Литий-полимерные батареи и литий-ионные батареи

Вступление

Современный мир сегодня наводнен всевозможными чудесами техники. Всевозможные гаджеты и устройства разбросаны по технологическому ландшафту и имеют множество применений и приложений. Смартфоны, основанные на мобильных технологиях, повсеместны, их можно увидеть каждый день и использовать каждый день. В дополнение к этому у нас есть ноутбуки, настольные компьютеры, планшеты, КПК, Smart TV и множество других товаров, которые делают нашу повседневную жизнь проще и эффективнее. Важнейшим элементом, который играет ключевую роль во многих используемых гаджетах, является литий-полимерный аккумулятор и литий-ионный аккумулятор. Что такое литий-полимерные батареи и чем они отличаются от литий-ионных аккумуляторов? Небольшая история поможет прояснить это.

Разработка литий-ионной батареи началась примерно в 1912 году, но стала популярной только в 1991 году после того, как ее приняла корпорация Sony. Эти батареи имеют высокую плотность энергии (энергия, запасенная на единицу объема), но были не такими дорогими, как литий-полимерные батареи. Они имеют низкую скорость саморазряда и не требуют грунтовки при первом использовании. Обратной стороной этих типов батарей является их тенденция к ухудшению качества с возрастом, даже когда они не используются. Кроме того, его химическая структура ограничивает его прямоугольной формой.

С другой стороны, литий-полимерные батареи имеют историю, восходящую к 1970-м годам. Первоначальная конструкция состояла из сухого твердого полимерного электролита, который выглядел как пластиковая пленка. Следовательно, эти батареи могут быть такими же тонкими, как кредитные карты, при одновременном сохранении достаточного заряда батареи. В дополнение к этому они обладают улучшенными функциями безопасности и довольно легки. Обратной стороной всех этих преимуществ является повышенная стоимость и низкая удельная энергия по сравнению с литий-ионными батареями. Этому типу батареи можно придать самые разные формы, поскольку твердый полимер, из которого она изготовлена, является гибким.

В итоге литий-полимерный аккумулятор представляет собой перезаряжаемую литий-ионную батарею, в которой вместо жидкого электролита используется полимерный электролит. Они полезны в приложениях, где вес имеет решающее значение, например, в радиоуправляемых самолетах, радиоуправляемых автомобилях, подводных транспортных средствах, энергобанках, портативных медиаплеерах, электронных сигаретах, крупномасштабных моделях поездов и мобильных устройствах. С другой стороны, литий-ионная батарея также является перезаряжаемой батареей, обычно используемой для портативной электроники, электромобилей, электроинструментов, таких как аккумуляторные дрели и пилы, а также для аэрокосмических и военных приложений. По сути, разница между обоими типами батарей заключается в материале, который используется в качестве разделителя. В литий-полимерных батареях вместо инертного вещества с отверстиями, покрытыми электролитом, используется сепаратор, состоящий из микропористого полимера, покрытого электролитическим гелем, который также служит катализатором, уменьшающим энергетический барьер в химической реакции между катодом. и анод. Чтобы лучше понять обе эти батареи, а также их возможности, преимущества и недостатки, следующие подтемы помогут прояснить это, а именно:

· Как работают литий-полимерные и литий-ионные батареи ·

· Как долго служат литий-полимерные и литий-ионные батареи?

· Безопасны ли литий-полимерные батареи и литий-ионные батареи?

Как работают литий-полимерные и литий-ионные батареи ·

По сути, и литий-ионные, и литий-полимерные (которые на самом деле являются частью семейства литий-ионных) работают по одному и тому же принципу работы. Батареи состоят из пяти основных компонентов (катода, анода, сепаратора, токоприемников и электролита). Анод и катод накапливают литий, а электролит - это среда, через которую проходят положительно заряженные ионы лития. В процессе зарядки батареи катод, который является положительным электродом, отдает часть своих ионов лития, которые проходят через электролит и сепаратор, к аноду или отрицательному электроду. Когда аккумулятор разряжен (при использовании), ионы лития перемещаются от анода к катоду, что, в свою очередь, приводит к потоку электронов (электроэнергии) через устройство, питаемое от аккумулятора. Этот процесс повторяется и может быть обратимым в течение многих циклов и лет, отсюда и термин «срок службы батареи». Таким образом, во время зарядки аккумулятор потребляет энергию и отдает ее при разрядке.

Как долго служат литий-полимерные и литий-ионные батареи?

И литий-ионные, и литий-полимерные батареи испытывают «старение». Старение - это срок службы батареи или ее срок службы. Как долго он будет использоваться, прежде чем начнется ухудшение и деградация, и он больше не сможет выполнять основную функцию питания устройства, такого как смартфон. В среднем обе батареи ионно-литиевого типа служат от двух до трех лет, даже если они не используются. Поэтому важно купить новый аккумулятор для своего устройства и проверить это, проверив дату изготовления. Батареи начинают стареть с момента их изготовления, поэтому с этого времени следует отсчитывать срок их службы. В дополнение к этому литий-полимерные батареи обычно имеют циклы перезарядки, которые варьируются от 300 до 400 циклов. С другой стороны, ионно-литиевые батареи обычно имеют срок службы от 400 до 1200 циклов до выхода из строя. Следовательно, в среднем литий-ионные батареи имеют тенденцию служить дольше, чем литий-полимерные батареи.

Безопасны ли литий-полимерные и литий-ионные батареи?

Литий-ионные батареи содержат горючий электролит и находятся под давлением. Следовательно, были зарегистрированы случаи взрыва устройств, работающих от ионно-литиевых батарей, с причинением тяжких телесных повреждений. Это означает, что с точки зрения безопасности литий-полимерные батареи имеют преимущество перед литий-ионными батареями. Однако стоит отметить факт, что оба типа батарей содержат очень едкие химические вещества, которые в случае утечки вредны для окружающей среды. Кроме того, эти химические компоненты чрезвычайно опасны при проглатывании человеком или животным. Это окажет очень вредное воздействие на внутренние органы обоих живых существ. Полимер, используемый в литий-полимерной батарее, делает батареи более устойчивыми к повреждениям, что предотвращает утечку смертоносных химикатов. Этот компонент технологической составляющей делает литий-полимерный аккумулятор более безопасным, чем литий-ионный.