סוללות ליתיום יון לעומת ליתיום פולימר - מה עדיף?

מָבוֹא

סוללות ליתיום יון לעומת ליתיום פולימר - מה עדיף? בעולם המתפתח במהירות של טכנולוגיות ופתרונות אנרגיה ניידים, סוללות ליתיום-יון (Li-ion) וליתיום פולימר (LiPo) בולטות כשני מתחרות מובילות. שתי הטכנולוגיות מציעות יתרונות מובהקים ויש להן יישומים ייחודיים, המייחדים אותן מבחינת צפיפות אנרגיה, חיי מחזור, מהירות טעינה ובטיחות. כאשר צרכנים ועסקים כאחד מנווטים את צרכי האנרגיה שלהם, הבנת ההבדלים והיתרונות של סוגי סוללות אלה הופכת חיונית. מאמר זה מתעמק במורכבות של שתי טכנולוגיות הסוללה, ומציע תובנות שיעזרו לאנשים ועסקים לקבל החלטות מושכלות המותאמות לדרישות הספציפיות שלהם.

מה ההבדלים בין סוללות ליתיום יון לעומת ליתיום פולימר?

סוללות ליתיום יון לעומת ליתיום פולימר יתרונות וחסרונות תמונת השוואה

סוללות ליתיום-יון (Li-ion) וסוללות ליתיום פולימר (LiPo) הן שתי טכנולוגיות סוללות מיינסטרים, שלכל אחת מהן מאפיינים מובהקים המשפיעים ישירות על חווית המשתמש והערך ביישומים מעשיים.

ראשית, סוללות ליתיום פולימר מצטיינות בצפיפות האנרגיה בזכות האלקטרוליט שלהן במצב מוצק, המגיעות בדרך כלל ל-300-400 וואט/ק"ג, העולה בהרבה על 150-250 וואט/ק"ג של סוללות ליתיום-יון. זה אומר שאתה יכול להשתמש במכשירים קלים ודקים יותר או לאגור יותר אנרגיה במכשירים באותו גודל. עבור משתמשים שנמצאים לעתים קרובות בדרכים או דורשים שימוש ממושך, זה מתורגם לחיי סוללה ארוכים יותר ולהתקנים ניידים יותר.

שנית, לסוללות ליתיום פולימר יש חיי מחזור ארוכים יותר, הנעים בדרך כלל בין 1500-2000 מחזורי טעינה-פריקה, לעומת 500-1000 מחזורים עבור סוללות ליתיום-יון. זה לא רק מאריך את תוחלת החיים של המכשירים אלא גם מפחית את תדירות החלפת הסוללות, ובכך מוריד את עלויות התחזוקה וההחלפה.

יכולות טעינה ופריקה מהירה הן יתרון בולט נוסף. סוללות ליתיום פולימר תומכות בקצבי טעינה של עד 2-3C, מה שמאפשר לך להשיג מספיק אנרגיה בזמן קצר, מקצרת משמעותית את זמן ההמתנה ומשפרת את זמינות המכשיר ואת נוחות המשתמש.

בנוסף, לסוללות ליתיום פולימר יש קצב פריקה עצמית נמוך יחסית, בדרך כלל פחות מ-1% לחודש. זה אומר שאתה יכול לאחסן סוללות גיבוי או התקני גיבוי לתקופות ארוכות יותר ללא טעינה תכופה, מה שמקל על שימוש במצב חירום או גיבוי.

מבחינת בטיחות, השימוש באלקטרוליטים במצב מוצק בסוללות ליתיום פולימר תורם אף הוא לבטיחות גבוהה יותר ולסיכונים נמוכים יותר.

עם זאת, העלות והגמישות של סוללות ליתיום פולימר עשויות להיות גורמים שיש לקחת בחשבון עבור משתמשים מסוימים. בשל היתרונות הטכנולוגיים שלה, סוללות ליתיום פולימר הן בדרך כלל יקרות יותר ומציעות פחות חופש עיצובי בהשוואה לסוללות ליתיום-יון.

לסיכום, סוללות ליתיום פולימר מציעות למשתמשים פתרון אנרגטי נייד יותר, יציב, יעיל וידידותי יותר לסביבה בשל צפיפות האנרגיה הגבוהה, תוחלת החיים הארוכה, יכולות הטעינה והפריקה המהירה וקצב הפריקה העצמית הנמוכה שלהן. הם מתאימים במיוחד ליישומים הדורשים חיי סוללה ארוכים, ביצועים גבוהים ובטיחות.

טבלת השוואה מהירה של סוללות ליתיום יון לעומת ליתיום פולימר

(טיפים: פרמטרי ביצועים בפועל עשויים להשתנות עקב יצרנים, מוצרים ותנאי שימוש שונים. לכן, בעת קבלת החלטות, מומלץ להתייחס למפרט הטכני הספציפי ולדוחות הבדיקה העצמאיים שמסופקים על ידי היצרנים).

כיצד להעריך במהירות איזו סוללה מתאימה לך

לקוחות בודדים: כיצד להעריך במהירות איזו סוללה לקנות

מקרה: קניית סוללה לאופניים חשמליים

תארו לעצמכם שאתם שוקלים לקנות אופניים חשמליים, ויש לכם שתי אפשרויות סוללה: סוללת ליתיום-יון וסוללת ליתיום פולימר. להלן השיקולים שלך:

1. צפיפות אנרגיה: אתה רוצה לאופניים החשמליים שלך טווח ארוך יותר.
2. מחזור חיים: אינך רוצה להחליף את הסוללה לעתים קרובות; אתה רוצה סוללה עמידה לאורך זמן.
3. מהירות טעינה ופריקה: אתה רוצה שהסוללה תיטען במהירות, תוך צמצום זמן ההמתנה.
4. קצב פריקה עצמית: אתם מתכננים להשתמש באופניים החשמליים מדי פעם ורוצים שהסוללה תשמור על טעינה לאורך זמן.
5. בְּטִיחוּת: אכפת לך מאוד מהבטיחות ואתה רוצה שהסוללה לא תתחמם יתר על המידה או תתפוצץ.
6. עֲלוּת: יש לך תקציב ואתה רוצה סוללה שמציעה תמורה טובה לכסף.
7. גמישות עיצובית: אתה רוצה שהסוללה תהיה קומפקטית ולא תופסת יותר מדי מקום.

כעת, בואו נשלב את השיקולים הללו עם השקלולים בטבלת ההערכה:

מהטבלה שלמעלה ניתן לראות שלסוללת הליתיום פולימר יש ציון כולל של 61 נקודות, בעוד שסוללת הליתיום-יון היא בעלת ציון כולל של 54 נקודות.

בהתבסס על הצרכים שלך:

• אם אתה נותן עדיפות לצפיפות אנרגיה, מהירות טעינה ופריקה ובטיחות, ויכול לקבל עלות מעט יותר גבוהה, אז תבחרסוללת ליתיום פולימרעשוי להתאים לך יותר.
• אם אתה מודאג יותר מהעלות והגמישות העיצובית, ויכול לקבל חיי מחזור נמוכים יותר ומהירות טעינה ופריקה מעט אטית יותר, אזסוללת ליתיום-יוןאולי מתאים יותר.

בדרך זו, אתה יכול לעשות בחירה מושכלת יותר על סמך הצרכים שלך וההערכה שלמעלה.

לקוחות עסקיים: כיצד להעריך במהירות איזו סוללה לרכוש

בהקשר של יישומי סוללות אחסון אנרגיה ביתיים, המפיצים ישימו לב יותר לאריכות ימים של הסוללה, יציבות, בטיחות וחסכוניות. להלן טבלת הערכה בהתחשב בגורמים הבאים:

מקרה: בחירת ספק סוללות למכירת סוללות לאחסון אנרגיה ביתי

בעת התקנת סוללות אחסון אנרגיה ביתיות עבור מספר רב של משתמשים, המפיצים צריכים לקחת בחשבון את גורמי המפתח הבאים:

1. עלות-תועלת: מפיצים צריכים לספק פתרון סוללה בעל עלות-תועלת גבוהה.
2. מחזור חיים: משתמשים רוצים סוללות עם תוחלת חיים ארוכה ומחזורי טעינה ופריקה גבוהים.
3. בְּטִיחוּת: בטיחות חשובה במיוחד בסביבה ביתית, ולסוללות אמורות להיות ביצועי בטיחות מצוינים.
4. יציבות אספקה: ספקים צריכים להיות מסוגלים לספק אספקת סוללות יציבה ורציפה.
5. תמיכה ושירות טכניים: מציעים תמיכה טכנית מקצועית ושירות לאחר המכירה כדי לענות על צורכי המשתמש.
6. מוניטין מותג: מוניטין המותג וביצועי השוק של הספק.
7. נוחות התקנה: גודל הסוללה, המשקל ושיטת ההתקנה חשובים הן למשתמשים והן למפיצים.

בהתחשב בגורמים לעיל והקצאת משקלים:

מהטבלה שלמעלה, אנו יכולים לראות שלסוללת הליתיום פולימר יש ציון כולל של 52 נקודות, בעוד שסוללת הליתיום-יון היא בעלת ציון כולל של 50 נקודות.

לכן, מנקודת המבט של בחירת ספק למספר רב של משתמשי סוללות אחסון אנרגיה ביתיים, הסוללת ליתיום פולימראולי הבחירה הטובה יותר. למרות עלותו מעט גבוהה יותר, בהתחשב בחיי המחזור, הבטיחות, יציבות האספקה ​​והתמיכה הטכנית, הוא עשוי להציע למשתמשים פתרון אחסון אנרגיה אמין ויעיל יותר.

מהי סוללת ליתיום-יון?

סקירה כללית של סוללת ליתיום-יון

סוללת ליתיום-יון היא סוללה נטענת האוגרת ומשחררת אנרגיה על ידי הזזת יוני ליתיום בין האלקטרודה החיובית והשלילית. הוא הפך למקור הכוח העיקרי של מכשירים ניידים רבים (כגון סמארטפונים, מחשבים ניידים) וכלי רכב חשמליים (כגון מכוניות חשמליות, אופניים חשמליים).

מבנה של סוללת ליתיום-יון

1. חומר אלקטרודה חיובי:
   • האלקטרודה החיובית של סוללת ליתיום-יון משתמשת בדרך כלל במלחי ליתיום (כגון תחמוצת ליתיום קובלט, תחמוצת ליתיום ניקל מנגן קובלט וכו') וחומרים מבוססי פחמן (כגון גרפיט טבעי או סינטטי, ליתיום טיטנאט וכו').
   • לבחירת חומר האלקטרודה החיובי יש השפעה משמעותית על צפיפות האנרגיה, חיי המחזור והעלות של הסוללה.
2. אלקטרודה שלילית (קתודה):
   • האלקטרודה השלילית של סוללת ליתיום-יון משתמשת בדרך כלל בחומרים מבוססי פחמן כמו גרפיט טבעי או סינטטי.
   • כמה סוללות ליתיום-יון בעלות ביצועים גבוהים משתמשות גם בחומרים כמו סיליקון או מתכת ליתיום בתור האלקטרודה השלילית כדי להגביר את צפיפות האנרגיה של הסוללה.
3. אלקטרוליט:
   • סוללות ליתיום-יון משתמשות באלקטרוליט נוזלי, בדרך כלל מלחי ליתיום המומסים בממיסים אורגניים, כגון ליתיום הקספלואורופוספט (LiPF6).
   • האלקטרוליט משמש כמוליך ומקל על תנועת יוני הליתיום, הקובע את ביצועי הסוללה ובטיחותה.
4. מפריד:
   • המפריד בסוללת ליתיום-יון עשוי בעיקרו מחומרים פולימריים או קרמיים מיקרו-נקבים, שנועדו למנוע מגע ישיר בין האלקטרודות החיוביות והשליליות תוך מתן אפשרות למעבר יוני ליתיום.
   • בחירת המפריד משפיעה באופן משמעותי על בטיחות הסוללה, חיי המחזור והביצועים.
5. מארז ואיטום:
   • המארז של סוללת ליתיום-יון עשוי בדרך כלל מחומרי מתכת (כגון אלומיניום או קובלט) או פלסטיק מיוחד כדי לספק תמיכה מבנית ולהגן על רכיבים פנימיים.
   • עיצוב האטם של המצבר מבטיח שהאלקטרוליט לא ידלוף ומונע כניסת חומרים חיצוניים, שומר על ביצועי המצבר ובטיחותו.

בסך הכל, סוללות ליתיום-יון משיגות צפיפות אנרגיה טובה, חיי מחזור וביצועים באמצעות המבנה המורכב שלהן ושילובי החומרים שנבחרו בקפידה. תכונות אלו הופכות את סוללות הליתיום-יון לבחירה המרכזית עבור מכשירים אלקטרוניים ניידים מודרניים, כלי רכב חשמליים ומערכות אחסון אנרגיה. בהשוואה לסוללות ליתיום פולימר, לסוללות ליתיום-יון יש יתרונות מסוימים בצפיפות האנרגיה ובעלות-תועלת, אך הן מתמודדות עם אתגרים בבטיחות וביציבות.

העיקרון של סוללת ליתיום-יון

• במהלך הטעינה משתחררים יוני ליתיום מהאלקטרודה החיובית (אנודה) ועוברים דרך האלקטרוליט אל האלקטרודה השלילית (קתודה), ומייצרים זרם חשמלי מחוץ לסוללה כדי להפעיל את המכשיר.
• במהלך הפריקה, תהליך זה מתהפך, כאשר יוני ליתיום נעים מהאלקטרודה השלילית (קתודה) בחזרה אל האלקטרודה החיובית (אנודה), ומשחררים את האנרגיה האצורה.

היתרונות של סוללת ליתיום-יון

1.צפיפות אנרגיה גבוהה

• ניידות וקל משקל: צפיפות האנרגיה של סוללות ליתיום-יון היא בדרך כלל בטווח של150-250 וואט/ק"ג, המאפשר למכשירים ניידים כמו סמארטפונים, טאבלטים ומחשבים ניידים לאחסן כמות גדולה של אנרגיה בתוך נפח קל יחסית.
• שימוש לאורך זמן: צפיפות אנרגיה גבוהה מאפשרת למכשירים לפעול לתקופות ארוכות יותר בשטח מוגבל, לענות על צרכי המשתמשים לשימוש חיצוני או ממושך, ומספקת חיי סוללה ארוכים יותר.

2.חיים ארוכים ויציבות

• יתרונות כלכליים: תוחלת החיים הטיפוסית של סוללות ליתיום-יון נעה בין500-1000 מחזורי טעינה-פריקה, כלומר פחות החלפות סוללה ובכך להפחית את עלות הבעלות הכוללת.
• ביצועים יציבים: יציבות הסוללה פירושה ביצועים ואמינות עקביים לאורך חייה, מפחית את הסיכון לפגיעה בביצועים או כשל עקב הזדקנות הסוללה.

3.יכולת טעינה ופריקה מהירה

• נוחות ויעילות: סוללות ליתיום-יון תומכות בטעינה ופריקה מהירה, כאשר מהירויות טעינה טיפוסיות מגיעות1-2C, עונה על דרישות המשתמשים המודרניים לטעינה מהירה, צמצום זמני המתנה ושיפור חיי היומיום ויעילות העבודה.
• התאמה לחיים המודרניים: תכונת הטעינה המהירה עונה על צורכי הטעינה המהירה והנוחה בחיים המודרניים, במיוחד במהלך נסיעות, עבודה או אירועים אחרים הדורשים חידוש סוללה מהיר.

4.אין אפקט זיכרון

• הרגלי טעינה נוחים: ללא "אפקט זיכרון" מורגש, משתמשים יכולים לטעון בכל עת ללא צורך בפריקות מלאות תקופתיות כדי לשמור על ביצועים אופטימליים, מה שמפחית את המורכבות של ניהול הסוללה.
• שמירה על יעילות גבוהה: אין אפקט זיכרון אומר שסוללות ליתיום-יון יכולות לספק ללא הרף ביצועים יעילים ועקביים ללא ניהול טעינה-פריקה מורכב, מה שמפחית את עומס התחזוקה והניהול על המשתמשים.

5.קצב פריקה עצמית נמוך

• אחסון לטווח ארוך: קצב הפריקה העצמית של סוללות ליתיום-יון הוא בדרך כלל2-3% לחודש, כלומר אובדן מינימלי של טעינת הסוללה על פני תקופות ממושכות של אי שימוש, שמירה על רמות טעינה גבוהות עבור המתנה או שימוש חירום.
• חיסכון באנרגיה: שיעורי פריקה עצמית נמוכים מפחיתים את אובדן האנרגיה בסוללות שאינן בשימוש, חוסכים באנרגיה ומפחיתים את ההשפעה הסביבתית.

חסרונות של סוללת ליתיום-יון

1. בעיות בטיחות

סוללות ליתיום-יון מהוות סיכונים בטיחותיים כגון התחממות יתר, בעירה או פיצוץ. בעיות בטיחות אלו עלולות להגביר סיכונים למשתמשים במהלך השימוש בסוללה, ולגרום נזק לבריאות ולרכוש, ובכך לדרוש ניהול בטיחות וניטור משופרים.

2. עלות

עלות הייצור של סוללות ליתיום-יון נעה בדרך כלל בין$100-200 לכל קילוואט-שעה (קוט"ש). בהשוואה לסוגי סוללות אחרים, מדובר במחיר גבוה יחסית, בעיקר בשל החומרים הטוהריים ותהליכי הייצור המורכבים.

3. תוחלת חיים מוגבלת

אורך החיים הממוצע של סוללות ליתיום-יון נע בדרך כלל בין300-500 מחזורי טעינה-פריקה. בתנאי שימוש תכופים ובעצימות גבוהה, הקיבולת והביצועים של הסוללה עלולים להתקלקל מהר יותר.

4. רגישות לטמפרטורה

טמפרטורת הפעולה האופטימלית עבור סוללות ליתיום-יון היא בדרך כלל בתוך0-45 מעלות צלזיוס. בטמפרטורות גבוהות או נמוכות מדי, הביצועים והבטיחות של הסוללה עלולים להיפגע.

5. זמן טעינה

בעוד שלסוללות ליתיום-יון יש יכולות טעינה מהירה, ביישומים מסוימים כמו רכבים חשמליים, טכנולוגיית הטעינה המהירה עדיין זקוקה להתפתחות נוספת. נכון לעכשיו, כמה טכנולוגיות טעינה מהירה יכולות לטעון את הסוללה80% תוך 30 דקות, אבל הגעה לטעינה של 100% דורשת בדרך כלל יותר זמן.

תעשיות ותרחישים מתאימים לסוללת ליתיום-יון

בשל מאפייני הביצועים המעולים שלה, במיוחד צפיפות אנרגיה גבוהה, קלות משקל וללא "אפקט זיכרון", סוללות ליתיום-יון מתאימות לתעשיות שונות ותרחישי יישומים. להלן תעשיות, תרחישים ומוצרים שבהם סוללות ליתיום-יון מתאימות יותר:

תרחישי יישום של סוללת ליתיום-יון

1. מוצרים אלקטרוניים ניידים עם סוללות ליתיום-יון:
   • סמארטפונים וטאבלטים: סוללות ליתיום-יון, בשל צפיפות האנרגיה הגבוהה וקלות המשקל שלהן, הפכו למקור הכוח העיקרי של סמארטפונים וטאבלטים מודרניים.
   • התקני אודיו ווידאו ניידים: כגון אוזניות בלוטות', רמקולים ניידים ומצלמות.
2. רכבי תחבורה חשמליים עם סוללות ליתיום-יון:
   • מכוניות חשמליות (EV) וכלי רכב היברידיים חשמליים (HEVs): בשל צפיפות האנרגיה הגבוהה וחיי המחזור הארוכים שלהן, סוללות ליתיום-יון הפכו להיות המועדפותטכנולוגיית סוללות לרכבים חשמליים והיברידיים.

• אופניים חשמליים וקטנועים חשמליים: יותר ויותר פופולרי בנסיעות למרחקים קצרים ותחבורה עירונית.

3. ספקי כוח ניידים ומערכות אחסון אנרגיה עם סוללות ליתיום-יון:
   • מטענים ניידים וספקי כוח ניידים: מספקים ספק כוח נוסף למכשירים חכמים.
   • מערכות אחסון אנרגיה למגורים ומסחריים: כגון מערכות אחסון אנרגיה סולארית ביתיות ופרויקטים לאחסון רשת.
4. מכשירים רפואיים עם סוללות ליתיום-יון:
   • מכשירים רפואיים ניידים: כגון מכונות הנשמה ניידות, מדי לחץ דם ומדחום.
   • מכשירים ניידים רפואיים ומערכות ניטור: כגון מכשירי אלקטרוקרדיוגרמה אלחוטיים (ECG) ומערכות ניטור בריאות מרחוק.
5. סוללות ליתיום-יון לתעופה וחלל:
   • כלי טיס בלתי מאוישים (מל"טים) וכלי טיס: בשל קלת המשקל וצפיפות האנרגיה הגבוהה של סוללות ליתיום-יון, הם מקורות כוח אידיאליים עבור מל"טים וכלי טיס קלים אחרים.
   • לוויינים וחלל חלל: סוללות ליתיום-יון מאומצות בהדרגה ביישומי תעופה וחלל.

מוצרים ידועים המשתמשים בסוללות ליתיום-יון

• סוללות לרכב חשמלי של טסלה: ערכות סוללות הליתיום-יון של טסלה משתמשות בטכנולוגיית סוללות ליתיום-יון בצפיפות אנרגיה גבוהה כדי לספק טווח ארוך לכלי הרכב החשמליים שלה.
• סוללות לאייפון ואייפד של אפל: אפל משתמשת בסוללות ליתיום-יון איכותיות כמקור הכוח העיקרי לסדרות האייפון והאייפד שלה.
• סוללות שואב אבק אלחוטי של דייסון: שואבי האבק האלחוטיים של דייסון משתמשים בסוללות ליתיום-יון יעילות, המספקות למשתמשים זמן שימוש ארוך יותר ומהירות טעינה מהירה יותר.

מהי סוללת ליתיום פולימר?

סקירה כללית של סוללת ליתיום פולימר

סוללת ליתיום פולימר (LiPo), הידועה גם כסוללת ליתיום מוצק, היא טכנולוגיית סוללת ליתיום-יון מתקדמת המשתמשת בפולימר במצב מוצק כאלקטרוליט במקום אלקטרוליטים נוזליים מסורתיים. יתרונות הליבה של טכנולוגיית סוללה זו טמונים בבטיחות המשופרת שלה, בצפיפות האנרגיה והיציבות שלה.

עקרון סוללת ליתיום פולימר

• תהליך טעינה: כאשר הטעינה מתחילה, מקור מתח חיצוני מחובר לסוללה. האלקטרודה החיובית (אנודה) קולטת אלקטרונים, ובמקביל, יוני ליתיום מתנתקים מהאלקטרודה החיובית, נודדים דרך האלקטרוליט אל האלקטרודה השלילית (קתודה) ומוטמעים. בינתיים, האלקטרודה השלילית מקבלת גם אלקטרונים, מגבירה את המטען הכולל של הסוללה ואוגרת יותר אנרגיה חשמלית.
• תהליך פריקה: במהלך השימוש בסוללה, אלקטרונים זורמים מהאלקטרודה השלילית (קתודה) דרך המכשיר וחוזרים אל האלקטרודה החיובית (האנודה). בשלב זה, יוני הליתיום המוטבעים באלקטרודה השלילית מתחילים להתנתק ולחזור לאלקטרודה החיובית. כאשר יוני ליתיום נודדים, הטעינה של הסוללה פוחתת, והאנרגיה החשמלית האצורה משתחררת לשימוש במכשיר.

מבנה סוללת ליתיום פולימר

המבנה הבסיסי של סוללת ליתיום פולימר דומה לזה של סוללת ליתיום-יון, אך היא משתמשת באלקטרוליטים שונים ובכמה חומרים. להלן המרכיבים העיקריים של סוללת ליתיום פולימר:

1. אלקטרודה חיובית (אנודה):
   • חומר פעיל: החומר האלקטרודה החיובית הוא בדרך כלל חומרים מוטבעים בליתיום-יון, כגון תחמוצת קובלט ליתיום, פוספט ליתיום ברזל וכו'.
   • אספן נוכחי: כדי להוליך חשמל, האנודה מצופה בדרך כלל בקולט זרם מוליך, כגון רדיד נחושת.
2. אלקטרודה שלילית (קתודה):
   • חומר פעיל: החומר הפעיל של האלקטרודה השלילית מוטבע גם הוא, בדרך כלל משתמשים בחומרים מבוססי גרפיט או סיליקון.
   • אספן נוכחי: בדומה לאנודה, הקתודה דורשת גם קולט זרם מוליך טוב, כגון רדיד נחושת או רדיד אלומיניום.
3. אלקטרוליט:
   • סוללות ליתיום פולימר משתמשות בפולימרים במצב מוצק או דמוי ג'ל בתור אלקטרוליטים, וזה אחד ההבדלים העיקריים מסוללות ליתיום-יון מסורתיות. צורת אלקטרוליט זו מספקת בטיחות ויציבות גבוהות יותר.
4. מפריד:
   • תפקידו של המפריד הוא למנוע מגע ישיר בין האלקטרודות החיוביות והשליליות תוך מתן אפשרות ליוני ליתיום לעבור. זה עוזר למנוע קצר בסוללה ושומר על יציבות הסוללה.
5. מארז ואיטום:
   • החלק החיצוני של הסוללה עשוי בדרך כלל ממארז מתכת או פלסטיק, המספק הגנה ותמיכה מבנית.
   • חומר האיטום מבטיח שהאלקטרוליט לא ידלוף ושומר על יציבות הסביבה הפנימית של המצבר.

בשל השימוש באלקטרוליטים פולימריים במצב מוצק או דמוי ג'ל, יש לסוללות ליתיום פולימרצפיפות אנרגיה גבוהה, בטיחות ויציבות, מה שהופך אותם לבחירה אטרקטיבית יותר עבור יישומים מסוימים בהשוואה לסוללות ליתיום-יון אלקטרוליט נוזלי מסורתי.

היתרונות של סוללת ליתיום פולימר

בהשוואה לסוללות ליתיום-יון אלקטרוליט נוזלי מסורתי, לסוללות ליתיום פולימר יש את היתרונות הייחודיים הבאים:

1.אלקטרוליט של מצב מוצק

• בטיחות משופרת: עקב השימוש באלקטרוליט מוצק, סוללות ליתיום פולימר מפחיתות באופן משמעותי את הסיכון להתחממות יתר, בעירה או פיצוץ. זה לא רק משפר את בטיחות הסוללה אלא גם מפחית סיכונים פוטנציאליים הנגרמים כתוצאה מדליפה או קצר חשמלי פנימי.

2.צפיפות אנרגיה גבוהה

• עיצוב מכשיר אופטימלי: צפיפות האנרגיה של סוללות ליתיום פולימר מגיעה בדרך כלל300-400 וואט/ק"ג, גבוה משמעותית מה-150-250 וואט/ק"גשל סוללות ליתיום-יון אלקטרוליט נוזלי מסורתי. המשמעות היא שבאותו נפח או משקל, סוללות ליתיום פולימר יכולות לאגור יותר אנרגיה חשמלית, מה שמאפשר לעצב מכשירים דקים וקלים יותר.

3.יציבות ועמידות

• תוחלת חיים ארוכה ותחזוקה נמוכה: עקב השימוש באלקטרוליטים במצב מוצק, לסוללות ליתיום פולימר יש בדרך כלל תוחלת חיים של1500-2000 מחזורי טעינה-פריקה, עולה בהרבה על500-1000 מחזורי טעינה-פריקהשל סוללות ליתיום-יון אלקטרוליט נוזלי מסורתי. המשמעות היא שמשתמשים יכולים להשתמש במכשירים לזמן ארוך יותר, מה שמפחית את תדירות החלפת הסוללה ועלויות התחזוקה הנלוות.

4.יכולת טעינה ופריקה מהירה

• נוחות משתמש משופרת: סוללות ליתיום פולימר תומכות בטעינה מהירה, עם מהירויות טעינה המגיעות עד 2-3C. זה מאפשר למשתמשים להשיג כוח במהירות, להפחית את זמני ההמתנה ולשפר את היעילות של השימוש במכשיר.

5.ביצועים בטמפרטורה גבוהה

• תרחישי יישום רחבים יותר: יציבות הטמפרטורה הגבוהה של אלקטרוליטים במצב מוצק מאפשרת לסוללות ליתיום פולימר לבצע ביצועים טובים בטווח רחב יותר של טמפרטורות פעולה. זה מספק גמישות ואמינות רבה יותר עבור יישומים הדורשים פעולה בסביבות בטמפרטורה גבוהה, כגון רכבים חשמליים או ציוד חיצוני.

בסך הכל, סוללות ליתיום פולימר מספקות למשתמשים בטיחות גבוהה יותר, צפיפות אנרגיה גדולה יותר, תוחלת חיים ארוכה יותר ומגוון רחב יותר של יישומים, העונות עוד יותר על הצרכים של מכשירים אלקטרוניים מודרניים ומערכות אחסון אנרגיה.

חסרונות של סוללת ליתיום פולימר

1. עלות ייצור גבוהה:
   • עלות הייצור של סוללות ליתיום פולימר היא בדרך כלל בטווח של$200-300 לכל קילוואט-שעה (קוט"ש), שזו עלות גבוהה יחסית לסוגים אחרים של סוללות ליתיום-יון.
2. אתגרי ניהול תרמי:
   • בתנאי התחממות יתר, קצב שחרור החום של סוללות ליתיום פולימר יכול להיות גבוה כמו10 מעלות לדקה, הדורש ניהול תרמי יעיל כדי לשלוט בטמפרטורת הסוללה.
3. בעיות בטיחות:
   • על פי הסטטיסטיקה, שיעור תאונות הבטיחות של סוללות ליתיום פולימר הוא בערך0.001%, שלמרות שהוא נמוך יותר מכמה סוגי סוללות אחרים, עדיין דורש אמצעי בטיחות וניהול קפדניים.
4. מגבלות חיי מחזור:
   • חיי המחזור הממוצעים של סוללות ליתיום פולימר הוא בדרך כלל בטווח של800-1200 מחזורי טעינה-פריקה, המושפע מתנאי השימוש, שיטות הטעינה והטמפרטורה.
5. יציבות מכנית:
   • עובי שכבת האלקטרוליט הוא בדרך כלל בטווח של20-50 מיקרון, מה שהופך את הסוללה לרגישה יותר לנזק מכני ולפגיעה.
6. מגבלות מהירות טעינה:
   • קצב הטעינה הטיפוסי של סוללות ליתיום פולימר הוא בדרך כלל בטווח של0.5-1C, כלומר זמן הטעינה עשוי להיות מוגבל, במיוחד בתנאי זרם גבוה או טעינה מהירה.

תעשיות ותרחישים מתאימים לסוללת ליתיום פולימר

תרחישי יישום של סוללת ליתיום פולימר

1. מכשירים רפואיים ניידים: בשל צפיפות האנרגיה הגבוהה, יציבותם ותוחלת החיים הארוכה, סוללות ליתיום פולימר נמצאות בשימוש נרחב יותר מאשר סוללות ליתיום-יון במכשירים רפואיים ניידים כגון מאווררים ניידים, מדי לחץ דם ומדחום. התקנים אלה דורשים בדרך כלל אספקת חשמל יציבה לתקופות ממושכות, וסוללות ליתיום פולימר יכולות לענות על צרכים ספציפיים אלה.
2. ספקי כוח ניידים בעלי ביצועים גבוהים ומערכות אחסון אנרגיה: בשל צפיפות האנרגיה הגבוהה, יכולות הטעינה והפריקה המהירה והיציבות, לסוללות ליתיום פולימר יש יתרונות משמעותיים יותר בספקי כוח ניידים בעלי ביצועים גבוהים ובמערכות אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול, כגון כמערכות אחסון אנרגיה סולארית למגורים ומסחריים.
3. יישומי תעופה וחלל: בשל קל משקל, צפיפות אנרגיה גבוהה ויציבות בטמפרטורה גבוהה, לסוללות ליתיום פולימר יש תרחישי יישום רחבים יותר מאשר לסוללות ליתיום-יון ביישומי תעופה וחלל, כגון כלי טיס בלתי מאוישים (מל"טים), מטוסים קלים, לוויינים וחללי חלל.

4. יישומים בסביבות ותנאים מיוחדים: בשל האלקטרוליט הפולימרי במצב מוצק של סוללות ליתיום פולימר, המספק בטיחות ויציבות טובים יותר מאשר סוללות ליתיום-יון אלקטרוליט נוזלי, הן מתאימות יותר ליישומים בסביבות ובתנאים מיוחדים, כגון דרישות טמפרטורה, לחץ גבוה או בטיחות גבוהה.

לסיכום, לסוללות ליתיום פולימר יש יתרונות ייחודיים וערך יישום בתחומי יישום ספציפיים מסוימים, במיוחד ביישומים הדורשים צפיפות אנרגיה גבוהה, תוחלת חיים ארוכה, טעינה ופריקה מהירה וביצועי בטיחות גבוהים.

מוצרים ידועים המשתמשים בסוללות ליתיום פולימר

1. סמארטפונים מסדרת OnePlus Nord
   • הסמארטפונים מסדרת OnePlus Nord משתמשים בסוללות ליתיום פולימר, מה שמאפשר להם לספק חיי סוללה ארוכים יותר תוך שמירה על עיצוב דק.
2. Skydio 2 מזל"טים
   • מזל"ט Skydio 2 משתמש בסוללות ליתיום פולימר בצפיפות אנרגיה גבוהה, המספקות לו יותר מ-20 דקות טיסה תוך שמירה על עיצוב קל משקל.
3. Oura Ring Health Tracker
   • Tracker הבריאות של Oura Ring הוא טבעת חכמה המשתמשת בסוללות ליתיום פולימר, המספקת מספר ימים של חיי סוללה תוך הבטחת עיצוב הדק והנוח של המכשיר.
4. PowerVision PowerEgg X
   • PowerEgg X של PowerVision הוא רחפן רב תכליתי המשתמש בסוללות ליתיום פולימר, המסוגל להשיג עד 30 דקות של זמן טיסה תוך כדי יכולת יבשה ומים.

מוצרים ידועים אלה מדגימים במלואם את היישום הנרחב והיתרונות הייחודיים של סוללות ליתיום פולימר במוצרים אלקטרוניים ניידים, רחפנים ומכשירי מעקב אחר בריאות.

מַסְקָנָה

בהשוואה בין סוללות ליתיום יון לעומת ליתיום פולימר, סוללות ליתיום פולימר מציעות צפיפות אנרגיה מעולה, חיי מחזור ארוכים יותר ובטיחות משופרת, מה שהופך אותן לאידיאליות עבור יישומים הדורשים ביצועים גבוהים ואריכות ימים. עבור צרכנים בודדים המעדיפים טעינה מהירה, בטיחות ומוכנים להכיל עלות מעט יותר גבוהה, סוללות ליתיום פולימר הן הבחירה המועדפת. ברכש עסקי לאחסון אנרגיה ביתי, סוללות ליתיום פולימר מופיעות כאופציה מבטיחה בשל חיי המחזור המשופרים שלהן, הבטיחות והתמיכה הטכנית שלהן. בסופו של דבר, הבחירה בין סוגי הסוללות הללו תלויה בצרכים ספציפיים, בסדרי עדיפויות ויישומים המיועדים.