Litijeve ionske baterije proti litijevim polimernim baterijam - katera je boljša?

Uvod

Litijeve ionske baterije proti litijevim polimernim baterijam - katera je boljša? V hitro razvijajočem se svetu tehnologije in prenosnih energetskih rešitev so litij-ionske (Li-ion) in litij-polmerne (LiPo) baterije vodilni tekmeci. Obe tehnologiji ponujata posebne prednosti in imata svoje edinstvene aplikacije, pri čemer se razlikujeta po gostoti energije, življenjski dobi cikla, hitrosti polnjenja in varnosti. Ker tako potrošniki kot podjetja usmerjajo svoje potrebe po energiji, je razumevanje razlik in prednosti teh vrst baterij ključnega pomena. V tem članku so predstavljene zapletene značilnosti obeh tehnologij baterij, ki posameznikom in podjetjem pomagajo pri sprejemanju informiranih odločitev, prilagojenih njihovim posebnim zahtevam.

Kakšne so razlike med litij-ionskimi in litij-polimernimi baterijami?

Primerjava prednosti in slabosti litij-ionskih in litij-polimernih baterij

Litij-ionske (Li-ion) in litij-polmerne (LiPo) baterije sta dve glavni tehnologiji baterij, vsaka z različnimi značilnostmi, ki neposredno vplivajo na uporabniško izkušnjo in vrednost v praktičnih aplikacijah.

Prvič, litij-polimerne baterije se odlikujejo po gostoti energije zaradi elektrolita v trdnem stanju, ki običajno doseže 300-400 Wh/kg, kar je veliko več kot 150-250 Wh/kg litij-ionskih baterij. To pomeni, da lahko uporabljate lažje in tanjše naprave ali shranite več energije v naprave enake velikosti. Za uporabnike, ki so pogosto na poti ali potrebujejo daljšo uporabo, to pomeni daljšo življenjsko dobo baterije in bolj prenosne naprave.

Drugič, litij polimerne baterije imajo daljšo življenjsko dobo ciklov, ki običajno znaša 1500-2000 ciklov polnjenja in praznjenja v primerjavi s 500-1000 cikli litij-ionskih baterij. To ne le podaljša življenjsko dobo naprav, temveč tudi zmanjša pogostost zamenjav baterij, s čimer se znižajo stroški vzdrževanja in zamenjave.

Pomembna prednost so tudi možnosti hitrega polnjenja in praznjenja. Litijeve polimerne baterije podpirajo hitrosti polnjenja do 2-3C, kar vam omogoča, da v kratkem času pridobite dovolj energije, kar znatno skrajša čas čakanja ter poveča razpoložljivost naprave in udobje uporabnika.

Poleg tega imajo litij polimerne baterije razmeroma nizko stopnjo samopraznjenja, običajno manj kot 1% na mesec. To pomeni, da lahko rezervne baterije ali naprave hranite dlje časa brez pogostega polnjenja, kar olajša uporabo v sili ali rezervno uporabo.

K večji varnosti in manjšim tveganjem na področju varnosti prispeva tudi uporaba elektrolitov v trdnem stanju v litij-polimernih baterijah.

Vendar so lahko stroški in prilagodljivost litij polimernih baterij za nekatere uporabnike dejavniki, ki jih je treba upoštevati. Zaradi tehnoloških prednosti so litij-polimerne baterije na splošno dražje in nudijo manj svobode pri načrtovanju v primerjavi z litij-ionskimi baterijami.

Če povzamemo, litij-polimerne baterije zaradi visoke energijske gostote, dolge življenjske dobe, možnosti hitrega polnjenja in praznjenja ter nizke stopnje samopraznjenja uporabnikom ponujajo bolj prenosno, stabilno, učinkovito in okolju prijazno energetsko rešitev. Posebej primerne so za aplikacije, ki zahtevajo dolgo življenjsko dobo baterije, visoko zmogljivost in varnost.

Hitra primerjalna tabela litij-ionskih in litij-polimernih baterij

Primerjava Parameter	Litij-ionske baterije	Litij-polimerne baterije
Vrsta elektrolita	Tekočina	Solid
Energijska gostota (Wh/kg)	150-250	300-400
Življenjska doba cikla (cikli polnjenja in praznjenja)	500-1000	1500-2000
Stopnja polnjenja (C)	1-2C	2-3C
Stopnja samopraznjenja (%)	2-3% na mesec	Manj kot 1% na mesec
Vpliv na okolje	Zmerno	Nizka
Stabilnost in zanesljivost	Visoka	Zelo visoka
Učinkovitost polnjenja/praznjenja (%)	90-95%	Nad 95%
Teža (kg/kWh)	2-3	1-2
Sprejemljivost in prilagodljivost na trgu	Visoka	Gojenje
Prilagodljivost in svoboda oblikovanja	Zmerno	Visoka
Varnost	Zmerno	Visoka
Stroški	Zmerno	Visoka
Temperaturno območje	0-45°C	-20-60°C
Cikli polnjenja	500-1000 ciklov	500-1000 ciklov
Eko-trajnost	Zmerno	Visoka

(Nasveti: Dejanski parametri delovanja se lahko razlikujejo zaradi različnih proizvajalcev, izdelkov in pogojev uporabe. Zato je pri odločanju priporočljivo upoštevati posebne tehnične specifikacije in poročila o neodvisnih preskusih, ki jih zagotovijo proizvajalci.)

Kako hitro oceniti, katera baterija je primerna za vas

Posamezne stranke: kako hitro oceniti, katero baterijo kupiti

Primer: Nakup baterije za električno kolo
Predstavljajte si, da razmišljate o nakupu električnega kolesa in da imate na voljo dve možnosti baterij: Litij-ionsko baterijo in litij-polimerno baterijo. Tukaj so vaši premisleki:

1. Energijska gostota: Želite, da ima vaše električno kolo daljši doseg.
2. Življenjski cikel: Ne želite pogosto menjati baterije; želite baterijo z dolgo življenjsko dobo.
3. Hitrost polnjenja in praznjenja: Želite, da se baterija hitro napolni in skrajša čas čakanja.
4. Stopnja samopraznjenja: Električno kolo nameravate uporabljati občasno in želite, da se baterija dalj časa ohranja napolnjena.
5. Varnost: Zelo vam je pomembna varnost in želite, da se baterija ne pregreje ali eksplodira.
6. Stroški: Imate omejen proračun in želite baterijo z dobrim razmerjem med ceno in kakovostjo.
7. Prilagodljivost oblikovanja: Želite, da je baterija kompaktna in ne zavzema preveč prostora.

Združimo te premisleke s ponderji v ocenjevalni tabeli:

Dejavnik	Litij-ionska baterija (0-10 točk)	Litijeva polimerna baterija (0-10 točk)	Ocena teže (0-10 točk)
Energijska gostota	7	10	9
Življenjski cikel	6	9	8
Hitrost polnjenja in praznjenja	8	10	9
Stopnja samopraznjenja	7	9	8
Varnost	9	10	9
Stroški	8	6	7
Prilagodljivost oblikovanja	9	7	8
Skupni rezultat	54	61

Iz zgornje preglednice je razvidno, da ima litij-polimerna baterija skupno 61 točk, litij-ionska baterija pa 54 točk.

Glede na vaše potrebe:

• Če dajete prednost gostoti energije, hitrosti polnjenja in praznjenja ter varnosti in se lahko strinjate z nekoliko višjimi stroški, potem se odločite za Litij-polimerna baterija je lahko za vas primernejši.
• Če vas bolj zanimajo stroški in prilagodljivost zasnove ter lahko sprejmete krajšo življenjsko dobo ciklov in nekoliko nižjo hitrost polnjenja in praznjenja, potem Litij-ionska baterija bi bilo primerneje.

Tako boste lahko na podlagi svojih potreb in zgornje ocene sprejeli bolj premišljeno odločitev.

Poslovne stranke: kako hitro oceniti, katero baterijo nabaviti

Pri uporabi baterij za shranjevanje energije v gospodinjstvih bodo distributerji več pozornosti namenili trajnosti, stabilnosti, varnosti in stroškovni učinkovitosti baterij. Tukaj je ocenjevalna tabela, ki upošteva te dejavnike:

Primer: Izbira dobavitelja baterij za prodajo baterij za shranjevanje energije na domu

Ko distributerji nameščajo baterije za shranjevanje energije za večje število uporabnikov, morajo upoštevati naslednje ključne dejavnike:

1. Stroškovna učinkovitost: Distributerji morajo zagotoviti rešitev za baterije z visoko stroškovno učinkovitostjo.
2. Življenjski cikel: Uporabniki želijo baterije z dolgo življenjsko dobo ter veliko število ciklov polnjenja in praznjenja.
3. Varnost: Varnost je še posebej pomembna v domačem okolju, zato morajo imeti baterije odlične varnostne lastnosti.
4. Stabilnost oskrbe: Dobavitelji morajo biti sposobni zagotoviti stabilno in neprekinjeno oskrbo z baterijami.
5. Tehnična podpora in storitve: Ponudite strokovno tehnično podporo in poprodajne storitve za izpolnjevanje potreb uporabnikov.
6. Ugled blagovne znamke: ugled blagovne znamke dobavitelja in uspešnost na trgu.
7. Udobje namestitve: Velikost, teža in način namestitve baterije so pomembni tako za uporabnike kot za distributerje.

Upoštevanje zgornjih dejavnikov in dodelitev uteži:

Dejavnik	Litij-ionska baterija (0-10 točk)	Litijeva polimerna baterija (0-10 točk)	Ocena teže (0-10 točk)
Stroškovna učinkovitost	7	6	9
Življenjski cikel	8	9	9
Varnost	7	8	9
Stabilnost oskrbe	6	8	8
Tehnična podpora in storitve	7	8	8
Ugled blagovne znamke	8	7	8
Udobje namestitve	7	6	7
Skupni rezultat	50	52

Iz zgornje preglednice je razvidno, da ima litij-polimerna baterija skupno 52 točk, litij-ionska baterija pa 50 točk.

Zato je z vidika izbire dobavitelja za veliko število uporabnikov domačih baterij za shranjevanje energije Litij-polimerna baterija je morda boljša izbira. Kljub nekoliko višjim stroškom lahko glede na življenjsko dobo, varnost, stabilnost oskrbe in tehnično podporo uporabnikom ponudi zanesljivejšo in učinkovitejšo rešitev za shranjevanje energije.

Kaj je litij-ionska baterija?

Pregled litij-ionskih baterij

Litij-ionska baterija je akumulatorska baterija, ki shranjuje in sprošča energijo s premikanjem litijevih ionov med pozitivno in negativno elektrodo. Postala je glavni vir energije za številne mobilne naprave (kot so pametni telefoni, prenosni računalniki) in električna vozila (kot so električni avtomobili, električna kolesa).

Struktura litij-ionske baterije

1. Material pozitivne elektrode:
   • Pozitivna elektroda litij-ionske baterije običajno uporablja litijeve soli (kot so litijev kobaltov oksid, litijev nikelj manganov kobaltov oksid itd.) in materiale na osnovi ogljika (kot so naravni ali sintetični grafit, litijev titanat itd.).
   • Izbira materiala pozitivne elektrode pomembno vpliva na energijsko gostoto baterije, življenjsko dobo cikla in stroške.
2. Negativna elektroda (katoda):
   • Za negativno elektrodo litij-ionske baterije se običajno uporabljajo materiali na osnovi ogljika, kot je naravni ali sintetični grafit.
   • V nekaterih visoko zmogljivih litij-ionskih baterijah se kot negativna elektroda uporabljajo tudi materiali, kot sta silicij ali kovinski litij, s čimer se poveča energijska gostota baterije.
3. Elektroliti:
   • V litij-ionskih baterijah se uporablja tekoči elektrolit, običajno litijeve soli, raztopljene v organskih topilih, kot je litijev heksafluorofosfat (LiPF6).
   • Elektrolit služi kot prevodnik in omogoča gibanje litijevih ionov, kar določa zmogljivost in varnost baterije.
4. Separator:
   • Separator v litij-ionski bateriji je izdelan predvsem iz mikroporoznih polimernih ali keramičnih materialov, ki preprečujejo neposreden stik med pozitivno in negativno elektrodo, hkrati pa omogočajo prehod litijevih ionov.
   • Izbira separatorja pomembno vpliva na varnost, življenjsko dobo in zmogljivost baterije.
5. Ohišje in tesnilo:
   • Ohišje litij-ionske baterije je običajno izdelano iz kovinskih materialov (kot sta aluminij ali kobalt) ali posebne plastike, ki zagotavlja strukturno podporo in ščiti notranje komponente.
   • Zasnova tesnila baterije zagotavlja, da elektrolit ne izteka, in preprečuje vdor zunanjih snovi, s čimer ohranja zmogljivost in varnost baterije.

Na splošno litij-ionske baterije dosegajo dobro energijsko gostoto, življenjsko dobo cikla in zmogljivost zaradi svoje kompleksne strukture in skrbno izbranih kombinacij materialov. Zaradi teh lastnosti so litij-ionske baterije glavna izbira za sodobne prenosne elektronske naprave, električna vozila in sisteme za shranjevanje energije. V primerjavi z litij polimernimi baterijami imajo litij-ionske baterije določene prednosti glede gostote energije in stroškovne učinkovitosti, vendar se soočajo tudi z izzivi glede varnosti in stabilnosti.

Načelo litij-ionske baterije

• Med polnjenjem se iz pozitivne elektrode (anode) sproščajo litijevi ioni, ki se skozi elektrolit premikajo do negativne elektrode (katode) in ustvarjajo električni tok zunaj baterije, ki napaja napravo.
• Med praznjenjem se ta proces obrne, pri čemer se litijevi ioni premikajo od negativne elektrode (katode) nazaj k pozitivni elektrodi (anodi) in sproščajo shranjeno energijo.

Prednosti litij-ionske baterije

1. Visoka energijska gostota

• Prenosljivost in lahkotnost: Energijska gostota litij-ionskih baterij je običajno v območju 150-250 Wh/kg, kar prenosnim napravam, kot so pametni telefoni, tablični in prenosni računalniki, omogoča shranjevanje velike količine energije v razmeroma lahki prostornini.
• Dolgotrajna uporaba: Visoka gostota energije omogoča daljše delovanje naprav na omejenem prostoru, kar ustreza potrebam uporabnikov pri daljši uporabi na prostem ali daljši uporabi, saj zagotavlja daljšo življenjsko dobo baterije.

2. Dolga življenjska doba in stabilnost

• Gospodarske koristi: Običajna življenjska doba litij-ionskih baterij je od 500-1000 ciklov polnjenja in praznjenja, kar pomeni manj zamenjav baterij in s tem nižje skupne stroške lastništva.
• Stabilna zmogljivost: Stabilnost baterije pomeni stalno zmogljivost in zanesljivost v celotni življenjski dobi, kar zmanjšuje tveganje poslabšanja zmogljivosti ali okvare zaradi staranja baterije.

3. Možnost hitrega polnjenja in praznjenja

• Priročnost in učinkovitost: Litij-ionske baterije podpirajo hitro polnjenje in praznjenje, pri čemer tipične hitrosti polnjenja dosegajo 1-2C, ki izpolnjuje zahteve sodobnih uporabnikov po hitrem polnjenju, zmanjšuje čakalne čase ter izboljšuje učinkovitost vsakdanjega življenja in dela.
• Prilagodljivost sodobnemu življenju: Funkcija hitrega polnjenja ustreza potrebam hitrega in priročnega polnjenja v sodobnem življenju, zlasti na potovanjih, pri delu ali ob drugih priložnostih, ki zahtevajo hitro polnjenje baterije.

4. Brez učinka spomina

• Priročne polnilne navade: Brez opaznega "spominskega učinka" lahko uporabniki polnijo kadar koli, ne da bi za ohranjanje optimalne zmogljivosti potrebovali redne popolne izpraznitve, kar zmanjšuje zapletenost upravljanja baterije.
• Ohranjanje visoke učinkovitosti: Brez spominskega učinka lahko litij-ionske baterije neprekinjeno zagotavljajo učinkovito in stalno delovanje brez zapletenega upravljanja polnjenja in praznjenja, kar zmanjšuje breme vzdrževanja in upravljanja za uporabnike.

5. Nizka stopnja samopraznjenja

• Dolgoročno shranjevanje: Stopnja samopraznjenja litij-ionskih baterij je običajno 2-3% na mesec, kar pomeni minimalno izgubo napolnjenosti baterije v daljših obdobjih neuporabe in ohranjanje visoke ravni napolnjenosti za uporabo v stanju pripravljenosti ali v sili.
• Varčevanje z energijo: Nizka stopnja samopraznjenja zmanjšuje izgubo energije v neuporabljenih baterijah, s čimer se prihrani energija in zmanjša vpliv na okolje.

Slabosti litij-ionske baterije

1. Varnostna vprašanja

Litij-ionske baterije predstavljajo varnostno tveganje, kot so pregrevanje, izgorevanje ali eksplozija. Ta varnostna vprašanja lahko povečajo tveganja za uporabnike med uporabo baterij, kar lahko povzroči škodo zdravju in premoženju, zato je potrebno okrepljeno upravljanje in spremljanje varnosti.

2. Stroški

Proizvodni stroški litij-ionskih baterij se običajno gibljejo od $100-200 na kilovatno uro (kWh). V primerjavi z drugimi vrstami baterij je to razmeroma visoka cena, predvsem zaradi materialov visoke čistosti in zapletenih proizvodnih postopkov.

3. Omejena življenjska doba

Povprečna življenjska doba litij-ionskih baterij je običajno od 300-500 ciklov polnjenja in praznjenja. Pri pogosti in intenzivni uporabi se lahko zmogljivost in zmogljivost baterije zmanjšata hitreje.

4. Temperaturna občutljivost

Optimalna delovna temperatura za litij-ionske baterije je običajno znotraj 0-45 stopinj Celzija. Pri previsokih ali nizkih temperaturah lahko to vpliva na delovanje in varnost baterije.

5. Čas polnjenja

Čeprav imajo litij-ionske baterije možnost hitrega polnjenja, je treba tehnologijo hitrega polnjenja v nekaterih aplikacijah, kot so električna vozila, še naprej razvijati. Trenutno lahko nekatere tehnologije hitrega polnjenja baterijo napolnijo do 80% v 30 minutah, vendar je za dosego naboja 100% običajno potrebnega več časa.

Panoge in scenariji, primerni za litij-ionsko baterijo

Litij-ionske baterije so zaradi svojih odličnih zmogljivosti, zlasti visoke gostote energije, majhne teže in odsotnosti "spominskega učinka", primerne za različne panoge in scenarije uporabe. V nadaljevanju so predstavljene panoge, scenariji in izdelki, za katere so primernejše litij-ionske baterije:

Scenariji uporabe litij-ionskih baterij

1. Prenosni elektronski izdelki z litij-ionskimi baterijami:
   • Pametni telefoni in tablični računalniki: Litijevo-ionske baterije so zaradi visoke gostote energije in majhne teže postale glavni vir energije za sodobne pametne telefone in tablične računalnike.
   • Prenosne avdio in video naprave: Na primer slušalke Bluetooth, prenosni zvočniki in fotoaparati.
2. Električna vozila z litij-ionskimi baterijami:
   • Električni avtomobili (EV) in hibridna električna vozila (HEV): Zaradi visoke gostote energije in dolge življenjske dobe so litij-ionske baterije postale najprimernejša tehnologija baterij za električna in hibridna vozila.
   • Električna kolesa in električni skuterji: Vse bolj priljubljeni so pri potovanjih na kratke razdalje in v mestnem prometu.

3. Prenosni napajalniki in sistemi za shranjevanje energije z litij-ionskimi baterijami:
   • Prenosni polnilniki in mobilni napajalniki: Zagotavljanje dodatnega napajanja pametnih naprav.
   • Stanovanjski in komercialni sistemi za shranjevanje energije: Kot so domači sistemi shranjevanja sončne energije in projekti shranjevanja energije v omrežju.
4. Medicinski pripomočki z litij-ionskimi baterijami:
   • Prenosni medicinski pripomočki: Kot so prenosni ventilatorji, merilniki krvnega tlaka in termometri.
   • Medicinske mobilne naprave in sistemi za spremljanje: Kot so brezžične naprave za elektrokardiogram (EKG) in sistemi za spremljanje zdravja na daljavo.
5. Letalske in vesoljske litij-ionske baterije:
   • Brezpilotna letala in zrakoplovi: Zaradi majhne teže in visoke gostote energije so litij-ionske baterije idealen vir energije za brezpilotna letala in druga lahka letala.
   • Sateliti in vesoljske sonde: Litij-ionske baterije se postopoma uveljavljajo v vesoljskih aplikacijah.

Znani izdelki, ki uporabljajo litij-ionske baterije

• Električne baterije za avtomobile Tesla: Tesline litij-ionske baterije uporabljajo tehnologijo litij-ionskih baterij z visoko energijsko gostoto, ki električnim vozilom zagotavlja dolg doseg.
• Baterije za Apple iPhone in iPad: Apple uporablja visokokakovostne litij-ionske baterije kot glavni vir energije za serijo iPhonov in iPadov.
• Baterije za brezžične sesalnike Dyson: Dysonovi brezžični sesalniki uporabljajo učinkovite litij-ionske baterije, ki uporabnikom zagotavljajo daljši čas uporabe in hitrejše polnjenje.

Kaj je litij-polimerna baterija?

Pregled litij-polimernih baterij

Litij-polimerna baterija (LiPo), znana tudi kot trdna litijska baterija, je napredna tehnologija litij-ionskih baterij, ki kot elektrolit namesto običajnih tekočih elektrolitov uporablja trdni polimer. Glavne prednosti te tehnologije baterij so večja varnost, gostota energije in stabilnost.

Načelo litij-polimerne baterije

• Postopek polnjenja: Ko se začne polnjenje, je na baterijo priključen zunanji vir energije. Pozitivna elektroda (anoda) sprejme elektrone, hkrati pa se litijevi ioni odcepijo od pozitivne elektrode, migrirajo skozi elektrolit do negativne elektrode (katode) in se vgradijo. Medtem negativna elektroda prav tako sprejema elektrone, kar poveča skupni naboj baterije in shrani več električne energije.
• Postopek praznjenja: Med uporabo baterije elektroni tečejo iz negativne elektrode (katode) skozi napravo in se vračajo na pozitivno elektrodo (anodo). V tem času se v negativni elektrodi vgrajeni litijevi ioni začnejo ločevati in se vračati v pozitivno elektrodo. S selitvijo litijevih ionov se naboj baterije zmanjša, shranjena električna energija pa se sprosti za uporabo v napravi.

Struktura litijeve polimerne baterije

Osnovna struktura litij-polimerne baterije je podobna strukturi litij-ionske baterije, vendar uporablja drugačne elektrolite in nekatere materiale. Tukaj so glavne komponente litij-polimerne baterije:

1. Pozitivna elektroda (anoda):
   • Aktivni material: Pozitivni elektrodni material so običajno litij-ionski materiali, kot so litijev kobaltov oksid, litijev železov fosfat itd.
   • Trenutni kolektor: Za prevajanje električne energije je anoda običajno prevlečena s prevodnim tokovodnikom, kot je bakrena folija.
2. Negativna elektroda (katoda):
   • Aktivni material: Aktivni material negativne elektrode je prav tako vgrajen, običajno se uporabljajo materiali na osnovi grafita ali silicija.
   • Trenutni kolektor: Podobno kot anoda tudi katoda potrebuje dober prevodni tokovni kolektor, kot je bakrena ali aluminijasta folija.
3. Elektroliti:
   • Litij-polimerne baterije kot elektrolite uporabljajo trdne ali gelske polimere, kar je ena glavnih razlik od običajnih litij-ionskih baterij. Ta oblika elektrolita zagotavlja večjo varnost in stabilnost.
4. Separator:
   • Naloga separatorja je preprečiti neposreden stik med pozitivno in negativno elektrodo, hkrati pa omogočiti prehod litijevih ionov. To pomaga preprečevati kratke stike v bateriji in ohranja stabilnost baterije.
5. Ohišje in tesnilo:
   • Zunanjost baterije je običajno izdelana iz kovinskega ali plastičnega ohišja, ki zagotavlja zaščito in strukturno podporo.
   • Tesnilni material zagotavlja, da elektrolit ne izteka, in ohranja stabilnost notranjega okolja baterije.

Zaradi uporabe polimernih elektrolitov v trdnem stanju ali v obliki gela imajo litij-polimerne baterije visoka gostota energije, varnost in stabilnostzato so v primerjavi s tradicionalnimi litij-ionskimi baterijami s tekočim elektrolitom privlačnejša izbira za nekatere aplikacije.

Prednosti litijeve polimerne baterije

V primerjavi s tradicionalnimi litij-ionskimi baterijami s tekočim elektrolitom imajo litij-polimerne baterije naslednje edinstvene prednosti:

1. Elektrolit v trdnem stanju

• Povečana varnost: Zaradi uporabe elektrolita v trdnem stanju litij-polimerne baterije znatno zmanjšajo tveganje pregrevanja, vžiga ali eksplozije. S tem se ne izboljša le varnost baterije, temveč se zmanjšajo tudi morebitne nevarnosti zaradi uhajanja ali notranjega kratkega stika.

2. Visoka energijska gostota

• Optimizirana zasnova naprave: Energijska gostota litij-polimernih baterij običajno dosega 300-400 Wh/kg, ki je bistveno višja od 150-250 Wh/kg tradicionalnih litij-ionskih baterij s tekočim elektrolitom. To pomeni, da lahko litij-polimerne baterije pri enaki prostornini ali teži shranijo več električne energije, kar omogoča oblikovanje tanjših in lažjih naprav.

3. Stabilnost in trajnost

• Dolga življenjska doba in nezahtevno vzdrževanje: Zaradi uporabe elektrolitov v trdnem stanju je življenjska doba litij-polimernih baterij običajno 1500-2000 ciklov polnjenja in praznjenja, ki daleč presega 500-1000 ciklov polnjenja in praznjenja tradicionalnih litij-ionskih baterij s tekočim elektrolitom. To pomeni, da lahko uporabniki naprave uporabljajo dlje časa, kar zmanjšuje pogostost menjave baterij in s tem povezane stroške vzdrževanja.

4. Možnost hitrega polnjenja in praznjenja

• Izboljšano udobje za uporabnike: Litij-polimerne baterije podpirajo hitro polnjenje s hitrostjo polnjenja do 2-3C. Tako lahko uporabniki hitro pridobijo energijo, skrajšajo čas čakanja in povečajo učinkovitost uporabe naprave.

5. Delovanje pri visokih temperaturah

• Širši scenariji uporabe: Visokotemperaturna stabilnost elektrolitov v trdnem stanju omogoča, da se litij-polimerne baterije dobro obnesejo v širšem razponu delovnih temperatur. To zagotavlja večjo prilagodljivost in zanesljivost za aplikacije, ki zahtevajo delovanje v okoljih z visokimi temperaturami, kot so električna vozila ali oprema na prostem.

Na splošno litij-polimerne baterije uporabnikom zagotavljajo večjo varnost, večjo gostoto energije, daljšo življenjsko dobo in širši nabor aplikacij, s čimer še dodatno izpolnjujejo potrebe sodobnih elektronskih naprav in sistemov za shranjevanje energije.

Slabosti litijeve polimerne baterije

1. Visoki proizvodni stroški:
   • Proizvodni stroški litij-polimernih baterij se običajno gibljejo med $200-300 na kilovatno uro (kWh), kar je v primerjavi z drugimi vrstami litij-ionskih baterij razmeroma visoka cena.
2. Izzivi pri upravljanju toplote:
   • Pri pregrevanju lahko litij-polimerne baterije sproščajo toploto do 10 °C/min, kar zahteva učinkovito toplotno upravljanje za nadzor temperature baterije.
3. Varnostna vprašanja:
   • Po statističnih podatkih je stopnja varnostnih nesreč pri litij-polimernih baterijah približno 0.001%, ki je sicer manjša od nekaterih drugih vrst baterij, vendar še vedno zahteva stroge varnostne ukrepe in upravljanje.
4. Omejitve življenjske dobe cikla:
   • Povprečna življenjska doba litij-polimernih baterij je običajno v razponu 800-1200 ciklov polnjenja in praznjenja, na katerega vplivajo pogoji uporabe, načini polnjenja in temperatura.
5. Mehanska stabilnost:
   • Debelina plasti elektrolita je običajno v območju od 20-50 mikronovzaradi česar je baterija bolj občutljiva na mehanske poškodbe in udarce.
6. Omejitve hitrosti polnjenja:
   • Tipična hitrost polnjenja litij-polimernih baterij je običajno v območju 0.5-1Ckar pomeni, da je lahko čas polnjenja omejen, zlasti pri visokem toku ali hitrem polnjenju.

Panoge in scenariji, primerni za litij-polimerne baterije

Scenariji uporabe litij-polimernih baterij

• Prenosni medicinski pripomočki: Zaradi visoke gostote energije, stabilnosti in dolge življenjske dobe se v prenosnih medicinskih napravah, kot so prenosni ventilatorji, merilniki krvnega tlaka in termometri, litij-polimerne baterije uporabljajo pogosteje kot litij-ionske baterije. Te naprave običajno potrebujejo stabilno oskrbo z energijo za daljše obdobje, litij-polimerne baterije pa lahko zadovoljijo te posebne potrebe.
• Visoko zmogljivi prenosni napajalniki in sistemi za shranjevanje energije: Litijeve polimerne baterije imajo zaradi visoke gostote energije, možnosti hitrega polnjenja in praznjenja ter stabilnosti večje prednosti pri zmogljivih prenosnih napajalnikih in velikih sistemih za shranjevanje energije, kot so stanovanjski in komercialni sistemi za shranjevanje sončne energije.
• Letalske in vesoljske aplikacije: Litijeve polimerne baterije se zaradi svoje lahkotnosti, visoke gostote energije in visokotemperaturne stabilnosti v primerjavi z litij-ionskimi baterijami uporabljajo širše v letalstvu in vesolju, kot so brezpilotna letala, lahka letala, sateliti in vesoljske sonde.
• Uporaba v posebnih okoljih in pogojih: Zaradi polimernega elektrolita litij-polimernih baterij v trdnem stanju, ki zagotavlja večjo varnost in stabilnost kot litij-ionske baterije s tekočim elektrolitom, so primernejše za uporabo v posebnih okoljih in pogojih, kot so visoke temperature, visoki tlaki ali zahteve glede visoke varnosti.

Če povzamemo, imajo litij-polimerne baterije edinstvene prednosti in uporabno vrednost na nekaterih specifičnih področjih uporabe, zlasti na področjih, ki zahtevajo visoko gostoto energije, dolgo življenjsko dobo, hitro polnjenje in praznjenje ter visoko varnost.

Znani izdelki, ki uporabljajo litij-polimerne baterije

1. Pametni telefoni serije OnePlus Nord
   • Pametni telefoni serije OnePlus Nord uporabljajo litij-polimerne baterije, ki omogočajo daljšo življenjsko dobo baterije, hkrati pa ohranjajo tanko obliko.
2. Skydio 2 Droni
   • Dron Skydio 2 uporablja litij-polimerne baterije z visoko energijsko gostoto, ki mu omogočajo več kot 20 minut letenja, hkrati pa ohranjajo lahkotno obliko.
3. Oura Ring Zdravstveni sledilnik
   • Oura Ring je pametni obroček za sledenje zdravju, ki uporablja litij-polimerne baterije, ki zagotavljajo večdnevno delovanje baterije, hkrati pa zagotavljajo tanko in udobno obliko naprave.
4. PowerVision PowerEgg X
   • PowerVisionov PowerEgg X je večnamenski dron, ki uporablja litij-polimerne baterije, zmore do 30 minut letenja, hkrati pa lahko leti po kopnem in vodi.

Ti znani izdelki v celoti dokazujejo široko uporabo in edinstvene prednosti litij-polimernih baterij v prenosnih elektronskih izdelkih, brezpilotnih letalih in napravah za sledenje zdravju.

Zaključek

V primerjavi med litij-ionskimi in litij-polmernimi baterijami imajo litij-polmerne baterije večjo gostoto energije, daljšo življenjsko dobo in večjo varnost, zato so idealne za aplikacije, ki zahtevajo visoko zmogljivost in dolgo življenjsko dobo. Za posamezne potrošnike, ki dajejo prednost hitremu polnjenju, varnosti in so pripravljeni sprejeti nekoliko višjo ceno, so litij polimerne baterije boljša izbira. Pri poslovnih naročilih za shranjevanje energije v gospodinjstvih se litij polimerne baterije kažejo kot obetavna možnost zaradi njihove daljše življenjske dobe, varnosti in tehnične podpore. Na koncu je izbira med temi vrstami baterij odvisna od specifičnih potreb, prednostnih nalog in predvidene uporabe.