литий-ионные против литиевых аккумуляторов

Литиевые батареи и литий-ионные батареи часто путают, поскольку их названия звучат очень похоже. Однако они не являются одним и тем же.

Простыми словами, литиевая батарея обычно означает первичную, неперезаряжаемую батарею, тогда как литий-ионная батарея перезаряжаема и предназначена для многократных циклов зарядки и разрядки.

Это различие влияет на принцип работы батареи, её срок службы, сферы применения и правила обращения с ней.

Например, батарейка CR2032 в автомобильном ключе, как правило, является одноразовой литиевой батареей. А батарея внутри смартфона, ноутбука, дрона или электроинструмента обычно представляет собой перезаряжаемую литий-ионную батарею.

Так какую же из них следует выбрать? Это зависит от способа использования устройства.

В этом руководстве объясняются основные различия между литиевыми и литий-ионными батареями, включая химию, возможность перезарядки, плотность энергии, срок службы, области применения, безопасность и экологическое воздействие.

Что такое литиевая батарея?

Термин «литиевая батарея» обычно относится к первичной литиевой батарее.

Эти аккумуляторы предназначены для подачи энергии до тех пор, пока не будет полностью израсходована накопленная в них энергия. После этого их заменяют, а не перезаряжают.

Одним из их главных преимуществ является длительный срок хранения. У многих первичных литиевых аккумуляторов низкий саморазряд, что означает, что они могут долгое время лежать без использования и при этом по-прежнему обеспечивать надёжное питание при необходимости.

Распространённые типы включают:

• Литиевые аккумуляторы с диоксидом марганца, например CR2032
• Литиевые аккумуляторы с дисульфидом железа
• Литий тионилхлоридные батареи
• Другие специализированные первичные литиевые элементы

Типичный литиевый таблеточный элемент обеспечивает около 3 В, что делает его подходящим для компактных устройств, таких как автомобильные ключи, калькуляторы, электронные весы, часы, счётчики и датчики.

Tcbest поставляет различные типы первичных литиевых аккумуляторов для потребительской электроники, умных устройств, счётчиков, продуктов безопасности и промышленных применений.

Что такое литий-ионный аккумулятор?

Литий-ионные аккумуляторы работают иначе, поскольку они предназначены для многократной перезарядки.

Во время зарядки и разрядки ионы лития перемещаются между положительным и отрицательным электродами. Этот обратимый процесс позволяет использовать аккумулятор многократно.

Типичный элемент Li-ion включает в себя:

• Положительный электрод
• Отрицательный электрод, зачастую графитовый
• Электролит
• Сепаратор
• Сборщики тока
• Защитные компоненты

Многие аккумуляторные блоки Li-ion также включают систему управления аккумулятором (BMS), которая контролирует напряжение, ток, температуру и другие рабочие параметры.

Аккумуляторы Li-ion широко применяются в:

• Смартфоны
• Ноутбуки
• Bluetooth устройств
• Электроинструменты
• Дроны
• Электрические велосипеды
• Переносные электростанции
• Системы хранения энергии
• Электромобили

Компания Tcbest также поставляет элементы Li-ion и индивидуальные аккумуляторные блоки для применений, требующих перезаряжаемого питания и гибких конфигураций аккумуляторов.

Литиевый аккумулятор против литий-ионного аккумулятора: основное различие

Самый простой способ понять различие:

Литиевая батарея: как правило, неперезаряжаемая

Литий-ионная батарея: перезаряжаемая

Первичная литиевая батарея предназначена для однократной отдачи запасённой энергии.

Литий-ионная батарея предназначена для многократных циклов зарядки и разрядки.

Например, батарейка CR2032 в автомобильном ключе может служить несколько лет до замены. Аккумулятор смартфона, напротив, может заряжаться почти ежедневно.

Оба типа батарей полезны, но они рассчитаны на совершенно разные применения.

Как работает литиевая батарея?

Когда первичная литиевая батарея питает устройство, внутри элемента протекает химическая реакция.

Электроны проходят через внешнюю цепь и обеспечивают электрическую энергию, а ионы перемещаются через электролит внутри батареи.

По мере продолжения разряда активные материалы постепенно расходуются.

Как только запасённая энергия исчерпана, батарея не может безопасно вернуться в исходное состояние.

Поэтому первичные литиевые батареи не следует подзаряжать.

Попытка подзарядки неперезаряжаемой литиевой батареи может привести к утечке, перегреву, повышению внутреннего давления или даже возгоранию.

Всегда проверяйте маркировку батареи перед подзарядкой.

Как работает литий-ионный аккумулятор?

Литий-ионные аккумуляторы используют обратимый процесс.

При зарядке аккумулятора ионы лития перемещаются от положительного электрода к отрицательному электроду.

Когда аккумулятор питает устройство, они возвращаются к положительному электроду.

Это перемещение можно повторять многократно.

Однако литий-ионные аккумуляторы не служат вечно.

С каждым циклом зарядки и разрядки внутри элемента происходят небольшие физические и химические изменения. Со временем внутреннее сопротивление может увеличиваться, а доступная ёмкость — снижаться.

Вы можете заметить это на старой батарее смартфона. Когда телефон был новым, одного заряда могло хватать на весь день. Через несколько лет его приходится подзаряжать чаще.

Батарея по-прежнему работает, но хранит меньше энергии, чем раньше.

Какая из них обладает более высокой плотностью энергии?

Как первичные литиевые, так и литий-ионные аккумуляторы могут обеспечивать высокую плотность энергии, однако их преимущества различны.

Первичные литиевые аккумуляторы известны тем, что:

• Длительный срок годности
• Низкий саморазряд
• Обеспечивают высокий запас энергии для однократного использования

Это делает их подходящими для устройств, которым требуется длительная работа без регулярной замены батареи.

Литий-ионные аккумуляторы известны сочетанием высокой плотности энергии и возможности многократной перезарядки.

Поэтому они идеально подходят для портативной электроники и оборудования с интенсивным использованием.

Следовательно, не всегда целесообразно спрашивать, какой тип обладает «более высокой плотностью энергии».

Более уместный вопрос — нуждается ли устройство в питании в режиме ожидания на длительный срок или требует регулярной подзарядки.

Срок службы батареи и количество циклов зарядки-разрядки

Для первичных литиевых элементов пользователи, как правило, обращают внимание на срок службы в процессе эксплуатации и срок хранения.

Литиевая батарея в датчике с низким энергопотреблением может работать несколько лет — в зависимости от конструкции устройства и условий эксплуатации.

Для литиевых аккумуляторов важнее количество циклов зарядки-разрядки.

Один цикл зарядки-разрядки обычно соответствует полному использованию ёмкости батареи (100%).

Например, использование 50 % ёмкости сегодня и ещё 50 % завтра приблизительно равно одному полному циклу.

Фактическое количество циклов зависит от:

• Химия батарей
• Температура
• Напряжение зарядки
• Ток зарядки
• Тока разряда
• Глубина разряда
• Условия хранения
• Качества батареи

Высокие температуры — одна из основных причин ускоренного старения батарей.

Частый глубокий разряд, чрезмерное напряжение заряда и высокие нагрузки также могут сократить срок службы аккумулятора.

Для индивидуальных аккумуляторных блоков важны также качество элементов, конструкция системы защиты и правильное согласование элементов.

Tcbest может разрабатывать индивидуальные литиевые аккумуляторные блоки по напряжению, ёмкости, габаритам, току, типу разъёма и требованиям к защите.

Где используются литиевые аккумуляторы?

Первичные литиевые аккумуляторы подходят для устройств, которым требуется длительное время автономной работы и которые не нуждаются в регулярной подзарядке.

Распространенные применения:

• Автомобильному ключу
• Часы
• Электронные весы
• Калькуляторы
• Умные счетчики
• Датчики безопасности
• Устройства дистанционного мониторинга
• Камеры
• Медицинское оборудование
• Резервные системы памяти

Хорошим примером служит автомобильный ключ.

Потребление энергии у него крайне низкое, поэтому добавление порта зарядки сделало бы конструкцию излишне сложной.

Малогабаритный литиевый дисковый элемент — гораздо более простое решение.

То же самое относится к дистанционным датчикам, которые могут работать годами без регулярного технического обслуживания.

Где используются литий-ионные аккумуляторы?

Литий-ионные аккумуляторы лучше подходят для изделий, которыми пользуются часто.

Распространенные примеры:

• Смартфоны
• Ноутбуки
• Беспроводная электроника
• Электрические велосипеды
• Электроинструменты
• Дроны
• Переносное хранение энергии
• Промышленное оборудование

Смартфон — хороший пример.

Замена одноразовой батарейки каждый раз, когда телефон разряжается, была бы неудобной и дорогостоящей.

Перезаряжаемый литий-ионный аккумулятор гораздо практичнее.

Дроны — ещё одна распространённая область применения.

Аккумуляторы для дронов должны быть относительно лёгкими, но при этом обеспечивать высокий ток разряда. В зависимости от конструкции дроны могут использовать литий-ионные или литий-полимерные аккумуляторы.

Tcbest может предложить индивидуальные решения на основе перезаряжаемых аккумуляторов с учётом напряжения, ёмкости, тока разряда, габаритных размеров, типа разъёма и конструкции аккумуляторного блока.

Преимущества литиевых батарей

Первичные литиевые батареи обладают рядом полезных преимуществ.

Длительный срок годности

Они способны сохранять энергию в течение длительного времени при правильном хранении.

Низкий саморазряд

Они теряют относительно небольшой заряд в режиме простоя.

Компактный размер

Литиевые батареи могут обеспечивать полезную энергию в компактном корпусе.

Подходят для устройств с низким энергопотреблением

Они особенно подходят для устройств, которым требуется лишь небольшое количество энергии в течение продолжительного времени.

Основной недостаток заключается в том, что их обычно невозможно перезаряжать.

После разрядки их необходимо заменить.

Преимущества литий-ионных батарей

Литиевые аккумуляторы (Li-ion) пользуются популярностью главным образом благодаря возможности перезарядки.

Перезаряжаемый

Их можно использовать многократно, а не выбрасывать после одного цикла разряда.

Высокая плотность энергии

Они хранят полезное количество энергии, не становясь при этом слишком тяжёлыми или габаритными.

Высокая мощность

Многие литий-ионные аккумуляторы способны обеспечивать достаточный ток для требовательного оборудования.

Гибкие дизайны

Их можно изготавливать в виде цилиндрических элементов, элементов в мягкой упаковке, призматических элементов или специализированных аккумуляторных блоков.

Это делает литий-ионные аккумуляторы полезными для продукции OEM с различными формами и требованиями к мощности.

Компания Tcbest также может интегрировать элементы с проводами, разъёмами, платами защиты и корпусами в соответствии с требованиями проекта.

Каковы недостатки?

Оба типа аккумуляторов также имеют ограничения.

Первичные литиевые элементы являются одноразовыми изделиями. Для устройств, которые часто расходуют элементы питания, затраты на их замену могут стать относительно высокими.

Литий-ионные аккумуляторы можно использовать многократно, однако со временем их ёмкость постепенно снижается.

Они также более чувствительны к:

• Высокие температуры
• Перезарядка
• Глубокий разряд
• Короткое замыкание
• Физический ущерб
• Неправильным зарядным устройствам

Более крупные аккумуляторные блоки на основе литий-ионных элементов также могут требовать более совершенных систем защиты.

Это означает, что проектирование аккумуляторного блока столь же важно, как и выбор подходящего элемента.

Являются ли литиевые батареи безопасными?

Первичные литиевые батареи, как правило, безопасны при правильном использовании.

Самое важное правило — не подвергать зарядке батареи, маркированные как неперезаряжаемые.

Зарядка первичной литиевой батареи может привести к следующим последствиям:

• Утечка
• Перегрев
• Внутреннее давление
• Разрыв
• Огнестойкость

Таблеточные батарейки также требуют особой осторожности из-за их малого размера.

Храните их в недоступном для детей месте и убедитесь, что отсеки для батареек надёжно закрыты.

Свободно лежащие батарейки также следует держать подальше от металлических предметов, таких как ключи, монеты, шурупы или инструменты, поскольку это может вызвать короткое замыкание.

Безопасны ли литий-ионные батареи?

Литий-ионные батареи также, как правило, безопасны при правильном использовании.

Однако серьёзные повреждения или неправильное использование могут привести к тепловому разгона.

Тепловой разгон — это быстрая саморазогревающаяся реакция, которая может сопровождаться выделением газа, дыма или возгоранием.

Факторы риска включают:

• Перегрев
• Перезарядка
• Короткое замыкание
• Дробление
• Пробивающего
• Неправильная зарядка
• Серьёзные дефекты элементов

Для снижения рисков:

• Используйте правильное зарядное устройство
• Не заряжайте вздутые или повреждённые аккумуляторы
• Избегайте высоких температур
• Не прокалывайте и не деформируйте аккумулятор
• Прекратите использовать аккумуляторы, которые необычно нагреваются
• Защищайте контакты запасных аккумуляторов
• Следуйте инструкциям производителя

Для аккумуляторных блоков подходящая система управления батареей (BMS) или защитная схема может помочь контролировать перезаряд, глубокий разряд, перегрузку по току и другие аномальные условия.

Какой аккумулятор более экологичен?

Оба типа аккумуляторов оказывают воздействие на окружающую среду.

Добыча сырья, производство, транспортировка, эксплуатация и утилизация потребляют ресурсы.

Первичные литиевые элементы могут долго работать в устройствах с низким энергопотреблением, но они всё равно являются одноразовыми.

Литий-ионные аккумуляторы можно заряжать многократно, что снижает количество аккумуляторов, потребляемых в часто используемых изделиях.

Однако перезаряжаемые аккумуляторы по-прежнему требуют правильной переработки по окончании срока службы.

Наилучший выбор зависит от конкретного применения.

Датчик, которому требуется работать годами, может быть лучше всего оснащён первичным литиевым элементом.

Устройство, используемое ежедневно, обычно лучше всего работает с литий-ионным аккумулятором.

В обоих случаях использованные аккумуляторы следует направлять на соответствующие пункты приёма или переработки, а не просто выбрасывать.

Литий или литий-ион: какой выбрать?

Начните с анализа того, как будет использоваться ваше устройство.

Выберите первичную литиевую батарею, если вам необходимы:

• Длительное время ожидания
• Низкий саморазряд
• Компактный размер
• Минимальное или отсутствующее техническое обслуживание
• Отсутствие регулярной подзарядки

Выберите литий-ионную батарею, если вам необходимы:

• Возможность многократной перезарядки
• Частое использование
• Более высокая мощность
• Лёгкие решения для хранения энергии
• Варианты индивидуальных комплектов батарей

Прежде чем выбрать батарею, учтите напряжение, ёмкость, ток разряда, габариты, рабочую температуру, метод зарядки и ожидаемый срок службы.

Для продукции OEM выбор батареи включает больше параметров, чем просто значение ёмкости.

Аккумулятор также должен соответствовать изделию, обеспечивать достаточную мощность, совместимость с зарядным устройством, использовать правильный разъём и включать подходящие средства защиты.

Tcbest предлагает стандартные аккумуляторные изделия, а также индивидуальные литий-ионные аккумуляторные блоки для потребительской электроники, беспилотных летательных аппаратов, умных устройств, промышленного оборудования и систем накопления энергии.

Заключение

Литиевые и литий-ионные аккумуляторы могут звучать похоже, но они предназначены для разных целей.

Первичные литиевые аккумуляторы обычно не подлежат перезарядке. Они являются хорошим выбором для маломощных устройств, которым требуется длительный срок хранения и низкий саморазряд.

Литий-ионные аккумуляторы подлежат перезарядке и более подходят для устройств, которыми пользуются часто, например, смартфонов, ноутбуков, БПЛА, электроинструментов и оборудования для накопления энергии.

Лучший аккумулятор — это не просто тот, у которого самая высокая ёмкость или энергетическая плотность.

Это тот, который соответствует конкретному применению.

При выборе аккумулятора учитывайте напряжение, ёмкость, ток, габаритные размеры, метод зарядки, условия эксплуатации и ожидаемый срок службы.

Для стандартных аккумуляторов или индивидуальных решений на основе перезаряжаемых аккумуляторов компания Tcbest может предложить подбор аккумуляторов и кастомизацию аккумуляторных блоков в зависимости от требований конкретного применения.

Всегда соблюдайте инструкции производителя, никогда не пытайтесь перезаряжать аккумуляторы, маркированные как неперезаряжаемые, и утилизируйте использованные аккумуляторы ответственно.

Литиевые и литий-ионные аккумуляторы имеют схожие названия, но принципиально различаются. Литиевые аккумуляторы одноразовые и неперезаряжаемые, их оптимально использовать в устройствах с низким энергопотреблением. Литий-ионные аккумуляторы перезаряжаемые и подходят для устройств, эксплуатируемых часто — например, смартфонов и электромобилей (EV). Выбор зависит от характера использования и требуемой мощности.