Atgal

Li-Po prieš Li-ion: galutinis baterijų pasimatavimas, kurio jūs nesitikėjote

Taigi, kas maitina jūsų pasaulį?

Pažvelkite aplink save. Jūsų išmanusis telefonas, nešiojamasis kompiuteris, belaidės ausinės, kurias dėvite, galbūt net automobilis jūsų kieme. Ką jie visi turi bendro? Visi jie veikia dėl tylos, nepakankamai vertinamo herojaus: įkraunamojo akumuliatoriaus. Dešimtmečius pasaulinę nešiojamosios energijos sritį dominavo du lyderiai iš tos pačios šeimos: litis- joninis (Li-ion) ir litis-polimerinis (Li-Po). Skamba beveik vienodai, tiesa? Galbūt juos net matote naudojamus keičiamai. Tačiau štai paslaptis: nors jie yra giminaičiai, tikrai nėra dvyniai. Tarp jų esantys skirtumai yra subtilūs, bet svarbūs, turintys poveikį viskam – nuo jūsų telefono stilingo dizaino iki jūsų drono saugumo. Ar kada nors mąstėte, kodėl jūsų telefonas toks neįtikėtinai plonas ar kodėl jūsų grąžtas sveria kaip plyta? Atsakymas dažnai slepiasi baterijoje, kuri yra viduje. Taigi, imkite metaforinį vietą ringo krašte, kol smulkiai panirsime į Li-ion ir Li-Po baterijų pasaulį, kad galiausiai nustatytume rezultatą. Kas iš tikrųjų juos skiria ir kuris iš jų yra tikras šiuolaikinės energijos čempionas?

Susipažinkite su klasikiniu čempionu: litis-io (Li-ion) akumuliatoriumi

Litis-io akumuliatorius yra patyręs veteranas, įsitvirtinęs lyderis. Tai technologija, kuri tikrai inicijavo nešiojamųjų elektronikos prietaisų revoliuciją. Pagalvokite apie klasikinį 18650 elementą – mažytį plieninį cilindrą, primenantį didelį AA baterijos variantą. Būtent šie elementai sudaro pagrindą beveik visiems įrenginiams – nuo galingų žibintuvėlių ir garavimo prietaisų iki milžiniškų akumuliatorių komplektų „Tesla“ automobiliuose. Litis-io akumuliatoriai vertinami dėl savo patikimumo, aukštos energijos tankio (apie tai vėliau) ir santykinai žemų gamybos kaštų, kuriuos pavyko pasiekti per ilgus tobulinimo dešimtmečius. Tai brandi, išbandyta technologija, kuriai pasitiki gamintojai.

Kaip tai veikia? Skystoji magija

Pagrindinė Li-jonų baterijos veikimo esmė – litio jonų judėjimas tarp teigiamojo elektrodo (katodo) ir neigiamojo elektrodo (anodo). Šį procesą galintis vykti stebuklingas komponentas yra elektrolitas. Tradicinėje Li-jonų baterijoje šis elektrolitas yra degi organinė skystis. Tam, kad viskas būtų saugiai uždaryta ir apsaugota, šis skystis kartu su elektrodais hermetiškai užsandarinti standžiame, apsauginiame metaliniame korpuso dėkle. Būtent dėl šio standžaus apvalkalo dauguma Li-jonų baterijų gaminamos tik tam tikromis standartizuotomis cilindrinėmis arba prizminėmis (stačiakampėmis) formomis. Toks dizainas atsirado iš būtinybės – reikia stipraus konteinerio, kuris išlaikytų skystį ir užkirstų kelią nutekėjimui ar pažeidimams.

Į sceną žengia lankstus varžovas: Ličio polimerinė (Li-Po) baterija

Jei ličio jonų baterija yra standi, patikima darbinė arklio rūšis, tai ličio polimerinė baterija – vikrus, akrobatinis naujokas. Nors techniškai tai ličio jonų baterijos tipas (kadangi naudoja tą pačią anodo ir katodo chemiją), ji pasižymi vienu žaidimą keičiančiu skirtumu. Ji atmeta taisyklę, kad baterija privalo būti standi metalinė skardinė. Būtent dėl Li-Po baterijų mūsų prietaisai gali būti ploniausi kaip traškučiai, išlenkti arba formuojami taip, kad tilptų į mažiausias, netikėčiausias erdves. Pagalvokite apie išmaniuosius laikrodžius, šiuolaikinius ultrabukus ir aukštos kokybės radijo valdomus skraidmenis. Jų grakštūs dizainai dažnai galimi tik dėl Li-Po technologijos lankstumo.

4-Pack USB-C Rechargeable 1.5V AA Li-ion Batteries 3600mWh-main-5.jpg

Slaptasis ingredientas: gelis, o ne skystis

Pagrindinis inovacinis Li-Po baterijos elementas – jos elektrolitas. Vietoj lakios skystos medžiagos ji naudoja kietą arba gelės pavidalo polimerinį elektrolitą. Įsivaizduokite kažką, kas primena gumines saldaines. Šis polimerinis elektrolitas yra sumontuotas tarp anodo ir katodo sluoksnių, kurie po to yra uždengti minkštu, lankstiu folijos maišeliu. Būtent tokia konstrukcija suteikia Li-Po baterijoms nepaprastą universalumą. Jos nereikalauja sunkaus, standaus metalinio korpuso, todėl jos yra lengvesnės ir gali būti formuojamos į beveik bet kokį formos faktorių, kokį tik gali įsivaizduoti dizaineris.

Pagrindinis renginys: Li-Po prieš Li-ion tiesioginiame mūšyje

Gerai, dabar, kai jau pažinome varžovus, palyginkime juos vieną prieš kitą be jokių apribojimų pagal tuos metrikus, kurie iš tiesų svarbūs.

Ratas 1: Formos keitėjas – formos faktorius ir lankstumas

Tai Li-Po smūgis. Kadangi jiems nereikia standaus metalinio korpuso, Li-Po akumuliatoriai gali būti gaminti itin plonais ir nestandartiniais formatais. Jie gali būti formuojami taip, kad užpildytų kiekvieną paskutinę angą įrenginyje, maksimaliai padidinant baterijos talpą kompaktiškame produkte. Li-jonų akumuliatoriai, apriboti jų cilindriniais ar prizminiais metaliniais korpusais, yra žymiai mažiau lankstūs. Produktų dizaineriams, kurie kuria naujos kartos itin plonus techninius prietaisus, Li-Po yra neabejotinas nugalėtojas.

Nugalėtojas: Ličio polimeras

Antras raundas: Energijos tankis – kuris turi daugiau galios?

Energijos tankis apibūdina, kiek energijos baterija gali sukaupti lyginant su jos dydžiu ar svoriu. Ši kova yra arčiau, nei galite manyti. Istoriniu požiūriu tradicinės cilindrinės Li-jonų baterijos (pvz., 18650) turi šiek tiek didesnį energijos tankį. Jų glaudžiai supakuota, standi konstrukcija yra nepaprastai efektyvi. Tačiau Li-Po technologija sparčiai atsigauna. Nors viena Li-jonų elementas gali būti tankesnis, galimybė kurti nestandartinės formos Li-Po baterijas, kurios užpildo visą įrenginio korpusą, kartais leidžia pasiekti didesnę bendrą talpą galutiniame produkte. Kol kas, palyginus elementą su elementu, Li-jonų baterijos turi labai nedidelį pranašumą.

Laimėtojas: Ličio jonų (varžybos buvo itin artimos)

4-Pack USB-C Rechargeable 1.5V AA Li-ion Batteries 3600mWh-main-2.jpg

3 raundas: Saugumo šokis – stabilumas ir rizika

Sauga yra labai svarbus dalykas. Skysčio elektrolitas Li-jonų baterijose yra labai degus. Jei elementas būna pradurtas, perkrautas ar veikiamas ekstremaliai aukštos temperatūros, tai gali sukelti pavojingą reiškinį, vadinamą „šiluminiu nestabilumu“, kai elementas išmeta ugnį ir degias dujas. Standžios metalinės dėžės paskirtis – išlaikyti šį slėgį, tačiau gedimai vis tiek gali įvykti. Gelės pavidalo elektrolitas Li-Po baterijose yra mažiau lakus ir atsparesnis fiziniam pažeidimui. Jei Li-Po maišelis būna pradurtas, jis greičiau paburks ar išleis dujas, o ne smarkiai užsidegs. Dėl to jie laikomi saugesne parinktimi, nors vis tiek reikia tinkamos priežiūros ir įkrovimo grandinių, kad būtų išvengta paburkimų ir pažeidimų.

Nugalėtojas: Ličio polimeras

4 raundas: Kaina – klausimas apie sąnaudas

Gaminių efektyvumas turi reikšmės. Li-io tipo baterijos jau ilgą laiką gaminamos masiškai. Procesai yra standartizuoti ir labai optimizuoti, todėl jų gamyba yra žymiai pigesnė. Li-Po baterijų gamyba yra sudėtingesnis ir brangesnis procesas. Šis kainų skirtumas yra pagrindinė priežastis, kodėl li-io tipo elementai vis dar yra pagrindinis pasirinkimas taikymo srityse, kuriose biudžetas yra svarbus veiksnys, o standartinė forma yra priimtina, pvz., varikliniuose įrankiuose ar nebrangiuose maitinimo šaltiniuose.

Laimėtojas: Li-io tipas

5 raundas: Tarnavimo laikas – kelias iki tikslo

Tarnavimo laikas arba ciklų skaičius nurodo, kiek kartų bateriją galima įkrauti ir iškrauti, kol jos talpa žymiai sumažėja. Šioje kategorijoje abi baterijų rūšys yra gana panašios, o tarnavimo laikas dažnai labiau priklauso nuo konkretaus cheminio sudėjimo, gamybos kokybės ir naudojimo būdo (pvz., įkrovimo įpročiai, darbo temperatūra), o ne nuo to, ar tai Li-jonų, ar Li-Pol baterija. Abi tipų baterijos tinkamai prižiūrimos paprastai gali išlaikyti šimtus ar net tūkstančius ciklų. Per arti, kad būtų galima vienareikšmiškai nustatyti nugalėtoją.

Nugalėtojas: Lygiosios

4-Pack USB-C Rechargeable 1.5V AA Li-ion Batteries 3600mWh-main-6.jpg

Pasirinkite savo čempioną: kuri baterija tinka tam tikram darbui?

Taigi, kas laimi diržą? Tiesa ta, kad nėra vieno vienintelio čempiono. „Geriausia“ baterija yra ta, kuri geriausiai tinka tam tikram naudojimui. Tai klasikinis atvejis, kai reikia tinkamo įrankio tinkamam darbui. * Pasirinkite litio jonų (Li-ion) baterijas, kai: svarbiausias veiksnys yra kaina, reikalingas patvarus ir tvirtas formos faktorius, o standartinė cilindrinė ar prizminė forma tinka jūsų įrenginiui. Galvokite apie elektrinius įrankius, elektrinius riedlentės, didelius energijos bankus ir elektrinių automobilių baterijų komplektus. * Pasirinkite litio polimerines (Li-Po) baterijas, kai: produktui būtina plona, lengva ar nestandartinė forma. Saugumas yra aukščiausios svarbos, o mažesnis svoris yra kritiškai svarbus. Galvokite apie išmaniuosius telefonus, planšetes, skraidžiojančius aparatus, nešiojamuosius įrenginius ir radijo valdymo transporto priemones.

Pabaigos mintys: Tai nėra varžybos, tai bendradarbiavimas

Iš esmės, kova tarp Li-Po ir Li-jonų nėra apie vieną, kuris įveiktų kitą. Greičiau tai yra apie įvairių priemonių turėjimą maitinti mūsų vis labiau sudėtingą ir įvairialypę technologinę pasaulį. Kietas ir ekonomiškas Li-jonų energijos šaltinis varo mūsų darbo arklius, tuo tarpu lankstus ir lengvas Li-Po leidžia kurti grakščius, nešiojamus naujoviškus sprendimus, kurių taip trokštame. Tai dvi to paties galingo piniginio pusės, nuolat vystančiosi ir stumiančios galimybių ribas. Kitą kartą, kai paimsite į rankas įrenginį, skirtelkite akimirką, kad įvertintumėte nepaprastą inžineriją, slypinčią jo energijos šaltinyje. Nesvarbu, ar tai būtų patikimas veteranas, ar lankstus akrobatas – ši baterija yra tylus jūsų šiuolaikinio gyvenimo variklis.