Liitiumpolümeeraku on teiseks uudsuseks kaasaskantavate seadmete toiteallikas. Arvatakse, et see on liitiumioonaku täpsem mudel. See pole siiski päris tõsi ja kuigi uus põlvkond asendab mõnes segmendis laialt levinud ioontehnoloogiat edukalt, jääb Li-pol mõnes osas analoogile alla.
Liitiumpolümeeraku seade
Liitiumpolümeeraku kasutab elektrolüüdina polümeermaterjali. Seda tüüpi akut kasutatakse digitaaltehnikas, mobiiltelefonides, igasugustes vidinates, raadio teel juhitavates mudelites jne.
Liitiumioonakude täiustamise ajendiks oli vajadus võidelda nende kahe puuduse vastu. Esiteks on nende käitamine ebaturvaline ja pealegi üsna ebaökonoomne. Insenerid otsustasid need puudused kõrvaldada elektrolüüdi vahetamise teel.
Selle tulemusena ilmus polümeerelektrolüüt. Kuid polümeer oli varem tuntud kui juht. Seda on juba ammu kasutatud elektrotehnikas juhtiva plastkilena. Kaasaegses arengus ulatub liitiumpolümeerelemendi paksus ainult 1 mm-ni, mis välistab automaatselt erineva kuju ja suurusega arendajate kasutamise piirangud.
Uue põlvkonna aku peamine asi on aga vedel elektrolüüdi puudumine, tänu sellele välistatakse aku süttimise oht. Seega kõrvaldati selle turvalisuse probleem. Kuid selleks, et mõista, millised on peamised erinevused Li-poli ja liitiumioonakude vahel, peaksite lähemalt uurima põhimudeli seadet.
Liitiumioonaku seade
Esimesed seeria liitiumpatareide mudelid ilmusid 90ndate alguses. Seejärel kasutati elektrolüüdina koobaltit ja mangaani. Kaasaegsetes liitiumioonakudes pole oluline mitte niivõrd aine ise, kuivõrd selle asukoha konfiguratsioon plokis.
Liitiumioonakud koosnevad elektroodidest, mis on eraldatud poorseparaatoriga. Omakorda immutatakse separaatori mass lihtsalt elektrolüüdi ainega. Mis puutub elektroodidesse endisse, siis need on vaskanoodiga alumiiniumfooliumil katoodi alus.
Ploki sees on vastupidise poolusega anood ja katood omavahel ühendatud voolu koguvate klemmide abil. Laadimine annab liitiumioonile positiivse laengu. Sellisel juhul on liitium kasulik selle poolest, et sellel on võime hõlpsasti tungida teiste ainete kristallvõredesse, moodustades keemilisi sidemeid.
Kuid liitiumioonaku positiivsetest omadustest ei piisanud üha enam tänapäevaste vidinate ülesannete täitmiseks. See viis uue põlvkonna Li-pol-elementide tekkimiseni, millel on palju disaini ja funktsionaalseid omadusi.
Üldiselt on vaja märkida autode liitiumioon-toiteallikate sarnasust täissuuruses heeliumakudega. Mõlemal juhul on patareid kavandatud praktilisust silmas pidades. Osaliselt jätkasid seda arengusuunda polümeeril põhinevad elemendid.
Liitiumpolümeeraku kestvus
Keskmiselt toetavad liitiumpolümeerakud umbes 800–900 laadimistsüklit. Seda näitajat võib teiste moodsate analoogidega võrreldes pidada väga tagasihoidlikuks. Kuid eksperdid ei pea seda tegurit üldse määrava elemendi ressursiks.
Fakt on see, et uusimad patareid alluvad aktiivsele vananemisele, olenemata nende kasutamise intensiivsusest. See tähendab, et isegi kui toiteallikat üldse ei kasutata, väheneb selle ressurss aja jooksul. Pealegi kehtib see võrdselt nii liitiumioonaku kui ka liitiumpolümeerelementide kohta.
Kõigil liitiumil põhinevatel patareidel on pidev vananemisprotsess. Aku energiamahu olulist vähenemist võib täheldada aasta jooksul pärast vidina ostmist. 2-3 aasta pärast on mõned toiteallikad täielikult korrast ära. Kuid siin sõltub palju tootjast, kuna selles segmendis on aku kvaliteedis erinevusi.
Lisaks kiire vananemisega seotud probleemidele vajab seda tüüpi aku täiendavat kaitsesüsteemi. See on tingitud asjaolust, et sisemine pinge aku ahela erinevates osades võib põhjustada läbipõlemist. Seetõttu võeti siin kasutusele spetsiaalne stabiliseerimisskeem, mis hoiab ära ülelaadimise ja ülekuumenemise.
Mis on peamine erinevus liitiumpolümeeraku ja ioonaku vahel
Põhiline erinevus Li-poli ja Li-iooni vahel on heeliumi ja vedelate elektrolüütide tagasilükkamine. Selle erinevuse täpsemaks mõistmiseks on vaja viidata kaasaegsetele autoakude mudelitele. Vajadus vedel elektrolüüt välja vahetada oli sel juhul loomulikult tingitud ohutusprobleemidest.
Aga kui autoakude puhul peatus progress immutamisega samade poorsete elektrolüütide juures, siis liitiumipõhised mudelid said täisväärtusliku kindla aluse. Kahtlemata on tahke liitiumpolümeeraku suur eelis. Selle erinevus ioonilisest seisneb selles, et liitiumiga kokkupuutuvas tsoonis olev toimeaine plaadi kujul takistab dendriitide teket tsükli ajal.
See tegur välistab selliste jõuallikate plahvatuste ja tulekahjude tekkimise võimaluse. Kuid uutes patareides on ka nõrkusi. Selle süsteemiga kaasnevad mitmed puudused.
Peamine neist on voolupiirang. Teiselt poolt muudavad liitiumpolümeeraku ohutumaks aga täiendavad kaitsesüsteemid. Oluline tegur on ka erinevus ioonakuist kulude osas. Polümeeritoiteallikad on odavamad, ehkki vaid veidi. Nende hinnasilt tõuseb endiselt elektrooniliste kaitselülituste paigaldamise tõttu.
Milline aku on parem - Li-pol või Li-ion?
Esitatavate mudelite patareide suuremal määral otsustamine peaks põhinema kavandatud töötingimustel ja sihtotstarbelise toiteallika omadustel. Polümeeripõhiste seadmete peamised eelised on tootjate endi jaoks käegakatsutavad, tänu millele saavad nad uusi tehnoloogiaid vabamalt kasutada. Kasutaja jaoks on see patareide erinevus peen.
Näiteks peab liitiumpolümeeraku laadimise küsimuses vidina omanik rohkem tähelepanu pöörama kvaliteetse toiteallika valikule. Laadimisprotsessi enda kestuse poolest on nii üks kui ka teine jõuallikas üsna identsed elemendid.
Mis puudutab vastupidavuse küsimust, siis on ka selle näitaja olukord mitmetähenduslik. Muidugi on vananemisefekt iseloomulikum polümeeril põhinevatele elementidele, kuid praktikas jälgivad omanikud mitmesuguseid olukordi. Näiteks vaadatakse sageli üle liitiumioonakuid, mis osutuvad töötamiseks sobimatuks juba 1 aasta pärast ostmist. Ja liitiumpolümeerakud võivad mõnes seadmes 6-7 aastat hästi toimida, olles samal ajal pidevalt aktiivses kasutuses.
Elektrijuhtivuse suurendamiseks lisavad insenerid polümeerelementidele ikkagi tarretunud elektrolüüdi. Kuid küsimus, millist akut valida, pole tehastes terav probleem. Kombineeritud lahuseid kasutatakse sageli kohtades, kus temperatuuril on suur mõju. Sellistel juhtudel kasutatakse polümeerelemente tavaliselt varutoiteallikatena, ühendades need vastavalt vajadusele võrku.