W dzisiejszych czasach, gdy większość urządzeń elektronicznych działa na zasilaniu bateryjnym – od smartfonów i laptopów po drony i samochody elektryczne – wybór odpowiedniego typu baterii staje się kluczowy. Dwie najczęściej stosowane technologie to akumulatory litowo-jonowe (Li-ion) oraz litowo-polimerowe (Li-Po). Choć mogą wydawać się podobne, różnią się one pod wieloma względami, a wybór pomiędzy nimi zależy od konkretnego zastosowania. W niniejszym artykule porównamy te dwa rodzaje baterii pod kątem budowy, wydajności, bezpieczeństwa, kosztów i zastosowań, aby pomóc w odpowiedzi na pytanie: która z nich jest lepsza?
Budowa i zasada działania
Litowo jonowa (Li-ion)
Akumulatory litowo jonowe składają się z dwóch elektrod (anody i katody) oraz ciekłego elektrolitu. Najczęściej anodę wykonuje się z grafitu, a katodę z tlenków metali takich jak kobalt, nikiel czy mangan. Ciekły elektrolit ułatwia przepływ jonów litu podczas ładowania i rozładowywania ogniwa. Taka konstrukcja zapewnia wysoką gęstość energii, co oznacza, że mogą przechowywać dużą ilość energii w małej objętości.
Litowo polimerowa (Li-Po)
Baterie litowo polimerowe korzystają z tej samej chemii co Li-ion, ale zamiast ciekłego elektrolitu używają żelowego lub stałego elektrolitu polimerowego. Dzięki temu ogniwa mogą mieć bardziej elastyczne kształty i być cieńsze, co jest szczególnie przydatne w urządzeniach o nietypowych rozmiarach. Obudowy tych baterii są zazwyczaj wykonane z miękkiej folii aluminiowej, co zmniejsza ich wagę, ale też zwiększa podatność na uszkodzenia mechaniczne.
Porównanie typowej gęstości energii (Wh/kg) różnych typów akumulatorów.
Gęstość energii i wydajność
Jeśli chodzi o gęstość energii, akumulatory litowo jonowe mają przewagę. Potrafią one przechować więcej energii w tej samej objętości niż ich polimerowe odpowiedniki, co sprawia, że są powszechnie stosowane w laptopach, telefonach komórkowych czy samochodach elektrycznych, gdzie istotne są długi czas pracy i niewielkie rozmiary urządzenia.
Baterie litowo polimerowe, choć zazwyczaj mają nieco niższą gęstość energii, oferują lepsze możliwości szybkiego rozładowania, co czyni je popularnym wyborem w modelarstwie RC, dronach czy urządzeniach wymagających dużej mocy w krótkim czasie.
Cykl życia i trwałość
Oba typy baterii mają ograniczoną liczbę cykli ładowania, po której ich pojemność zaczyna spadać. Typowe akumulatory Li-ion wytrzymują od 500 do 1000 pełnych cykli ładowania, podczas gdy baterie Li-Po często nie przekraczają 500 cykli, choć wiele zależy od jakości ogniw i sposobu użytkowania.
Dodatkowo, baterie Li-ion są mniej wrażliwe na warunki przechowywania – mogą być magazynowane przez dłuższy czas bez znacznej utraty pojemności, o ile są częściowo naładowane. Z kolei Li-Po wymagają staranniejszego traktowania i częstszej konserwacji.
Bezpieczeństwo
Bezpieczeństwo to jeden z najważniejszych aspektów użytkowania baterii. W tej kategorii akumulatory litowo jonowe są uznawane za bardziej stabilne chemicznie, ale ich ciekły elektrolit jest łatwopalny. Przegrzanie, uszkodzenie mechaniczne lub nieprawidłowe ładowanie mogą prowadzić do wycieku elektrolitu, a w skrajnych przypadkach – do pożaru lub eksplozji.
Baterie litowo polimerowe są nieco mniej stabilne mechanicznie z uwagi na miękką obudowę, jednak dzięki zastosowaniu polimerowego elektrolitu mają mniejsze ryzyko wycieku. Niemniej jednak, mogą one spuchnąć i ulec samozapłonowi w przypadku nieprawidłowego ładowania lub przegrzania. Dlatego wymagają specjalnych ładowarek oraz zabezpieczeń.
Koszt i dostępność
Z uwagi na powszechność stosowania i bardziej rozwinięty proces produkcyjny, baterie litowo jonowe są zazwyczaj tańsze w produkcji. Ich cena jednostkowa za watogodzinę (Wh) jest niższa, co czyni je bardziej atrakcyjnym wyborem w urządzeniach konsumenckich produkowanych na dużą skalę.
Litowo polimerowe baterie są droższe w produkcji, szczególnie te wysokiej jakości. Jednak w zastosowaniach specjalistycznych, gdzie istotne są niewielkie rozmiary i kształt, wyższy koszt bywa akceptowalny.
Struktura baterii litowo jonowej – od ogniwa, przez moduł, do pakietu baterii.
Zastosowania praktyczne
Baterie litowo jonowe są najczęściej stosowane w:
smartfonach i tabletach,
laptopach,
narzędziach bezprzewodowych,
rowerach i samochodach elektrycznych.
Baterie litowo polimerowe znajdują zastosowanie głównie w:
dronach i modelarstwie RC,
smartwatche'ach i urządzeniach ubieralnych,
ultracienkich laptopach i smartfonach,
urządzeniach wymagających niestandardowego kształtu baterii.
Którą baterię wybrać?
Nie istnieje jednoznaczna odpowiedź na pytanie, która technologia jest „lepsza”. Wybór zależy przede wszystkim od wymagań konkretnego zastosowania:
Jeśli zależy Ci na większej pojemności i dłuższym czasie pracy, wybierz litowo jonową.
Jeśli potrzebujesz lekkiej, cienkiej baterii do niestandardowego urządzenia lub urządzenia o wysokim zapotrzebowaniu na chwilową moc – litowo polimerowa może być lepszym wyborem.
W zastosowaniach mobilnych, gdzie bezpieczeństwo jest kluczowe, obie technologie wymagają stosowania odpowiednich zabezpieczeń.
Podsumowanie
Zarówno akumulatory litowo jonowe, jak i litowo polimerowe mają swoje mocne i słabe strony. Technologie te są często wykorzystywane zamiennie, jednak ich skuteczność zależy od konkretnego przypadku użycia. Znajomość różnic między nimi pozwala na bardziej świadomy wybór – czy to przy zakupie urządzenia, czy przy projektowaniu własnych systemów zasilania.
Warto pamiętać, że rozwój technologii bateryjnych trwa nieprzerwanie. W przyszłości mogą pojawić się nowe rozwiązania, które połączą zalety obu technologii, eliminując ich wady. Do tego czasu warto dobrze zrozumieć obecne możliwości, by maksymalnie wykorzystać potencjał, jaki oferują zarówno baterie litowo jonowe, jak i litowo polimerowe.
