Die besten modernen galvanischen Stromquellen kleiner Größe sind Elemente, die Lithiumverbindungen als aktive Komponente verwenden. Dieses Material hat die kleinste Masse aller für den praktischen Gebrauch verfügbaren Metalle, wodurch es das größte elektrochemische Potenzial besitzt. Dies ermöglicht es Ihnen, die höchste Stromdichte pro Gewichtseinheit der hergestellten Batterien zu erhalten.
Inhalt
Technologische Merkmale
Batterien, die unter Verwendung von Lithiumelektroden hergestellt wurden und dieses Metall in den Elektrolyten integrieren, weisen hervorragende technische Parameter, eine hohe Kapazität, einen hohen Betriebsstrom, eine lange Lebensdauer und Kompaktheit auf.
Eine der häufigsten Arten solcher Batterien sind Lithium-Ionen- (Li-Ion) und Lithium-Polymer- (Li-Polymer-) Produkte. Sie haben viele ähnliche Konstruktionsmerkmale, aber auch einige Unterschiede, die sich auf ihre Leistung auswirken.
Lassen Sie uns genauer betrachten, welche Merkmale und Unterschiede Batterien aufweisen, die mit diesen Technologien hergestellt wurden.
Was haben Li-Ionen- und Li-Pol-Batterien gemeinsam?
Beide Arten von betrachteten Stromquellen weisen die folgenden identischen Merkmale auf:
- identischer Aufbau von Elektroden, die Kohlenstoffmaterial (üblicherweise Graphit) in der Anode und Kobalt-, Vanadium- oder Manganoxid in der Kathode enthalten;
- eine ähnliche chemische Reaktion, aufgrund derer in Lithiumzellen eine elektromotorische Kraft aufgrund der Wechselwirkung von durch einen Elektrolyten getrennten Elektroden unter Einschluss von Lithiumsalzen auftritt;
- die gleiche Nennspannung von 3,7 Volt;
- die gleiche Haltbarkeit von 2-3 Jahren;
- Die Ähnlichkeit des Designs ermöglicht die Verwendung der gleichen Ladegeräte für beide Batterietypen.
- Sie haben keinen Memory-Effekt, sind jedoch empfindlich gegen starke Entladungen und gefährlich bei Überladung (mehr als 4,2 Volt), bei der ein Brand oder eine Explosion auftreten kann.
- Beide Batterietypen dürfen bei Beschädigung und starker Entladung (unter 2,7 Volt) nicht verwendet werden.
Unterschiede zwischen Li-Ionen- und Li-Pol-Batterien
Li-Pol-Batterien unterscheiden sich von Lithium-Ionen hauptsächlich durch den physikalischen Zustand des Elektrolyten.
Im ersten Fall wird ein fester Polymerelektrolyt oder Platten mit Einschlüssen eines gelartigen Elektrolyten verwendet, und im zweiten Fall sind die Elektroden durch einen flüssigen Wirkstoff getrennt.
Die Verwendung eines vollständig trockenen Elektrolyten verringert seine Aktivität, weshalb zur Verbesserung der Betriebseigenschaften der Batterien Einschlüsse von halbflüssigem Gelelektrolyten hinzugefügt werden.
Die Verwendung einer Polymerelektrolytschicht anstelle eines mit Elektrolyt gefüllten porösen Separators verkompliziert den Prozess und erhöht seine Kosten, ermöglicht jedoch bequemere und sicherere Energiequellen während des Betriebs.
| Feature | Lithium-Ionen | Lithium-Polymer |
|---|---|---|
| Energiedichte | Hoch | Niedrig |
| Auswirkung des Alterns | Mit der Zeit verliert es an Kapazität | Auch verlieren, aber nicht so intensiv wie Li-Ion |
| Explosionsgefahr | Kann beim Aufladen explodieren | Explosionsgeschützt |
| Kosten | Günstig | Meine Lieben |
| Ladezeit | Für eine lange Zeit aufladen | Lädt deutlich schneller |
| Gewicht | Härter | Einfacher |
Gleichzeitig verringert die Verwendung von trockenem Polymer die Aktivität des Elektrolyten und liefert nur bei hohen Temperaturen akzeptable elektrische Parameter.In dieser Hinsicht wird bei der Herstellung modernster Lithium-Polymer-Quellen die Hybridtechnologie verwendet, bei der dem trockenen Polymermaterial Einschlüsse eines gelartigen Elektrolyten zugesetzt werden. Dies erhöht die Ionenleitfähigkeit bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer hohen Leistung.
Als Lithium-Ionen-Akku ist besser als Lithium-Polymer
Lithium-Ionen-Netzteile bieten gegenüber Lithium-Polymer folgende Vorteile:
- Die Verwendung eines aktiveren flüssigen Elektrolyten ermöglicht es, eine höhere Energiedichte und verbesserte Stromübertragungseigenschaften bei normalen und niedrigen Temperaturen zu erzielen.
- Die Herstellung solcher Batterien ist billiger als die Herstellung von Lithium-Polymer-Zellen.
- Sie halten einer größeren Anzahl von Entladungs-Ladezyklen stand und haben eine verlängerte Lebensdauer.
Gleichzeitig verursacht die Verwendung von aktiver Elektrolytflüssigkeit im Inneren solcher Batterien eine Reihe von Nachteilen:
- Es müssen mehr versiegelte und haltbare Gehäuse verwendet werden, um das Austreten von Elektrolyt zu verhindern.
- das Gesamtgewicht der Batterien nimmt zu;
- die Universalität des Gebrauchs nimmt ab;
- Li-Ionen-Akkus sind explosiver, haben mehr Angst vor Überladung und erfordern die Verwendung spezieller eingebauter Schutzvorrichtungen.
- Sie benötigen eine längere Ladung mit einer obligatorischen Kontrolle der maximalen Spannung und Temperatur.
- Sie haben weniger Kapazität bei gleicher Größe.
- Die hohe Aktivität des flüssigen Elektrolyten führt zu einer schnelleren Alterung der Lithium-Ionen-Batteriemodelle, die etwa 0,1% der monatlichen Gesamtkapazität verlieren.
Als Lithium-Polymer-Akku ist besser als Lithium-Ionen
Li-Po-Netzteile bieten folgende Vorteile:
- Die Verwendung von trockenem oder halbtrockenem Elektrolyten ermöglicht die Herstellung von kompakten Batterien jeglicher Form und Größe sowie deren Flexibilität.
- Sie haben ein geringeres Gewicht und eine geringere Größe im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien mit identischer Leistung.
- höhere (fast doppelte) Kapazität bei gleicher Gesamtkapazität des Akkus;
- Bessere Sicherheit und geringere Gefahr der Überladung, keine Gefahr des Austretens von Elektrolyt.
- weniger Ladezeit;
- weniger Verschleiß.
Lithium-Polymer-Netzteile haben auch Nachteile:
- reduzierte Energiedichte, daher haben sie weniger zulässigen Entladestrom und weniger gegebene Maximalleistung;
- Ihre Herstellung ist teurer.
- Sie halten weniger Lade- und Entladezyklen stand.
Was ist besser, Li-Ion oder Li-Polymer zu wählen
Es gibt nicht so viele Unterschiede zwischen beiden Batterietypen, was eine eindeutige Entscheidung für die eine oder andere Batterie bedeuten würde. Die Auswahl des erforderlichen Batterietyps muss in Abhängigkeit vom jeweiligen Einzelfall erfolgen.
Wenn Sie kompakte und schlichte Batterien benötigen, ist es besser, sich für die Lithium-Polymer-Version zu entscheiden.
Um eine längere Lebensdauer und einen stärkeren Entladestrom zu gewährleisten, ist es gegebenenfalls besser, eine Lithium-Ionen-Stromquelle zu verwenden. Diese Option ist akzeptabler und wenn Sie beim Kauf des Akkus Geld sparen möchten.
Beide Batterietypen weisen hervorragende elektrische Eigenschaften auf und sind um ein Vielfaches besser als Salz-, Alkali- und Metallhydridbatterien. Unter den richtigen Betriebsbedingungen und unter Vermeidung starker Entladung und Überladung können beide Batterietypen mehrere Jahre halten und hohe Ströme und Spannungen abgeben.
