מקורות הכוח הגלווניים הקטנים והמודרניים הטובים ביותר הם אלמנטים המשתמשים בתרכובות ליתיום כמרכיב הפעיל. לחומר זה המסה הקטנה ביותר של כל המתכות הזמינות לשימוש מעשי, ולכן יש לו את הפוטנציאל האלקטרוכימי הגדול ביותר. זה מאפשר לך לקבל את הצפיפות הנוכחית הגבוהה ביותר למשקל יחידה של סוללות מיוצרות.
תוכן
מאפייני טכנולוגיה
לסוללות המיוצרות בטכנולוגיה באמצעות אלקטרודות ליתיום ומשלבות מתכת זו באלקטרוליט יש פרמטרים טכניים מצוינים, קיבולת גבוהה, זרם הפעלה גבוה, עמידות וקומפקטיות.
אחד הסוגים הנפוצים ביותר של סוללות כאלה הוא מוצרי ליתיום-יון (Li Ion) ומוצרי ליתיום-פולימר (Li Polymer). יש להם הרבה תכונות עיצוב דומות, אך גם כמה הבדלים המשפיעים על הביצועים שלהם.
הבה נבחן ביתר פירוט אילו תכונות והבדלים הם סוללות המיוצרים בטכנולוגיות אלה.
מה משותף לסוללות Li Ion ו- Li Pol
לשני הסוגים של מקורות כוח נחשבים התכונות הבאות זהות:
- בנייה זהה של אלקטרודות המכילות חומר פחמן (בדרך כלל גרפיט) באנודה, וקובלט, ונדיום או תחמוצת מנגן בקתודה;
- תגובה כימית דומה שכתוצאה ממנה יש כוח אלקטרומטיבי בתאי ליתיום, עקב אינטראקציה של אלקטרודות המופרדות על ידי אלקטרוליט עם הכללת מלחי ליתיום;
- אותו מתח מדורג שווה ל- 3.7 וולט;
- חיי מדף זהים של 2-3 שנים;
- הדמיון של העיצוב מאפשר שימוש באותם מטענים לשני סוגי הסוללות;
- אין להם אפקט זיכרון, אך הם רגישים לפריקה חזקה ומסוכנים כאשר הם עמוסים יתר (יותר מ -4.2 וולט), בהם יכולה להתרחש שריפה או פיצוץ;
- אסור להשתמש בשני סוגי הסוללות בנוכחות נזק ולאחר פריקה חזקה (מתחת ל -2.7 וולט).
ההבדלים בין סוללות Li Ion ו- Li Pol
סוללות Li pol נבדלות מליתיום-יון בעיקר במצב הפיזי של האלקטרוליט.
במקרה הראשון משתמשים באלקטרוליט פולימרי מוצק, או צלחות עם תכלילים של אלקטרוליט דמוי ג'ל, ובמקרה השני מופרדות האלקטרודות על ידי חומר פעיל נוזלי.
השימוש באלקטרוליט יבש לחלוטין מצמצם את פעילותו, ולכן, לשיפור המאפיינים התפעוליים של הסוללות, מתווספים אליו תכלילים של אלקטרוליט ג'ל נוזלי למחצה.
השימוש בשכבת אלקטרוליט פולימרית במקום מפריד נקבובי מלא אלקטרוליט מסבך את התהליך ומעלה את עלותו, אך מאפשר מקורות כוח נוחים ובטוחים יותר במהלך הפעולה.
| תכונה | ליתיום-יון | ליתיום-פולימר |
|---|---|---|
| צפיפות אנרגיה | גבוה | נמוך |
| השפעת ההזדקנות | עם הזמן הוא מאבד יכולת | גם מאבד, אך לא עז כמו ליון |
| סיכויי פיצוץ | עלול להתפוצץ כשהוא טעון | הוכחת פיצוץ |
| עלות | זול | יקרים |
| זמן טעינה | תשלום במשך זמן רב | טעינה מהירה יותר באופן משמעותי |
| משקל | קשה יותר | קל יותר |
במקביל, השימוש בפולימר יבש מקטין את פעילות האלקטרוליט ומספק פרמטרים חשמליים מקובלים רק בטמפרטורות גבוהות.בהקשר זה, בייצור של מרבית המקורות ליתיום-פולימרים מודרניים, משתמשים בטכנולוגיה היברידית, בה מתווספות תכלילים של אלקטרוליט דמוי ג'ל לחומר הפולימרים היבש. זה מגביר את המוליכות היונית שלו תוך שמירה על ביצועים גבוהים.
סוללת ליתיום-יון טובה יותר מפולימר ליתיום
לספקי כוח ליתיום-יון היתרונות הבאים על פני ליתיום-פולימר:
- השימוש באלקטרוליט נוזלי פעיל יותר מאפשר להשיג צפיפות אנרגיה גבוהה יותר ומאפייני העברת זרם משופרים בטמפרטורות רגילות ונמוכות;
- ייצור סוללות כאלה זול יותר מתאי פולימר ליתיום;
- הם עומדים במספר גדול יותר של מחזורי שירות פריקה, הם בעלי אורך שירות מורחב.
במקביל, השימוש בנוזל אלקטרוליטים פעיל במקרים של סוללות כאלה גורם למספר חסרונות:
- יש צורך להשתמש במעטה אטום ועמיד יותר בכדי למנוע דליפת אלקטרוליטים;
- המשקל הכולל של הסוללות עולה;
- האוניברסליות של השימוש פוחתת;
- סוללות Li-ion מתפוצצות יותר, חוששות יותר מדי טעינה, דורשות שימוש במכשירי הגנה מובנים מיוחדים;
- הם זקוקים לטעינה ארוכה יותר עם בקרת חובה של מתח וטמפרטורה מקסימליים;
- יש להם פחות קיבולת באותו גודל;
- הפעילות הגבוהה של אלקטרוליט נוזלי גורמת להזדקנות מהירה יותר של דגמי סוללות ליתיום-יון, אשר מאבדים כ -0.1% מהקיבולת הכוללת בחודש.
סוללת ליתיום פולימר טובה יותר מליתיום-יון
לספקי כוח Li po יש את היתרונות הבאים:
- השימוש באלקטרוליט יבש או חצי יבש מאפשר ייצור של סוללות קומפקטיות בכל צורה ובכל גודל, כמו גם הפיכתן לגמישות;
- יש להם פחות משקל וגודל לעומת סוללות ליתיום-יון זהות בביצועים;
- קיבולת גבוהה יותר (כמעט פעמיים) עם אותה קיבולת סוללה כוללת;
- בטיחות טובה יותר ופחות סיכון לטעינת יתר, אין סיכון לדליפת אלקטרוליט;
- פחות זמן נדרש לטעינה;
- פחות בלאי.
לספקי כוח ליתיום-פולימר יש גם חסרונות:
- צפיפות אנרגיה מופחתת, כך שיש להם זרם פריקה מותר פחות ופחות כוח מקסימלי שניתן;
- הם יקרים יותר לייצור;
- הם עומדים בפחות מחזורי פריקת מטען.
מה עדיף לבחור ליון או פולימר לי
אין כל כך הבדל בין שני סוגי הסוללות, מה שיעשה בחירה חד משמעית לטובת סוללה כזו או אחרת. הבחירה בסוג הסוללה הנדרש חייבת להתבצע בהתאם לכל מקרה ספציפי.
אם אתה צריך להשתמש בסוללות קומפקטיות ולא יומרות, עדיף לבחור בגרסת הליתיום-פולימר.
במידת הצורך, כדי להבטיח חיים ארוכים יותר ולקבל זרם פריקה חזק יותר, עדיף להשתמש במקור כוח ליתיום-יון. אפשרות זו מקובלת יותר ואם ברצונך לחסוך כסף ברכישת המצבר.
לשני סוגי הסוללות יש מאפיינים חשמליים מצוינים, טובים פי כמה מסוללות מלח, אלקליין ומתכת הידרידית. בתנאי הפעלה הנכונים, הימנעות מפריקה חזקה ומטעינה יתר, שני סוגי הסוללות יכולים להימשך מספר שנים, ומפיצים זרם ומתח גבוה.
