Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы: Что лучше?

1. Сначала поймите: В чем разница между этими двумя батареями?

Прежде чем говорить о том, какой из них лучше, следует отметить, что литий-ионные аккумулятор или литий-полимерный аккумуляторНо сначала нужно понять, в чем разница между ними. Как и при выборе фруктов, вы должны знать, как выглядят яблоки и апельсины и каковы они на вкус, прежде чем вы сможете выбрать тот, который больше подходит вам по вкусу. Хотя оба аккумулятора имеют отношение к литию, если присмотреться, то можно обнаружить множество различий - от структуры до характеристик!

(I) Структурные различия: один похож на "консервированную колу", другой - на "сок из пластикового пакета"

Думаю, все в той или иной степени сталкивались с литий-ионными аккумуляторами. Обычный аккумулятор 18650 - типичный представитель. Она имеет цилиндрическую форму. Существуют также квадратные литий-ионные батареи. В батареях этого типа используется жидкий электролит. Чтобы электролит не вытекал, его закрывают металлической оболочкой - стальной или алюминиевой. Это похоже на банку колы. Металлическая банка прочно удерживает колу внутри, и ее форма неизменна. Изменить ее форму сложно.

Давайте посмотрим на литий-полимерные батареи. Они гораздо более гибкие! В них используется твердый или гелевый электролит, и они упакованы в мягкий пакет из алюминиево-пластиковой пленки. Эта мягкая упаковка похожа на пластиковый пакет для сока, и ее можно сжимать, придавая различные формы. Толщина самой тонкой литий-полимерной батареи может составлять 0,5 мм, и ее можно сгибать. Он идеально подходит к различным устройствам странной формы, например, к тем электронным продуктам, которые стремятся к экстремальной легкости и уникальным формам. Литий-полимерные батареи могут продемонстрировать свои способности.

(II) Сущностные отношения: Фактически, они являются "одной семьей".

Литий-полимерные батареи - это, по сути, "улучшенная версия" литий-ионных батарей. Принцип работы у них один и тот же, и все они полагаются на ионы лития, которые перемещаются туда-сюда между положительным и отрицательным электродами для выработки электричества. Это как два брата, хотя у них разные характеры и внешность, в их костях течет одна и та же кровь. Разница между ними проявляется в основном в электролите и форме упаковки. Это небольшое различие влечет за собой ряд различий в последующих характеристиках и сценариях применения.

2. Лобовое противостояние: Кто сильнее в 6 измерениях?

Теперь, когда мы выяснили разницу между литий-ионными и литий-полимерными батареями, наступает самый ответственный момент. Какая из этих двух батарей лучше с точки зрения производительности? Давайте сравним их по шести параметрам аккумулятор срок службы, безопасность, форма, долговечность, цена и приспособленность к экстремальным условиям. После прочтения у вас появится хорошее представление!

(I) Больше всего беспокоит время автономной работы: Какой из них может быть более "заряженным"?

Для друзей, которые стремятся к длительному времени автономной работы, очень важна плотность энергии аккумулятора. Она определяет, сколько энергии может накопить аккумулятор при том же весе или объеме. Литий-ионные аккумуляторы очень хороши с точки зрения плотности энергии. Общая плотность энергии составляет 150-250 Вт-ч/кг. Если речь идет об одном элементе, то она может достигать даже 460 Вт-ч/кг. Это означает, что при том же весе литий-ионные батареи могут хранить больше энергии. Например, батарея Tesla 4680, благодаря высокой плотности энергии, позволяет электромобилям работать дальше. Ноутбуки также могут иметь хорошее время автономной работы благодаря литий-ионным батареям.

Давайте посмотрим на литий-полимерные батареи. Их энергетическая плотность составляет 120-200 Вт-ч/кг, что, на первый взгляд, ниже, чем у литий-ионных батарей. Однако у них есть уникальное преимущество - высокий коэффициент использования объема. При одинаковых размерах литий-полимерные батареи могут хранить примерно на 10% больше энергии, чем литий-ионные. Например, батарея iPhone, которым мы пользуемся каждый день, очень тонкая, но время автономной работы неплохое. Литий-полимерные батареи внесли в это незаменимый вклад. Кроме того, небольшие носимые устройства также очень хорошо подходят для литий-полимерных батарей.

(II) Фокус партии безопасности: Кто менее склонен к "взрыву"?

Вопросы безопасности имеют первостепенное значение. Никто не хочет, чтобы устройство в его руках вдруг превратилось в "бомбу замедленного действия". В литий-ионных аккумуляторах используются жидкие электролиты, которые немного "темпераментны". Если их перезарядить или подвергнуть воздействию высоких температур, с ними могут возникнуть проблемы. При перезарядке внутреннее давление в аккумуляторе повышается, что может привести к утечке электролита. Если ситуация серьезная, это может привести к тепловому разгону, то есть к пожару и взрыву, о которых все беспокоятся. Однако современные литий-ионные батареи, как правило, оснащены системой управления батареей BMS, которая может отслеживать состояние батареи в режиме реального времени, что значительно снижает риск безопасности. Тем не менее, такой риск все еще существует, но его вероятность крайне мала.

Литий-полимерные батареи гораздо надежнее с точки зрения безопасности. В них используются твердые электролиты, и они практически не протекают. Даже если их сжать или проколоть, они только выпучатся, и редко загорятся или взорвутся. Медицинское оборудование, связанное с безопасностью человеческой жизни, предъявляет чрезвычайно высокие требования к безопасности батарей, поэтому литий-полимерные батареи очень подходят; а беспилотники, которые летают в воздухе, если возникнет проблема с батареей, это будет ужасно. Высокая безопасность литий-полимерных батарей позволяет пилотам быть более уверенными.

(III) Must-see для тех, кто любит внешность: У кого более "разнообразная фигура"?

В нашу эпоху, когда все смотрят на лица, внешний вид электронных продуктов также очень важен, и форма аккумулятора оказывает большое влияние на дизайн внешнего вида устройства. Форма литий-ионных аккумуляторов относительно фиксирована, и наиболее распространенными являются цилиндрическая и квадратная. Это похоже на прямолинейного человека, который не очень гибок. Помещая его в устройство, он иногда занимает больше места и ограничивает дизайн устройства. Как и в некоторых ранних мобильных пауэрбанках, в них использовались цилиндрические литий-ионные аккумуляторы 18650, которые были относительно большими и не отличались изящным внешним видом.

Литий-полимерные батареи гораздо более гибкие, их можно назвать "трансформерами". Их можно сделать изогнутыми, как, например, изогнутые экраны некоторых дорогих мобильных телефонов, которые могут быть оснащены изогнутыми литий-полимерными батареями; их можно сделать ультратонкими, как, например, мобильные телефоны с раскладным экраном, которые имеют такой тонкий корпус благодаря тому, что литий-полимерные батареи могут быть очень тонкими; их можно даже сделать особой формы, идеально подходящей к внутренней структуре устройства, делая внешний дизайн устройства более свободным, и можно сделать его тоньше и красивее. Люди, которые любят внешний вид, а вы соблазнились?

(IV) Дилемма партии долговечности: Кто более "долговечен"?

Долговечность батареи также называется сроком службы, который означает количество раз, когда батарея заряжается и разряжается до снижения емкости до определенного уровня, обычно 80% от первоначальной емкости. Срок службы литий-ионного аккумулятора обычно составляет около 500-1000 раз, но если это литий-железо-фосфатный литий-ионный аккумулятор, то срок службы может достигать более 3000 раз. Электромобили используются каждый день, поэтому им нужны батареи с большим сроком службы. Литий-ионные батареи более подходящие и могут удовлетворить потребности долгосрочного использования. Аккумуляторы энергии также многократно заряжаются и разряжаются в течение длительного времени, и литий-ионные батареи также могут справиться с этой задачей. Срок службы литий-полимерных батарей составляет около 300-800 раз, что кажется короче, чем у литий-ионных батарей. Но здесь есть небольшая хитрость. Если заряжать и разряжать батареи неглубоко, то есть не заряжать их после полной зарядки, срок службы может увеличиться до 5 000 раз. Для такого оборудования, как дроны и модели самолетов, частота использования не особенно высока, но при каждом использовании это большая нагрузка, и есть требования к весу и объему батареи. Литий-полимерные батареи более подходящие, и они также могут иметь хорошую долговечность при разумном использовании.

(V) Партия кошелька заботится: Кто больше "экономит деньги"?

Цена - это фактор, который многие учитывают при выборе аккумулятора. Литий-ионные батареи достигли крупномасштабного производства благодаря зрелой технологии, поэтому их цена относительно доступна. В настоящее время их удельная цена составляет около $120/кВт-ч, что очень выгодно. Для массовой потребительской электроники, такой как мобильные телефоны и планшеты, использование литий-ионных батарей может не только гарантировать производительность, но и не обходиться потребителям слишком дорого, что вполне соответствует потребностям кошелька.

Стоимость литий-полимерных батарей несколько дороговата - около $200/кВт-ч. В основном это связано с тем, что процесс их производства относительно сложен, например, технология ламинирования, которая предъявляет высокие технологические требования, что приводит к невозможности снижения стоимости. Поэтому литий-полимерные батареи обычно используются в устройствах высокого класса, которые имеют высокие требования к производительности батареи и достаточный бюджет. Если ваш бюджет ограничен, вам, возможно, придется внимательно рассмотреть этот вопрос.

(VI) Испытание в экстремальных условиях: Что является более "долговечным"?

В некоторых экстремальных условиях, таких как холодная зима или жаркое лето, производительность батарей будет проверяться. Диапазон рабочих температур литий-ионных батарей обычно составляет от -25℃ до 45℃. В условиях низких температур срок службы батареи значительно сокращается. Думаю, многие люди сталкивались с тем, что зимой их мобильные телефоны очень быстро разряжаются. Такова производительность литий-ионных аккумуляторов при низких температурах. В условиях высоких температур следует обратить внимание на теплоотвод, иначе могут возникнуть проблемы с безопасностью.

Температурный диапазон литий-полимерных батарей схож с литий-ионными, но их твердый электролит более стабилен при высоких температурах. Что касается низкотемпературных характеристик, то они также немного лучше, чем литий-ионные батареи. Хотя разрыв не очень велик, это небольшое преимущество может сыграть ключевую роль в экстремальных условиях. Например, в некоторых особых случаях с высокими температурными требованиями литий-полимерные батареи могут иметь больше преимуществ.

3. Выбор сценария: купите правильный, а не дорогой!

Разобравшись в различиях характеристик литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов по разным параметрам, я думаю, каждый в душе сделал предварительный вывод. Но на самом деле при выборе необходимо сочетать конкретные сценарии использования. В конце концов, тот, который подходит именно вам, будет лучшим. Давайте я подробно расскажу вам, какие аккумуляторвыбирать в различных сценариях.

(I) Выберите литий-ионные аккумуляторы, которые подходят для следующих 3 сценариев:

Высокое время автономной работы + длительный срок службы: если вы часто ездите на электровелосипеде на большие расстояния, или установили дома накопитель энергии и должны ежедневно заряжать и разряжать его, или хотите, чтобы ваш ноутбук прослужил несколько лет, то литий-ионные батареи - ваш лучший выбор. Возьмем, к примеру, электромобили. Литий-ионные батареи, используемые в Tesla Model 3, могут легко достигать дальности хода в несколько сотен километров, чего вполне достаточно для ежедневных поездок на работу и периодических дальних путешествий. В домашних системах хранения энергии, таких как Powerwall от Tesla, также используются литий-ионные батареи, которые могут обеспечивать стабильное питание дома в течение длительного времени и имеют большой срок службы, поэтому нет необходимости беспокоиться о частой замене батарей. Что касается ноутбуков, то многие серии Lenovo ThinkPad оснащены литий-ионными батареями, которые имеют длительный срок службы и позволяют не беспокоиться о недостатке энергии во время работы.

Ограниченный бюджет: Если ваш бюджет ограничен, то при выборе таких устройств, как мобильные телефоны и планшеты, литий-ионные аккумуляторы будут более экономичным выбором. Если взять в качестве примера мобильные телефоны, то большинство мобильных телефонов среднего и низкого ценового сегмента на рынке используют литий-ионные аккумуляторы, которые относительно доступны по цене и обладают производительностью, способной удовлетворить ежедневное использование. Некоторые из телефонов Xiaomi стоимостью в тысячу юаней оснащены литий-ионными батареями. Их хватает на целый день для ежедневного просмотра видео, игр и общения в WeChat. Они также доступны по цене и очень подходят для чувствительных к цене потребителей.

Необходим высокотоковый разряд: Если вы часто пользуетесь электроинструментами, например электродрелями и электропилами, вам пригодятся литий-ионные аккумуляторы, поддерживающие высокоскоростной разряд. При работе электроинструменты должны мгновенно выдавать большой ток. Многие литий-ионные аккумуляторы 18650 способны разряжаться с высокой скоростью, что позволяет удовлетворить потребности электроинструментов в высоком токе разряда, благодаря чему инструменты работают мощнее и эффективнее.

(II) Выберите литий-полимерные батареи, которые подходят для этих 3 сценариев:

Ни один сантиметр пространства не пропадает зря: Для устройств, стремящихся к экстремальной легкости и тонкости, таких как мобильные телефоны со складным экраном, ультратонкие ноутбуки и умные часы, литий-полимерные батареи просто "спасители". Мобильный телефон со складным экраном имеет большой экран в развернутом виде, но внутреннее пространство корпуса ограничено. Литий-полимерные батареи могут быть изготовлены в ультратонкой форме и вложены внутрь для обеспечения достаточной мощности. В телефонах Huawei серии Mate X с раскладным экраном используются литий-полимерные батареи, которые обеспечивают хорошее время автономной работы при тонком и легком корпусе. То же самое можно сказать и об ультратонких ноутбуках. MacBook Air от Apple имеет очень тонкий корпус, а используемая в нем литий-полимерная батарея идеально адаптирована, что делает ноутбук одновременно тонким и портативным, а также гарантирует определенное время автономной работы. Это в еще большей степени относится к умным часам. При небольших размерах литий-полимерные батареи могут быть выполнены в различных формах в соответствии с внутренней структурой часов, максимально используя пространство и обеспечивая большую мощность.

Безопасность превыше всего: в медицинском оборудовании и авиационной технике, к которым предъявляются чрезвычайно высокие требования безопасности, литий-полимерные батареи - это первый выбор. Кардиостимуляторы - важное медицинское оборудование для поддержания нормального сердцебиения, и в них используются литий-полимерные батареи. Их высокая безопасность позволяет гарантировать отсутствие угрозы безопасности жизни пациента при любых обстоятельствах. То же самое касается и авиационного оборудования. Во время полета в воздухе, если батарея загорится и взорвется, последствия будут катастрофическими. Характеристики литий-полимерных батарей, которые нелегко загораются и взрываются, могут сделать полеты самолетов более безопасными. В некоторых дронах для аэрофотосъемки также используются литий-полимерные батареи для обеспечения безопасности полета.

Необходима "быстрая зарядка": Если вы любитель дронов, вам наверняка знакома проблема, когда после длительного полета приходится заряжать дрон. В настоящее время некоторые литий-полимерные батареи, поддерживающие быструю зарядку 15C, могут решить ваши проблемы. Он может зарядить 80% батареи за 10 минут, значительно сокращая время зарядки, что позволит вам больше наслаждаться полетами. Некоторые высококлассные дроны, такие как DJI, используют литий-полимерные аккумуляторы с поддержкой высокоскоростной быстрой зарядки, что делает использование дронов более удобным.

4. Обычные недоразумения: Не допускайте ошибок в этих трех вещах!

При выборе и использовании литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов у вас могут возникнуть некоторые недоразумения. Давайте разберемся с этим, чтобы у всех было более точное представление об этих двух батареях.

(I) "Литий-полимерные батареи должны иметь большую емкость, чем литий-ионные?"

Многие думают, что литий-полимерные батареи должны полностью подавить литий-ионные по емкости, но это не так. С точки зрения накопления энергии по весу, то есть плотности энергии, литий-ионные батареи лучше. Их плотность энергии обычно составляет от 150 до 250 Вт-ч/кг, а некоторые мономеры могут достигать даже 460 Вт-ч/кг. Но с точки зрения накопления энергии по объему литий-полимерные батареи имеют больше преимуществ. Благодаря мягкой упаковке и высокому использованию внутреннего пространства, литий-полимерные батареи могут хранить примерно на 10% больше энергии, чем литий-ионные батареи того же размера. Поэтому нельзя просто сказать, что литий-полимерные батареи должны иметь большую емкость, чем литий-ионные. Все зависит от того, под каким углом сравнивать.

(II) "Литий-ионные батареи взрывоопасны и не могут быть использованы?"

Когда речь заходит о литий-ионных батареях, некоторые люди опасаются, что они могут взорваться. На самом деле, паниковать не стоит. Обычные литий-ионные аккумуляторы оснащены полноценной схемой защиты, как бы нанимая "телохранителя" для батареи. При чрезмерном заряде или разряде батареи схема защиты автоматически отключает ток, чтобы не дать батарее "выйти из-под контроля". Большинство новостей о взрывах литий-ионных аккумуляторов на рынке связано с использованием поддельных аккумуляторов низкого качества или с насильственным повреждением аккумуляторов, таким как прокол, сдавливание и т. д. Если вы покупаете нормальную продукцию, правильно ее используете и обслуживаете, литий-ионные аккумуляторы по-прежнему очень безопасны.

(III) "Нужно ли выбрасывать батарейку по истечении срока службы?"

Многие думают, что по истечении срока службы и уменьшении емкости батарею можно только выбросить и заменить новой. На самом деле, при условии правильной эксплуатации аккумулятор может прослужить еще дольше. Неглубокая зарядка и разрядка - ключ к продлению срока службы батареи. Старайтесь не использовать заряд батареи ниже 20%, и не заряжайте ее до 100%. Лучше держать зарядку в диапазоне 30% - 80%. Это как с едой. Не ешьте, когда слишком голодны, и не ешьте, пока не насытитесь. Соблюдение умеренной "диеты" сделает аккумулятор более долговечным. Кроме того, и литий-ионные, и литий-полимерные аккумуляторы очень боятся высоких температур. Старайтесь избегать высоких температур при их использовании и хранении, что также может продлить срок службы аккумуляторжизнь.

V. Резюме: не существует "лучшего", есть только "наиболее подходящий".

После многочисленных сравнений размеров и анализа сценариев, приведенных выше, я думаю, все убедились, что литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы - это как два игрока со своими сильными сторонами, блистающие в разных областях, и трудно просто сказать, кто из них абсолютно лучше другого.

Литий-ионные аккумуляторы - это универсальные игроки. Они обладают хорошими характеристиками с точки зрения времени автономной работы, срока службы, стоимости и т. д. Они относительно сбалансированы и не имеют явных недостатков. Они подобны "лучшим ученикам по всем предметам" в классе, и могут получить хорошие оценки по каждому предмету. Поэтому они очень подходят для большинства повседневных сценариев использования. Например, в наших широко используемых мобильных телефонах, ноутбуках, электромобилях и т.д. литий-ионные батареи могут хорошо работать и удовлетворять наши основные потребности. Кроме того, они доступны по цене и экономически эффективны.

Литий-полимерные батареи похожи на специализированные плееры. Они отличаются легкостью, безопасностью и гибкостью формы. Они подобны "особым ученикам" в классе и обладают уникальными преимуществами в одной или двух областях. Поэтому они больше подходят для высококлассных или специальных устройств, предъявляющих особые требования к работе аккумулятора, таких как мобильные телефоны с откидным экраном, умные часы, медицинское оборудование, беспилотники и т. д. Эти устройства предъявляют высокие требования к безопасности, легкости и адаптируемости формы батареи. Литий-полимерные батареи могут идеально соответствовать этим требованиям и повышать производительность оборудования.

Поэтому в следующий раз, когда вы будете покупать электронные товары или задумываться о замене аккумулятора своего устройства, успокойтесь и подумайте о том, что вам дороже всего - о аккумулятор срок службы устройства, его внешний вид и тонкость, или безопасность? Выяснив свои потребности, а затем сделав выбор в соответствии с характеристиками этих двух аккумуляторов, вы можете быть уверены, что выберете наиболее подходящий для себя аккумулятор, сделав свое устройство более удобным и беспроблемным в использовании!