літій-іонні проти літієвих акумуляторів

Літієві батареї та літій-іонні батареї часто плутають, оскільки їхні назви звучать дуже схоже. Але це різні типи батарей.

Простими словами, літієва батарея зазвичай означає первинну, незаряджувану батарею, тоді як літій-іонна батарея є заряджуваною й призначена для багаторазових циклів заряджання та розряджання.

Ця відмінність впливає на принцип роботи батареї, тривалість її служби, сфери застосування та правила поводження з нею.

Наприклад, батарея CR2032 у ключі від автомобіля зазвичай є одноразовою літієвою батареєю. Батарея всередині смартфона, ноутбука, дрона або електроінструменту зазвичай є заряджуваною літій-іонною батареєю.

Отже, яку з них вибрати? Це залежить від того, як буде використовуватися пристрій.

У цьому посібнику пояснюються основні відмінності між літієвими та літій-іонними батареями, зокрема щодо хімічного складу, можливості перезаряджання, енергетичної щільності, терміну служби, сфер застосування, безпеки та впливу на навколишнє середовище.

Що таке літієва батарея?

Термін «літієва батарея» зазвичай стосується первинної літієвої батареї.

Ці акумулятори розроблено для забезпечення живлення до повного вичерпання запасеної енергії. Після цього їх замінюють, а не перезаряджають.

Одна з їхніх найбільших переваг — тривалий термін зберігання. Багато первинних літієвих акумуляторів мають низький саморозряд, тобто можуть довго лежати без використання й залишатися надійним джерелом живлення у разі потреби.

Поширені типи:

• Літієво-марганцеві діоксидні акумулятори, наприклад CR2032
• Літієво-ферумові дисульфідні акумулятори
• Літій-тіонілхлоридні батареї
• Інші спеціалізовані первинні літієві елементи

Типовий літієвий таблетковий акумулятор забезпечує близько 3 В, що робить його придатним для компактних пристроїв, таких як автоключі, калькулятори, електронні ваги, годинники, лічильники та датчики.

Tcbest постачає різні типи первинних літієвих акумуляторів для побутової електроніки, інтелектуальних пристроїв, лічильників, продуктів безпеки та промислових застосувань.

Що таке літій-іонний акумулятор?

Літій-іонні акумулятори працюють інакше, оскільки їх розроблено для багаторазової перезарядки.

Під час заряджання та розряджання йони літію переміщуються між позитивним та негативним електродами. Цей зворотний процес дозволяє батареї бути використаною знову й знову.

Типовий літій-іонний елемент включає:

• Позитивний електрод
• Негативний електрод, зазвичай графітовий
• Електроліт
• Сепаратор
• Збірники струму
• Захисні компоненти

Багато літій-іонних акумуляторних блоків також мають систему керування акумулятором (BMS), яка контролює напругу, струм, температуру та інші умови експлуатації.

Літій-іонні акумулятори зазвичай використовують у:

• Смартфони
• Ноутбуки
• Пристроях Bluetooth
• Електроінструменти
• Дрони
• Електричні велосипеди
• Портативні електростанції
• Системи накопичення енергії
• Електричні транспортні засоби

Tcbest також надає літій-іонні елементи та спеціалізовані акумуляторні блоки для застосувань, що вимагають перезаряджуваного живлення й гнучких акумуляторних конфігурацій.

Літієва батарея проти літій-іонної батареї: головна відмінність

Найпростіший спосіб зрозуміти різницю — це:

Літієва батарея: зазвичай неперезаряджувана

Літій-іонна батарея: перезаряджувана

Первинна літієва батарея призначена для одноразового використання запасеної енергії.

Літій-іонна батарея призначена для багаторазової зарядки та розрядки.

Наприклад, батарея CR2032 у ключі від автомобіля може працювати кілька років до заміни. Батарея смартфона, натомість, може потребувати зарядки майже щодня.

Обидва типи батарей корисні, але вони розраховані на дуже різні застосування.

Як працює літієва батарея?

Коли первинна літієва батарея живить пристрій, усередині елемента відбувається хімічна реакція.

Електрони рухаються через зовнішнє коло й забезпечують електричну енергію, тоді як іони переміщуються через електроліт всередині батареї.

Під час тривалого розряду активні матеріали поступово витрачаються.

Після вичерпання запасеної енергії акумулятор не може безпечно повернутися до початкового стану.

Саме тому первинні літієві акумулятори не слід підзаряджати.

Спроба підзарядити неперезаряджуваний літієвий акумулятор може призвести до витоку, перегріву, зростання внутрішнього тиску або навіть пожежі.

Завжди перевіряйте маркування на акумуляторі перед підзарядкою.

Як працює літій-іонний акумулятор?

Літій-іонні акумулятори використовують зворотний процес.

Під час заряджання акумулятора йони літію переміщуються від позитивного електрода до негативного електрода.

Коли акумулятор живить пристрій, вони повертаються до позитивного електрода.

Цей рух можна повторювати багато разів.

Однак літій-іонні акумулятори не є вічними.

Під час кожного циклу заряджання та розряджання в елементі відбуваються незначні фізичні й хімічні зміни. З часом внутрішній опір може зростати, а доступна ємність — зменшуватися.

Ви можете помітити це на старішому акумуляторі смартфона. Коли телефон був новим, одного заряду могло вистачати на весь день. Через кілька років його доводиться підзаряджати частіше.

Акумулятор продовжує працювати, але зберігає менше енергії, ніж раніше.

Який із них має вищу енергетичну щільність?

Як первинні літієві, так і літій-іонні акумулятори можуть забезпечувати високу енергетичну щільність, але їх переваги різні.

Первинні літієві акумулятори відомі тим, що:

• Довгий термін придатності
• Низький саморозряд
• Мають високий запас енергії для одноразового використання

Тому їх використовують у пристроях, які повинні працювати тривалий час без регулярної заміни акумуляторів.

Літій-іонні акумулятори відомі поєднанням високої енергетичної щільності з можливістю багаторазового перезаряджання.

Це робить їх ідеальними для переносних електронних пристроїв та обладнання з інтенсивним використанням.

Тому не завжди корисно запитувати, який тип має «вищу енергетичну щільність».

Краще запитати, чи пристрою потрібна тривала резервна потужність або повторне заряджання.

Тривалість роботи батареї та кількість циклів

Для первинних літієвих батарей користувачі зазвичай звертають увагу на термін експлуатації та термін зберігання.

Літієва батарея в низькопотужному датчику може працювати кілька років — залежно від пристрою та умов експлуатації.

Для літій-іонних батарей важливіша кількість циклів.

Один цикл батареї зазвичай відповідає повному використанню її ємності (100%).

Наприклад, використання 50 % ємності сьогодні й ще 50 % завтра приблизно дорівнює одному повному циклу.

Фактична кількість циклів залежить від:

• Хімія акумуляторів
• Температура
• Напруга зарядки
• Зарядний струм
• Струм розряду
• Глибина розряду
• Умови зберігання
• Якості батареї

Високі температури є однією з основних причин прискореного старіння акумуляторів.

Часте глибоке розрядження, надмірна напруга під час заряджання та великі навантаження також можуть скоротити термін служби акумулятора.

Для індивідуально розроблених акумуляторних блоків важливими є якість елементів, конструкція захисту та правильне узгодження елементів.

Tcbest може створювати індивідуальні літієві акумуляторні блоки з урахуванням напруги, ємності, розмірів, струму, роз’єму та вимог до захисту.

Де використовують літієві акумулятори?

Первинні літієві акумулятори підходять для пристроїв, яким потрібен тривалий час автономної роботи й які не потребують регулярного підзаряджання.

Поширені сфери застосування:

• Комплекту автоключів
• Годинники
• Електронні ваги
• Калькулятори
• Розумні лічильники
• Сенсори безпеки
• Пристрої дистанційного моніторингу
• Камери
• Медичне обладнання
• Резервні системи пам’яті

Автоключ — хороший приклад.

Він споживає дуже мало енергії, тому додавання роз’єму для заряджання ускладнило б конструкцію більше, ніж це необхідно.

Маленька літієва таблеткова батарейка — набагато простіше рішення.

Те саме стосується дистанційних сенсорів, які можуть працювати роками без регулярного обслуговування.

Де використовують літій-іонні акумулятори?

Літій-іонні акумулятори краще підходять для продуктів, якими користуються часто.

Поширені приклади включають:

• Смартфони
• Ноутбуки
• Бездротова електроніка
• Електричні велосипеди
• Електроінструменти
• Дрони
• Портабельне зберігання енергії
• Промислове обладнання

Смартфон — гарний приклад.

Замінювати одноразову батарейку щоразу, коли телефон розряджається, було б незручно й дорого.

Акумуляторна літій-іонна батарейка набагато практичніша.

Дрони — ще одне поширене застосування.

Акумулятори для дронів мають бути відносно легкими, але при цьому забезпечувати високий струм розряду. Залежно від конструкції дрони можуть використовувати літій-іонні або літій-полімерні акумулятори.

Tcbest може надавати індивідуальні рішення у вигляді перезаряджуваних акумуляторів з урахуванням напруги, ємності, струму розряду, габаритних розмірів, типу роз’єму та конструкції акумуляторного блоку.

Переваги літійних батарей

Первинні літієві акумулятори мають кілька корисних переваг.

Довгий термін придатності

Вони здатні зберігати енергію протягом тривалого часу за умови правильного зберігання.

Низький саморозряд

Під час простою вони втрачають порівняно незначну кількість заряду.

Компактний розмір

Літієві акумулятори забезпечують корисну енергію в компактному корпусі.

Підходять для пристроїв з низьким споживанням енергії

Вони особливо придатні для пристроїв, які потребують лише невеликої кількості енергії протягом тривалого часу.

Основна недолік — зазвичай їх неможливо перезаряджати.

Після повного розряду їх потрібно замінити.

Переваги литієво-іонних батарей

Літій-іонні акумулятори є популярними, головним чином через те, що їх можна перезаряджати.

ПЕРЕЗАРЯДЖУВАНИЙ

Їх можна використовувати багаторазово, а не викидати після одного розряду.

Висока щільність енергії

Вони зберігають корисну кількість енергії, не стаючи надто важкими чи габаритними.

Сильний вихідна потужність

Багато літій-іонних акумуляторів можуть забезпечувати достатній струм для вимогливого обладнання.

Гнучкі дизайни

Їх можна виготовляти у вигляді циліндричних елементів, м’яких (pouch) елементів, призматичних елементів або спеціалізованих акумуляторних блоків.

Це робить літій-іонні акумулятори придатними для OEM-продуктів із різними формами та вимогами до потужності.

Tcbest також може інтегрувати елементи з дротами, роз’ємами, платами захисту та корпусами згідно з вимогами проекту.

Які недоліки?

Обидва типи акумуляторів мають також обмеження.

Первинні літієві акумулятори є одноразовими. Для пристроїв, які часто споживають акумулятори, вартість їх заміни може стати порівняно високою.

Літій-іонні акумулятори можна багаторазово використовувати, але з часом їх ємність поступово зменшується.

Вони також більш чутливі до:

• Високі температури
• Перезарядження
• Глибокий розряд
• Коротке замикання
• Фізичні пошкодження
• Неправильних зарядних пристроїв

Більші акумуляторні батареї з літій-іонними елементами також можуть вимагати більш досконалих систем захисту.

Це означає, що проектування акумуляторної батареї є не менш важливим, ніж вибір правильного елемента.

Чи безпечні літієві акумулятори?

Первинні літієві батареї, як правило, безпечні за умови правильного використання.

Найважливіше правило — не перезаряджати батареї, позначені як неперезаряджувані.

Перезаряджання первинної літієвої батареї може призвести до:

• Витік
• Перегріvanня
• Внутрішній тиск
• Розрив
• Вогонь

Монетоподібні батареї також потребують особливої обережності через їхній малий розмір.

Тримайте їх подалі від дітей і переконайтеся, що відсіки для батарей надійно закриті.

Вільні батареї також слід тримати подалі від металевих предметів, таких як ключі, монети, гвинти чи інструменти, оскільки це може спричинити коротке замикання.

Чи є літій-іонні акумулятори безпечними?

Літій-іонні акумулятори також загалом безпечні за умови правильного використання.

Однак серйозні пошкодження або неправильне використання можуть призвести до теплового розбігу.

Тепловий розбіг — це швидка самозігріваюча реакція, яка може виробляти газ, дим або вогонь.

Фактори ризику включають:

• Перегріvanня
• Перезарядження
• Коротке замикання
• Дроблення
• Прокол
• Неправильна зарядка
• Серйозні дефекти елементів

Щоб зменшити ризик:

• Використовуйте правильний зарядний пристрій
• Не заряджайте надуті або пошкоджені акумулятори
• Уникайте високих температур
• Не проколюйте й не стискайте акумулятор
• Припиніть використовувати акумулятори, які надмірно нагріваються
• Захистити резервні клеми акумулятора
• Дотримуйтесь інструкцій виробника

Для акумуляторних блоків підходящий BMS або захисне коло може допомогти контролювати перевищення напруги, глибокий розряд, перевищення струму та інші аномальні умови.

Який акумулятор кращий для навколишнього середовища?

Обидва типи акумуляторів мають вплив на навколишнє середовище.

Добування сировини, виробництво, транспортування, експлуатація та утилізація споживають ресурси.

Первинні літієві акумулятори можуть тривалий час працювати в низькопотужних застосуваннях, але вони все одно є одноразовими.

Літій-іонні акумулятори можна багаторазово заряджати, що зменшує кількість акумуляторів, які використовуються в продуктах із частим застосуванням.

Однак акумулятори з можливістю перезаряджання все одно потребують належної переробки після закінчення терміну їхньої експлуатації.

Кращий вибір залежить від конкретного застосування.

Датчик, якому потрібно працювати роками, може краще підходити до первинного літієвого акумулятора.

Пристрій, яким користуються щодня, зазвичай краще працює на літій-іонних акумуляторах.

У обох випадках використані акумулятори слід відправляти на спеціалізовані пункти збору або переробки, а не просто викидати.

Літій чи літій-іонні: що обрати?

Почніть із аналізу того, як ви будете використовувати свій пристрій.

Обирайте первинний літієвий акумулятор, коли вам потрібно:

• Довгий час очікування
• Низький саморозряд
• Компактний розмір
• Мінімальне або жодне технічне обслуговування
• Відсутність регулярного підзаряджання

Обирайте літій-іонні акумулятори, коли вам потрібно:

• Можливість підзаряджання
• Часте використання
• Більша потужність виходу
• Легка енергетична ємність
• Індивідуальні варіанти акумуляторних блоків

Перед вибором акумулятора враховуйте напругу, ємність, струм розряду, розміри, робочу температуру, метод заряджання та очікуваний термін служби.

Для продуктів OEM вибір акумулятора передбачає більше, ніж просто вибір значення ємності.

Акумулятор також має відповідати розмірам виробу, забезпечувати достатню потужність, узгоджуватися з пристроєм заряджання, мати відповідний роз’єм і включати підходящі засоби захисту.

Tcbest надає стандартні акумуляторні продукти, а також індивідуальні літій-іонні акумуляторні блоки для побутової електроніки, дронів, інтелектуальних пристроїв, промислового обладнання та систем зберігання енергії.

Висновок

Літієві та літій-іонні акумулятори можуть звучати схоже, але вони призначені для різних цілей.

Первинні літієві акумулятори, як правило, не підлягають перезаряджанню. Вони є гарним вибором для малопотужних пристроїв, яким потрібен тривалий термін зберігання й низький саморозряд.

Літій-іонні акумулятори є перезаряджуваними й краще підходять для пристроїв, якими користуються часто, наприклад, смартфонів, ноутбуків, дронів, електроінструментів та обладнання для зберігання енергії.

Найкращий акумулятор — це не просто той, що має найвищу ємність або енергетичну щільність.

Це той, що відповідає реальному застосуванню.

Під час вибору акумулятора враховуйте напругу, ємність, струм, габаритні розміри, метод заряджання, умови експлуатації та очікуваний термін служби.

Щодо стандартних акумуляторів або спеціалізованих перезаряджуваних акумуляторних рішень Tcbest може запропонувати підбір акумуляторів і налаштування акумуляторних блоків залежно від різних вимог до застосування.

Завжди дотримуйтесь інструкцій виробника, ніколи не перезаряджайте акумулятори, позначені як неперезаряджувані, і відповідально утилізуйте використані акумулятори.

Літієві та літій-іонні акумулятори мають схожі назви, але ключові відмінності. Літієві акумулятори є одноразовими й незаряджуваними, що робить їх ідеальними для пристроїв з низьким енергоспоживанням. Літій-іонні акумулятори є заряджуваними й підходять для застосувань із частим використанням, наприклад, смартфонів та електромобілів (EV). Обирайте залежно від потреб у використанні й потужності