Le migliori fonti di energia galvanica moderne di piccole dimensioni sono elementi che utilizzano composti di litio come componente attivo. Questo materiale ha la più piccola massa di tutti i metalli disponibili per l'uso pratico, quindi ha il massimo potenziale elettrochimico. Ciò consente di ottenere la massima densità di corrente per unità di peso delle batterie prodotte.
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Funzionalità tecnologiche
Le batterie prodotte utilizzando la tecnologia utilizzando elettrodi di litio e incorporando questo metallo nell'elettrolita hanno parametri tecnici eccellenti, elevata capacità, corrente di funzionamento elevata, durata e compattezza.
Uno dei tipi più comuni di tali batterie sono i prodotti agli ioni di litio (Li Ion) e ai polimeri di litio (Li Polymer). Hanno molte caratteristiche di design simili, ma anche alcune differenze che influenzano le loro prestazioni.
Consideriamo più in dettaglio quali caratteristiche e differenze sono le batterie prodotte utilizzando queste tecnologie.
Cosa hanno in comune le batterie Li Ion e Li Pol
Entrambi i tipi di fonti di energia considerate hanno le seguenti caratteristiche identiche:
- costruzione identica di elettrodi contenenti materiale di carbonio (solitamente grafite) nell'anodo e cobalto, vanadio o ossido di manganese nel catodo;
- una reazione chimica simile, a seguito della quale esiste una forza elettromotrice nelle celle al litio, dovuta all'interazione di elettrodi separati da un elettrolita con l'inclusione di sali di litio;
- la stessa tensione nominale pari a 3,7 volt;
- la stessa durata di conservazione di 2-3 anni;
- la somiglianza del design consente l'uso degli stessi caricabatterie per entrambi i tipi di batterie;
- non hanno un effetto memoria, ma sono sensibili a una scarica forte e sono pericolosi se sovraccaricati (oltre 4,2 volt), in cui può verificarsi un incendio o un'esplosione;
- Non è consentito utilizzare entrambi i tipi di batterie in presenza di danni e dopo una scarica forte (inferiore a 2,7 volt).
Differenze tra batterie Li Ion e Li Pol
Le batterie al litio differiscono dagli ioni di litio principalmente nello stato fisico dell'elettrolito.
Nel primo caso, viene utilizzato un elettrolita polimerico solido, o piastre con inclusioni di un elettrolita gelatinoso, e nel secondo caso, gli elettrodi sono separati da una sostanza attiva liquida.
L'uso di un elettrolita completamente secco riduce la sua attività, quindi, per migliorare le caratteristiche operative delle batterie, vengono aggiunte inclusioni di un elettrolita semi-liquido in gel.
L'uso di uno strato di elettrolita polimerico invece di un separatore poroso riempito con elettrolita complica il processo e aumenta il suo costo, ma consente fonti di alimentazione più convenienti e sicure durante il funzionamento.
| caratteristica | Agli ioni di litio | Litio-Polimero |
|---|---|---|
| Densità di energia | alto | basso |
| Effetto dell'invecchiamento | Nel tempo, perde capacità | Anche perdere, ma non intenso come lo ione |
| Probabilità di un'esplosione | Può esplodere quando ricaricato | A prova di esplosione |
| costo del | a buon mercato | Cari |
| Tempo di ricarica | Carica a lungo | Si ricarica significativamente più velocemente |
| peso | più pesante | più facile |
Allo stesso tempo, l'uso del polimero secco riduce l'attività dell'elettrolita e fornisce parametri elettrici accettabili solo a temperature elevate.A questo proposito, nella produzione delle più moderne fonti ai polimeri di litio, viene utilizzata una tecnologia ibrida, in cui vengono aggiunte inclusioni di un elettrolita gelatinoso al materiale polimerico secco. Ciò aumenta la sua conduttività ionica mantenendo alte prestazioni.
La batteria agli ioni di litio è migliore del polimero di litio
Gli alimentatori agli ioni di litio presentano i seguenti vantaggi rispetto ai polimeri di litio:
- l'uso di un elettrolita liquido più attivo consente di ottenere una maggiore densità di energia e migliori caratteristiche di trasferimento di corrente a temperature normali e basse;
- la produzione di tali batterie è più economica delle celle ai polimeri di litio;
- resistono a un numero maggiore di cicli di carico di scarico, hanno una durata di servizio estesa.
Allo stesso tempo, l'uso di liquido elettrolitico attivo all'interno del caso di tali batterie comporta una serie di svantaggi:
- è necessario utilizzare alloggiamenti più sigillati e resistenti per evitare perdite di elettroliti;
- il peso totale delle batterie aumenta;
- diminuisce l'universalità d'uso;
- Le batterie agli ioni di litio sono più esplosive, hanno più paura del sovraccarico, richiedono l'uso di speciali dispositivi di protezione integrati;
- hanno bisogno di una carica più lunga con un controllo obbligatorio della massima tensione e temperatura;
- hanno meno capacità con le stesse dimensioni;
- l'elevata attività dell'elettrolita liquido provoca un invecchiamento più rapido dei modelli di batterie agli ioni di litio, che perdono circa lo 0,1% della capacità totale al mese.
La batteria ai polimeri di litio è migliore degli ioni di litio
Gli alimentatori Li Po presentano i seguenti vantaggi:
- l'uso di elettroliti secchi o semi-secchi consente la produzione di batterie compatte di qualsiasi forma e dimensione, oltre a renderle flessibili;
- hanno meno peso e dimensioni rispetto alle batterie agli ioni di litio con prestazioni identiche;
- maggiore capacità (quasi due volte) con la stessa capacità totale della batteria;
- migliore sicurezza e meno rischi di sovraccarico, nessun rischio di dispersione di elettroliti;
- meno tempo richiesto per la ricarica;
- meno usura.
Gli alimentatori ai polimeri di litio presentano anche degli svantaggi:
- ridotta densità di energia, quindi hanno meno corrente di scarica consentita e meno potenza massima fornita;
- sono più costosi da produrre;
- resistono a meno cicli di carica-scarica.
Cosa è meglio scegliere polimeri di litio o li
Non c'è molta differenza tra i due tipi di batterie, il che farebbe una scelta inequivocabile a favore di una o l'altra batteria. La scelta del tipo di batteria richiesto deve essere effettuata in base a ciascun caso specifico.
Se è necessario utilizzare batterie compatte e senza pretese, è meglio optare per la versione ai polimeri di litio.
Se necessario, per garantire una maggiore durata e ottenere una corrente di scarica più potente, è meglio utilizzare una fonte di energia agli ioni di litio. Questa opzione è più accettabile e se si desidera risparmiare sull'acquisto della batteria.
Entrambi i tipi di batterie hanno eccellenti caratteristiche elettriche, molte volte meglio delle batterie al sale, alcaline e agli idruri metallici. Nelle giuste condizioni operative, evitando forti scariche e sovraccarichi, entrambi i tipi di batterie possono durare per diversi anni, emettendo alta corrente e tensione.
