Литий-полимерный (Li-Po) аккумулятор — это вариант литий-ионного (Li-ion) аккумулятора, в котором вместо жидкого электролита в жестком металлическом корпусе используется полимерный гелевый электролит, заключенный в мягкий, выложенный фольгой «пакет». Химический состав электродов в обоих случаях одинаков, поэтому различия в основном касаются формы, веса, прочности корпуса и стоимости производства, а не того, какой из них «лучше» в целом.
Для пользователей телефонов и ноутбуков обе технологии ведут себя очень похоже: у них схожее напряжение, они заряжаются одинаковым способом и обе требуют электронной защиты.
Суммируя
- Электролит: Li-ионный – жидкий раствор солей лития; Li-Po – гелевый (полимерный) электролит.
- Корпус: литий-ионные батареи чаще всего находятся в жестком корпусе (цилиндрическом или кубовидном); литий-полимерные — в гибкой фольге, что позволяет производить плоские элементы любой формы.
- Химический состав: одинаковые катодные и анодные материалы – литий-полимерные батареи не являются отдельным химическим типом, это просто другая конструкция элемента питания.
- Недостатки литий-полимерных аккумуляторов: более высокая стоимость производства, более низкая механическая прочность, склонность к разбуханию в процессе деградации.
Структура: жидкий электролит против гелевого электролита
Каждая литий-ионная батарея имеет катод (например, оксид кобальта лития, NMC или фосфат железа лития), анод (обычно графитовый), сепаратор и электролит, через который движутся ионы лития во время зарядки и разрядки.
В классическом литий-ионном элементе электролитом является соль лития, растворенная в жидком органическом растворителе, который насыщает пористый сепаратор. Первоначальная концепция литий-полимерного элемента предполагала сухой твердый полимерный электролит, но он хорошо проводил ионы только при повышенных температурах. Поэтому в современных литий-полимерных элементах используется гелевый электролит — полимер, пропитанный электролитом. В Battery University это суммируется так: для пользователя литий-полимерный элемент по сути идентичен литий-ионному, и оба типа используют идентичные катодные и анодные материалы.
Корпус, форма и вес
Наиболее заметное различие заключается в форме элементов . Литий-ионные батареи чаще всего выпускаются в виде цилиндрических элементов (например, популярные элементы 18650 или 21700, используемые в фонариках, электроинструментах и электровелосипедах) или призматических элементов в жестком корпусе. Металлический корпус эффективно защищает внутренние компоненты от деформации и поддерживает давление.
Литий-полимерные элементы упаковываются в плоский пакет из ламинированной фольги. По данным Battery University, такой тип корпуса снижает вес более чем на 20% по сравнению с традиционным жестким корпусом и позволяет производить очень тонкие элементы, которые плотно прилегают к устройству. Именно поэтому литий-полимерные элементы используются в смартфонах, планшетах, тонких ноутбуках, беспроводных наушниках, умных часах, а также дронах и радиоуправляемых моделях. Компромисс заключается в более низкой механической прочности — фольга не защищает элемент так же хорошо, как металлический корпус.
Вместимость, долговечность и безопасность
В интернете часто можно прочитать, что та или иная технология обладает «значительно более высокой» плотностью энергии, долговечностью или безопасностью. На практике, поскольку химический состав электродов одинаков, параметры в основном определяются конкретным материалом катода и качеством сборки. По оценкам Battery University, литий-полимерные батареи обладают немного большей удельной энергией (на килограмм) благодаря более легкому корпусу, но это преимущество не будет заметно в повседневном использовании.
С точки зрения безопасности, обе технологии имеют схожие проблемы: перезарядка, глубокий разряд, короткое замыкание, перегрев или механические повреждения могут привести к возгоранию. Оба типа требуют системы безопасности (BMS/защитная схема). Электролит на основе геля Li-Po менее подвержен утечкам, но пакетные элементы склонны к набуханию – при старении или неправильной зарядке выделяется газ. Вздутая батарея телефона – признак того, что её следует прекратить использовать.
Сравнительная таблица литий-ионных и литий-полимерных батарей.
| Характерный | Литий-ионный (Li-ion) | Литий-полимерный (Li-Po) |
|---|---|---|
| Электролит | Жидкость (соль лития в органическом растворителе) | Гель на полимерной основе |
| Химия электродов | Например, LCO, NMC, LFP, графит | Те же материалы |
| Случай | Чаще всего это жесткая банка (цилиндр, призма). | Гибкий фольгированный пакет |
| Форма | Стандартные размеры (например, 18650, 21700) | Плоская поверхность, любого размера, подходящая для вашего устройства. |
| вес корпуса | Больше | Меньший |
| Механическое сопротивление | Лучше | Более слабый риск отёка |
| себестоимость производства | Ниже для цилиндрических ячеек | Выше |
| Типичные области применения | Электроинструменты, фонарики, портативные зарядные устройства, электровелосипеды и электромобили | Смартфоны, планшеты, тонкие ноутбуки, наушники, дроны, радиоуправляемые модели. |
Какая батарея лучше – литий-ионная или литий-полимерная?
При покупке телефона или ноутбука вы не выбираете технологию — производитель выбирает её, исходя из конструкции устройства. Более важны ёмкость (мАч или Вт·ч), качество элементов питания и функции безопасности. Однако, покупая аккумулятор самостоятельно, учитывайте его предполагаемое назначение:
- Литий-ионные (цилиндрические) элементы – когда важны механическая прочность, стандартный размер и низкая цена, например, для фонариков, велосипедных аккумуляторов, наборов для самостоятельной сборки.
- Литий-полимерные аккумуляторы (Li-Po) — когда важны малый вес и плоская форма или высокий мгновенный ток, например, для дронов, радиоуправляемых моделей, компактной электроники.
- В обоих случаях используйте зарядное устройство, предназначенное для данного типа аккумуляторов и соответствующее рекомендациям производителя (напряжение, количество элементов, зарядный ток).
Как безопасно использовать литиевые батареи?
- Не заряжайте их при высоких температурах или на легковоспламеняющихся поверхностях; не оставляйте литий-полимерные аккумуляторы без присмотра во время зарядки.
- Не прокалывайте, не раздавливайте и не нагревайте клетки.
- Не заряжайте вздутую или поврежденную батарею и не пытайтесь «проткнуть» ее, чтобы выпустить газ — отнесите устройство в сервисный центр.
- Использованные батарейки следует сдавать в пункты сбора (магазины электроники, ПСЗОК), ни в коем случае не в контейнеры для смешанных отходов.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Можно ли считать литий-полимерный аккумулятор также литий-ионным аккумулятором?
Да. Литий-полимерный аккумулятор — это разновидность литий-ионного аккумулятора. Он работает по тому же принципу (ионы лития перемещаются между электродами) и использует те же электродные материалы. Различия заключаются в форме электролита (гель) и корпусе (мягкий чехол).
Литий-полимерные аккумуляторы безопаснее литий-ионных?
Это не общее утверждение. Гелевые электролиты протекают реже, но мягкие корпуса обеспечивают меньшую защиту и могут разбухать. Оба типа требуют наличия систем безопасности и могут воспламениться при повреждении или неправильной зарядке.
Можно ли заряжать литий-полимерные аккумуляторы с помощью зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов?
В устройствах (телефонах, ноутбуках) зарядка контролируется электроникой устройства, поэтому проблем нет. Заряжайте отдельные литий-полимерные батареи, например, для определенных моделей, с помощью зарядного устройства, предназначенного для этого типа батарей, с правильным количеством элементов, установленным в соответствии с инструкциями производителя.
Почему у меня вздувается батарея телефона?
В мягких батареях из-за старения, перегрева или неправильной зарядки может накапливаться газ, вызывающий расширение пленки. Вздутую батарею больше нельзя использовать, и ее необходимо заменить в сервисном центре.
Какая батарея выдержит больше циклов зарядки?
Количество циклов зависит главным образом от химического состава катода (например, LFP более долговечен, чем многие другие), качества элемента и условий эксплуатации – температуры, глубины разряда, зарядного тока – а не от того, находится ли элемент в пакете или в корпусе.
См. также
- В чём разница между батарейками LR20 и R20?
- В чём разница между переменным и постоянным током?
- В чём разница между ноутбуком и ультрабуком?
- В чём разница между предохранителями B и C?