Les millors fonts modernes d’energia galvànica de mida petita són elements que utilitzen compostos de liti com a component actiu. Aquest material té la massa més petita de tots els metalls disponibles per a un ús pràctic, a causa del qual té el potencial electroquímic més gran. Això permet obtenir la màxima densitat de corrent per pes unitari de les bateries fabricades.
Contingut
Característiques tecnològiques
Les bateries fabricades amb tecnologia utilitzant elèctrodes de liti i la incorporació d’aquest metall a l’electròlit tenen uns paràmetres tècnics excel·lents, gran capacitat, alt corrent de funcionament, durabilitat i compacitat.
Un dels tipus més comuns de bateries d’aquest tipus són els productes d’ió-liti (Li Ion) i productes de liti-polímer (polímer de Li). Tenen moltes funcions de disseny similars, però també algunes diferències que afecten el seu rendiment.
Analitzem amb més detall quines característiques i diferències són les bateries fetes amb aquestes tecnologies.
Què tenen en comú les bateries Li Ion i Li Pol
Els dos tipus de fonts d'energia considerades tenen les següents característiques idèntiques:
- idèntica construcció d’elèctrodes que contenen material de carboni (generalment grafit) a l’ànode, i cobalt, vanadi o òxid de manganès al càtode;
- una reacció química similar, que es tradueix en una força electromotriu en cèl·lules de liti, a causa de la interacció d’elèctrodes separats per un electròlit amb la inclusió de sals de liti;
- el mateix voltatge nominal igual a 3,7 volts;
- la mateixa vida útil de 2-3 anys;
- la similitud del disseny permet l’ús dels mateixos carregadors per als dos tipus de bateries;
- no tenen un efecte de memòria, però són sensibles a una forta descàrrega i són perillosos en cas de sobrecàrrega (més de 4,2 volts), en què es pot produir un incendi o explosió;
- Els dos tipus de bateries no es poden utilitzar en cas de danys i després d'una forta descàrrega (per sota dels 2,7 volts).
Diferències entre les bateries de Li Ion i Li Pol
Les bateries Li pol difereixen de l’ió de liti principalment en l’estat físic de l’electròlit.
En el primer cas s’utilitza un electròlit de polímer sòlid, o plaques amb inclusions d’un electròlit similar al gel, i en el segon cas, els elèctrodes estan separats per una substància activa líquida.
L’ús d’un electròlit completament sec se’n redueix, per tant, per millorar les característiques operatives de les bateries, s’hi afegeixen inclusions d’un electròlit semilíquid en gel.
L’ús d’una capa d’electròlits de polímer en lloc d’un separador porós replet d’electròlits complica el procés i augmenta el seu cost, però permet obtenir fonts d’energia més còmodes i segures durant el funcionament.
| Característica | Ió de liti | Liti-polímer |
|---|---|---|
| Densitat energètica | Alt | Baix |
| Efecte de l'envelliment | Amb el pas del temps, perd capacitat | També es perd, però no és tan intens com la lió |
| Possibilitat d'explosió | Pot explotar quan es recarrega | A prova d’explosió |
| Cost | Barat | Benvolguts |
| Temps de càrrega | Càrrega durant molt de temps | Càrregues significativament més ràpides |
| Pes | Més dur | Més fàcil |
Al mateix temps, l’ús de polímer sec redueix l’activitat de l’electròlit i proporciona paràmetres elèctrics acceptables només a temperatures elevades.En aquest sentit, en la producció de les fonts modernes de polímer de liti s’utilitza tecnologia híbrida, en la qual s’afegeixen inclusions d’un electròlit similar al gel al material de polímer sec. Això augmenta la seva conductivitat iònica mantenint un alt rendiment.
Que la bateria d’ió de liti és millor que el polímer de liti
Les fonts d'alimentació d'ions de liti tenen els avantatges següents sobre el polímer de liti:
- l’ús d’un electròlit líquid més actiu permet obtenir una densitat d’energia més elevada i característiques de transferència de corrent a temperatures normals i baixes;
- la producció d’aquestes bateries és més barata que les cèl·lules de polímer de liti;
- suporten un major nombre de cicles de càrrega de descàrrega, tenen una vida útil prolongada.
Al mateix temps, l’ús de líquid d’electròlits actius dins del cas d’aquestes bateries causa diversos inconvenients:
- cal utilitzar carcasses més tancades i duradores per evitar fuites d’electròlits;
- el pes total de les bateries augmenta;
- la universalitat d’ús disminueix;
- Les bateries d’ió Li són més explosives, tenen més por de sobrecàrregar i requereixen l’ús de dispositius especials de protecció integrats;
- necessiten una càrrega més llarga amb un control obligatori de la tensió i la temperatura màximes;
- tenen menys capacitat amb la mateixa mida;
- l’elevada activitat de l’electròlit líquid provoca un envelliment més ràpid dels models de bateries d’ions de liti, que perden al voltant del 0,1% de la capacitat total al mes.
Que la bateria de polímer de liti és millor que l'ió de liti
Les fonts d'alimentació Li po tenen els avantatges següents:
- l’ús d’electròlits secs o semisecs permet la fabricació de bateries compactes de qualsevol forma i mida, a més de flexibilitzar-les;
- tenen menys pes i mida en comparació amb les bateries d’ions de liti idèntiques en el rendiment;
- capacitat (gairebé dues vegades) més elevada amb la mateixa capacitat total de la bateria;
- millor seguretat i menys risc de sobrecàrrega, sense risc de fuites d’electròlits;
- menys temps necessari per carregar;
- menys desgast.
Les fonts d'alimentació de polímer de liti també tenen desavantatges:
- densitat d’energia reduïda, de manera que tenen menys corrent de descàrrega admissible i menys potència màxima donada;
- són més cars de fabricar;
- suporten menys cicles de descàrrega de càrrega.
Què és millor triar el ió o el polímer
No hi ha tanta diferència entre ambdós tipus de bateries, cosa que faria una elecció inequívoca a favor d’una o altra bateria. L'elecció del tipus de bateria requerida s'ha de dur a terme en funció de cada cas concret.
Si heu d'utilitzar bateries compactes i sense pretensions, és millor optar per una versió de polímer de liti.
Si és necessari, per garantir una vida més llarga i obtenir un corrent de descàrrega més potent, és millor utilitzar una font d’alimentació d’ions de liti. Aquesta opció és més acceptable i si voleu estalviar diners en la compra de la bateria.
Els dos tipus de bateries presenten excel·lents característiques elèctriques, moltes vegades millors que les bateries de sal, alcalins i hidrurs metàl·lics. En condicions de funcionament adequades, evitant descàrregues fortes i sobrecàrregues, ambdós tipus de bateries poden durar diversos anys, donant una gran tensió i corrent.
