионные аккумуляторы популярны. В статье рассмотрим отличия литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов, а также поговорим об их безопасном использовании.
Литий-ионные аккумуляторы
Совершенствование литий-ионных аккумуляторов продолжается с момента их создания и устойчиво идёт вверх. Все предыдущие системы достигли максимального возможного уровня по их энергоёмкости, но уровень Li-lon постоянно растёт. Если в 1991 году энергоёмкость первого аккумулятора была 110 ВТ*Ч/кг, то сейчас это порядка 260 для единичного пальчикового аккумулятора, а для готовой системы уже варьируется от 150 до 200 ВТ*Ч/кг. Одна из особенностей литий-ионных аккумуляторов – можно использовать огромное количество материалов в качестве катода, анода, электролита, сепаратора и т.д.
Отличия Li-Lon и Li-pol
Основное отличие литий-ионных аккумуляторов от литий-полимерных заключается в типе используемого электролита. Первоначально, в 70-х годах применялся сухой твердый полимерный электролит, похожий на пластиковую плёнку. Он не проводил электрический ток, но допускал обмен ионами. Полимерный электролит фактически заменял традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом. Он считается более безопасным, из-за того, что электролит, который впитан в него меньше испаряется. Поэтому, если вы случайно его повредили, то вряд ли произойдёт возгорание.
Так же существует разновидность полимеров, которые не впитывают жидкий электролит, а проводят литий самостоятельно. Это ещё лучше в плане безопасности и как раз основа для твердотельных аккумуляторов. В настоящее время идёт большое движение в сторону твердотельных аккумуляторов. Например, Тойота, Тошиба и другие компании объявляли в 2020 году о переходе на полностью твердотельные аккумуляторы, которые не подвержены возгоранию. В таких аккумуляторах используется в основном полиэтиленоксид с солью лития и отсутствует жидкость внутри.
Работа Li-Pol в низких температурах
Однако у полимерных аккумуляторов есть проблема – они плохо работают при низких температурах. То есть работать с обычными аккумуляторами можно и при температурах -20 - 40 градусов (в зависимости от электролита). Полимерные аккумуляторы в таких температурах не способны работать, потому что у них ноль является лимитом, ниже которого идти не следует. Поэтому в настоящее время многие производители отказываются от литий-полимерных аккумуляторов. Был большой ажиотаж вокруг полимерных аккумуляторов в 2000 году. В этот период осуществлялся переход на них. Сейчас все переходят обратно, потому что производителей не устраивает повышенное сопротивление полимера и то, что при низких температурах они не способны нормально функционировать.
Раньше обозначение Li-Pol указывало на то, что они литий-полимерные и имеют в себе полимерный электролит. Сейчас в основном надпись на аккумуляторах Li-Pol указывает просто на полимерный корпус. Но электролит там жидкий, а не полимерный. Для чего это делают?
Полимерный корпус делает аккумуляторы легче. Их проще и дешевле изготавливать, чем цилиндрические.
Почему аккумуляторы считаются опасными? Какие потребности потребителей не закрыты?
Пользователей не устраивает цена, работа в низких температурах и уровень безопасности литиевых аккумуляторов. Это важные проблемы и их нужно решать.
Проблема безопасности аккумуляторов волнует всех пользователей, ведь известны случаи, когда аккумуляторы взрывались. Сами по себе они безопасные. Проблемы возникают из-за нарушения правил эксплуатации. Это не зависит от самого литий-ионного аккумулятора.Нарушения могут быть достигнуты, например, неопытным пользователем или дефектами в системе электронной защиты. Если его перезарядить, то он может воспламениться и взорваться. Также опасность возникает в случае, когда перепутали полярность.
Существует две основных распространенных причины аварий:
• Перезаряд
• Перепутанная полярность
К сожалению, аварийные ситуации будут повторяться, поэтому учёные разрабатывают новые материалы как для катода, так и для анода, а также ведутся разработки новых безопасных электролитов и т. д