Чем отличаются батареи телефонов и какую лучше выбрать
Многие думают, что аккумуляторы все одинаковые и максимум знают, что они отличаются по емкости. Но этого знания недостаточно, чтобы разбираться в современных накопителях энергии. На самом деле отличия между ними намного важнее, чем может показаться на первый взгляд. К сожалению, производители устройств не дают выбора аккумулятора, который в них встроен, но можно же выбрать другого производителя или просто отказаться от гаджета. Если вы хоть раз покупали устройство с аккумулятором или только собираетесь его купить, тогда лучше ознакомьтесь с материалами, приведенными в этой статье.
Заряжать телефон можно по-разному, но аккумулятор в нем должен быть правильный.
Какие аккумуляторы бывают в телефонах
Так уж повелось, что исторически в смартфоны и другие подобные устройства устанавливали именно литий-ионные батареи (Li-ion). Они не обладают эффектом памяти, достаточно долговечные и не очень тяжелые. Можно сказать, что все в них хорошо. Ну, или было хорошо до определенного момента.
Сейчас производители начали переходить на новый тип батарей, который называется литий-полимерные (Li-poly). Такой тип более универсальный и подходит для разного рода потребительской электроники. Учитывая проблемы перегрева литий-ионных аккумуляторов, переход на новый тип не может не радовать.
Безопасность аккумуляторов, особенно на фоне историй о взрывающихся смартфонах, является серьезной проблемой и важной темой для обсуждения. Давайте разберемся, что они из себя представляет и почему надо обращать на них внимание при выборе и особенно при хранении.
Как работают литий-ионные аккумуляторы
Мало кто знает, но литий-ионная батарея появилась еще в 1912 году, но использовалась крайне редко до тех пор, пока в 1991 году на нее не обратила внимания компания Sony и не начала активно внедрять ее в свои камеры, плееры и другие устройства.
Четверть владельцев смартфонов скучают по съемным аккумуляторам. Почему?
”Новый” тип батарей оказался относительно недорогим в производстве, имел высокую плотность энергии и не имел эффекта памяти, то есть испортить его частыми зарядками на половине емкости было нельзя.
Эти батареи состоят из двух положительных и отрицательных электродов, разделенных жидким химическим электролитом, таким как этиленкарбонат или диэтилкарбонат. Из-за особенностей химического состава такая батарея может быть только прямоугольной. Именно поэтому Г-образные аккумуляторы в смартфонах часто являются просто двумя батареями, соединенными друг с другом.
Вот так может вздуться аккумулятор, если с ним что-то не так.
Емкость литий-ионного аккумулятора уменьшается со временем. Чем больше циклов зарядки, тем меньше емкость батареи. А еще такая батарея имеет свойства саморазряда. Она может разрядиться, когда просто лежит и не используется. Даже отдельно от устройства.
Как отключить приложения в фоновом режиме и сэкономить аккумулятор
Серьезным минусом таких батарей является то, что электролит в них становится нестабильным при экстремальных температурах и проколах оболочки. Это приводит к ”тепловому истощению” и воспламенению. Правда, не стоит сразу откладывать телефон подальше в комнату с бетонными стенами. Такое происходит очень редко — просто это возможно. Для того, чтобы этого не произошло, предусмотрены специальные контроллеры, которые сделают все, чтобы батарея не перегревалась.
Как работают литий-полимерные аккумуляторы
Технология литий-полимерных батарей новее, чем литий-ионных. Первые такие батареи были созданы в 70-годах прошлого века и только недавно появились в смартфонах. Например, Samsung сделал переход на литий-полимерные батарея только с выходом серии Galaxy S20. Хотя другие используют технологию чуть дольше.
В литий-полимерных батареях тоже используется положительный и отрицательный электроды, но электролит внутри них не жидкий, а твердый, пористый или гелеобразный. В итоге риск теплового истощения и утечки электролита в таких батареях намного ниже. Кроме этого, они более прочные и могут даже изгибаться до определенного уровня. Это особенно полезно для некоторых типов устройств, особенно тех, что используются в сложных условиях. Короче говоря, они немного безопаснее, но системы защиты от перегрева в них все равно используются.
Основным недостатком этой технологии является значительно более высокая стоимость производства. Жизненный цикл литий-полимерных батарей короче, а еще они накапливают меньше энергии, чем литий-ионные батареи с таким же физическим размером.
Надо, чтобы аккумуляторы были заряжены. Разряженными им быть вредно.
Какой аккумулятор лучше
Оба типа аккумуляторов имеют свои плюсы и минусы. Литий-ионные аккумуляторы предлагают самые высокие емкости по самым низким ценам. Удобно, если вы хотите недорогой телефон, который работает от батареи больше одного дня. Недостатками Li-ion является постепенный саморазряд. Для ежедневного гаджета это не имеет большого значения, но при длительном хранении это надо учитывать. А еще они опаснее своих более новых собратьев.
Для сравнения, литий-полимерные батареи безопаснее, что особенно важно в наши дни в условиях развития сверхбыстрой зарядки. Эти батареи также имеют очень низкий уровень саморазряда, поэтому они почти не разряжаются, если вы их не используете — отличный вариант для гаджетов, которые используются не часто. Однако все эти плюсы приводят к более высокой стоимости, более короткому сроку службы и меньшей емкости при том же размере. Хотя литий-полимерные аккумуляторы более легкие и пусть на единицу объема вы получите меньшую емкость, зато она будет больше на единицу веса.
В целом, литий-полимерные аккумуляторы заменяют литий-ионные в индустрии смартфонов благодаря своей превосходной безопасности, универсальности форм-фактора и весовым характеристикам в устройствах высшего и среднего уровня. Хотя более доступные модели, скорее всего, будут придерживаться технологии литий-ионных аккумуляторов еще долгое время.
Вопросы о выборе аккумулятора
В Сети, в нашем Telegram-чате и в статистике поиска можно найти следующие частые вопросы, на которые я сейчас и дам ответ.
Безопасен ли литий-ионный аккумулятор
Неисправности и случайные повреждения литий-ионных аккумуляторов встречаются очень редко. Поэтому такую технологию можно считать очень безопасной. Даже на фоне еще большей безопасности литий-полимерных батарей она все равно очень и очень высокая, а случаи, о которых пишут в прессе, случаются один раз на десятки миллионов устройств. Так что можно не переживать. Особенно, если вы избегаете сильной жары и повреждения корпуса аккумулятора.
Берегите батарею и она вас не подведет.
Безопасны ли литий-полимерные батареи
В первую очередь безопасность литий-полимерных батарей достигается за счет отсутствия внутри жидкого электролита. Поэтому такой аккумулятор более устойчив к температурам и механическому воздействию. В итоге — да, он безопасен. Он даже более безопасен, чем литий-ионный аккумулятор.
Можно ли утилизировать литий-ионные аккумуляторы
Не только можно, но и нужно утилизировать любые аккумуляторы. Это чертовски вредная штука, которая даже в одиночку может нанести сильный вред окружающей среде. Сейчас батареи принимают в очень большом количестве мест, включая торговые центры, офисные здания и супермаркеты. Сдав туда батареи или сломанный телефон, вы без преувеличения сделаете большой вклад в экологию.
Гибкие и растягивающиеся аккумуляторы изменят мир смартфонов
Можно ли утилизировать литий-полимерные батареи?
Сказанное про литий-ионные батареи относится и к литий-полимерным. Их тоже обязательно надо утилизировать. Это важно и правильно. Не стоит думать, что одна батарейка ничего не решит. В ней слишком много вредной химии, которая попадет в почву, а это и овощи, которые вы едите, и вода, которую вы пьете. Лучше переработать.
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Смарт-часы и фитнес-браслеты давно перестали быть дорогими бесполезными игрушками. Самый сносный фитнес-браслет со всеми основными фишками от Xiaomi стоит в районе двух тысяч рублей, бюджетные умные часы от этого же производителя, за которые не будет стыдно, обойдется на полторы-две тысячи рублей больше. Есть ли смысл их прикупить? Конечно, да. Если вы не следите за своим самочувствием, этот гаджет сможет вас увлечь. Чего он только ни умеет: подсчет сожженых калорий, пройденное расстояние, отображение пульса во время тренировок, отслеживание сна. Кстати, а каким образом такая маленькая штучка следит за вашим сном? Насколько можно верить этим данным? Сейчас расскажем поподробнее.
Все помнят легендарный Samsung Galaxy Note 7, о возгорании которого мир узнавал чуть ли не ежедневно. Тогда выяснилось, что к несчастным случаям привела оплошность в разработке аккумуляторов в совокупности с дизайнерскими решениями. Часть смартфонов отозвали, а для всех остальных выпустили прошивку, которая больше не позволяет телефону заряжаться или зарядка идет до определенного уровня. Но что происходит сейчас? Смартфоны других производителей время от времени продолжают полыхать и не очень хочется оказаться на месте пострадавших. Рассказываем, почему так происходит, и что с этим делать.
Источник
Li-ion аккумуляторы в смартфонах | достоинства и особенности зарядки
Ёмкость аккумулятора – один из основных параметров, от которых зависит выбор телефона. Сегодня характеристики смартфонов таковы, что для обеспечения их полноценной работы требуются все более мощные батареи. Ранее в качестве источников питания для них применялись в основном аккумуляторы на основе никеля (NiMH и NiCd), но теперь ситуация в корне изменилась, и на первое место вышли литиевые (Li-ion/Li-pol) батареи. Именно они устанавливаются в самых популярных смартфонах, в том числе и бренда Highscreen.
Почему Li-ion / Li-pol аккумулятор?
Почему Li-ion / Li-pol аккумулятор?Литиевые аккумуляторы неспроста получили такое распространение именно в смартфонах и прочей мобильной электронике.
Среди достоинств литий-ионных/ литий-полимерных аккумуляторов выделяются:
Высокая плотность накопления энергии. Это означает, что при одинаковых габаритах литиевая батарея будет иметь большую емкость, чем, например, созданная на основе никеля. А для смартфонов вопрос сохранения габаритов при улучшении рабочих параметров является одним из самых актуальных.
Простота конструкции. Для литиевых аккумуляторов характерно высокое напряжение единичных элементов (3,6В, для никелевых аналогов эта величина составляет 1,2В). За счет этого аккумулятор может состоять всего из одного элемента, что значительно упрощает его изготовление.
Небольшой саморазряд. Самостоятельная разрядка Li-ion/Li-pol батарей минимальна, они теряют энергию только при активном использовании.
Правила использования аккумуляторов в смартфоне
Правила использования аккумуляторов в смартфонеПрежде, чем выбрать смартфон с Li-ion/Li-pol аккумулятором, стоит ознакомиться с некоторыми особенностями использования таких батарей.
Во-первых, нужно стараться избегать полного разряда аккумулятора. В отличие от предыдущего поколения в Li-ion/Li-pol батареях нет так называемого «эффекта памяти», это означает, что их рекомендуется подзаряжать, не дожидаясь полного расхода заряда. Производители обычно рассчитывают период использования батареи в циклах полного разряда (до нуля). Для литиевых этот показатель обычно составляет 500-800 циклов. Подзарядка аккумулятора без полного разряда позволит увеличить число циклов и продлить жизнь батареи до 1000-1100. Cмартфоны можно смело заряжать, не только, как индикатор энергии опустится ниже 15%, но и в любой момент, даже когда заряд равен 60%. Это не наносит вред ёмкости для будущего.
Во-вторых, если смартфон не будет использоваться в течение какого-то времени, то Li-ion/Li-pol аккумулятор стоит разрядить наполовину. Оптимальным считается хранение с 30-50% заряда. Батарея, долгое время хранящаяся разряженной, работать нормально уже не будет.
В-третьих, нельзя допускать перегревов батареи. Конечно, мощный смартфон нередко нагревается при активном использовании, но на такой нагрев Li-ion/Li-pol батареи рассчитаны. А вот на воздействие прямого солнца и непосредственный нагрев от источников тепла – уже нет. Допустимый температурный предел для них составляет +50?С. То есть в летнюю жару использовать смартфон на солнцепеке не нужно
Источник
Литий-ионные против литий-полимерных: чем отличаются аккумуляторы в современных смартфонах
Большинство мобильных устройств, которые вас окружают, комплектуются литий-ионными аккумуляторами: это касается смартфонов, планшетов, ноутбуков, наушников и других гаджетов — так сложилось исторически. Тем не менее, в технических характеристиках современных девайсов все чаще появляется упоминание использования альтернативы — литий-полимерных элементов питания. Неужели они лучше? Забегая вперед, стоит отметить, что принимать решение о приобретении нового устройства, ориентируясь лишь на тип аккумулятора, который в нем используется, не стоит. Но понимать, в чем разница между литий-ионными и литий-полимерными источниками питания, все-таки нужно.
Содержание
Как работают литий-ионные аккумуляторы в смартфонах
Удивительно, но литий-ионные аккумуляторы придумали больше сотни лет тому назад — еще в 1912 году. Тем не менее, они стали популярными только в начале 90-х — это произошло после того, как компания Sony, которая в то время считалась технологическим пионером, начала использовать их в 1991 году. С тех пор на них перешли и другие производители — сначала их начали использовать в музыкальных плеерах и портативных камерах, а потом в мобильных телефонах и, конечно же, смартфонах. Для сегодняшнего ритма инноваций удивительно, что от разработки технологии до ее массового внедрения прошло около 80 лет.
Почему литий-ионные аккумуляторы оказались настолько успешными? Это, в большей степени, связано с высокой плотностью хранения энергии, которая до них не была доступна, сравнительно невысокой стоимостью производства, а также отсутствием пресловутого эффекта памяти, которым грешили предшественники.
Литий-ионные аккумуляторы изготовлены из пары положительно и отрицательно заряженных электродов, которые разделены жидким химическим электролитом: этиленкарбонатом или диэтилкарбонатом. Из-за химического состава подобные элементы питания обычно выполнены в форме одного параллелепипеда или нескольких, соединенных между собой. Обычно у них твердый пластиковый корпус.
Эффективная емкость литий-ионных аккумуляторов, а вместе с ним и мощность отдачи, уменьшаются с каждым циклом перезарядки — да что там говорить, они вообще могут разряжаться сами по себе. Более того, пусть это случается не так часто, химический электролит может стать нестабильным при экстремальных температурах или разгерметизации — это может привести к возгоранию и даже взрыву. Чтобы избежать негативных последствий, в конструкции литий-ионных аккумуляторов часто используют специальные цифровые контроллеры — они, в том числе, защищают их от перегрева, опуская мощность.
Как работают литий-полимерные аккумуляторы в смартфонах
Технология производства литий-полимерных аккумуляторов заметно более новая, чем литий-ионных, — ее разработали в 70-х годах, и в смартфоны она вообще попала сравнительно недавно. К примеру, Samsung начали массово использовать ее лишь с выходом Galaxy S20, но в Galaxy Note 20 вернулись к литий-ионным элементам питания.
Литий-полимерные аккумуляторы используют аналогичные положительно и отрицательно заряженные электроды, но в качестве электролита не применяется жидкость: ее заменяет пористый химический или гелеобразный электролит (ранее также использовалось сухое твердое вещество, но от него в итоге отказались). В результате подобные элементы питания могут быть выполнены в куда более широком числе вариантов с точки зрения формы — не только в виде одного параллелепипеда или нескольких, соединенных между собой. Более того, конструкция литий-полимерных аккумуляторов отличается большей надежностью и безопасностью — вероятность утечки и возгорания в данном случае заметно ниже, поэтому элементы могут быть упакованы не только в твердый корпус.
Конечно, у данной технологии также есть заметные недостатки. Начать нужно с того, что затраты на производство при использовании другого типа электролита значительно увеличивается. Он также сокращает жизненный цикл аккумулятора и не дает ему возможность накапливать так же много энергии.
💡 Интересный факт: некоторые производители называют литий-полимерными аккумуляторами литий-ионные полимерные аккумуляторы. В этом случае имеется ввиду корпус — вместо традиционного для литий-ионных элементов питания твердого пластикового в данном случае используется мягкий полимерный.
Чем литий-ионные аккумуляторы отличаются от литий-полимерных
Наиболее очевидное конструктивное различие между настоящими литий-ионными и литий-полимерными аккумуляторами заключается именно в типе электролита, который размещается между положительно и отрицательно заряженными электродами. В первом случае используется жидкое вещество, во втором — пористый химический или гелеобразный материал. Последний сегодня все чаще используется в современных ноутбуках и некоторых электромобилях. Тем не менее, из-за высокой стоимости его распространение, несмотря на некоторые очевидные преимущества, все же достаточно сильно ограничено.
Чем литий-ионные аккумуляторы лучше литий-полимерных
1️⃣ Высокая плотность хранения энергии. Несмотря на то, что сегодня многие ругают литий-ионные аккумуляторы из-за недостаточно большой емкости, плотность хранения энергии у них все же выше, чем у литий-полимерных источников питания. При одинаковом размере число мА·ч будет выше у традиционных батарей.
2️⃣ Отсутствие эффекта памяти. За счет этого литий-ионные аккумуляторы можно заряжать и разряжать в более свободном режиме. В это же время литий-полимерные не обязательно, но лучше всего наполнять энергией до 100%, а потом разряжать практически в ноль и лишь после этого снова подключать зарядку.
3️⃣ Более длительный срок использования. Эффективная емкость литий-ионных аккумуляторов обычно существенно (приблизительно до 80%) сокращается уже после 500–1000 циклов перезарядки. Это — не самый лучший показатель, но литий-полимерные после такого опыта будут чувствовать себя еще хуже.
4️⃣ Заметно более низкая стоимость. Эксперты называют основной проблемой для массового внедрения литий-полимерных аккумуляторов высокую стоимость — именно поэтому они используются только в технике из флагманского ценового сегмента. Сила литий-ионных источников питания в распространенности.
Чем литий-полимерные аккумуляторы лучше литий-ионных
1️⃣ Увеличенная безопасность использования. Литий-полимерные аккумуляторы более устойчивы к вызовам окружающего их пространства — если случится разгерметизация, они не загорятся и не взорвутся. Литий-ионные аккумуляторы сами по себе нестабильные: если барьер, который разделяет положительный и отрицательный электроды, будет нарушен, произойдет опасная химическая реакция. Из-за распространенности литий-ионные аккумуляторы могут выпускаться неизвестными производителями без соблюдения правил и норм — такие будут особенно опасны. В этом плане литий-полимерным элементам питания можно доверять куда больше.
2️⃣ Гибкость и разнообразие форм. Чаще всего в качестве электролита в литий-полимерных аккумуляторах применяется гелеобразное вещество. Это дает возможность не ограничиваться формой параллелепипеда или другой конкретной и использовать любую — часто это бывает очень кстати.
Подводя итоги: какие аккумуляторы сегодня предпочтительнее
Несмотря на некоторые различия, которые можно найти между литий-ионными и литий-полимерными аккумуляторами, тип источника питания все же сложно назвать решающим фактором при выборе гаджета. В вопросе автономности куда важнее обращать внимание на емкость батареи, а также энергоэффективность чипсета и других компонентов девайса. Тем более, некоторые производители называют литий-полимерными литий-ионные полимерные аккумуляторы, что также может ввести в заблуждение. Если вы озабочены временем автономной работы, лучше всего изучайте реальные отзывы от пользователей.
Источник
Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы
Инженерная мысль непрерывно развивается: ее стимулируют постоянно возникающие проблемы, требующие для своего решения разработки новых технологий. В свое время на смену никель-кадмиевым (NiCd) аккумуляторам пришли никель-металлгидридные (NiMH), а сейчас место литий-ионных (Li-ion) пытаются занять литий-полимерные (Li-pol) аккумуляторы. NiMH аккумуляторы в какой-то степени потеснили NiCd, но в силу таких неоспоримых достоинств последних, как способность отдавать большой ток, низкая стоимость и длительный срок службы, не смогли обеспечить их полноценной замены. А вот как обстоит дело с литиевыми аккумуляторами? Каковы их особенности и чем отличаются Li-pol аккумуляторы от Li-ion? Попробуем разобраться в этом вопросе.
Как правило, все мы при покупке мобильника или портативного компьютера не задумываемся о том, какой аккумулятор у них внутри и чем вообще различаются эти устройства. И только потом, столкнувшись на практике с потребительскими качествами тех или иных аккумуляторов, начинаем анализировать и выбирать. Тем, кто спешит и желает сразу получить ответ на вопрос, какой аккумулятор является оптимальным для сотового телефона, я отвечу коротко — Li-ion. Дальнейшая информация предназначена для любознательных.
Для начала небольшой экскурс в историю.
Первые эксперименты по созданию литиевых батарей начались в 1912 году, но только спустя шесть десятилетий, в начале 70-х годов, они впервые были внедрены в бытовые устройства. Причем, подчеркну, это были именно батареи. Последовавшие вслед за этим попытки разработать литиевые аккумуляторы (перезаряжающиеся батареи) оказались неудачными из-за проблем, связанных с обеспечением безопасности их эксплуатации. Литий, самый легкий из всех металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает самую большую плотность энергии. Аккумуляторы, использующие литиевые металлические электроды, характеризуются и высоким напряжением, и превосходной емкостью. Но в результате многочисленных исследований в 80-х годах было выяснено, что циклическая работа (заряд — разряд) литиевых аккумуляторов приводит к изменениям на литиевом электроде, в результате которых уменьшается тепловая стабильность и появляется угроза выхода теплового состояния из-под контроля. Когда это происходит, температура элемента быстро приближается к точке плавления лития — и начинается бурная реакция с воспламенением выделяющихся газов. Так, например, большое количество литиевых аккумуляторов для мобильных телефонов, поставленных в Японию в 1991 году, было отозвано после нескольких случаев их воспламенения.
Из-за свойственной литию неустойчивости исследователи обратили свой взор в сторону неметаллических литиевых аккумуляторов на основе ионов лития. Немного проиграв при этом в плотности энергии и приняв некоторые меры предосторожности при заряде и разряде, они получили более безопасные так называемые Li-ion аккумуляторы.
Плотность энергии Li-ion аккумуляторов обычно вдвое превышает плотность стандартных NiCd [1], а в перспективе, благодаря применению новых активных материалов, предполагается еще больше увеличить ее и достигнуть трехкратного превосходства над NiCd. В дополнение к большой емкости Li-ion аккумулятор при разряде ведет себя аналогично NiCd (форма их разрядных характеристик подобна и отличается лишь напряжением).
На сегодняшний момент существует множество разновидностей Li-ion аккумуляторов, причем можно долго говорить о преимуществах и недостатках того или иного типа, но отличить их по внешнему виду невозможно. Поэтому отметим только те достоинства и недостатки, которые свойственны всем типам этих устройств, и рассмотрим причины, вызвавшие появление на свет литий-полимерных аккумуляторов.
Технология изготовления Li-ion аккумуляторов постоянно улучшается. Она обновляется приблизительно каждые шесть месяцев, и понять, как «ведут себя» новые аккумуляторы после длительного хранения, трудно.
Словом, всем был бы Li-ion аккумулятор хорош, если бы не проблемы с обеспечением безопасности его эксплуатации и высокая стоимость. Попытки решения этих проблем и привели к появлению литий-полимерных (Li-pol или Li-polymer) аккумуляторов.
Основное их отличие от Li-ion отражено в названии и заключается в типе используемого электролита. Первоначально, в 70-х годах, применялся сухой твердый полимерный электролит, похожий на пластиковую пленку и не проводящий электрический ток, но допускающий обмен ионами (электрически заряженными атомами или группами атомов). Полимерный электролит фактически заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом.
Такая конструкция упрощает процесс производства, характеризуется большей безопасностью и позволяет выпускать тонкие аккумуляторы произвольной формы. К тому же отсутствие жидкого или гелевого электролита исключает возможность воспламенения. Толщина элемента составляет около одного миллиметра, так что разработчики оборудования свободны в выборе формы, очертаний и размеров, вплоть до внедрения его во фрагменты одежды.
Но пока, к сожалению, сухие Li-polymer аккумуляторы обладают недостаточной электропроводностью при комнатной температуре. Внутреннее сопротивление их слишком высоко и не может обеспечить величину тока, необходимую для современных средств связи и электропитания жестких дисков переносных компьютеров. В то же время при нагревании до 60 °C и более электропроводность Li-polymer увеличивается до приемлемого уровня, однако для массового использования это не годится.
Исследователи продолжают разработку Li-polymer аккумуляторов с сухим твердым электролитом, работающим при комнатной температуре. Подобные аккумуляторы, как ожидается, станут коммерчески доступными к 2005 году. Они будут стабильными, допускать 1000 полных циклов заряда-разряда и иметь более высокую плотность энергии, чем сегодняшние Li-ion аккумуляторы
Тем временем некоторые виды Li-polymer аккумуляторов в настоящее время используются в качестве резервных источников питания в жарком климате. Например, часть производителей специально устанавливает нагревающие элементы, поддерживающие благоприятную для аккумулятора температуру.
Вы спросите: как же так? На рынке вовсю продают Li-polymer аккумуляторы, изготовители комплектуют ими телефоны и компьютеры, а мы тут говорим, что для коммерческой эксплуатации они пока не готовы. Все очень просто. В данном случае речь идет об аккумуляторах не с сухим твердым электролитом. Для того чтобы повысить электропроводность небольших Li-polymer аккумуляторов, в них добавляют некоторое количество гелеобразного электролита. И большинство Li-polymer аккумуляторов, используемых сегодня для мобильных телефонов, фактически являются гибридами, поскольку содержат гелеобразный электролит. Правильнее было бы их называть литий-ионными полимерными. Но большинство изготовителей в рекламных целях маркируют их просто как Li-polymer. Остановимся подробнее на этом типе литий-полимерных аккумуляторов, поскольку на данный момент именно они представляют наибольший интерес.
Итак, в чем различие между Li-ion и Li-polymer аккумулятором с добавкой гелеобразного электролита? Хотя характеристики и эффективность обеих систем во многом сходны, уникальность Li-ion полимерного (можно его и так назвать) аккумулятора заключается в том, что в нем все же используется твердый электролит, заменяющий пористый сепаратор. Гелевый электролит добавляется только для увеличения ионной электропроводности.
Технические трудности и задержка в наращивании объемов производства задержали внедрение Li-ion полимерных аккумуляторов. Это вызвано, по мнению некоторых экспертов, желанием инвесторов, вложивших большие деньги в разработку и массовое производство Li-ion аккумуляторов, получить свои инвестиции обратно. Поэтому они и не спешат переходить на новые технологии, хотя при массовом производстве Li-ion полимерные аккумуляторы будут дешевле литий-ионных.
А теперь об особенностях эксплуатации Li-ion и Li-polymer аккумуляторов.
Их основные характеристики очень похожи. О заряде Li-ion аккумуляторов достаточно подробно рассказано в статье [2]. В добавление приведу лишь график (Рис.1) из [3], иллюстрирующий стадии заряда, и небольшие пояснения к нему.
Время заряда всех Li-ion аккумуляторов при начальном зарядном токе в 1С (численно равном номинальному значению емкости аккумулятора) составляет в среднем 3 часа. Полный заряд достигается при напряжении на аккумуляторе, равном верхнему порогу, и при уменьшении тока заряда до уровня, примерно равного 3% от начального значения. Аккумулятор во время заряда остается холодным. Как видно из графика, процесс заряда состоит из двух стадий. На первой (час с небольшим) напряжение растет при почти постоянном начальном токе заряда в 1С до момента первого достижения верхнего порога напряжения. К этому моменту аккумулятор заряжается примерно на 70% от своей емкости. В начале второго этапа напряжение остается почти постоянным, а ток уменьшается до тех пор, пока не достигнет вышеуказанных 3%. После этого заряд полностью прекращается.
Если требуется поддерживать аккумулятор все время в заряженном состоянии, то подзаряд рекомендуется проводить через 500 часов, или 20 дней. Обычно его проводят при уменьшении напряжения на выводах аккумулятор до 4.05 В и прекращают при достижении 4.2 В
Несколько слов о температурном диапазоне при заряде. Большинство разновидностей Li-ion аккумуляторов допускают заряд током в 1С при температуре от 5 до 45 °C. При температуре от 0 до 5 °C рекомендуется заряжать током в 0.1 С. Заряд при минусовой температуре запрещен. Для заряда оптимальна температура от 15 до 25 °C.
Зарядные процессы в Li-polymer аккумуляторах почти идентичны вышеописанным, поэтому потребителю совершенно ни к чему знать, какой их двух типов аккумуляторов у него в руках. И все те зарядные устройства, которые он использовал для Li-ion аккумуляторов, годятся для Li-polymer.
А теперь об условиях разряда. Обычно Li-ion аккумуляторы разряжают до значения 3.0 В на элемент, хотя для некоторых разновидностей нижний порог составляет 2.5 В. Производители оборудования с питанием от аккумуляторов, как правило, разрабатывают устройства с порогом выключения 3.0 В (на все случаи жизни). Что это означает? Напряжение на аккумуляторе при включенном телефоне постепенно уменьшается, и как только оно достигнет 3.0 В, аппарат предупредит вас и выключится. Однако это совсем не означает, что он перестал потреблять энергию от аккумулятора. Энергия, пусть незначительная, требуется для определения нажатия клавиши включения телефона и некоторых других функций. Кроме того, энергию потребляет собственная внутренняя схема управления и защиты, да и саморазряд, хоть и небольшой, но все же характерен даже для аккумуляторов на основе лития. В результате, если оставить литиевые аккумуляторы на длительный срок без подзарядки, напряжение на них упадет ниже 2.5 В, что очень плохо. В этом случае возможно отключение внутренней схемы управления и защиты, и не все зарядные устройства смогут зарядить такие аккумуляторы. Кроме того, глубокий разряд отрицательно сказывается на внутренней структуре самого аккумулятора. Полностью разряженный аккумулятор должен заряжаться на первом этапе током всего в 0.1C. Словом, аккумуляторы скорее любят находиться в заряженном состоянии, чем в разряженном.
Несколько слов о температурных условиях при разряде (читай во время работы).
Как правило, Li-ion аккумуляторы лучше всего функционируют при комнатной температуре. Работа в более теплых условиях серьезно сокращает срок их службы. Хотя, например, свинцово-кислотный аккумулятор имеет самую высокую емкость при температуре более 30 °C, но длительная эксплуатация в таких условиях сокращает жизнь аккумулятора. Точно так же и Li-ion лучше работают при высокой температуре, которая поначалу противодействует увеличению внутреннего сопротивления аккумулятора, являющемуся результатом старения. Но повышенная энергоотдача коротка, поскольку повышение температуры, в свою очередь, способствует ускоренному старению, сопровождаемому дальнейшим увеличением внутреннего сопротивления.
Исключение составляют на данный момент только литий-полимерные аккумуляторы с сухим твердым полимерным электролитом. Для них жизненно необходима температура от 60 °C до 100 °C. И такие аккумуляторы заняли свою нишу на рынке резервных источников в местах с жарким климатом. Они помещаются в теплоизолированный корпус со встроенными элементами нагревания, питающимися от внешней сети. Li-ion полимерные аккумуляторы в качестве резервных, как считают, превосходят по емкости и долговечности VRLA аккумуляторы, особенно в полевых условиях, когда управление температурой невозможно. Но их высокая цена остается сдерживающим фактором.
Важно не забывать, что, хотя аккумулятор и может работать при низких температурах, это совсем не означает, что он может быть также заряжен в этих условиях. Восприимчивость к заряду у большинства аккумуляторов при очень низких температурах чрезвычайно ограничена, и ток заряда в этих случаях должен быть уменьшен до 0.1C.
В заключение хочу отметить, что задать вопросы и обсудить проблемы, связанные с Li-ion, Li-polymer, а также другими типами аккумуляторов, можно на форуме [4] в подфоруме по аксессуарам.
При написании статьи использованы материалы [3], любезно предоставленные г-ном Isidor Buchmann, основателем и главой канадской компании Cadex Electronics Inc. [5].
Более подробная информация на русском языке об аккумуляторах для мобильной техники связи, компьютеров и других портативных приборов, советы по эксплуатации и обслуживанию приведены в [6].
Источник
