Літій - полімерний акумулятор на відміну від іонного

Li─Ion акумулятор

Роботи зі створення акумуляторів із використанням літію велися досить давно. Але перші працездатні екземпляри для побутової техніки з'явилися лише у 70-ті роки минулого сторіччя. Але тоді це були недосконалі моделі з електродами із металевого літію. І експлуатація таких акумуляторів є проблематичною в плані безпеки. Залишалося багато невирішених проблем із процесом заряду та розряду таких батарей.

Це призводить до того, що стабільність роботи порушується і виникає загроза займання через неконтрольоване перебіг реакції в батареї. Акумуляторний елемент швидко нагрівається і, коли температура піднімається до плавлення літію, йде бурхлива реакція з запаленням. З цим були пов'язані відгуки перших акумуляторів літієвого типу споживчої електроніки на початку 90-х.

В результаті вчені почали розробляти АКБ на основі іонів Li. Через те, що довелося відмовитись від використання металевого літію, дещо зменшилася енергетична щільність. Проте були вирішені проблеми з безпекою при експлуатації АКБ. Ці нові акумулятори отримали назву літій-іонних.

Рекомендуємо додатково прочитати статтю про те, як правильно заряджати акумуляторну батарею.

Вони відрізняються матеріалом, що використовується як катод, форм-фактором і за деякими іншими параметрами. Їх однозначно характеризує конструкція, до якої входять електроди, занурені в рідкий електроліт, що містить іони літію. Цей акумуляторний елемент поміщений у металеву герметичну оболонку (сталь, алюміній). Для управління процесами заряду та розряду в літій-іонних акумуляторних батареях є друкованаплата, звана контролером.

Щоб картина по Li-Ion батареях була повною, розглянемо їх переваги та недоліки. Повернутись до змісту

Переваги Li-Ion

Недоліки Li-Ion

Необхідний контролер. Це друкована плата, яка контролює напругу акумулятора або елементів, якщо їх кілька. Плата також контролює максимальний струм розряду, а в деяких випадках і температуру банки. Без контролера неможлива безпечна експлуатація літій-іонної АКБ;
Деградація Li - Ion системи йде навіть при зберіганні. Тобто через рік ємність батареї відчутно зменшується, навіть якщо вона не використовується. Акумулятори інших типів (лужні, свинцево-кислотні) теж поступово деградують у процесі зберігання, але вони менш виражено;
Ціна літій - іонних вище, ніж кадмієвих або нікель - металогідридних.

Li─Pol акумулятор

Через проблеми із забезпеченням безпеки при заряді-розряді Li-Ion акумуляторів стали вестися подальші розробки модифікацій цих батарей. В результаті були розроблені літій-полімерні акумулятори. Їхня відмінність від іонних у застосовуваному електроліті. Варто сказати, що перші розробки в цьому напрямку велися одночасно з технологією Li-Ion. Ще в минулому столітті був вперше використаний сухий електроліт із твердого полімеру. На вигляд він схожий на плівку з пластику. Цей полімер не проводить струму, але не перешкоджайте іонному обміну, який передбачає рух заряджених атомів або їх груп. Крім вмісту електроліту, полімер ще виступає як пористий сепаратор між електродами.

Конструкція літій - полімерного акумулятора

Природно, що є недоліки. Зокрема Li-Pol акумулятори з сухим електролітоммають низьку електричну провідність за умов кімнатної температури. Це тим, що з цієї температурі їх внутрішній опір великий, що перешкоджає видачі розрядного струму, який буде необхідний роботи портативної електроніки.

Так, що практично всі літій - полімерні акумулятори в сучасних мобільних гаджетах використовують гелеподібний електроліт. За своєю конструкцією вони є гібридом іонних і полімерних батарей. У чому ж відмінність між іонними та полімерними АКБ із гелеподібним електролітом? Їхні основні електрохімічні параметри приблизно однакові. Відмінність таких гібридних АКБ полягає в тому, що в них замість сіпаратора пористого використовується твердий електроліт. Він, як говорилося вище, ще виконує роль пористого сепаратора. А електроліт у гелеподібному стані використовується для того, щоб збільшити електропровідність іонів.

Відмінність літій-полімерного від літій-іонного акумулятора

Полімерні батареї мають у своєму складі твердий електроліт (полімер). У разі гібридних Li-Pol акумуляторів додається гелеподібний електроліт з іонами літію. У випадку Li-Ion акумуляторів є рідкий електроліт;

Літій-полімерні АКБ можуть виконуватися без металевої оболонки, що неприпустимо для іонних. Крім того, Li-Pol можуть виконуватися будь-якої форми і товщиною до 1 міліметра. Це досить істотна відмінність та перевага полімерних батарей;

Енергоємність Li-Pol акумуляторів трохи менша за іонні.

Водночас вони мають такі загальні моменти:

Загальний принцип передачі заряду за допомогою іонів літію;
Відсутня ефект пам'яті;
низький рівень саморозряду;
Обидва типи акумуляторів схильні до деградації при зберіганні.